DE2333937C2 - Process for the production of high-chromium steels with the lowest carbon content - Google Patents

Process for the production of high-chromium steels with the lowest carbon content

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DE2333937C2 DE2333937A DE2333937A DE2333937C2 DE 2333937 C2 DE2333937 C2 DE 2333937C2 DE 2333937 A DE2333937 A DE 2333937A DE 2333937 A DE2333937 A DE 2333937A DE 2333937 C2 DE2333937 C2 DE 2333937C2
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Description

Bl-swinkel, Form, Durchmesser und Abstand der Düsen vermieden. Besondere Bedeutung kommt dem Düsendurchmesser zu. Man sollte vor allem mit einem großen Düsendurchmesser arbeiten, uer auf Grund eines weichen Gasstrahles möglichst wenig Tropfen aus der Oberfläche herausreißt. Grundlegende Untersuchungen über die Beeinflussung der Tropfenbildung durch obige Parameter gehören durch R. Gardon und J. C. A k f i r a t, InL J. Heat. Transfer, 8 (1965), S. 1261/72, zum Stand der Technik.Bl-swwinkel, shape, diameter and distance of the Avoided nozzles. The nozzle diameter is of particular importance. Above all, you should be with one large nozzle diameters work, with as few drops as possible due to a soft gas jet tears out of the surface. Basic studies on the influence of droplet formation by above parameters belong to R. Gardon and J. C. A k f i r a t, InL J. Heat. Transfer, 8 (1965), P. 1261/72, on the prior art.

Die zur Vermeidung der Tropfenbildung ergriffenen Maßnahmen beruhen auf der durch Versuche gewonnenen Erkenntnis, daß vor allem die beim Sauerstoffaufblasen entstehenden Tröpfchen bei gleicher Kohlenstoffabnahme einen höheren Chromverlust aufweisen als die übrige Schmelze im Bad. Mit anderen Worten, das Verhältnis Chrom zu Kohlenstoff verändert sich zu Ungunsten des Chroms stärker in den Tröpfchen als im Bad. Das Ausmaß des Unterschiedes geht aus den nachfolgend aufgeführten Massenverhältnissen Chrom/Kohlenstoff — Mittelwerte aus Versuchsergebnissen — hervor.The measures taken to avoid the formation of drops are based on those obtained through experiments Realization that, above all, the droplets produced when inflating oxygen are the same Carbon decrease have a higher chromium loss than the rest of the melt in the bath. With others In other words, the ratio of chromium to carbon changes more to the disadvantage of chromium Droplets than in the bathroom. The extent of the difference is based on the mass ratios listed below Chromium / carbon - mean values from test results.

Massenverhältnis Chrom/KohlenstoffChromium / carbon mass ratio

Im Tropfen
Im Bad In the drop
In the bathroom

180
260180
260

170
300170
300

250
370250
370

Aus diesen Ergebnissen leitet sich erfindungsgemäß die Lehre ab, die Tropfenbildung weitgehend zu vermeiden. Dies gilt besonders für das Ende des Frischvorganges, wenn das Chrom-Kohlenstoff-Verhältnis im Bad den Wert 200, z. B. bei einem Gehalt von 18% Chrom also bei 0,09% Kohlenstoff überschreitet. Von diesem Zeitpunkt ab wäre das Angebot an Sauerstoff auf die Badoberfläche zu reduzieren. Bei gleichbleibendem Sauerstoffdurchfluß wird das gesetzte Ziel dur. h Vergrößerung des Abstandes zwischen Blaslanze und Bad erreicht.According to the invention, the teaching of largely avoiding the formation of drops is derived from these results. This is especially true at the end of the freshening process, when the chromium-carbon ratio in the bathroom the value 200, e.g. B. at a content of 18% chromium thus exceeds 0.09% carbon. from From this point on, the supply of oxygen on the bath surface would have to be reduced. With the same Oxygen flow becomes the goal set major. h The distance between the blower lance and the bath has been increased.

Ein weiteres Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Entkohlung bei gleichem Sauerstoffangebot verstärkt wird. Dies wird durch Maßnahmen wie das Einführen von Fremdgasen, die das CO ausspülen bewirkt. Zu diesem Zweck können auch Gase, gasabgebende oder vergasende Stoffe eingeblasen werden. Es ist auch möglich, die Gasblasenbildung durch das Einbringen von Feststoffen über Keimbildung anzuregen.Another feature of the method according to the invention is that the decarburization with the same Oxygen supply is increased. This is achieved through measures such as the introduction of foreign gases, which causes the CO to flush out. For this purpose, gases, gas-emitting or gasifying Substances are blown in. It is also possible to prevent gas bubble formation by introducing solids to stimulate nucleation.

Vorzugsweise werden zusätzlich gasabgebende Stoffe, insbesondere pulverförmiges CaCO3, injektorartig eingedüst. Es ist von besonderem Vorteil, wenn die CaCO3- und Aluminiumzugabe so aufeinander abgestimmt sind, daß nach der Oxydation das Verhältnis zwischen CaO und Al2O8 zwischen 0,5 und 1,6 liegt.In addition, gas-emitting substances, in particular powdered CaCO 3 , are preferably injected in the manner of an injector. It is particularly advantageous if the addition of CaCO 3 and aluminum are matched to one another in such a way that, after the oxidation, the ratio between CaO and Al 2 O 8 is between 0.5 and 1.6.

Vorzugsweise wird das Verfahren unter Vakuum durchgeführt. Besondere Vorteile ergeben sich für den gewünschten Badumlauf, wenn unter Verwendung elektromagnetischer oder mechanischer Rührvorrichtungen der gewünschte gleichgerichtete Badumlauf gefördert wird.The method is preferably carried out under vacuum. There are particular advantages for the desired bath circulation when using electromagnetic or mechanical stirring devices the desired rectified bath circulation is promoted.

Ein Schwerpunkt der Erfindung ist darin zu sehen, daß beim Frischprozeß, also praktisch gleichzeitig über die wesentliche Zeit des Prozesses zur gleichen Zeit Sauerstoff bzw. sauerstoffabgebende Gase und reduzierende Stoffe aufgegeben oder eingeblasen werden, örtlich erfolgt die Zugabe an verschiedenen Stellen, wobei die reduzierenden Stoffe am Rande des Sauerstoff-Auftrefffleckes in Richtung der Strömung in einem Abstand von mindestens 5 cm, vorzugsweise bis 100 cm, zugeführt werden. Dieses Prinzip wird durch die Figur verdeutlicht. Auf Grund des Inertgassprudels 1 rotiert das Bad um eine gedachte, durch die Badmitte verlaufende, horizontale Achse. Im Mittelpunkt der Schmelzoberfläche trifft unter einem geneigten Winkel der Sauerstoff 2 auf und verstärkt den gewünschten, gleichsinnigen Badumlauf. An den mit 3 bezeichneten Stellen wird das Reduktionsmittel zugegeben.A focus of the invention is to be seen in the fact that the fresh process, so practically at the same time for the essential part of the process at the same time oxygen or oxygen-releasing gases and reducing substances are added or blown in, locally the addition takes place at different Place the reducing substances at the edge of the oxygen impact point in the direction of the flow at a distance of at least 5 cm, preferably up to 100 cm. This principle will illustrated by the figure. Due to the bubble of inert gas 1, the bath rotates around an imaginary through which Horizontal axis running through the middle of the bath. In the center of the enamel surface meets under an inclined Angle the oxygen 2 and intensifies the desired, correspondence bath circulation. To the The reducing agent is added at 3 points.

Diese Lehre widerspricht zunächst den metallurgischen Erfahrungen, wonach Oxydation und Reduktion getrennt voneinander durchzuführen sind. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß die unerwünschte Chromoxydbildung eingeschränkt werden kann, wennThis teaching initially contradicts the metallurgical experience, according to which oxidation and reduction must be carried out separately from each other. It has surprisingly been found that the undesirable Chromium oxide formation can be restricted, if

ao bei Verwendung eines Reaktionsgefäßes ein gleichsinniger Badumlauf bewirkt wird und der badlich engbegrenzten Zugabe des Sauerstoffes unmittelbar eine Reduktionszumittelgabe nachgeschaltet wird.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß eine sofortige wirtschaftliche Chromreduktion erzielt wird, wobei man gleichzeitig einen Stahl mit hohem Reinheitsgrad erhält. Dieser hohe Reinheitsgrad ist insbesondere dann gewährleistet, wenn die gleichzeitige Kalksteinzugabe und Aluminiumzugabe in der angegebenen Bemessung aufeinander abgestimmt sind.ao when a reaction vessel is used, the bath is circulated in the same direction and the addition of oxygen, which is narrowly limited in the bath, is followed immediately by an addition of reducing agent.
The advantage of the process according to the invention is that an immediate, economical chromium reduction is achieved, while at the same time obtaining a steel with a high degree of purity. This high degree of purity is guaranteed in particular if the simultaneous addition of limestone and aluminum are matched to one another in the specified dimensions.

Das erfindungsgemäße Verfahren führt zu hochchromhaltigen Stählen mit extrem niedrigen Kohlenstoff- und Stickstoffgehalten.The inventive method leads to high-chromium steels with extremely low carbon and nitrogen contents.

Eine weitere vorteilhafte Anwendungsform ist das Einbringen von verflüssigenden Komponenten für die Endschlacke. So ist es möglich, einen Teil oder auch ganz den als Kalkstein eingebrachten CaO-An teil in Form von gebranntem Kalk örtlich nahe bei der Aluminium-Zugabe aufzugeben, wodurch sich CaO — Al-jOs-Schlacken mit niedrigen Schmelzpunkten ergeben.Another advantageous form of application is the introduction of liquefying components for the Final slag. So it is possible to use some or all of the CaO content introduced as limestone The form of quick lime locally close to the aluminum addition to give up, thereby CaO - Al-jOs slags with low melting points result.

Voraussetzung für das erfindungsgemäße Verfahren ist der gleichgerichtete Badumlauf, der durch folgende Maßnahmen, einzeln oder kombiniert, erzielt werden kann:The prerequisite for the process according to the invention is the rectified bath circulation, which is caused by the following Measures, individually or in combination, can be achieved:

1. Ein- oder Aufblasen von:1.Inflating or inflating:

1.1. gasförmigem Sauerstoff,
1. 2. Inertgasen, wie Argon,1.1. gaseous oxygen,
1. 2. Inert gases such as argon,

1. 3. gasabgebende Feststoffe, welche gleichzeitig1. 3. Gas-emitting solids, which at the same time

eine Spülwirkung (Gasabscheidungsmöglichkeit ausüben. Als gasförmige Bestandteileexert a flushing effect (possibility of gas separation. As gaseous constituents

sind H2O, insbesondere CO4 (Zugabe vonare H 2 O, especially CO 4 (addition of

CaCO3) zu nennen.CaCO 3 ) should be mentioned.

2. Verwendung bekannter elektromagnetischer oder mechanischer Rührvorrichtungen.2. Use of known electromagnetic or mechanical stirring devices.

3. Zugabe von Komponenten zur Verflüssigung der Schlacke.3. Addition of components to liquefy the slag.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen beschrieben, wobei insbesondere die Bedeutung der gleichzeitigen, abgestimmten Kalkstein- und Aluminiumzugabe erläutert wird.The invention is described below on the basis of exemplary embodiments, with in particular the importance of the simultaneous, coordinated addition of limestone and aluminum is explained.

Während des Vakuumfrischprozesses wurden folgende Bedingungen bezüglich der Zugabe des Kalksteins und Aluminiums eingestellt:During the vacuum refining process, the following conditions were met regarding the addition of the limestone and aluminum set:

Beispiel 1 (End-Kohlenstoffgehalt: 0,03%)example 1 (Final carbon content: 0.03%)

Blaszeit (min)Blowing time (min)

1. bis 15.
15. bis 22.
22. bis 30.1st to 15th
15th to 22nd
22. to 30.

Zugabe in kg/t ■ min CaCO, AlAddition in kg / t ■ min CaCO, Al

0,040 0,090 0,1000.040 0.090 0.100

0,020 0,045 0,0500.020 0.045 0.050

Beispiel 2
(End-Kohlenstoffgehalt: 0,012%)Example 2
(Final carbon content: 0.012%) Zugabe in kg/1 ■
CaCO, I Addition in kg / 1 ■
CaCO, I. min
Al min
Al 55 Blaszeit
(min)Blowing time
(min) 0,040
0,090
0,100
0,1200.040
0.090
0.100
0.120 0,020
0,045
0,050
0,0660.020
0.045
0.050
0.066 1. bis 15.
15. bis 22.
22. bis 30.
30. bis 45.1st to 15th
15th to 22nd
22. to 30.
30. to 45.

Das kombinierte Einblasen von Kalkstein und Aluminium stellt eine vorteilhafte Anwendungsform dar.The combined blowing in of limestone and aluminum is an advantageous form of application.

Je nach Betriebsbedingungen kann man jedoch die Verhältnisse noch erheblich variieren und jeweils auch nur mit einer Komponente arbeiten.Depending on the operating conditions, however, the ratios can still vary considerably, and in each case too only work with one component.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (7)

Plasmainduktionsofen gleichzeitig induktiv und durch _ „ „ .. , den Plasmabogen beheizt wird. Bei all den bekannten Patentansprüche: Verfahren wird entsprechend den Gleichgewichten zwischen Kohlenstoff und Sauerstoff sowie ChromPlasma induction furnace at the same time inductively and heated by _ "" .., the plasma arc. With all the known patent claims: Process is according to the equilibrium between carbon and oxygen as well as chromium 1. Verfahren zur Herstellung eines hochchrom- 5 und Sauerstoff eine weitgehende Absenkung des kaltigen Stahles mit niedrigstem Kohlenstoffgehalt, Kohlenstoffgehaltes ohne wesentliche Chromverwobei in oder auf den flüssigen Stahl Sauerstoff schlackung erreicht. Je tiefer man jedoch mit dem geblasen und gegebenenfalls zur Senkung des Kohlenstoffgehalt kommt, um so stärker macht sich CO-Partialdruckes im Vakuum oder bei gleich- die gleichzeitige Reaktion zwischen Chrom und Sauerreitigem Einblasen von Inertgasen gefrischt wird, io stoff und damit die Chromverschlackung bemerkbar, dadurch gekennzeichnet, daß zur Er- Aus diesem Grunde arbeiten die bekannten Verfahiwingung eines gleichgerichteten Badumlaufs der ren zum Herstellen hochchromhaltiger Stähle mit anSauerstoff und gegebenenfalls andere Stoffe in schließender Chromrückgewinnung. Für die Herbestimmter Richtung injektorartig in oder auf den stellung von legiertem Stahl ist in der österreichischen iüssigen Stahl gedüst werden und daß in den gleich- 15 Patentschrift 249 714 oin derartiges zweistufiges Vergerichteten Badumlauf gleichzeitig mit der Sauer- fahren beschrieben. Bei diesem Verfahren werden •toffzugabe, aber örtlich im Verlauf im Anschluß zeitlich nach Beesdigung des Blasvorgangs Rednkan den Eintreff- oder Auftreffbereich stark redu- tionsmittel, wie AIuminium-Granalien oder Ferrozierende Stoffe, insbesondere Aluminium, einge- silizium, auf die Schlacke gegeben, wodurch eine blasen werden. ao Rück reduktion der Legierungselemente aus der1. Process for the production of a high chromium 5 and oxygen a substantial lowering of the Cold steel with the lowest carbon content, carbon content without substantial chromium interweaving oxygen slagging is achieved in or on the liquid steel. However, the deeper you go with the blown and, if necessary, comes to lowering the carbon content, the stronger it makes itself CO partial pressure in a vacuum or at the same time - the simultaneous reaction between chromium and acid Blowing in inert gases is refreshed, io substance and thus the chrome slagging is noticeable, characterized in that for this reason the known procedural oscillations work a rectified bath circulation of the ren for the production of high-chromium-containing steels with oxygen and possibly other substances in final chromium recovery. For the determined Direction injector-like in or on the position of alloy steel is in the Austrian iüssigen steel are jetted and that in the same 15 patent specification 249 714 oin such a two-stage performed Bath circulation is described at the same time as the Sauer drive. In this procedure will be • Addition of toff, but locally in the course of the subsequent time after the end of the blowing process Rednkan the point of impact or impact strongly reducing agents, such as aluminum granules or ferrozende Substances, in particular aluminum, silicon, put on the slag, whereby a will blow. ao back reduction of alloying elements from the 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Schlacke in das Bad stattfindet.2. The method according to claim 1, characterized in that slag takes place in the bath. zeichnet, daß die Gase und gegebenenfalls die Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, Maßanderen Stoffe unter weitgehender Vermeidung nahmen für ein Verfahren anzugeben, das in einer einer Tropfenbildung eingedüst werden. Arbeitsstufe zu niedrigst gekohlten hochchromhaltigendraws that the gases and possibly the The invention has the object to measure others Substances with extensive avoidance to be specified for a process that is part of a a drop formation can be injected. Working level to the lowest carbon high chromium content 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn- »5 Stähler führt.3. The method according to claim 2, characterized in that »5 steel leads. zeichnet, daß die Tropfenbildung durch Abstim- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurchis characterized by the fact that the droplet formation is achieved by adjusting this object mung der Parameter Blasdruck, Blaswinkel, Form, gelöst, daß zur Erzwingung eines gleichgerichtetention of the parameters blowing pressure, blowing angle, shape, solved that for forcing a rectified Durchmesser und Abstand der Düsen verringert Badumlaufs der Sauerstoff und gegebenenfalls andereThe diameter and spacing of the nozzles reduces the circulation of the oxygen and possibly other baths wird. Stoffe in bestimmter Richtung injektorartig in oder aufwill. Substances in or on in a certain direction like an injector 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 30 den flüssigen Stahl gedüst werden und daß in den dadurch gekennzeichnet, daß gasabgebende Stoffe, gleichgerichteten Badumlauf gleichzeitig mit der Sauerinsbesondere pulverförmiges CaCO3 injektorartig stoffzugabe, aber örtlich im Verlauf im Anschluß an eingedüst werden. den Fintreff- oder Auftreffbereich stark reduzierende4. The method according to any one of claims 1 to 3, 30, the liquid steel are jetted and that characterized in that gas-emitting substances, rectified bath circulation at the same time with the acidic, in particular powdered CaCO 3, injector-like substance addition, but locally in the course following on are injected. greatly reducing the target or impact area 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch geker.n- Stoffe, insbesondere Aluminium, eingeblasen werden, zeichnet, daß die CaCO3- und Aluminiumzugabe 35 Der gleichgerichtete Badumlauf wird durch den so aufeinander abgestimmt sind, daß nach der Impuls cies Gasstrahles bzw. der eingedüsten Stoffe Oxydation das Verhältnis zwischen CaO und bewirkt. Durch die österreichische Patentschrift 225 212 Al2O3 zwischen 0,5 und 1,6 liegt. ist es bekannt, einen gleichgerichteten Badumlauf zu5. The method according to claim 4, characterized geker.n- substances, in particular aluminum, are blown, characterized in that the CaCO 3 - and aluminum addition 35 The rectified bath circulation is coordinated by the so that after the pulse cies gas jet or the injected substances cause the relationship between CaO and oxidation. According to the Austrian patent specification 225 212 Al 2 O 3 lies between 0.5 and 1.6. it is known to have a rectified bath circulation 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, einer Vergleichmäßigung des Frischvorgangs zu nutzen, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren im 40 Zu diesem Zweck sind in einem Frischgefäß gleich-Vakuum durchgeführt wird. mäßig über den Umfang verteilte, tangential ausge-6. The method according to any one of claims 1 to 5, to use an equalization of the fresh process, characterized in that the method in 40 For this purpose are in a fresh vessel equal-vacuum is carried out. moderately distributed over the circumference, tangentially 7. Verwendung elektromagnetischer oder mecha- richtete Düsen angeordnet, die einen schraubenliniennischer Rührvorrichtung zur Förderung des Bad- förmigen Badumlauf bewirken. Diese Rotation des Umlaufes für die Verfahren nach einem der An- Bades führt zu einer gleichmäßigeren und intensiveren Sprüche 1 bis 6. 45 Durchmischung mit einem ständigen Wechsel an der7. Use of electromagnetic or mechanically aligned nozzles that have a helical niche Effect a stirrer to promote the bath-like bath circulation. This rotation of the Circulation for the procedure after one of the baths leads to a more even and intensive one Proverbs 1 to 6. 45 Mixing with a constant change at the Grenzfläche Bad/Schlacke.Bath / slag interface. Beim Erfindungsgegenstand wird der gleichgerichtete Badumlauf mit dem Ziel erzwungen, in demselben Reaktionsgefäß klar definierte Zugabestellen für dasIn the subject matter of the invention, the rectified bath circulation is forced with the aim of being in the same Reaction vessel clearly defined addition points for the 50 Oxydationsmittel und daran anschließend für ein50 oxidants and then for one Reduktionsmittel zu erhalten. Die Zugabe des Sauerstoffs darf daher nicht über den gesamten Gefäßumfang ve-teilt erfolgen.To obtain reducing agent. Oxygen should therefore not be added over the entire circumference of the vessel ve-divided. Der Badumlauf kann sowohl um eine gedachte 55 vertikale oder auch um eine horizontale Achse erfolgen.The bath can be circulated around an imaginary vertical axis or around a horizontal axis. Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur So kann z. B. unter einem Winkel geneigt auf die Bad-Herstellung hochchromhaltiger Stähle mit niedrigstem oberfläche und/oder durch den Poden oder die Wand Kohlenstoffgehalt, wobei in oder auf den flüssigen des Schmelzgefäßes unterhalb der Badoberfläche unStahl Sauerstoff geblasen und gegebenenfalls zur mittelbar in das Bad eingeblasen werden; wesentlich Senkung des CO-Partialdruckes im Vakuum oder bei 60 ist, daß durch den gleichgerichteten Badumlauf Begleichzeitigem Einblasen von Inertgasen gefrischt wird. dingungen geschaffen werden, die zur gleichen Zeit Es gehört zum Stand der Technik, durch Senkung aber örtlich in getrennten Bereichen einmal die Zugabe des CO-Partialdruckes die Bildung von CO zu be- des Oxydationsmittels und zum anderen die Zugabe günstigen. Zu diesen Verfahren, die nach dem Le- des Reduktionsmittels ermöglichen.
Chatelierschen-Prinzip arbeiten, gehört das Vakuum- 65 Vorzugsweise werden die Gase und gegebenenfalls frischen und das Argon-Sauerstoff-Entkohlungsver- die anderen Stoffe unter weitgehender Vermeidung fahren. Ein neueres Verfahren ist aus der DT-AS einer Tropfenbildung eingedüst. Die Tropfenbüdung 063 532 bekannt, wobei die Stahlschmelze in einem wird durch Abstimmung der Parameter Blasdruck,The invention relates to a method for. B. inclined at an angle to the bath production of high-chromium steels with the lowest surface and / or through the pods or the wall carbon content, with unStahl oxygen blown into or on the liquid of the melting vessel below the bath surface and optionally blown indirectly into the bath ; A significant reduction in the CO partial pressure in a vacuum or at 60 is that the bath circulation in the same direction and the simultaneous injection of inert gases are used to refresh. Conditions are created that at the same time It belongs to the state of the art, but by lowering it locally in separate areas, the addition of the CO partial pressure, the formation of CO to the oxidizing agent, and the addition favorable. To these processes, which allow the reducing agent after the leather.
Working on Chatelier's principle, one should use the vacuum- 65 Preferably, the gases and, if necessary, fresh and the argon-oxygen decarburization, the other substances are used while largely avoiding them. A newer method is injected from the DT-AS to form a drop. The droplet formation 063 532 known, whereby the molten steel is in one by adjusting the parameters blowing pressure,
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