WO2003070990A1 - Method for deep decarburisation of steel melts - Google Patents

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WO2003070990A1
WO2003070990A1 PCT/EP2003/001799 EP0301799W WO03070990A1 WO 2003070990 A1 WO2003070990 A1 WO 2003070990A1 EP 0301799 W EP0301799 W EP 0301799W WO 03070990 A1 WO03070990 A1 WO 03070990A1
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oxygen
blowing
steel
decarburization
vacuum container
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PCT/EP2003/001799
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Eric Perrin
Francois Stovenot
Christian Schrade
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Vai Fuchs Gmbh
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/10Handling in a vacuum
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/42Constructional features of converters
    • C21C5/46Details or accessories
    • C21C5/4606Lances or injectors

Definitions

  • the invention relates to a method for decarburizing molten steel in an RH system, in which the steel is circulated from a vessel into a vacuum container placed under vacuum and back into the vessel and by means of a distance from the bath surface of the in the vacuum container Blast lance in the adjacent steel bath is blown with oxygen or an oxygen-containing gas onto the steel bath.
  • Such an RH system is shown in Fig. 1 of the drawing and consists of a vessel 1, on which a vacuum container 2 is placed to carry out the decarburization process, which dips into the steel in the vessel with two dip tubes 8 extending from its bottom.
  • the vacuum container 2 is connected at its nozzle 3 to a vacuum pump, not shown, so that due to the vacuum set in the vacuum container 2 in this way, a circulation of the steel from the vessel 1 into the vacuum container 2 and from this back into the vessel 1.
  • This circulation can be supported by introducing an inert gas such as argon into one of the dip tubes 8 via an injection device 4.
  • An oxygen jet 6 is blown onto the bath surface 7 of the steel bath in the vacuum container 2 via a blowing lance 5 which is arranged to be movable in the vacuum container 2.
  • This oxygen blowing in the context of the RH process can be useful for various reasons.
  • a first reason is that the oxygen content dissolved in a batch of melt in the vessel is not sufficient to bring about the required decarburization in a natural way; the invention described below is based on this fact.
  • Further reasons can be that the temperature of the batch is too low, so that by "refreshing" the batch with oxygen, more oxygen is taken up than is required for decarburization, this additionally taken up oxygen usually being set off via aluminum, which leads to an increase in temperature leads, or that decarburization should be accelerated by oxygen bubbles even in the event that there is sufficient oxygen for natural decarburization.
  • the usual pale processes are set in such a way that an unspecified amount of oxygen is blown onto the bath surface at a predetermined, fixed vacuum pressure until the required degree of decarburization of the batch is reached.
  • the runs Blow process usually with an excess of oxygen.
  • a method of the generic type mentioned at the outset is described, for example, in EP 0 347 884 B1; in the known method, the blowing of oxygen into the vacuum container of the RH system is used essentially to minimize the thermal losses of the decarburized steel in the vacuum container by the fact that the CO released by the decarburization is also greater than that following the decarburization phase the excess oxygen supplied is afterburned, so that the heat thus obtained can be used for the process.
  • the blowing in of oxygen or an oxygen-containing gas, in particular for afterburning is> 5% of the boundary conditions (CO + C0 2 )
  • the object of the invention is to provide a process for decarburizing molten steel with which low end carbon contents can be achieved in the steel, and with which the need for oxygen to be injected can be set lower. This object is achieved, including advantageous refinements and developments of the invention, from the content of the patent claims, which follow this description.
  • the invention provides in detail that, starting with the increase in CO due to natural decarburization due to the oxygen dissolved in the steel bath and present in the system, there is a CO in the vacuum container based on a ratio of
  • the invention takes into account the knowledge that due to the natural decarburization, oxygen should be introduced into the molten steel as early as possible, in order to react to the carbon dissolved in the molten steel to CO and from the melt with a sufficient supply of oxygen in the molten steel escape in gaseous form and thus increase the efficiency of oxygen blowing.
  • the invention uses the approach that the required for the decarburization of a batch taking into account oxygen suppliers such as ladle slag or steel bears adhering in the vacuum container for the oxygen required per unit weight of the batch is known as the ratio of the initial carbon content of the melt to the initial oxygen content of the melt sizes can be traced back and is therefore available as a calculation basis for the amount of oxygen to be blown in, so that the total amount of oxygen required (0 En d D eci) taking into account the size (G C ) of the batch to be decarburized and the final oxygen content to be set in the batch at the end of the blowing process
  • a final oxygen content of between 200 ppm and 400 ppm, on average of 300 ppm in the batch is generally set, and if the final oxygen content is less than 200 ppm, the decarburization process is unnecessarily prolonged because too little oxygen If the final oxygen content is above 400 ppm, the need for deoxidizing agents to bind the oxygen in the melt
  • the beginning of the blowing process is determined as a starting pressure to be determined as a function of the initial carbon content of the melt in such a way that the amount of oxygen to be blown in is introduced until the mentioned afterburning has been reached and the decarburization by means of oxygen blowing before starting one under Excess oxygen occurring after combustion is completed.
  • the first step for the implementation of the method according to the invention for each batch of a melt to be decarburized is the calculation of the amount of oxygen to be injected as a function of the
  • Initial carbon content and the initial oxygen content in the melt are dependent on plant-specific conditions, since the oxygen requirement required for the decarburization is already partially covered by process-related oxygen sources such as steel bears adhering to the vacuum container or existing ladle slag. Since RH systems usually process melts with a largely identical composition depending on the product groups, there are no substantial deviations during the operation of an RH system, so that the system-specific conditions can be determined by carrying out test series including the acquisition of measurement data and in one have the footing function recorded.
  • batches with an initial carbon content C in and an initial oxygen content 0 in to be recorded are to be decarburized by inflating oxygen, the oxygen content of the melt being determined on a sample taken shortly before the decarburization process and the amount actually blown up to this point Amount of oxygen to be recorded.
  • the desired final oxygen content for example, 300 ppm, is determined for the individual sample batches, whereby depending on the deviation of the actual oxygen content measured in the drawn sample from the reference value (300 ppm) upwards or downwards, the actually inflated oxygen quantity determined by measurement is to be converted or corrected for a blow quantity Q actual (only) based on the final oxygen content used as a reference quantity.
  • the curve to be laid in the coordinate system through the measurement points obtained can be mathematically calculated using a polynomial equation of the type
  • FIG. 3 shows a corresponding exemplary embodiment for determining the polynomial equation associated with an RH system, 8 test batches having been subjected to a decarburization process on the RH system on which it is based.
  • the graphical representation of the measurement results shown in FIG. 3 leads to the polynomial describing the curve laid through the reference points
  • the need for the oxygen to be introduced via the blowing lance as a function of the analysis values C in 1 and 0 ini of the analysis of each individual batch to be decarburized can thus be achieved for a retracted RH system which has been tested with regard to the polynomial equation to be used Determine the melt.
  • a naturally occurring secondary combustion occurs initially due to a low CO volume in the exhaust gas and relatively high proportions of oxygen from residual air and leaks, even without the separate blowing in of oxygen, the subsequent combustion rate being due to the further course of the process of rising CO emissions, however, is decreasing.
  • the start pressure P s ta r t for the release of the blowing process is largely dependent on the initial carbon content in the melt.
  • FIG. 4 shows the procedure explained above using an exemplary embodiment, with a total of 12 batches being driven.
  • the curve to be drawn through the measuring points leads to the polynomial equation
  • a delay between the start of the cycle and the start of inflation must be taken into account when determining the start pressure for the release of the blowing process.
  • This period spans triggering the automated process, lance travel and switching from inert gas operation to oxygen blowing operation.
  • time delays of up to 45 seconds can occur. Insofar as this time span can also be expressed as the difference in pressure at the start of the cycle and at the start of oxygen blowing , this differential pressure must be taken into account when determining P 3 tare .
  • the duration of the blowing process must be checked in addition to the determination of the oxygen demand by monitoring the afterburning, since a limit value for the end of the blowing process is a post-combustion rate of 30%, above which the blowing of oxygen cannot be observed in view of the metallurgy and the decarburization rate is more efficient, but as in the prior art would only serve to minimize the thermal losses of the decarburized steel in the vacuum container.
  • a limit value for the end of the blowing process is a post-combustion rate of 30%, above which the blowing of oxygen cannot be observed in view of the metallurgy and the decarburization rate is more efficient, but as in the prior art would only serve to minimize the thermal losses of the decarburized steel in the vacuum container.
  • the oxygen blowing during the decarburization phase leads to a partial afterburning of the CO released from the steel bath, even if the other operating parameters are optimally set.
  • the post-combustion rate during oxygen blowing is directly related to the release of CO from the
  • the ratio of the afterburning increases more or less depending on the decarburization rate, whereby it is obvious that the afterburning increases during the oxygen blowing if the decarburization rate and thus the CO release decrease.
  • the optimal operating range for blowing in the oxygen therefore begins when the Limit pressure P s tart / the optimal operating range is extended with a higher initial carbon content of the melt.
  • the monitoring of the vacuum pressure present in the vacuum container can serve as an indication, in particular at the end of the oxygen blowing, in order to maintain an optimal output of the oxygen with a low post-combustion.
  • the pressure level within the vacuum container is related to the amount of gas released at a defined suction power of the vacuum pump, the CO content in the exhaust gas during the treatment process being dependent on
  • the efficiency of the oxygen blowing also depends on the introduction of the oxygen into the molten steel, since it is not, as in the prior art, that the released CO is caused above the bath level, but the blown-in oxygen in the molten steel is to be dissolved in order to be able to react with the Melt to react with dissolved carbon.
  • the oxygen output i.e. the ratio of the oxygen dissolved in the melt bath to the oxygen blown onto the bath surface depends in individual cases essentially on the level of the
  • this oxygen output can be set at about 80 to 90%, so that in the practical implementation for the blowing process the calculated oxygen quantity O ⁇ has to be increased accordingly, taking into account the aforementioned oxygen output.
  • the oxygen output is also influenced by the formation of the blow nozzle, which is to act on the bath surface with a compact oxygen jet at high speed on a small surface so that the oxygen penetrates sufficiently deeply into the molten steel which is kept in motion by the circulation.
  • a blowing jet having a supersonic speed is generated in the blowing nozzle designed as a Laval nozzle, which ideally remains as a slim cylinder until it hits the bath surface and does not fan out.
  • the distance between the blow nozzle and the steel bath level must also be set accordingly, which is between 2.5 meters and 5.5 meters in the known frame.
  • a blowing nozzle which is changeable in its configuration by means of a displaceable adjusting cone is provided, which is shown in a schematic illustration in FIG. 2 of the drawing. If the adjusting cone 11 is in the position indicated by position 1, this means a fully open nozzle cross-section 12 with which the Laval nozzle 10 operates in accordance with the defined design point. Is the Setting cone 11 in position 2, the nozzle geometry is designed for a significantly lower back pressure; however, the throughput through the nozzle will decrease if the admission pressure remains constant.

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Abstract

A method for decarburisation of molten steel in a RH unit is characterised in that, beginning with the rise in CO released into the vacuum container (2) due to the natural decarburisation as a result of the oxygen dissolved in the steel bath and present in the system, a calculated amount of oxygen is introduced, dependent on the starting carbon content and the starting oxygen content of the melt, whereby a starting pressure for the beginning of the blowing process is calculated depending on the starting carbon content.

Description

Verfahren zur Tiefentkohlung von Stahlschmelzen Process for the decarburization of molten steel
B e s c h r e i b u n gDescription
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entkohlen von erschmolzenem Stahl in einer RH-Anlage, bei dem der Stahl im Umlauf aus einem Gefäß in einen unter Vakuum gestellten Vakuumbehälter und zurück in das Gefäß geführt wird und mittels einer mit Abstand zu der Badoberfläche des in dem Vakuumbehälter anstehenden Stahlbades gerichteten Blaslanze Sauerstoff oder ein sauerstoffhaltiges Gas auf das Stahlbad geblasen wird.The invention relates to a method for decarburizing molten steel in an RH system, in which the steel is circulated from a vessel into a vacuum container placed under vacuum and back into the vessel and by means of a distance from the bath surface of the in the vacuum container Blast lance in the adjacent steel bath is blown with oxygen or an oxygen-containing gas onto the steel bath.
Eine derartige RH-Anlage ist in Fig. 1 der Zeichnung wiedergegeben und besteht aus einem Gefäß 1, auf welches zur Durchführung des Entkohlungsprozesses ein Vakuumbehälter 2 aufgesetzt ist, der mit zwei von seinem Boden ausgehenden Tauchrohren 8 in den im Gefäß befindlichen Stahl eintaucht. Der Vakuumbehälter 2 ist an seinem Stutzen 3 an eine nicht dargestellte Vakuumpumpe angeschlossen, so daß sich aufgrund des derart im Vakuumbehälter 2 eingestellten Vakuums ein Umlauf des Stahls aus dem Gefäß 1 in den Vakuumbehälter 2 und von diesem zurück in das Gefäß 1 einstellt. Dieser Umlauf kann durch das Einbringen eines Edelgases wie Argon in eines der Tauchrohre 8 über eine Injektionseinrichtung 4 unterstützt werden. Über eine in dem Vakuumbehälter 2 verfahrbar angeordnete Blaslanze 5 wird ein Sauerstoffstrahl 6 auf die Badoberfläche 7 des im Vakuumbehälter 2 anstehenden Stahlbades geblasen.Such an RH system is shown in Fig. 1 of the drawing and consists of a vessel 1, on which a vacuum container 2 is placed to carry out the decarburization process, which dips into the steel in the vessel with two dip tubes 8 extending from its bottom. The vacuum container 2 is connected at its nozzle 3 to a vacuum pump, not shown, so that due to the vacuum set in the vacuum container 2 in this way, a circulation of the steel from the vessel 1 into the vacuum container 2 and from this back into the vessel 1. This circulation can be supported by introducing an inert gas such as argon into one of the dip tubes 8 via an injection device 4. An oxygen jet 6 is blown onto the bath surface 7 of the steel bath in the vacuum container 2 via a blowing lance 5 which is arranged to be movable in the vacuum container 2.
Dieses Sauerstoffblasen im Rahmen des RH-Prozesses kann aus unterschiedlichen Gründen zweckmäßig sein. Ein erster Grund besteht darin, daß der in einer im Gefäß befindlichen Charge einer Schmelze gelöste Sauerstoff-Gehalt nicht ausreicht, um die erforderliche Entkohlung auf natürlichem Wege herbeizuführen; von diesem Sachverhalt geht die nachfolgend beschriebene Erfindung aus. Weitere Gründe können darin bestehen, daß die Temperatur der Charge zu niedrig ist, so daß durch ein "Überfrischen" der Charge mit Sauerstoff mehr Sauerstoff als zur Entkohlung benötigt aufgenommen wird, wobei dieser zusätzlich aufgenommene Sauerstoff üblicherweise über Aluminium abgebunden wird, was zu einer Temperaturerhöhung führt, oder daß die Entkohlung auch in dem Fall, daß zur natürlichen Entkohlung ausreichend Sauerstoff vorhanden ist, durch Sauerstoff- Blasen beschleunigt werden soll.This oxygen blowing in the context of the RH process can be useful for various reasons. A first reason is that the oxygen content dissolved in a batch of melt in the vessel is not sufficient to bring about the required decarburization in a natural way; the invention described below is based on this fact. Further reasons can be that the temperature of the batch is too low, so that by "refreshing" the batch with oxygen, more oxygen is taken up than is required for decarburization, this additionally taken up oxygen usually being set off via aluminum, which leads to an increase in temperature leads, or that decarburization should be accelerated by oxygen bubbles even in the event that there is sufficient oxygen for natural decarburization.
Die üblichen Blaßprozesse werden dabei derart eingestellt, daß bei einem vorgegebenen, fix eingestellten Vakuumdruck eine nicht näher bestimmte Menge an Sauerstoff auf die Badoberfläche geblasen wird, bis der erforderliche Entkohlungsgrad der Charge erreicht ist. Dabei läuft der Blasprozeß in der Regel mit einem Überschuß an Sauerstoff ab.The usual pale processes are set in such a way that an unspecified amount of oxygen is blown onto the bath surface at a predetermined, fixed vacuum pressure until the required degree of decarburization of the batch is reached. The runs Blow process usually with an excess of oxygen.
Ein Verfahren der eingangs genannten, gattungsgemäßen Art ist beispielsweise in der EP 0 347 884 Bl beschrieben; bei dem bekannten Verfahren wird das Einblasen von Sauerstoff in den Vakuumbehälter der RH-Anlage im wesentlichen eingesetzt, um die thermischen Verluste des entkohlten Stahls im Vakuumbeh lter dadurch zu minimieren, daß das durch die Entkohlung freigesetzte CO über den auch im Anschluß an die Entkohlungsphase in der vorerwähnten Weise zugeführten Sauerstoffüberschuß nachverbrannt wird, so daß die dadurch gewonnene Wärme für den Prozeßablauf nutzbar ist. Das Einblasen des Sauerstoffs bzw. eines sauerstoffhaltigen Gases insbesondere zur Nachverbrennung ist durch die Randbedingungen (CO + C02) > 5 % derA method of the generic type mentioned at the outset is described, for example, in EP 0 347 884 B1; in the known method, the blowing of oxygen into the vacuum container of the RH system is used essentially to minimize the thermal losses of the decarburized steel in the vacuum container by the fact that the CO released by the decarburization is also greater than that following the decarburization phase the excess oxygen supplied is afterburned, so that the heat thus obtained can be used for the process. The blowing in of oxygen or an oxygen-containing gas, in particular for afterburning, is> 5% of the boundary conditions (CO + C0 2 )
Abgasmenge sowie C02/ (C0+C02)≥ 30 % definiert. Insoweit ist das im Rahmen des bekannten Verfahrens eingesetzte Sauerstoffblasen auf die metallurgischen Abläufe und Erfordernisse nicht abgestimmt.Exhaust gas quantity and C0 2 / (C0 + C0 2 ) ≥ 30% defined. In this respect, the oxygen bubbles used in the known method are not matched to the metallurgical processes and requirements.
Da im Vordergrund der heutigen metallurgischen Anforderungen niedrige Endkohlenstoffgehalte der entkohlten Stahlschmelzen stehen, die bei Entkohlungsende typischerweise zwischen 10 bis 15 ppm liegen, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Entkohlung von erschmolzenem Stahl anzugeben, mit welchem geringe Endkohlenstoffgehalte im Stahl erreichbar sind, und mir welchem der Bedarf an einzublasendem Sauerstoff niedriger eingestellt werden kann. Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich einschließlich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung aus dem Inhalt der Patentansprüche, welche dieser Beschreibung nachgestellt sind.Since today's metallurgical requirements focus on low end carbon contents of the decarburized steel melts, which typically lie between 10 and 15 ppm at the end of decarburization, the object of the invention is to provide a process for decarburizing molten steel with which low end carbon contents can be achieved in the steel, and with which the need for oxygen to be injected can be set lower. This object is achieved, including advantageous refinements and developments of the invention, from the content of the patent claims, which follow this description.
Die Erfindung sieht im einzelnen vor, daß beginnend mit dem Ansteigen des infolge natürlicher Entkohlung aufgrund des im Stahlbad gelösten und im System vorhandenen Sauerstoffs freigesetzten CO im Vakuumbehälter eine unter Ansatz eines auf der Basis des Verhältnisses vonThe invention provides in detail that, starting with the increase in CO due to natural decarburization due to the oxygen dissolved in the steel bath and present in the system, there is a CO in the vacuum container based on a ratio of
Anfangskohlenstoffgehalt zu Anfangssauerstoffgehalt in der zu entkohlenden Charge gemäß der Formel
Figure imgf000006_0001
Initial carbon content to initial oxygen content in the batch to be decarburized according to the formula
Figure imgf000006_0001
zu berechnenden, für die Entkohlung erforderlichen Sauerstoffbedarfs gemäß der Formel
Figure imgf000006_0002
Calculated oxygen requirements for decarburization according to the formula
Figure imgf000006_0002
berechnete Sauerstoffmenge eingeblasen wird, wobei für den Beginn des Blasvorganges ein im Vakuumbeh lter sich einstellender Startdruck Pstm in Abhängigkeit von dem Anfangskohlenstoffgehalt C„„ der Stahlschmelze bestimmt wird nach der Formelcalculated amount of oxygen is blown in, a starting pressure P stm which is established in the vacuum container being determined as a function of the initial carbon content C "" of the steel melt for the beginning of the blowing process according to the formula
P„„ = « - w - + b - c,m + c wobei bedeutenP „„ = «- w - + b - c, m + c where mean
Oo, einzublasende Sauerstoffmenge (Nur)O o , amount of oxygen to be injected (only)
0Dec für die Entkohlung benötigter Sauerstoffanteil0 Dec oxygen fraction required for decarburization
(ppm) OεndDe am Ende des Entkohlungsprozesses in der Charge vorhandener Sauerstoffanteil (ppm) Cιm Anfangskohlenstoffgehalt der Stahlschmelze (ppm)(ppm) O εndDe oxygen content present in the batch at the end of the decarburization process (ppm) C ιm initial carbon content of the steel melt (ppm)
Oιm Anfangssauerstoffgehalt der Stahlschmelze (ppm)O ιm initial oxygen content of the steel melt (ppm)
Gch Gewicht der Charge (Kilogramm) pθ2 Dichtefaktor Sauerstoff = 1,428 Kg/Nm3 G ch Batch weight (kg) p θ2 Oxygen density factor = 1.428 Kg / Nm 3
Die Erfindung berücksichtigt die Erkenntnis, daß aufgrund der natürlichen Entkohlung möglichst frühzeitig Sauerstoff in die Stahlschmelze eingebracht werden soll, um bei noch hohen Kohlenstoffgehalten in der Stahlschmelze durch ein ausreichendes Angebot an Sauerstoff mit dem in der Stahlschmelze gelösten Kohlenstoff zu CO zu reagieren und aus der Schmelze gasförmig zu entweichen und damit die Effizienz des Sauerstoffblasens zu erhöhen.The invention takes into account the knowledge that due to the natural decarburization, oxygen should be introduced into the molten steel as early as possible, in order to react to the carbon dissolved in the molten steel to CO and from the melt with a sufficient supply of oxygen in the molten steel escape in gaseous form and thus increase the efficiency of oxygen blowing.
Die Erfindung benutzt dabei den Ansatz, daß sich der für die Entkohlung einer Charge unter Berücksichtigung von Sauerstofflieferanten wie Pfannenschlacke oder im Vakuumbehälter anhaftende Stahlbären erforderliche Bedarf an dem pro Gewichtseinheit der Charge benötigten Sauerstoff anlagenspezifisch auf das Verhältnis von Anfangskohlenstoffgehalt der Schmelze zu Anfangssauerstoffgehalt der Schmelze als bekannte Größen zurückführen läßt und somit als Berechnungsgrundlage für die einzublasende Sauerstoffmenge zur Verfügung steht, so daß die unter Berücksichtigung der Größe (GC) der zu entkohlenden Charge sowie des am Ende des Blasprozesses in der Charge einzustellenden Endsauerstoffgehaltes (0End Deci erforderliche Gesamtmenge an Sauerstoff ermittelt und eingeblasen werden kann. Es wird bei üblichen Prozessen im allgemeinen ein Endsauerstoffgehalt zwischen 200 ppm und 400 ppm, im Mittel von 300 ppm in der Charge eingestellt. Bei einem Endsauerstoffgehalt von weniger als 200 ppm wird der Entkohlungsprozess unnötig verlängert, weil zu wenig Sauerstoff zur Verfügung steht, um eine effiziente weitere Entkohlung durchzuführen. Liegt der Endsauerstoffgehalt oberhalb von 400 ppm, steigt der Bedarf an Desoxidationsmitteln zur Bindung des Sauerstoffes in der Schmelze, insbesondere von Aluminium, stark an, da der am Ende des Entkohlungsprozesses in der Schmelze noch befindliche Sauerstoff gebunden werden muß. Bei zu hohem Endsauerstoffgehalt erforderliche Desoxidationsmittel führen zu Qualitätsproblemen, die sich beim Vergießen der Schmelze störend auswirken.The invention uses the approach that the required for the decarburization of a batch taking into account oxygen suppliers such as ladle slag or steel bears adhering in the vacuum container for the oxygen required per unit weight of the batch is known as the ratio of the initial carbon content of the melt to the initial oxygen content of the melt sizes can be traced back and is therefore available as a calculation basis for the amount of oxygen to be blown in, so that the total amount of oxygen required (0 En d D eci) taking into account the size (G C ) of the batch to be decarburized and the final oxygen content to be set in the batch at the end of the blowing process In the case of conventional processes, a final oxygen content of between 200 ppm and 400 ppm, on average of 300 ppm in the batch, is generally set, and if the final oxygen content is less than 200 ppm, the decarburization process is unnecessarily prolonged because too little oxygen If the final oxygen content is above 400 ppm, the need for deoxidizing agents to bind the oxygen in the melt, in particular aluminum, increases significantly, since the one that is still in the melt at the end of the decarburization process Oxygen ge must be bound. If the final oxygen content is too high, deoxidizing agents lead to quality problems which have a disruptive effect when the melt is poured.
Es wird erfindungsgemäß jedoch nicht nur der Bedarf an einzublasendem Sauerstoff ermittelt, gleichzeitig wird der Beginn des Blasprozesses als in Abhängigkeit vom Anfangskohlenstoffgehalt der Schmelze festzulegender Startdruck so bestimmt, daß die einzublasende Menge an Sauerstoff bis zum Erreichen der angesprochenen Nachverbrennung eingebracht und insoweit die Entkohlung mittels Sauerstoffblasen vor Beginn einer unter Sauerstoffüberschuß eintretenden Nachverbrennung abgeschlossen ist.According to the invention, however, not only is the need for oxygen to be blown in determined, at the same time the beginning of the blowing process is determined as a starting pressure to be determined as a function of the initial carbon content of the melt in such a way that the amount of oxygen to be blown in is introduced until the mentioned afterburning has been reached and the decarburization by means of oxygen blowing before starting one under Excess oxygen occurring after combustion is completed.
Im einzelnen ist für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens somit als erster Schritt für jede Charge einer zu entkohlenden Schmelze die Berechnung der einzublasenden Sauerstoffmenge in Abhängigkeit von demIn detail, the first step for the implementation of the method according to the invention for each batch of a melt to be decarburized is the calculation of the amount of oxygen to be injected as a function of the
Anfangskohlenstoffgehalt und dem Anfangssauerstoffgehalt in der Schmelze durchzuführen. Die für die Entkohlung einer Charge einzublasende Sauerstoffmenge hängt auch ab von anlagenspezifischen Gegebenheiten, da der für die Entkohlung erforderliche Sauerstoffbedarf zum Teil bereits gedeckt wird durch prozeßbedingte Sauerstoffquellen wie beispielsweise an dem Vakuumbehälter anhaftende Stahlbären oder vorhandene Pfannenschlacke. Da üblicherweise RH- Anlagen je nach Produktgruppen Schmelzen mit einer weitgehend gleichen Zusammensetzung verarbeiten, ergeben sich während des Betriebs einer RH-Anlage substantielle Abweichungen nicht, so daß sich die anlagenspezifischen Gegebenheiten über die Durchführung von Testreihen einschließlich der Erfassung von Meßdaten ermitteln und in einer darauf fußenden Nährungsfunktion erfassen lassen.Initial carbon content and the initial oxygen content in the melt. The amount of oxygen to be injected for the decarburization of a batch also depends on plant-specific conditions, since the oxygen requirement required for the decarburization is already partially covered by process-related oxygen sources such as steel bears adhering to the vacuum container or existing ladle slag. Since RH systems usually process melts with a largely identical composition depending on the product groups, there are no substantial deviations during the operation of an RH system, so that the system-specific conditions can be determined by carrying out test series including the acquisition of measurement data and in one have the footing function recorded.
Im Rahmen der Testreihen sind Chargen mit einem zu erfassenden Anfangskohlenstoffgehalt Cιnι und einem zu erfassenden Anfangssauerstoffgehalt 0lnι durch Aufblasen von Sauerstoff zu entkohlen, wobei an einer kurz vor Ende des Entkohlungsprozesses gezogenen Probe der Sauerstoffgehalt der Schmelze ermittelt und die bis zu diesem Zeitpunkt tatsächlich aufgeblasene Menge an Sauerstoff erfasst werden. Als Referenzgröße für die vergleichende Erfassung der einzelnen Probe-Chargen wird der gewünschte Endsauerstoffgehalt, z.B. in Höhe von 300 ppm festgelegt, wobei je nach der Abweichung des in der gezogenen Probe gemessenen tatsächlichen Sauerstoffgehalts von der Referenzgröße (300 ppm) nach oben oder nach unten die durch Messung ermittelte tatsächlich aufgeblasene Sauerstoffmenge in eine auf den als Referenzgröße zugrundegelegten Endsauerstoffgehalt bezogene Blasmenge Qlst (Nur) umzurechnen bzw. zu korrigieren ist. Die vorgenannten Ergebnisse werden in ein Koordinatensystem übertragen, in welchem auf der Abszisse das Verhältnis Cιr_Σ/0_- r_- und auf der Ordinate die tatsächlich eingeblasene, gegebenenfalls durch Korrektur umgerechnete zugehörige Sauerstoffmenge Qzst aufgetragen ist. Es sollten wenigstens 10 Versuche durchgeführt werden, um die erforderliche Genauigkeit zu erhalten.In the course of the test series, batches with an initial carbon content C in and an initial oxygen content 0 in to be recorded are to be decarburized by inflating oxygen, the oxygen content of the melt being determined on a sample taken shortly before the decarburization process and the amount actually blown up to this point Amount of oxygen to be recorded. As a reference for the comparative recording The desired final oxygen content, for example, 300 ppm, is determined for the individual sample batches, whereby depending on the deviation of the actual oxygen content measured in the drawn sample from the reference value (300 ppm) upwards or downwards, the actually inflated oxygen quantity determined by measurement is to be converted or corrected for a blow quantity Q actual (only) based on the final oxygen content used as a reference quantity. The above-mentioned results are transferred to a coordinate system in which the ratio C ιr _ Σ / 0_- r _- is plotted on the abscissa and the associated oxygen quantity Q zst which is actually blown in, possibly converted by correction, is plotted on the ordinate. At least 10 attempts should be made to obtain the required accuracy.
Die durch die erhaltenen Meßpunkte im Koordinatensystem zu legende Kurve läßt sich mathematisch mit einer Polynomgleichung der ArtThe curve to be laid in the coordinate system through the measurement points obtained can be mathematically calculated using a polynomial equation of the type
y = ax2 + bx + cy = ax 2 + bx + c
beschreiben, wobei im vorliegenden Fall wegen der im Koordinatensystem festgehaltenen Parameter y = 0Dsz (ppm) und x = Cιnι / Oιnι bedeuten. Die Koeffizienten a, b, c der Polynomgleichung bringen dabei zum Ausdruck, in welchem Umfang während der unter Vakuum durchgeführten Entkohlung zusätzlicher Sauerstoff über anlagen- bzw. prozeßbedingte Sauerstoffquellen bei der Ermittlung des tatsächlichen Sauerstoffbedarfs zu berücksichtigen ist. In Figur 3 ist ein entsprechendes Ausführungsbeispiel für die Ermittlung der für eine RH-Anlage zugehörigen Polynomgleichung dargestellt, wobei an der zugrundegelegten RH-Anlage 8 Testchargen einem Entkohlungsprozeß unterzogen worden sind. Die in Figur 3 wiedergegebene graphische Darstellung der Meßergebnisse führt zu dem die durch die Referenzpunkte gelegten Kurve beschreibenden Polynomdescribe, in the present case because of the parameters recorded in the coordinate system y = 0 Dsz (ppm) and x = C ιnι / O ιnι mean. The coefficients a, b, c of the polynomial equation express the extent to which additional oxygen has to be taken into account during the decarburization carried out under vacuum by means of oxygen-related or process-related sources when determining the actual oxygen demand. FIG. 3 shows a corresponding exemplary embodiment for determining the polynomial equation associated with an RH system, 8 test batches having been subjected to a decarburization process on the RH system on which it is based. The graphical representation of the measurement results shown in FIG. 3 leads to the polynomial describing the curve laid through the reference points
y= - 35,046 x2 + 294 x - 230,37y = - 35.046 x 2 + 294 x - 230.37
wobei die Koeffizienten jeweils in der Dimension (ppm) angegeben sind, so daß sich der Sauerstoffbedarf 0Dec für diese Anlage ergibt zu Dec = 22,0, 1 [ppm]
Figure imgf000011_0001
where the coefficients are given in the dimension (ppm), so that the oxygen requirement 0 Dec for this system results in D ec = 22.0, 1 [ppm]
Figure imgf000011_0001
Angewendet auf ein Ausführungsbeispiel für eine 300 t umfassende Charge einer Schmelze mit einem Anfangskohlenstoffgehalt Cini = 400 ppm, einem Anfangssauerstoffgehalt Οinι = 307 ppm und einem einzustellenden Endsauerstoffgehalt 0End ;== = 300 ppm ergibtApplied to an embodiment for a 300 tonne batch of a melt with an initial carbon content C ini = 400 ppm, an initial oxygen content Ο inι = 307 ppm and a final oxygen content to be set 0 En d; == = 300 ppm
C sich bei einem daraus folgenden Verhältnis —— = 1,30: imC with a resulting ratio —— = 1.30: im
0Dec = - 35,046 • 1,32 + 294 • 1,3 - 230,37 [ppm] °Dec = 92>6 PPm 0 Dec = - 35.046 • 1.3 2 + 294 • 1.3 - 230.37 [ppm] ° Dec = 92 > 6 PP m
Demnach ergibt sich der Sauerstoffbedarf Oα zu _ (92,6ppm + 3 OOppm) 300000 kg ~°2 ~ 1,428 kgl Nw3
Figure imgf000012_0001
Accordingly, the oxygen requirement O α results in _ (92.6ppm + 3 OOppm) 300000 kg ~ ° 2 ~ 1.428 kgl Nw 3
Figure imgf000012_0001
O = 82,48 Nw3 O = 82.48 Nw 3
Vergleicht man den erfindungsgemäß ermittelten Bedarf für die Entkohlung mit der gemäß Figur 3 für Cini / 0lni = 1,3 eingebrachten tatsächlichen Sauerstoffmenge, so ergibt sich eine deutliche Reduzierung. In Entsprechung zu dem vorstehend erläuterten Beispiel läßt sich somit für eine eingefahrene und hinsichtlich der anzuwendenden Polynomgleichung ausgetestete RH-Anlage der Bedarf an dem über die Blaslanze einzubringenden Sauerstoff in Abhängigkeit von den Analysewerten Cinι und 0ini der Analyse jeder einzelnen zu entkohlenden Charge einer Schmelze ermitteln.If the need for decarburization determined according to the invention is compared with the actual amount of oxygen introduced according to FIG. 3 for C ini / 0 ln i = 1.3, there is a significant reduction. Corresponding to the example explained above, the need for the oxygen to be introduced via the blowing lance as a function of the analysis values C in 1 and 0 ini of the analysis of each individual batch to be decarburized can thus be achieved for a retracted RH system which has been tested with regard to the polynomial equation to be used Determine the melt.
Ein weiterer wesentlicher Schritt für die Erfindung besteht darin, daß mit dem Einblasen der berechneten Sauerstoffmenge begonnen werden soll, sobald ein in Abhängigkeit vom Anfangskohlenstoffgehalt in der Schmelze berechneter Grenzdruck = Pstart erreicht ist. Zu Beginn der Druckabsenkung kommt es bedingt durch ein niedriges CO- Aufkommen im Abgas und durch relativ dazu hohe Anteile an Sauerstoff aus Restluft und Leckagen auch ohne das gesonderte Einblasen von Sauerstoff zunächst zu einer natürlich ablaufenden Νachverbrennung, wobei die Νachverbrennungsrate im weiteren Verlauf der Prozeßführung aufgrund des steigenden CO-Aufkommens jedoch abnimmt. Insofern ist der Startdruck Pstart für die Freigabe des Blasprozesses maßgeblich vom Anfangskohlenstoffgehalt in der Schmelze abhängig.Another essential step for the invention is that is to be started with the injection of the calculated quantity of oxygen as soon as a calculated function of the initial carbon content in the melt limit pressure P = sta rt is reached. At the beginning of the pressure drop, a naturally occurring secondary combustion occurs initially due to a low CO volume in the exhaust gas and relatively high proportions of oxygen from residual air and leaks, even without the separate blowing in of oxygen, the subsequent combustion rate being due to the further course of the process of rising CO emissions, however, is decreasing. In this respect, the start pressure P s ta r t for the release of the blowing process is largely dependent on the initial carbon content in the melt.
Auch für den Startdruck liegt eine Abhängigkeit von anlagenspezifischen Parametern vor. Ähnlich der Vorgehensweise bei der Festlegung des für die Entkohlung erforderlichen Sauerstoffbedarfs ist auch hinsichtlich der erfindungsgemäßen Bestimmung des Startdrucks für den Blasprozeß zunächst der anlagenspezifische Einfluß über die Durchführung von Testreihen einschließlich der Erfassung von Meßdaten zu ermitteln und in Form einer darauf fußenden Nährungsfunktion zu erfassen.There is also a dependency on system-specific parameters for the starting pressure. Similar to the procedure for determining the oxygen requirement for decarburization, the system-specific influence on the execution of test series including the acquisition of measurement data must first be determined with regard to the inventive determination of the starting pressure for the blowing process and recorded in the form of a nutritional function based thereon.
Im Rahmen der Testreihen sind Chargen mit einem unterschiedlichen Anfangskohlenstoffgehalt Cιnι bei Druckabsenkung in ihrem CO-Ausstoß zu beobachten, wobei der höchste CO-Austausch (CO-Peak) in Nm3 und der zu diesem CO- Ausstoß gehörige Druck P in mbar zu erfassen sind. Diese Meßergebnisse sind graphisch in ein Koordinatensystem zu übertragen, in welchem auf der Abszisse der Anfangskohlenstoffgehalt Cιnι, auf der linken Ordinate der Druck P und auf einer rechten Ordinate der CO-Ausstoß aufgetragen sind. Es sollten wiederum wiederum wieder 10 Versuche durchgeführt werden, um die erforderliche Genauigkeit zu erhalten.In the course of the test series, batches with a different initial carbon content C ιnι can be observed when the CO output is reduced , the highest CO exchange (CO peak) in Nm 3 and the pressure P associated with this CO output in mbar being recorded are. These measurement results are graphically transferred to a coordinate system in which the initial carbon content C ιnι is plotted on the abscissa, the pressure P is plotted on the left ordinate and the CO emissions are plotted on the right ordinate. Again, 10 attempts should be carried out in order to obtain the required accuracy.
Die durch die erhaltenen Meßpunkte im Koordinatensystem zu legende Kurve läßt sich wiederum mathematisch mit einer Polynomgleichung der Art y = cix1 + bx + cThe curve to be made in the coordinate system through the measurement points obtained can in turn be mathematically calculated using a polynomial equation of the type y = cix 1 + bx + c
beschreiben, wobei im vorliegenden Fall y - Pslan und x = Cim bedeuten. Die Koeffizienten a, b, c der Polynomgleichung berücksichtigen wiederum die den CO-Peak bestimmenden anlagenspezifischen Parameter.describe, in the present case y - P slan and x = C im mean. The coefficients a, b, c of the polynomial equation in turn take into account the plant-specific parameters that determine the CO peak.
In Figur 4 ist die vorstehend erläuterte Vorgehensweise anhand eines Ausführungsbeispiels dargestellt, wobei insgesamt 12 Chargen gefahren worden sind. Die durch die Meßpunkte zu legende Kurve führt zu der PolynomgleichungFIG. 4 shows the procedure explained above using an exemplary embodiment, with a total of 12 batches being driven. The curve to be drawn through the measuring points leads to the polynomial equation
y = - 0,0002 x2 + 0,2159 x + 118,01y = - 0.0002 x 2 + 0.2159 x + 118.01
Angewendet auf das Ausführungsbeispiel mit einem Anfangskohlenstoffgehalt Cini = 400 ppm ergibt sich die Ermittlung des zugehörigen Startdruckes zuApplied to the exemplary embodiment with an initial carbon content C in i = 400 ppm, the associated starting pressure is determined
ps rt = -0,0002 • 4002 + 0,2159 • 400 + 118,01 Paβrt = 172,4 mbarp s rt = -0.0002 • 400 2 + 0.2159 • 400 + 118.01 P aβrt = 172.4 mbar
Bei diesem Startdruck muß mit dem Einbringen der zu 82,48 N 3 berechneten Sauerstoffmenge begonnen werden, um den Blaßvorgang vor Eintreten der Nachverbrennung abzuschließen .At this starting pressure, the introduction of the amount of oxygen calculated to be 82.48 N 3 must be started in order to complete the blowing process before the afterburning occurs.
In der praktischen Umsetzung muß bei der Festlegung des Startdruckes für die Freigabe des Blasprozesses eine Verzögerung zwischen dem Zyklusbeginn und dem Beginn des Aufblasens berücksichtigt werden. Diese Zeitspanne umfasst das Auslösen des automatisierten Vorgangs, die Lanzenfahrt und das Umschalten von Schutzgasbetrieb auf Sauerstoffblasbetrieb. Je nach Anlagenausführung können hier Zeitverzögerungen von beispielsweise bis zu 45 Sekunden entstehen. Soweit sich diese Zeitspanne auch als Differenz des Druckes bei Zyklusbeginn und zu Beginn des Sauerstoffblasens ausdrücken läßt, ist dieser Differenzdruck bei der Festlegung von P3tarr zu berücksichtigen .In practice, a delay between the start of the cycle and the start of inflation must be taken into account when determining the start pressure for the release of the blowing process. This period spans triggering the automated process, lance travel and switching from inert gas operation to oxygen blowing operation. Depending on the system design, time delays of up to 45 seconds can occur. Insofar as this time span can also be expressed as the difference in pressure at the start of the cycle and at the start of oxygen blowing , this differential pressure must be taken into account when determining P 3 tare .
Die Dauer des Blasprozesses ist zusätzlich zu der Festlegung des Sauerstoffbedarfs durch eine Überwachung der Nachverbrennung zu kontrollieren, da als Grenzwert für das Ende des Blasprozesses eine Nachverbrennungsrate von 30 % einzuhalten ist, oberhalb welcher mit Blick auf die Metallurgie und die Entkohlungsrate das Aufblasen von Sauerstoff nicht mehr effizient ist, sondern wie beim Stand der Technik lediglich dazu dienen würde, die thermischen Verluste des entkohlten Stahls im Vakuumbehälter zu minimieren. Zunächst führt das Sauerstoffblasen während der Entkohlungsphase selbst bei optimaler Einstellung der übrigen Betriebsparameter zu einer teilweisen Nachverbrennung des aus dem Stahlbad freigesetzten CO. Die Nachverbrennungsrate während des Sauerstoffblasens hängt unmittelbar mit der CO-Freisetzung aus der Schmelze zusammen. Das Verhältnis der Nachverbrennung steigt je nach Entkohlungsrate mehr oder weniger an, wobei offensichtlich ist, daß während des Sauerstoffblasens die Nachverbrennung ansteigt, falls die Entkohlungsrate und damit die CO- Freisetzung sinken. Der optimale Betriebsbereich für das Einblasen des Sauerstoffes beginnt daher mit Erreichen des Grenzdruckes Pstart/ dabei verlängert sich der optimale Betriebsbereich mit einem höheren Anfangskohlenstoffgehalt der Schmelze. Im einzelnen kann die Überwachung des im Vakuumbehälter anstehenden Vakuumdrucks insbesondere am Ende des Sauerstoffblasens als Hinweis dienen, um ein optimales Ausbringen des Sauerstoffs mit einer geringen Nachverbrennung einzuhalten. Tatsächlich hängt der Druckpegel innerhalb des Vakuumbehälters bei einer definierten Saugleistung der Vakuumpumpe mit der Menge des freigesetzten Gases zusammen, wobei der CO-Gehalt im Abgas während des Behandlungsprozesses vomThe duration of the blowing process must be checked in addition to the determination of the oxygen demand by monitoring the afterburning, since a limit value for the end of the blowing process is a post-combustion rate of 30%, above which the blowing of oxygen cannot be observed in view of the metallurgy and the decarburization rate is more efficient, but as in the prior art would only serve to minimize the thermal losses of the decarburized steel in the vacuum container. Initially, the oxygen blowing during the decarburization phase leads to a partial afterburning of the CO released from the steel bath, even if the other operating parameters are optimally set. The post-combustion rate during oxygen blowing is directly related to the release of CO from the melt. The ratio of the afterburning increases more or less depending on the decarburization rate, whereby it is obvious that the afterburning increases during the oxygen blowing if the decarburization rate and thus the CO release decrease. The optimal operating range for blowing in the oxygen therefore begins when the Limit pressure P s tart / the optimal operating range is extended with a higher initial carbon content of the melt. In particular, the monitoring of the vacuum pressure present in the vacuum container can serve as an indication, in particular at the end of the oxygen blowing, in order to maintain an optimal output of the oxygen with a low post-combustion. In fact, the pressure level within the vacuum container is related to the amount of gas released at a defined suction power of the vacuum pump, the CO content in the exhaust gas during the treatment process being dependent on
Anfangskohlenstoffgehalt der Schmelze abhängig ist. Bei identischen Sauerstoff-Blasbedingungen liegt die Nachverbrennungsrate bei vorgegebenem Druck daher umso höher, je tiefer sich der Vakuumdruck innerhalb des Vakuumbehälters einstellt. Dies ist dadurch verständlich, daß die Druckabsenkung mit der geringer werdenden CO- Entwicklung verläuft.Initial carbon content of the melt is dependent. With identical oxygen blowing conditions, the post-combustion rate at a given pressure is therefore higher, the lower the vacuum pressure within the vacuum container. This is understandable because the pressure drop runs with the decreasing CO development.
Die Effizienz des Sauerstoffblasens hängt weiterhin von dem Einbringen des Sauerstoffes in die Stahlschmelze ab, da nicht wie im Stand der Technik oberhalb des Badspiegels die Nachverbrennung des freigesetzten CO bewirkt werden, sondern der eingeblasene Sauerstoff in der Stahlschmelze gelöst werden soll, um mit dem in der Schmelze gelösten Kohlenstoff zu reagieren. Das Sauerstoffausbringen, d.h. das Verhältnis des im Schmelzebad gelösten Sauerstoffs zu dem auf die Badoberfläche aufgeblasenen Sauerstoff hängt im Einzelfall wesentlich ab von der Höhe derThe efficiency of the oxygen blowing also depends on the introduction of the oxygen into the molten steel, since it is not, as in the prior art, that the released CO is caused above the bath level, but the blown-in oxygen in the molten steel is to be dissolved in order to be able to react with the Melt to react with dissolved carbon. The oxygen output, i.e. the ratio of the oxygen dissolved in the melt bath to the oxygen blown onto the bath surface depends in individual cases essentially on the level of the
Blaslanzenstellung im RH-Gefäß, von der freien Oberfläche des Spiegels der Schmelze, also dem Durchmesser des RH- Gefäßes und von der Umlaufrate der Schmelze durch das RH- Gefäß. Im allgemeinen kann dieses Sauerstoffausbringen mit etwa 80 bis 90% angesetzt werden, so daß in der praktischen Umsetzung für den Blasprozeß die rechnerisch ermittelte Sauerstoffmenge Oα unter Berücksichtigung des vorgenannten Sauerstoffausbringens entsprechend zu erhöhen ist.Blow lance position in the RH vessel, from the free surface of the melt level, i.e. the diameter of the RH Vessel and the circulation rate of the melt through the RH vessel. In general, this oxygen output can be set at about 80 to 90%, so that in the practical implementation for the blowing process the calculated oxygen quantity O α has to be increased accordingly, taking into account the aforementioned oxygen output.
Das Sauerstoffausbringen wird auch beeinflußt durch die Ausbildung der Blasdüse, die die Badoberfläche mit einem kompakten Sauerstoffstrahl mit hoher Geschwindigkeit auf einer kleinen Oberfläche beaufschlagen soll, damit der Sauerstoff in die durch den Umlauf in Bewegung gehaltene Stahlschmelze ausreichend tief eindringt. Hierzu ist nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, daß in der als Laval-Düse ausgebildeten Blasdüse ein Überschallgeschwindigkeit aufweisender Blasstrahl erzeugt wird, der idealerweise bis zum Auftreffen auf die Badoberfläche als schlanker Zylinder erhalten bleibt und nicht auffächert. Entsprechend ist auch der Abstand der Blasdüse vom Stahlbadspiegel einzustellen, der sich in dem an sich bekannten Rahmen zwischen 2,5 Meter und 5,5 Meter hält.The oxygen output is also influenced by the formation of the blow nozzle, which is to act on the bath surface with a compact oxygen jet at high speed on a small surface so that the oxygen penetrates sufficiently deeply into the molten steel which is kept in motion by the circulation. For this purpose, it is provided according to an embodiment of the invention that a blowing jet having a supersonic speed is generated in the blowing nozzle designed as a Laval nozzle, which ideally remains as a slim cylinder until it hits the bath surface and does not fan out. The distance between the blow nozzle and the steel bath level must also be set accordingly, which is between 2.5 meters and 5.5 meters in the known frame.
Um zumindest eine gewisse Anpassung der Düsengeometrie an eine Änderung der Parameter für den Blaßprozeß zu ermöglichen, ist der Einsatz einer in ihrer Konfiguration mittels eines verschiebbaren Stellkonus veränderbaren Blasdüse vorgesehen, die in einer schematischen Darstellung in Figur 2 der Zeichnung wiedergegeben ist. Befindet sich der Stellkonus 11 in der mit Position 1 angegebenen Stellung, so bedeutet dies einen voll geöffneten Düsenquerschnitt 12, mit welchem die Lavaldüse 10 gemäß dem definierten Auslegungspunkt arbeitet. Befindet sich der Stellkonus 11 in der Position 2, ist die Düsengeometrie auf einen wesentlich geringeren Gegendruck ausgelegt; allerdings verringert sich der Durchsatz durch die Düse, wenn der Vordruck konstant bleibt.In order to enable at least some adaptation of the nozzle geometry to a change in the parameters for the pale process, the use of a blowing nozzle which is changeable in its configuration by means of a displaceable adjusting cone is provided, which is shown in a schematic illustration in FIG. 2 of the drawing. If the adjusting cone 11 is in the position indicated by position 1, this means a fully open nozzle cross-section 12 with which the Laval nozzle 10 operates in accordance with the defined design point. Is the Setting cone 11 in position 2, the nozzle geometry is designed for a significantly lower back pressure; however, the throughput through the nozzle will decrease if the admission pressure remains constant.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Patentansprüchen, der Zusammenfassung und der Zeichnung offenbarten Merkmale des Gegenstandes dieser Unterlagen können einzeln als auch in beliebigen Kombinationen untereinander für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. The features of the subject matter of these documents disclosed in the above description, the patent claims, the abstract and the drawing can be essential individually or in any combination with one another for realizing the invention in its various embodiments.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h eP a t e n t a n s r u c h e
Verfahren zum Entkohlen von erschmolzenem Stahl in einer RH-Anlage, bei dem der Stahl im Umlauf aus einem Gefäß (1) in einen unter Vakuum gestellten Vakuumbehälter (2) und zurück in das Gefäß (1) geführt wird und mittels einer mit Abstand zu der Badoberfläche (7) des in dem Vakuumbehälter (2) anstehenden Stahlbades gerichteten Blaslanze (5) Sauerstoff oder ein sauerstoffhaltiges Gas auf das Stahlbad geblasen wird, dadurch gekennzeichnet, daß beginnend mit dem Ansteigen des infolge natürlicher Entkohlung aufgrund des im Stahlbad gelösten und im System vorhandenen Sauerstoffs freigesetzten CO im Vakuumbehälter eine unter Ansatz eines auf der Basis des Verhältnisses von Anfangskohlenstoffgehalt zu Anfangssauerstoffgehalt in der zu entkohlenden Charge gemäß der Formel
Figure imgf000019_0001
Process for the decarburization of molten steel in an RH plant, in which the steel is circulated from a vessel (1) into a vacuum container (2) placed under vacuum and back into the vessel (1) and by means of a distance from it Bath surface (7) of the blowing lance (5) directed into the steel tank in the vacuum tank (2), oxygen or an oxygen-containing gas is blown onto the steel bath, characterized in that starting with the increase in the decarburization due to natural decay in the steel bath and existing in the system Oxygen released CO in the vacuum container using a formula based on the ratio of the initial carbon content to the initial oxygen content in the batch to be decarburized
Figure imgf000019_0001
zu berechnenden, für die Entkohlung erforderlichen Sauerstoffbedarfs gemäß der Formel yJpec + ^End Decl ' ^ ChCalculated oxygen requirements for decarburization according to the formula yJpec + ^ End Decl ' ^ Ch
Qn_ =Q n _ =
Po, berechnete Sauerstoffmenge eingeblasen wird, wobei für den Beginn des Blasvorganges ein im Vakuumbehälter sich einstellender Startdruck Pstart in Abhängigkeit von dem Anfangskohlenstoffgehalt C der Stahlschmelze bestimmt wird nach der Formel a C, im„ + b • C i,m„ + cPo, calculated amount of oxygen is blown in, for the start of the blowing process, a starting pressure P start which is established in the vacuum container as a function of the initial carbon content C mi of the steel melt is determined according to the formula a C, in “+ b • C i, m“ + c
und wobei der Blasvorgang bei Erreichen der Randbedingungen (CO + C02) = 5% der Abgasmenge sowie C02/CO + C02 = 30% beendet wird, wobei bedeuten Q0 einzublasende Sauerstoffmenge (Nm3)and the blowing process is ended when the boundary conditions (CO + C0 2 ) = 5% of the exhaust gas amount and C0 2 / CO + C0 2 = 30% are reached, where Q 0 means oxygen amount to be blown in (Nm 3 )
0Dec für die Entkohlung benötigter Sauerstoffanteil0 Dec oxygen fraction required for decarburization
(ppm) 0EndDec am Ende des Entkohlungsprozesses in der Charge vorhandener Sauerstoffanteil (ppm) Cjm Anfangskohlenstoffgehalt der Stahlschmelze (ppm)(ppm) 0 EndDec at the end of the decarburization process oxygen content present in the batch (ppm) C jm initial carbon content of the steel melt (ppm)
Oιm Anfangssauerstoffgehalt der Stahlschmelze (ppm)O ιm initial oxygen content of the steel melt (ppm)
GCh Gewicht der Charge (Kilogramm) pθ2 Dichtefaktor Sauerstoff = 1,428 Kg/Nm3 G Ch Batch weight (kg) p θ2 Oxygen density factor = 1.428 Kg / Nm 3
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Badoberfläche (7) des in dem Vakuumbehälter (2) anstehenden Stahlbades mit einem kompaktem, mit hoher Geschwindigkeit aus der Blasdüse (10) austretenden Sauerstoff-Blasstrahl (6) beaufschlagt wird. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Blasdüse (10) erzeugte Blasgeschwindigkeit auf Überschallgeschwindigkeit eingestellt wird.Method according to claim 1, characterized in that the bath surface (7) of the steel bath in the vacuum container (2) is acted upon by a compact oxygen blowing jet (6) emerging from the blowing nozzle (10) at high speed. A method according to claim 2, characterized in that the blowing speed generated in the blowing nozzle (10) is set to supersonic speed.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Blasdüse (10) mit einem durch Verschiebung eines Stellkonus (11) variablen Arbeitsbereich eingesetzt wird derart, daß bei geringerem Gegendruck im Vakuumbehälter die von der Blasdüse (10) erzeugte Überschallströmung des Blasstrahls aufrechterhalten bleibt. Method according to Claim 2 or 3, characterized in that a blowing nozzle (10) with a working range which is variable by displacing an adjusting cone (11) is used in such a way that the supersonic flow of the blowing jet generated by the blowing nozzle (10) is maintained with a lower back pressure in the vacuum container ,
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