DE2228462A1

DE2228462A1 - DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING LOW-CARBON, HIGH-CHROME-ALLOY STEELS

Info

Publication number: DE2228462A1
Application number: DE19722228462
Authority: DE
Inventors: Franz-Josef Dipl Ing Hahn; Hermann Dr Rer Nat Maas
Original assignee: Rheinstahl Huettenwerke AG
Current assignee: Rheinstahl Huettenwerke AG
Priority date: 1972-06-10
Filing date: 1972-06-10
Publication date: 1973-12-20
Also published as: FR2187921B1; FR2187921A1

Description

Essen, den 7.6.1972 H 53/125Essen, June 7th, 1972 H 53/125

Patentanmeldung;Patent application;

"Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von niedriggekohlten, hochchromlegierten Stählen" Anmelder: Rheinstahl Hüttenwerke AG, Essen"Device and process for the production of low-carbon, high-chromium alloyed steels" Applicant: Rheinstahl Hüttenwerke AG, Essen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von niedriggekohlten, hochchromlegierten Stählen mittels einer Unterdruckbehandlung. Ein entsprechendes Verfahren ist aus der DAS 1 783 055 bekannt. Dabei wird ein im Elektroofen mit dem annähernden Sollchromgehalt und hohem Kohlenstoffgehalt erschmolzener Stahl zunächst in einer Pfanne entschwefelt und dann mittels einer Umlaufentgasungsanlage behandelt.-Während der Entgasung wird zum Frischen des Kohlenstoffs Sauerstoff auf die Schmelze in der Pfanne aufgeblasen. Diese Verfahrensweise erlaubt ein sicheres Inkontaktbringen des Sauerstoffs mit der Schmelze. Jedoch wird zumindest örtlich beim Aufblasen des Sauerstoffs auf die Schmelze das Chromsauerstoffgleichgewicht überschritten, wobei es zu einer Chromverschlackung kommt. Dieser Nachteil soll nach dem Verfahren nach der DAS 1 533 950 vermieden werden dadurch, daß Sauerstoff auf die in einem Ofen unter Unterdruck befindliche, chrom- und kohlenstoffreiche Schmelze aufgeblasen wird. Durch die Verschiebung des C-0-Gleichgewichts infolge des Unterdrucks zu niedrigeren Konzentrationen der Reaktionspartner unter das Gleichgewicht derThe invention relates to a device and a method for the production of low-carbon, high-chromium alloyed Steels by means of a vacuum treatment. A corresponding method is known from DAS 1,783,055. Included is a steel melted in an electric furnace with an approximate target chromium content and a high carbon content first desulphurized in a pan and then treated by means of a circulating degassing system. - During degassing oxygen is blown onto the melt in the ladle to freshen the carbon. This procedure allows the oxygen to be safely brought into contact with the melt. However, at least locally when the oxygen is blown onto the melt, the chromium oxygen equilibrium is exceeded, whereby it chrome slagging occurs. This disadvantage is supposed to according to the method according to DAS 1 533 950 can be avoided by the fact that oxygen on the in a furnace under Underpressure, chromium and carbon-rich melt is blown up. By shifting the C-0 equilibrium as a result of the negative pressure to lower concentrations of the reactants below the equilibrium of

309851/0260309851/0260

Chromverschiackung dient der Kohlenstoff als Schutzelement. Chromium coating, the carbon serves as a protective element.

Dieses Verfahren ist gegenüber dem der DAS 1 783 055 insofern nachteilig, als die Schlacke vor der Behandlung der Schmelze abgezogen werden muß, was einen erhöhten Aufwand darstellt und für die Fertigstellung der Schmelze einen relativ aufwendigen Vakuumschmelzofen, etwa einen Vakuuminduktionsofen, erforderlich macht. Des weiteren ist dieser während der gesamten Herstellung der Schmelze vom» Einschmelzen bis zum Abstich blockiert, wogegen nach der DAS 1783 055 ein leistungsfähiger Lichtbogenofen nur während der energieaufwendigen Einschmelzperiode-im Einsatz ist. Das Verfahren nach der DAS 1 533 950 ist insofern nachteilig für die wirtschaftliche Herstellung hochchromlegierter Stähle in größerem Maßstab. Über die Art und Weise des Aufblasens des Sauerstoffs, die ein schnelles, wirksames und verlustarmes Einbringen des Sauerstoffs in die Schmelze gewährleisten würde, wird nichts ausgesagt.This process is disadvantageous compared to that of DAS 1 783 055 in that the slag is removed before the treatment of the Melt must be withdrawn, which represents an increased effort and one for the completion of the melt relatively complex vacuum melting furnace, such as a vacuum induction furnace, makes necessary. Furthermore, this is from »melting down during the entire production of the melt blocked until tapping, whereas according to DAS 1783 055 a powerful electric arc furnace only is in use during the energy-consuming meltdown period. The procedure according to DAS 1 533 950 is insofar disadvantageous for the economic production of high-chromium alloy steels on a larger scale. About the Art and a way of inflating the oxygen, which allows a quick, efficient and low-loss introduction of the oxygen in the melt, nothing is stated.

Ausgehend von diesem Stand der Technik wird die Aufgabe der Erfindung darin gesehen, bei der Herstellung hochchromhaltiger, kohlenstoffarmer Stähle, bei denen die Stähle unter Normaldruck mit hohem Kohlenstoff- und Chromgehalt, etwa in einem Lichtbogenofen eingeschmolzen werden, den Frischsauerstoff kontrolliert ohne Verluste unter solchen Bedingungen der Oberfläche des Stahlbades zuzuführen, daß eine schnelle Entkohlung unter VermeidungBased on this prior art, the object of the invention is seen in the production of high-chromium, low-carbon steels in which the Steels under normal pressure with a high carbon and chromium content, for example melted down in an electric arc furnace the fresh oxygen is controlled without losses to be supplied to the surface of the steel bath under such conditions that rapid decarburization is avoided

309881/0280309881/0280

- 3 einer Chromverschiackung gesichert ist.- 3 is secured by a chrome packing.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Gattung gelöst durch die Kombination von a) einer an sich bekannten Umlaufentgasungsan-' lage aus einem Stahlaufnahmebehälter mit einem Einlaufrohr mit einer Gaseinleitung, einem von dem Einlaufrohr getrennten Auslaufrohr mit b) einer wassergekühlten Blaslanze mit Düse, die vakuumdicht so in den Stahlaufnahmebehälter eingeführt ist, daß ihre Achse auf den im Behälter befindlichen Stahl gerichtet ist.According to the invention, this object is achieved with a device of the type mentioned at the beginning, solved by the combination of a) a circulation degassing system known per se lay from a steel receptacle with an inlet pipe with a gas inlet, one of the inlet pipe separate outlet pipe with b) a water-cooled blowing lance with nozzle, which is vacuum-tight in the steel receptacle is introduced that its axis is directed to the steel in the container.

In dieser Vorrichtung kann Stahl, der z.B. im Elektrolichtbogenofen als hochchromhaltiger, kohlenstoffreicher Stahl erschmolzen und ohne Abziehen derSchlacke in eine Pfanne abgestochen ist, unterVermeidung von Chromverschlackung gefrischt werden. Die in den Stahlaufnahmebehälter durch das Einlaufrohr einströmende Schmelze ist ohne weitere zusätzliche Maßnahmen schlackenfrei. Durch das Aufblasen des Sauerstoffs auf immer neue, turbulent einströmende Schmelzenteile, die dann abfließen, wird auf eine große Oberfläche, nämlich die durch die heftige Kochreaktion vergrößerte Oberfläche aufgeblasen, wodurch sich eine hohe Reaktionsgeschwindigkeit ergibt. Gleichwohl wird eine Konzentrationserhöhung mit der Folge des Ausfallens von Chromoxyden durch den schnellen Weitertransport der Schmelze aus dem Stahlaufnahmebehälter und die Zuführung immer neuer, noch sauerstoffärmerer Schmelzenteile aus der unter der Entgasungs-In this device steel, e.g. in the electric arc furnace Melted as high-chromium, carbon-rich steel and without removing the slag into a Pan is tapped, must be refurbished avoiding chrome slagging. The ones in the steel receptacle Melt flowing in through the inlet pipe is free of slag without further additional measures. By inflating the oxygen on more and more new, turbulent inflowing melt parts, which then flow off, is inflated onto a large surface, namely the surface enlarged by the violent boiling reaction, which results in a high reaction speed. Nevertheless, there is an increase in concentration with the consequence of the precipitation of chromium oxides due to the rapid onward transport of the melt from the steel receptacle and the supply of new, even lower-oxygen melt parts from the under the degassing

309851/026Ö309851 / 026Ö

anlage befindlichen Pfanne verhindert. Der Unterdruck am Ort der Zuführung des Sauerstoffs läßt dabei den Kohlenstoff als Schutzelement für das Chrom wirksam werden. Das verlustarme kontrollierte Einführen des Sauerstoffs in die Schmelzbadoberfläche ohne Absaugen des Sauerstoffs durch die Pumpen der Umlaufentgasungsanlage wird dabei dadurch ermöglicht, daß die Blaslanze als wassergekühlte, mit einer Düse versehene Lanze ausgebildet ist. Die Düse ermöglicht es, den gasförmigen Frischstrahl gebündelt mit hoher kinetischer Energie dem Bad zuzuführen. Die Einführung einer ungekühlten Lanze, deren teilweises Abbrennen und Zusetzen mit der Folge einer seitlichen Strahlablenkung und insgesamt einer unzuverlässigen Frischmittelzuführung verbunden ist, bringt Frischmittelverluste und einen schlechten Wirkungsgrad. Systematische Versuche nach theoretischen Abschätzungen der Anmelderin haben gezeigt, daß die Einführung der wassergekühlten Blaslanze in den geschlossenen, auf einer Temperatur von rd. 1600 C befindlichen Innenraum des Stahlaufnahmebehälters der Umlaufentgasungsanlage ohne Explosionsgefahr möglich ist.pan located in the system. The negative pressure at the point where the oxygen is supplied leaves the carbon act as a protective element for the chrome. The low-loss, controlled introduction of oxygen into the molten bath surface without sucking off the oxygen by the pumps of the circulation degassing system made possible by the fact that the blowing lance is designed as a water-cooled lance provided with a nozzle. The nozzle makes it possible to bundle the gaseous fresh jet with high kinetic energy and feed it into the bath. The introduction an uncooled lance whose partial burning and clogging with the consequence of a lateral beam deflection and is generally connected to an unreliable fresh agent supply, brings fresh agent losses and poor efficiency. Have systematic tests based on theoretical estimates by the applicant showed that the introduction of the water-cooled blowing lance into the closed, at a temperature of around 1600 C located interior of the steel receptacle of the circulation degassing system is possible without the risk of explosion.

Im einzelnen kann die Vorrichtung wie folgt vorteilhaft ausgestaltet sein:In detail, the device can advantageously be designed as follows:

Vorteilhaft beträgt der Abstand der Düse der Blaslanze vom Boden des Stahlaufnahmebehälters 1,0 - 2,5 m. Bei einer durchschnittlichen Füllhöhe des Stahlaufnahmebehälters von 40 - 50 cm beträgt dann der Abstand der Düse von der Badoberfläche 0,5 - 2,0 m. Bei diesem Abstand wirdThe distance between the nozzle of the blowing lance and the bottom of the steel receptacle is advantageously 1.0-2.5 m An average filling height of the steel receptacle of 40 - 50 cm is then the distance between the nozzle from the bath surface 0.5 - 2.0 m. At this distance,

309851/02CC309851 / 02CC

eine gleichmäßige und wirkungsvolle Beaufschlagung der Schmelze mit dem eingeblasenen Sauerstoff erreicht. Gleichzeitig ist die Lanze bei diesem Abstand gegen zu starke Beeinflussung durch den flüssigen Stahl, insbesondere gegen Anspritzen hinreichend geschützt.an even and effective application of the Melt reached with the blown oxygen. At the same time, the lance is against at this distance strong influence by the liquid steel, in particular adequately protected against splashing.

Eine wirkungsvolle Wasserkühlung wird dadurch erreicht, daß diese aus drei konzentrischen Rohren besteht, wobei die Zuleitung des Kühlwassers zwischen dem inneren und dem mittleren und die Ableitung zwischen dem mittleren und dem äußeren Rohr erfolgt. Dadurch wird im Rohrinnern vor der hohen Temperatur des St ahlauf nahmebehältEr s geschütztes, kaltes Wasser zu der besonders wärmebeanspruchten Düse gefördert. Als zusätzlicher Schutz kann der untere Teil der Lanze mit einer feuerfesten Ummantelung versehen sein.Effective water cooling is achieved in that it consists of three concentric tubes, with the supply of the cooling water between the inner and the middle and the discharge between the middle and the outer tube. As a result, the inside of the pipe is protected from the high temperature of the steel receptacle, cold water is conveyed to the nozzle, which is particularly exposed to heat. As additional protection, the lower Part of the lance be provided with a refractory coating.

Die vakuumdichte Einführung der Lanze besteht aus einem wassergekühlten Deckel mit einer diesen durchsetzenden Bohrung und einer Packung, die seitlich gegen die Lanze und die Bohrung abdichtet.The vacuum-tight introduction of the lance consists of a water-cooled cover with a penetrating cover Bore and a packing that laterally seals against the lance and the bore.

Diese Einführung erlaubt eine Verstellung der Lanze in Axialrichtung bezüglich ihrer Höhenlage auch während des Frischens. Die Verstellung kann durch eine Verstellvorrichtung erfolgen, vorzugsweise durch eine hydraulische Verstellvorrichtung.This introduction allows an adjustment of the lance in the axial direction with respect to its height position even during of freshness. The adjustment can take place by means of an adjustment device, preferably a hydraulic one Adjusting device.

Eine wirksame Beaufschlagung der Schmelze im Stahlaufnahme-309851/0260 Effective loading of the melt in the steel receptacle 309851/0260

22234622223462

behälter mit gasförmigen Frischmitteln kann dadurch erreicht werden, daß die Richtung der Achse der Lanze auf die Mündung des Einlaufrohres in dem Stahlaufnahmebehälter zeigt.container with gaseous fresh substances can be achieved that the direction of the axis of the lance on shows the mouth of the inlet pipe in the steel receptacle.

Mit der Vorrichtung kann eine niedriggekohlte, hochchromhaltige Schmelze aus einer hochchrom- und kohlenstoffhaltigen Schmelze durch Aufblasen von gasförmigen Frischmitteln unter Unterdruck dadurch vorteilhaft hergestellt werden, daß zu Beginn der Unterdruckbehandlung bei Durchlauf des Stahles aus einer Pfanne durch den Uralauf entgasungsbehält er in einer ersten Behandlungsphase kein Frischmittel zugeführt wird, in einer zweiten Behänd lungs phase halle Frischmittelmengen und in einer dritten Behandlungsphase geringe Frischmittelmengen zugeführt werden, die Schmelze anschließend desoxydiert und korrekturlegiert und dann abgegossen wird. Während der ersten Behandlungsphase hat der Stahl von der Herstellung her noch genügend Sauerstoff für die Frischreaktion. Die hohen Frischmittelmengen der zweiten Behandlungsphase bringen bei zuverlässigem Schutz des Chroms durch den dann noch hohen Kohlenstoffgehalt hohe Reaktionsgeschwindigkeiten, während in der dritten Phase durch Zufuhr der geringeren Frischmittelmengen auch bei dem dann vorliegenden geringeren Kohlenstoffgehalt die Chromverschlackung sicher vermieden wird. Die Einstellur,g der Endanalyse durch Zugabe von Korrekturzuschlägen und Desoxydation erfolgt dann am Ende der Behandlung.With the device, a low-carbon, high-chromium-containing melt from a high-chromium and carbon-containing Melt is thereby advantageously produced by blowing gaseous fresh substances under reduced pressure be that at the beginning of the negative pressure treatment when the steel passes from a ladle through the Urals degassing tank, no fresh agent is supplied in a first treatment phase, in a second Behänd phase of fresh agent quantities and in one small amounts of fresh agent are added to the third treatment phase, the melt is then deoxidized and corrected and then cast. During the first treatment phase, the steel has to be manufactured there is still enough oxygen for the fresh reaction. The high amounts of fresh agent in the second treatment phase bring high reaction speeds with reliable protection of the chromium due to the still high carbon content, while in the third phase by adding the smaller amounts of fresh agent also with the then the lower carbon content present, the chromium slagging is safely avoided. The setting, g the final analysis by adding corrective supplements and deoxidation then takes place at the end of the treatment.

309851/0260309851/0260

- 7 Das Verfahren kann in folgender Weise ausgestaltet sein.- 7 The procedure can be structured as follows.

Es ist vorteilhaft,'zu Beginn der Behandlung in der 1. Behandlungsphase, bei der durch hohen C- und G-Gehalt ein starkes Spritzen der Schmelze erfolgt, mit einem großen Abstand von mehr als 2 m der Düse vom Bad die Düse durch Beaufschlagen mit Inertgas, z.B. Argon oder Stickstoff, freizuhalten, in der 2. Behändlungsphase mit geringerem Abstand von ca. 1,0 m das Frischmittel mit hohem· Druck und großer Menge,in der dritten Phase, wenn der Kohlenstoffgehalt der Schmelze schon sehr niedrig ist und durch "hartes" Blasen die Gefahr der Chromoxydation besteht, mit einem größeren Abstand von ca. 2 m von der Badoberfläche die geringeren Frischmittelmengen unter geringerem Druck aufzublasen. Die Herabsetzung der Sauerstoffmenge gegen Ende des Frischvorgangs bei Erreichen niedrigster Kohlenstoffgehalte im Stähl zur Vermeidung von Chromverlusten führt zu einer Verringerung der kinetischen Energie des Blasstrahles, so daß dieser nicht mehr als enger Blaskegel auf den Stahl auftrifft und damit an Effektivität verliert. Zur Aufrechterhaltung optimaler Blasbedingungen ist es vorteilhaft, die als Lavaldüse ausgebildete Austrittsöffnung der Blaslanze mit eine möglichst konstanten Gasmenge zu beaufschlagen, was dadurch erreicht wird, daß bei verringerter Frischmittelmenge diese durch Inertgase, vornehmlich Argon, ersetzt wird, so daß während des gesamten Blasvorgangs bei wechselnden Sauerstoffmengen immer gleiche Gasmengen aus der Düse austreten. Die Verdünnung des Sauerstoffs durchIt is advantageous to start treatment in the first Treatment phase in which there is a high C and G content There is a strong splash of the melt, with a large distance of more than 2 m between the nozzle and the bath the nozzle to be kept free by exposure to inert gas, e.g. argon or nitrogen, in the 2nd treatment phase with less Distance of approx. 1.0 m the fresh agent with high pressure and large amount, in the third phase, when the The carbon content of the melt is already very low and there is a risk of chromium oxidation due to "hard" blowing, with a greater distance of approx. 2 m from the bath surface, the smaller quantities of fresh agent and smaller Pressure to inflate. The reduction in the amount of oxygen towards the end of the freshening process when it reaches the lowest Carbon content in the steel to avoid chromium losses leads to a reduction in the kinetic Energy of the blow jet so that it no longer strikes the steel as a narrow blow cone and thus hits it Loses effectiveness. To maintain optimal blowing conditions it is advantageous to use the Laval nozzle trained outlet opening of the lance to apply a constant amount of gas as possible, which thereby what is achieved is that if the amount of fresh agent is reduced, it is replaced by inert gases, primarily argon is, so that during the entire blowing process with changing amounts of oxygen always the same amounts of gas the nozzle. The dilution of oxygen through

309851/026C309851 / 026C

Argon bringt außerdem den Vorteil mit sich, daß beim Anstreben von extrem niedrigen Endkohlenstoffgehalten im Stahl ein zusätzlicher Schutz gegen eine Chromverschlackung vorhanden ist.Argon also has the advantage that when striving for extremely low final carbon contents in the Steel provides additional protection against chrome slagging.

Eine weitere Förderung der Entkohlung kann dadurch erreicht werden, daß durch die Gaseinleitung des Einlaufrohres der Umlaufentgasungsanlage zusätzlich Frischgas zugeführt wird. Das Frischgas kann je nach erwünschter Frischwirkung Luft, CO₂ und Sauerstoff oder ein Gemisch dieser Gase sein. Da bei Zuführung reinen Sauerstoffs durch die Gaseinleitung des Einlaufrohres an der Einleitstelle sehr hohe Temperaturen entstehen und die Gefahr des Ausbrennens der Gaseinleitungsdüsen besteht, wird vorteilhaft ein Gasgemisch von Argon und Sauerstoff verwendet. Dieses Gasgemisch kann aus wechselnden Mischungsverhältnissen bestehen und von 100 % Ar bis zu einem Verhältnis von 30 % Ar und 70 % Sauerstoff angewendet werden.A further promotion of the decarburization can be achieved in that fresh gas is additionally supplied to the circulating degassing system through the gas inlet of the inlet pipe. The fresh gas can be air, CO ₂ and oxygen or a mixture of these gases, depending on the desired fresh effect. Since when pure oxygen is fed in through the gas inlet of the inlet pipe, very high temperatures arise at the inlet point and there is a risk of the gas inlet nozzles burning out, a gas mixture of argon and oxygen is advantageously used. This gas mixture can consist of changing mixing ratios and can be used from 100% Ar up to a ratio of 30% Ar and 70% oxygen.

Das Frischen in der Umlaufentgasungsanlage allein durch Einleiten von Frischgasen ins Einlaufrohr bietet sich vorteilhaft dann an, wenn der bei der Vakuumfrischbehandlung abzubauende Kohlenstoffgehalt nicht sehr groß sein muß. Nach dieser Art des Frischens behandelte Chrom-Schmelzen können von Kohlenstoffgehalten um 0,08 % zu Beginn der Behandlung mit Sicherheit auf Kohlenstoffgehalte unter 0,02 % erniedrigt werden unter sicherer Vermeidung einer Chromverschlackung.Freshening in the circulation degassing system simply by introducing fresh gases into the inlet pipe is an option advantageous when the carbon content to be broken down in the vacuum refining is not very high have to be. Chromium melts treated after this type of refining can have carbon contents of around 0.08% at the beginning the treatment with certainty to be lowered carbon contents below 0.02% under safer Avoidance of chrome slagging.

309851/0260309851/0260

Die Tatsache, daß durch Änderung der Frischbedingungen eine gezielte Oxydation sowohl des Kohlenstoffs allein als auch der anderen Legierungselemente in der Stahl-· schmelze herbeigeführt werden kann, kann auch dazu ausgenutzt werden, in einer Schmelze mit zu hohem Chromgehalt das Chrom selektiv zu oxidieren. Weiterhin besteht hierdurch die Möglichkeit, zu kalte Schmelzen aufzuwärmen, wenn auch in diesem Falle ein nicht zu umgehender Verlust an Legierungsmitteln auftritt.The fact that by changing the fresh conditions a targeted oxidation of both the carbon alone as well as the other alloying elements in the steel melt can also be brought about be used to selectively oxidize the chromium in a melt with an excessively high chromium content. Still exists this makes it possible to warm up melts that are too cold, even if in this case it cannot be avoided Loss of alloying agents occurs.

Dadurch, daß die aus der Umlaufentgasungsanlage abgesaugten Gase nach ihrer Menge und ihrem CO-, CO „ und O„-Anteil laufend analysiert werden und die Analysenwerte als Steuergröße für dias Verfahren dienen, läßt sich das Verfahren automatisieren. Dabei beginnt das Blasen in der zweiten Behändlungsphase zweckmäßigerweise dann, wenn Gasmenge und CO-Anteil unter einen einzustellenden Grenzwert gesunken sind und in der dritten Phase mit geringen Mengen dann, wenn beide Gehalbe unter einen weiteren, niedrigeren Grenzwert abgesunken sind. Das Blasen wird beendet, wenn Abgasmenge und Abgasanalyse anzeigen, daß der angestrebte Endkohlenstoffgehalt erreicht ist.The fact that the gases sucked out of the circulation degassing system according to their quantity and their CO, CO "and O "-portion can be continuously analyzed and the analysis values serve as a control variable for the process automate the process. The blowing expediently begins in the second treatment phase when the amount of gas and the amount of CO have fallen below a limit value to be set and in the third phase with small amounts when both levels have fallen below a further, lower limit value. That Bubbles will stop when the exhaust gas volume and exhaust gas analysis indicate that the desired final carbon content has been reached is.

Eine weitere Möglichkeit der Überwachung und Steuerung des Frischablaufes während der Frischbehandlung ergibt sich durch Messung der Temperatur der Stahlschmelze in der Pfanne. Solange infolge des Unterdrucks im Behandlungsgefäß nur der Kohlenstoff der Schmelze oxidiert wird, tritt wegen der geringen frei werdenden Wärme die-Another possibility for monitoring and controlling the fresh process during the fresh treatment results by measuring the temperature of the molten steel in the ladle. So long as a result of the negative pressure in the treatment vessel only the carbon of the melt is oxidized, this occurs because of the low amount of heat released

309851/026G309851 / 026G

-lO-ser Reaktion nur eine mäßige Temperaturerhöhung der' Stahlschmelze auf. Sobald jedoch der Kohlenstoffgenalt einen kritischen Wert unterschreitet, setzt die Oxydation anderer Legierungselemente und des Eisens selber ein, was zu einem plötzlichen Anstieg der Stahltemperatur führt. Die Höhe des kritischen Kohlenstoffgehaltes ist unterschiedlich und hängt neben dem Unterdruck im Behandlungsgefäß auch von Art und Konzentration der Legierungselemente sowie von den Blasbedingungen ab. Zur Vermeidung von Verlusten an Legierungen müssen deshalb vom Zeitpunkt des plötzlichen Temperaturanstiegs an die Frischbedingungen geändert werden.-lO-this reaction only a moderate increase in temperature of the steel melt on. However, as soon as the carbon content falls below a critical value, the oxidation of others begins Alloying elements and the iron itself, which leads to a sudden rise in steel temperature. The level of the critical carbon content varies and depends on the negative pressure in the treatment vessel also on the type and concentration of the alloying elements as well as on the blowing conditions. To avoid of losses of alloys must therefore from the time of the sudden increase in temperature to the fresh conditions be changed.

Im folgenden wird anhand einer Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gegeben.
Es zeigen im einzelnen:In the following, an embodiment of the invention is given with reference to a drawing.
They show in detail:

die Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Längsschnittes durch eine Umlaufentgasungsanlage mit einerBlaslanze,1 shows a schematic representation of a longitudinal section through a circulation degassing system with a blower lance,

die Fig. 2 eine graphische Darstellung des zeitlichen Verlaufs der Gehalte einer behandelten Schmelze an Chrom, Silizium, Mangan, Kohlenstoff und der Temperatur.FIG. 2 shows a graphic representation of the time course of the contents of a treated Melt of chromium, silicon, manganese, carbon and the temperature.

Die Vorrichtung zur Herstellung von niedriggekohlten, hochchromlegierten Stählen mit Hilfe einer Unterdruckbehandlung besteht aus einer Umlaufentgasungsanlage ausThe device for the production of low-carbon, high-chromium alloyed steels with the aid of a vacuum treatment consists of a circulating degassing system

309851/0260309851/0260

einem Stahlaufnahmebehälter 1 mit einem Einlaufrohr 2 mit einer Gaseinleitung 3, einem von dem Einlaufrohr 2 getrennten Auslaufrohr 4,einer Gasabsaugung 5, einer Legierungszugabeeinrichtung 6 und aus einer wassergekühlten Blaslanze 7 mit Düse 8, die vakuumdicht in den Stahlaufnahmebehälter 1 eingeführt ist, und zwar so, daß ihre Achse auf den im Behälter 1 befindlichen Stahl 9 gerichtet ist. Der Abstand der Düse 8 der Blaslanze vom Boden des Stahlaufnahmebehälters 1 beträgt 1,0 - 2,5 m. Die Lanze ist wassergekühlt. Die Kühlung besteht aus drei konzentrischen Rohren 10, 11, 12, wobei die Zuleitung des Kühlwassers 13 zwischen dem inneren 10 und dem mittleren 11 und die Ableitung 14 zwischen dem mittleren 11 und dem äußeren 12 Rohr erfolgt. Der untere Teil der Lanze weist eine feuerfeste Ummantelung 15 auf. Eine zuverlässige Kühlung wurde durch eine Zuführung des Wassers mit einem Überdruck von 10 atü im Einlauf 13 erreicht, wobei die Ablauftemperatur im Auslauf 14 nicht über 50 Grad betrug. Die Lanze ist durch einen wassergekühlten Deckel 16 vakuumdicht in einer Bohrung 17 mittels einer Packung 18 verschieblich durchgeführt. Die Axialverschiebung erfolgt durch eine nicht dargestellte, hydraulische Verstellvorrichtung. Die Zuführung des Frischgases 19 erfolgt durch das innere Rohr 10.a steel receptacle 1 with an inlet pipe 2 with a gas inlet 3, an outlet pipe 4 separated from the inlet pipe 2, a gas suction device 5, an alloy addition device 6 and from a water-cooled blowing lance 7 with nozzle 8, which is vacuum-tight in the steel receptacle 1 is introduced, in such a way that its axis is directed towards the steel 9 located in the container 1 is. The distance between the nozzle 8 of the blowing lance and the bottom of the steel receptacle 1 is 1.0-2.5 m is water-cooled. The cooling consists of three concentric tubes 10, 11, 12, the supply line of the cooling water 13 between the inner 10 and the middle 11 and the derivative 14 between the middle 11 and the outer 12 tube is made. The lower part of the lance has a refractory casing 15. A reliable one Cooling was achieved by supplying the water with an overpressure of 10 atmospheres in the inlet 13, with the The outlet temperature in outlet 14 did not exceed 50 degrees. The lance is vacuum-tight by a water-cooled cover 16 carried out displaceably in a bore 17 by means of a packing 18. The axial shift takes place by a hydraulic adjustment device, not shown. The fresh gas 19 is supplied through the inner tube 10.

Die folgende Beschreibung zeigt am Beispiel einer Schmelze die Herstellung einer hochchromlegierten, kohlenstoffarmen Schmelze.The following description uses the example of a melt to show the production of a high-chromium-alloyed, low-carbon one Melt.

309851/0260309851/0260

Eine Stahlschmelze mit 18,1 % Chrom und 10,1 % Nickel und einem Einlaufkohlenstoffgehalt von 0,61 % wurde im Elektroofen auf 0,19 % Kohlenstoff heruntergefrischt. Sie wurde in eine normale Gießpfanne abgestochen und einer Umlaufentgasungsbehandlung unterworfen. Während der Behandlungszeit von 40 min wurde von der 9. bis zur 25. min eine Sauerstoffmenge von 400 Nm /h und vonA steel melt with 18.1% chromium and 10.1% nickel and an inlet carbon content of 0.61% was refined down to 0.19% carbon in the electric furnace. It was tapped into a normal ladle and subjected to a rotary degassing treatment. While the treatment time of 40 min, an oxygen rate of 400 Nm / h and from the 9th to the 25th min

3 der 25. bis zur 33. min eine Sauerstoffmenge von 200 Nm /h auf die im Behandlungsgefäß umlaufende Schmelze aufgeblasen. Der Kohlenstoffgehalt wurde dabei von 0,19 % auf 0,016 % herabgesetzt, der Chromgehalt blieb im Rahmen der Analysengenauigkeit praktisch konstait. Die Stahltemperatur betrug vor der Frischbehandlung 1680 C; sie fiel am Anfang der Behandlung verfahrensbedingt ab und stieg während des Sauerstoffblasens wieder an. Bei Behandlungsende betrug die Stahltemperatur 1640 C. Die Schmelze wurde danach durch Zugabe von Legierungsmitteln unterVakuum desoxydiert und korrekturlegiert und anschließend vergossen.3 of the 25th to the 33rd min, an amount of oxygen of 200 Nm / h was blown onto the melt circulating in the treatment vessel. The carbon content was reduced from 0.19% to 0.016%, the chromium content remained practically constant within the scope of the analytical accuracy. The steel temperature was 1680 C before the fresh treatment; it fell at the beginning of the treatment due to the process and rose again during the oxygen blowing. At the end of the treatment, the steel temperature was 1640 C. The melt was then deoxidized and corrected alloyed under vacuum by adding alloying agents and then cast.

Die Figur 2 gibt eine graphische Darstellung der Analysenergebnisse während des Behandlungsverlaufs. Die so erzeugte Stahlschmelze entspricht der Werkstoff-Nr. 1.4306 mit der Kurzbezeichnung X 2 CrNi 18 9. Die Endanalyse zeigte folgende Zusammensetzung: FIG. 2 gives a graphic representation of the analysis results during the course of treatment. The steel melt produced in this way corresponds to material no. 1.4306 with the abbreviation X 2 CrNi 18 9. The final analysis showed the following composition:

C Si Mn Cr Ni P S C Si Mn Cr Ni P S

0,020 0,46 1,24 17,6 10,6 0,026 0,015 % 0.020 0.46 1.24 17.6 10.6 0.026 0.015 %

Ansprüche;Expectations;

309851/0260309851/0260

Claims

PATENTANSPRÜCHE:PATENT CLAIMS:

1. Vorrichtung zur Herstellung von niedriggekohlten, hochchromlegierten Stählen mit Hilfe einer Unterdruckbehandlung, gekennzeichnet durch die Kombination a) einer an sich bekannten Umlaufentgasungsanlage aus einem Stahlaufnahmebdrälter (1) mit einem Einlaufrohr (2) in einer Gaseinleitung (3), einem Von dem Einlaufrohr (2) getrennten Auslaufrohr (4), mit b) einer wassergekühlten Blaslanze1. Device for the production of low-carbon, high-chromium alloyed Steels with the help of a vacuum treatment, characterized by the combination a) a per se known circulating degassing system consisting of a steel receptacle (1) with an inlet pipe (2) in one Gas inlet (3), an outlet pipe (4) separated from the inlet pipe (2), with b) a water-cooled blowing lance

(7) mit Düse (8), die vakuumdicht so in den Stahlaufnahmebehälter (1) eingeführt ist, daß ihre Achse auf den im Behälter (1) befindlichen Stahl (9) gerichtet ist.(7) with nozzle (8), which is vacuum-tight so in the steel receptacle (1) is introduced so that its axis is directed towards the steel (9) in the container (1).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Düse (8) und der Blaslanze vom Boden des Stahlaufnahmebehälters (1) 1,0 - 2,5 m beträgt.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the distance between the nozzle (8) and the lance from the bottom of the steel receptacle (1) is 1.0-2.5 m.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Wasserkühlung aus drei konzentrischen Rohren (10,11,12) besteht, wobei die Zuleitung des Kühlwassers (13) zwischen dem inneren (10) und dem mittleren (11) und die Ableitung (14) zwischen dem mittleren (11) und die Ableitung (14) zwischen dem mittleren (11) und dem äußeren (12) Rohr erfolgt.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the water cooling from three concentric tubes (10,11,12), the supply line of the cooling water (13) between the inner (10) and the middle (11) and the derivative (14) between the middle (11) and the derivative (14) between the middle (11) and the outer (12) tube takes place.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, "gekennzeichnet durch eine feuerfeste Ummantelung (15) des unteren Teils der Lanze (7).4. Apparatus according to claim 3, "characterized by a refractory casing (15) of the lower part of the lance (7).

309851/028C309851 / 028C

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die vakuumdichte Einführung der Blaslanze (7) aus einem wassergekühlten Deckel (16) mit einer diesen durchsetzenden Bohrung (17) und einer Packung (18) besteht, die seitlich gegen die Lanze (7) und Bohrung (17) abdichtet.5. Device according to one of claims 1-4, characterized in that the vacuum density Introduction of the blowing lance (7) from a water-cooled cover (16) with a cover extending through it Bore (17) and a packing (18) which seals laterally against the lance (7) and bore (17).

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine die Lanze (7) in Axialrichtung verschiebende Verstellvorrichtung, vorzugsweise eine hydraulische Verstellvorrichtung.6. Apparatus according to claim 5, characterized by a lance (7) displacing in the axial direction Adjusting device, preferably a hydraulic adjusting device.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der obigen Ansprüche, dadurch g ekennzeichnet, daß die Richtung der Achse der Lanze auf die Mündung des Einflußrohres (2) in den Stahlaufnahmebehälter (1) zeigt.7. Device according to one or more of the above claims, characterized in that that the direction of the axis of the lance to the mouth of the inlet pipe (2) in the steel receptacle (1) shows.

8. Verfahren zur Herstellung einer hochdromhaltigen, niedriggekohlten Schmelze, insbesondere mit der Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-7, bei dem eine Stahlschmelze mit hohem Chrom- und Kohlenstoffgehalt unter Unterdruck mit gasförmigen Frischmitteln beaufschlagt wird, dadurch gekenn zeichn e t, daß zu Beginn der Unterdruckbehandlung bei Durchlauf des Stahles aus einer Pfanne (20) durch den Umlaufentgasungsbehälter (1) in einer ersten Behandlungsphase8. Process for the production of a high-dome, low-carbon Melt, in particular with the device according to one or more of claims 1-7 a steel melt with a high chromium and carbon content under negative pressure with gaseous freshening agents is acted upon, thereby marked e t that at the beginning of the negative pressure treatment with passage of the steel from a pan (20) through the circulating degassing tank (1) in an initial treatment phase

309851/0260309851/0260

kein Frischmittel zugeführt wird, in einer zweiten Behandlung sphase hohe Frischmittelmengen und in einer dritten Behändlungsphase geringe Frischmittelmengen zugeführt werden, die Schmelze anschließend desoxydiert und korrekturlegiert und dann abgegossen wird.no fresh agent is added in a second treatment During the phase, high amounts of fresh agent are supplied and, in a third treatment phase, small amounts of fresh agent are supplied the melt is then deoxidized and corrected and then poured off.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichne t,daß in der ersten Behandlungsphase mit rund 2 m Abstand der Düse (8) vom Stahlbad 9. The method according to claim 8, characterized t that in the first treatment phase at a distance of around 2 m between the nozzle (8) and the steel bath

(9) mit Inertgas wie Argon oder Stickstoff geblasen wird, in der zweiten Phase mit geringerem Abstand von ca. 1 m Sauerstoff in großen Mengen und in der dritten Phase mit einem Abstand von rund 2 m Sauerstoff in geringen Mengen geblasen wird.(9) is blown with inert gas such as argon or nitrogen, in the second phase at a smaller distance of about 1 m Oxygen in large quantities and in the third phase with oxygen is blown in small amounts at a distance of around 2 m.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet , daß bei geringen geblasenen Frischmittelmengen Inertgase, vornehmlich Argon, in solchen Mengen zugesetzt werden, daß während des gesamten Blasvorgangs immer gleiche Gasmengen je Zeiteinheit aus der Düse austreten.10. The method according to claim 8 or 9, characterized in that at low blown Fresh agent quantities of inert gases, principally argon, are added in such quantities that during the whole During the blowing process, the same amount of gas emerges from the nozzle per unit of time.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8, 9, 10, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Gaseinleitung des Einlaufrohres der Umlaufentgasungsanlage zusätzlich Frischgas eingeführt wird.11. The method according to any one of claims 8, 9, 10, characterized in that by the Gas inlet of the inlet pipe of the circulation degassing system fresh gas is also introduced.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß das zusätzliche Frischgas12. The method according to claim 11, characterized in that the additional fresh gas

309851/0260309851/0260

- 16 ein Gemisch aus Argon und Sauerstoff ist.- 16 is a mixture of argon and oxygen.

13. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß das gasförmige Frischmittel, vorzugsweise ein Gemisch aus Sauerstoff und Argon, nur in das Einlaufrohr der Umlaufentgasungsanlage eingeführt wird.13. The method according to claim 8, characterized in that the gaseous fresh agent, preferably a mixture of oxygen and argon, only introduced into the inlet pipe of the circulating degassing system will.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Umlaufentgasungsanlage abgesaugten Gase nach ihrer Menge und ihrem CO-, C0„-und O„-Anteil laufend analysiert werden und die Analysenwerte als Steuergröße für das Verfahren dienen.14. The method according to any one of claims 8 to 13, characterized in that the from Circulating degassing system, the gases extracted are continuously analyzed according to their quantity and their CO, C0 "and O" content and the analysis values serve as a control variable for the process.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Stahlbades dauernd gemessen wird und das Frischen bei plötzlichem Temperaturanstieg im Sinne einer Verringerung oder Beendigung gesteuert wird.15. The method according to any one of claims 8 to 14, characterized in that the temperature of the steel bath is measured continuously and the freshness in the event of a sudden rise in temperature in the sense of a Reduction or termination is controlled.

LeerseiteBlank page