TW550297B - Ladle refining of steel - Google Patents

Description

550297 A7 ___B7_ 五、發明説明（1 ) 技術領域 本發明是關於鋼之鑄桶精煉法。它是特別但不是唯一 的應用’該禱桶精煉之鋼在連續條狀物禱造機中被直接洗 鑄成薄的鋼條。 在雙軋輥鑄造機中，以連續鑄造法鑄造鋼條是已知 的。在此方法中，熔融金屬被引至一對被冷卻之反向旋轉 的水平鑄造軋報之間’使得金屬殼固化在該些移動的軋輥 表面，而且被一起帶至它們之間的鉗口，以產生由該些軋 報之間的钳口向下配送之固化的條狀產品。該熔融的金屬 可以經由中間流槽與位在該中間流槽下方之金屬配送喷嘴 而被引至遠些軋親之間的钳口，以便接收由中間流槽而來 的金屬流，並且將其導進該些軋輥之間的鉗口，如此形成 一個支撐在緊鄰該鉗口上方之該些軋輥的鑄造表面上之熔 融金屬鑄造池。這個鑄造池可以被侷限於被保持在具該些 軋辕的末端之滑動機件的側板或堰板之間。 雙軋輥鑄造機已經部分成功地應用在冷卻後可以迅速 固化的非鐵金屬，例如鋁。不過，將這些技術應用在含鐵 孟屬的鑄造a寸會發生一些問題。一個特別的問題是，對於 含鐵金屬而言，它容易產生會堵塞在雙軋輥鑄造機所需之 非常小的金屬流通道的固體介在物。 在貝塞麥法製鋼的初期，在鋼之鑄桶脫氧中使用的矽_ 猛經常被用在鑄錠製造，同時就其本身而論，在鋼中，該 反應產物溶融石夕酸猛與溶液中殘留的龜、石夕與氧之間的平 衡關係疋眾所周知。不過，在以板_造與後續冷礼 本紙張跋適 -- -4 - ......................裝..............::訂..............線· (請先閱讀背面之注意事項再填窝本頁) 550297 A7 五、發明説明（2 ) 用於鋼條生產的技術發展中，矽/錳脫氧一般已經被避免， 而且它已經考慮必須使用除鋁的鋼。在經由板坯鑄造以及 後續熱軋之鋼條的生產中，通常需要冷軋，除矽/錳鋼會由 於該條狀物產品之中間層内介在物的濃度，而產生不為人 接受之高入射纖維狀介在物以及其他的缺陷。 在雙軋輥鑄造機内鋼條連續鑄造中，沿著該些鑄造軋 輥的長度，在一定的速度下產生一精細控制的鋼流，而在 忒些軋輕的鍚造表面上獲得足夠迅速且均勻冷卻之鋼材是 很重要的。這需要使該熔融的鋼被限制，而流過在該金屬 配送糸統中非常小的南耐火材的流道。 在連績條狀物軋輥每造機中，大量各種不同條狀鑄造 鋼按照預定步驟操作工作之後，我們已經決定傳統的除鋁 石反鋼或部分除鋁鋼，鋁殘留物含量〇〇1%或更高之鋼通常 無法令人滿意地鑄造，因為固體介在物會聚集並且堵塞在 配送系統中非常細小的流道，而在獲得的條狀產品中形成 缺陷與不連續性。這個問題可以藉由該鋼材的舞處理而被 解決，但除了該方法與設備的複雜性外，這是非常昂貴而 且需要精細的控制。另一方面，已經發現以一般的除矽/ 錳鋼可以產生沒有纖維狀介在物以及其他的缺陷之鑄造條 狀產品，因為在雙軋輥鑄造機中可以達到迅速的固化，而 避免大的介在物的產生，同時該雙軋輥鑄造方法會產生均 勻分佈在整個條狀物的介在物，而非集中在中間層。而且， 匕可调整该石夕與鍾的含量以便在鑄造溫度下產生液態脫氧 產品，而將聚集與堵塞問題減到最小。 本紙張尺度適财關緖準(CNS) Μ規格⑵0X29^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •訂丨 550297

斤在傳統的秒/猛脫氧方法中，它已經無法將溶融鋼中自 :氧的量降低至以鋁脫氧可達到的水準，而且這會抑制後 只脫；對於連績條狀物鑄造而言，硫含量的數量級在 0.009%或更低疋所需要的。在鑄桶之傳統的石夕沒脫氧方法 中-亥脫石爪反應是非常慢的，而且在達到此一低水準之脫 硫會變的不實際，特別是在藉由EAF途徑，使用商品化品 貝廢鋼所產生的鋼材的情況。該些廢鋼一般可能含有在 〇.〇25%至〇·()45%重量範圍中的硫含量。本發明可以更有效 率的在除矽/錳鋼中脫氧及脫硫，並且在除矽/錳範圍中精 煉高硫鋼以產生適合連續的薄條狀物鑄造之低硫鋼。 發明的說明 依據本發明，可提供一種鋼之鑄桶精煉法，其包括加 熱在鑄桶中鋼入料以及爐渣形成材料，藉此形•成被含矽、 錳及鈣氧化物爐渣覆蓋之熔融的鋼，同時藉由將惰性氣體 注入其中以攪拌該熔融的鋼，而造成該鋼材之矽/鐘脫氧與 脫硫，而產生硫含$低於〇〇1%重量之除石夕/猛溶融鋼。 在脫硫期間，該熔融的鋼可以具有不超過百萬分之 20(20ppm)的自由氧含量。 在脫硫期間，該自由氧含量，舉例來說，可以在百萬 分之12或更低的數量級。 該惰性氣體，舉例來說可能是氬氣。 在鑄桶中該惰性氣體可以使用，每σ頓鋼以〇 · 3 5標準立 方呎/分鐘（scf/min)至1.5標準立方呎/分鐘之間的速率被注 入鑄桶中熔融鋼的底部，以便產生強大的攪拌動作而提升 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 6 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、tr— 線— 五、發明説明（4 ) 該熔融鋼與爐渣之間有效的接觸。 忒惰性氣體可以經由在該鑄桶之底部的噴射器及/或 經過至少一個向下延伸進入該鑄桶中金屬的底部之喷射衝 縫，而被注入該熔融鋼中。 Θ該炫融鋼可以有在0.001%至01%重量範圍巾的碳含 里’在0.1%至2.0%重量範圍中的錳含量，在〇1%至重 量範圍中的石夕含量。 該鋼可以有在0·01%重量或更低之數量及的鋁含量。 該鋁含量舉例來說可以小如0008%或更低重量。 利用本發明的方法產生的炫融鋼可以在連續的條狀物 鑄造機中被鑄造成小於5公釐厚的薄鋼條。 該鑄桶的加熱可以在鑄桶冶煉爐（lmf)中進行。該 LMF可能有數個功能，包括·· L將在鑄财的液態鋼加熱至所需要的出π溫度，其 適合於其後諸如連續鑄造操作之加工。 2.將鋼組成物調整成後續處理之特殊的規範。 3·達成將鋼中的硫含量減少到該最終的硫含量目標。 4·在該液態鋼浴中達到熱與化學均勾性。 5.該氧化物介在物的聚集與漂浮，以及其後在該精煉 爐渣中之捕集與保持。 在傳統的鑄桶冶煉爐中’該加熱可以藉由電弧加熱器 來完成。該些液態鋼必須被精煉的爐渣重物覆蓋，同時進 行熱均勻所需要之慢慢的強制循環。這可以藉由電磁授拌 或輕輕的吹進氬氣氣泡來達成。該爐逢的重量與厚度足以 550297 A7 _ B7_ 五、發明説明（今 圍住該些電弧及其組成物，同時物理特性（也就是流動性) 會使得該爐渣捕集並保留硫和由脫氧反應及/或與大氣的 氧反應產生的固體和液體氧化物介在物。 該熔融光可以藉由諸如氬氣或氮氣之惰性氣體的注入 被攪動，以利於該成鋼桶中之爐渣·金屬混合，以及該鋼之 脫硫。該惰性氣體通常可以經由位在該鑄桶底部之可滲透 的耐火吹洗柱（purging plug)或透過一衝縫被注入。我們現 在已經決定如果要達到不尋常的強烈或劇烈的攪拌，舉例 來說經由被浸泡在該鋼中之衝縫射出氬氣，同時具有富含 氧化鈣的爐渣部分，它可能達到顯著的不平衡輸出，諸如 以矽脫氧作用獲得非常低自由氧量的鋼。特別地，它可能 迅速地使自由氧的量達到百萬分之10的數量級，而非百萬 分之50的預期結果。此低自由氧含量可以更有效的脫硫， 而且它可以使除矽/錳鋼達到非常低的含硫量。 特別地，我們已經決定透過衝縫每噸含有高氧化鈣之 液態溶渣的熔融鋼以0.35 scf/min至1.5 scf/min流速射出氬 氣。它可以使在1600°C下該矽/錳部分中的自由氧小於百萬 分之12且低至百萬分之8,而且可以迅速地完成脫硫使硫的 水準降到0.009%以下。一般相信熔融的金屬之劇烈的攪拌 會促進該液態爐渣與鋼之間混合，並且提升鋼中石夕與自由 氧的反應產物二氧化矽的移除，藉此促使矽脫氧反應之連 續性，以產生比一般鋁脫氧反應所預期的更低之自由氧濃 度。在脫硫步驟的結論是，該爐渣可以被變稠以避免硫之 回復進入鋼中，然後氧被射進鋼中以增加自由氧含量至百 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4规格（210X297公茇） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •訂丨 :線丨 550297 A7 ___ B7___ 五、發明説明（6 ) 萬分之50，以便在雙軋輥鑄造機中產生可以被迅速澆鑄的 鋼。 較佳實施例的詳細說明 在本發明的較佳實施例中，鋼在鑄桶冶煉爐之鑄桶中 被加熱並精煉。該鋼化學是關於產生富含氧化鈣之爐渣部 分，同時其藉由諸如氬氣或氮氣的注入而被攪拌，以使用 矽脫氧產生非常低自由氧值，同時其後之脫硫可以產生非 常低硫值。然後藉由石灰的添加使爐渣變稠而避免硫回復 進入鋼中，同時氧氣被注入鋼中，以將自由氧含量增加至 百萬分之50，以便於產生在雙軋輥鑄造機中產生可以被迅 速澆鑄的鋼。然後這些鋼被配送至一雙軋輥鑄造機中並且 鎊造成薄的鋼條。 經由一浸入水中之衝縫注入氬氣，而在一鑄桶冶煉爐 之120噸容量的鑄桶中進行試驗的結果被清楚表列於下面 的表1中。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 9 --------------------- 裝…---------------、玎----------------舉 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 550297 A7 B7 五、發明説明（7 ) 铖一片旖籐一今30#J铖2片濟籐2今48凄 6· L5 0058 0.48 0.086 0.01 7. L6(L516 今淼卜薛) 0·06P48 008 0.01 8. 1//(20今燦^) 006 0048 0078 001 9· 1.8(24今淼《蘚) 、0·058 0.48 0075 001 1000漆；5泠^蒜邈鷂» 5,1.4(錡»耀激~薛) 4. L3S2綷藻#-4今淼)以鵷 2· Ll(^lii^ 洚») 3. L29一鈐雜 #-4 今淼^ill) 200 淼癱-令 + 250^;5泠鈇^ 0.057 0.49 0054 0.5 0.046 0057 P46 P49 &瀹鈇皆：500 漆癱-^,1600^Msi;s^, 500^sm;5 靡¾^痒錡劲皆二200淼+巍癱-餒，20^sm;5

Sr 0047 P04 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 009 P18 0095 006 00 001 0.008 0032 0015 I3-L 0031 線| 63.9 59.5 50.3 55 16.6 S2 26.7 1041 1608 (2§) 1599(2911) 52(2998) 16HC2938) 1S6C2958) 1604C2S0) S 9(2947) 524(2955) T S4C3045) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 10 550297 A7 B7 五、發明説明（8 ) L5 L6 L7 2.71 2.68 1.7 1.32 3·37 3bo 16·79 22.19 31.3 58.81 540 40·6 20.12 0.25 17,70 006 21.1 1.5 •冷如黎今^ 1.21 1.12 私·5r9 1·72 P7

L2 L3 M ?s 17.73 8.9 603 ίί, 8.91 19.9 17.43 22.27 26.8 43·28 48.77 37.9 30.85 ----------!!r—— 裝..................、可……-----------線. (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 11 550297 A7 B7 五、發明説明（9 ) 由表1的結果可見在1000磅石灰的添加以增稠用於爐 渣分離之爐渣之前，最初硫的水平被降低至0.008%，但是 在爐渣增稠處理期間會發生稍微回復而增加至0.01%。 如上面提及的，當以雙軋輥直接將無花紋的碳鋼直接 鑄造成薄的條狀物時，它可能需要使用具有低於0.01%重 量之硫含量的除矽/錳鋼。由上面試驗結果發現，其可以藉 由本發明的方法迅速達成。鑄造可以由美國專利第5184668 號與第5277243號中詳細說明之該種雙軋輥鑄造機中進 行，而產生小於5公釐厚的條狀物，例如在1公釐或更小的 數量級之厚度。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 12 ........ 裝 .......I......訂 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

Claims (1)

1. 550297 A8B8C8D8 六、申請專利範圍· # · (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) h —種在鑄桶中精煉鋼的方法，包括將位在一鑄桶中之鋼 入料與爐渣予以加熱形成材料，藉此形成被含有矽、錳 與氧化鈣之爐渣所覆蓋的熔融鋼，並且藉由將惰性氣體 注入其中攪拌該熔融的鋼，藉此造成鋼之矽/巍脫氧與 脫硫而產生具由硫含量小於0·01%重量之除矽/錳熔融 鋼。 2. 如申請專利範圍第1項的方法，其中在脫硫期間該熔融 的鋼含有不超過百萬分之20的自由氧含量。 3. 如申請專利範圍第2項的方法，其中在脫硫期間該自由 氧含量是大約百萬分之12或更低。 4. 如申請專利範圍第1項的方法，其中該惰性氣體是氬 氣。 5·如申請專利範圍第1項的方法，其中該惰性氣體是氮， 氣。 6·如申請專利範圍第1項至第5項中任一項的方法，其中該 惰性氣體以鑄桶中1每一噸鋼〇·35標準立方呎/分鐘至i 5 標準立方呎/分鐘之間的速率，被注入鑄桶中熔融鋼的 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 底部以便產生強烈攪拌而提升該熔融鋼與爐渣之間有 效的接觸。 7.如申請專利範圍第6項的方法，其中至少有一部分的惰性 氣體是透過該鑄桶的底部之注射器注入該熔融的鋼中。 «·如申請專利範圍第6項的方法，其中至少有一部分的惰 性氣體是透過至少一個向下延伸進入該鑄桶中該金屬 的底部之衝縫注入該熔融金屬。 本紙張尺度適用中國國家標準 (CNS)A4 規格（210 X 297 公釐） 13 550297 A8B8C8D8 六、申請專利範圍 9·如申請專利範圍第6項.的方法，其中該熔融鋼有在0.001 %至〇.1%重量範圍中的碳含量，在0.1%至2.0%重量範 圍中的錳含量與在0.1 %至10%重量範圍中的矽含量。 10·如申靖專利範圍第9項的方法，其中該鋼有大約〇 〇1% 或更低重量之鋁含量。 11·如申請專利範圍第1〇項的方法，其中該鋁含量是大約 〇·〇08%或更低重量。 12·如申請專利範圍第9項的方法，其中該脫硫的鋼之硫含 量是小於0.009%。 U·如申請專利範圍第1項的方法，其中脫硫的結果，該爐 渣被增稠以避免硫回復進入該鋼中，同時氧氣被注入詨 鋼中以增加其自由氧含量。 14·如申請專利範圍第13項的方法，其中藉由將石灰添加其 中使該爐渣被增稠。 A 15.如申請專利關第13或14項的方法，其巾該氧氣注入使 該鋼中的該自由氧含量增加至大約百萬分之％。 ----1-----------^ --- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) il· --線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公餐） 14