DE2525355A1

DE2525355A1 - METHOD AND DEVICE FOR REFRESHING IRON

Info

Publication number: DE2525355A1
Application number: DE19752525355
Authority: DE
Inventors: Robert Baker; Gene Donald Spenceley
Original assignee: British Steel Corp
Current assignee: British Steel Corp
Priority date: 1974-06-07
Filing date: 1975-06-06
Publication date: 1975-12-18
Also published as: FR2273873A1; IT1036194B; JPS518109A; SE7506480L; FR2273873B1

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Vl'ckmann, ^tJ^^d Patent attorneys Dipl.-Ing. F. Vl'ckmann, ^tJ ^ ^d

Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K.Fincke Dipl.-Ing. RA-Weickmann, Dipl.-Chem. B. HuberDipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. RA-Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN8 MUNICH 86, DEN

POSTFACH 860 820PO Box 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22MÖHLSTRASSE 22, CALL NUMBER 98 3921/22

Case P/7646 P/7742 HtM/thCase P / 7646 P / 7742 HtM / th

BRITISH STEEL CORPORATION, 33 Grosvenor Place, London, S.W.1/GroßbritannienBRITISH STEEL CORPORATION, 33 Grosvenor Place, London, S.W.1 / Great Britain

Verfahren und Vorrichtung zum Frischen von EisenMethod and device for refining iron

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Frischen von Eisen und insbesondere zur Herstellung von sauerstoff gefrischtem Legierungsstahl, bei dem und mit deren Hilfe Sauerstoff mit Hilfe einer Sauerstofflanze auf die obere Oberfläche der Schmelze aufgeblasen wird.The invention relates to a method and a device for Refining iron and especially for the production of oxygen Refined alloy steel, in which and with the help of which oxygen is applied to the upper surface with the help of an oxygen lance the melt is inflated.

Ein gut bekanntes kommerzielles Verfahren, bei dem Rohstahl in einem metallurgischen Konverter gefrischt oder raffiniert wird, ist als das grundlegende Sauerstoff-Frischen bekannt, bei dem der Sauerstoff mit Hilfe einer Lanze, deren Höhe oberhalb der Oberfläche der Schmelze eingestellt werden kann, nach unten auf die obere Oberfläche der Metallschmelze geblasen wird. Bei der technischen Durchführung dieses Verfahrens ist es sehr schwierig, denA well known commercial process in which crude steel is refined or refined in a metallurgical converter, is known as the basic oxygen freshening that the Oxygen with the help of a lance, the height of which can be adjusted above the surface of the melt, down to the upper surface of the molten metal is blown. In the technical implementation of this process, it is very difficult to

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Frischvorgang glatt und problemfrei in Bezug auf eine reproduzierbare Chemie und Verhinderung übermäßigen Spritzens, das heißt das Herausschleudern von metallhaltiger Schlacke aus dem Gefäß, zu bewirken. Es hat sich gezeigt, daß aufgrund dieser Nachteile die Schmelze den angestrebten Enderfordernissen, was die Zusammensetzung und die Temperatur anbelangt, nicht entspricht und Nachteile hinsichtlich der Ausbeute in Kauf zu nehmen sind, da sich Verluste aufgrund des herausspritzenden Materials und wegen einer übermäßigen Oxidation des Eisens zu Schlacke ergeben. Es wird angenommen, daß die Hauptursachen der Unregelmäßigkeiten in dem Frischverhalten in einer physikalischen und chemischen Schichtbildung innerhalb der Schmelz zu suchen sind, insbesondere was den Oxidationszustand anlangt. Das Maß der Abweichung von dem Gleichgewicht des Metalls und der Schlacke hängt von dem Grad der physikalischen Durchmischung der Bestandteile der Schmelze ab. Diese Probleme variieren natürlich mit dem Blasverfahren, der Art des Schrotts etc., so daß in Situationen, in denen eine geringe Bewegung der Schmelze vorliegt, die starke Schichtenbildung in Bezug auf den Oxidationszustand der Schmelze zu einer heftigen Entkohlung führen kann, die von einem entsprechenden Spritzen des Materials begleitet wird.Fresh process smooth and problem-free in terms of reproducible Chemistry and Preventing Excessive Splashing, that is, that To cause metal-containing slag to be thrown out of the vessel. It has been shown that due to these disadvantages Melt does not meet the desired end requirements in terms of composition and temperature and has disadvantages are to be accepted in terms of yield, as there are losses due to the spurting out material and because of a excessive oxidation of the iron to slag. It is believed that the main causes of the irregularities in the Freshness behavior in a physical and chemical layer formation within the enamel are to be sought, in particular what reaches the oxidation state. The degree of deviation from the equilibrium of the metal and the slag depends on the degree the physical mixing of the constituents of the melt. These problems, of course, vary with the blowing process, the type of the scrap, etc., so that in situations in which there is little movement of the melt, the strong stratification in With regard to the oxidation state of the melt, it can lead to violent decarburization, which is caused by a corresponding splash of the material is accompanied.

In Zeiten, da eine Schrottknappheit herrscht,ist es häufig notwendig, das Sauerstoff-Frischen mit weniger kühlendem Schrott als normal durchzuführen und als Ersatz für den Schrott Eisenerz zu verwenden. Diese Praxis führt wegen des erhöhten Oxidationszustandes der Schlacke zu einem noch stärkeren Herausspritzen des Materials, so daß in der Praxis dieser Faktor die Menge des Materials begrenzt, das als Ersatz für den Schrott verwendet wird. In der Praxis ist es häufig erwünscht, Metalloxide, wie Eisenoxide und Manganoxide, die die Wirkung des Kalksteinzuschlags unterstützen, zuzusetzen, wobei die Menge und die Art, in der diese Materialien zugesetzt werden, scharf kontrolliert werden müssen, da ihr Einfluß auf den physikalischen Zustand und/oder die chemische Zusammensetzung der Schlacke eine nachteilige Wirkung auf das Spritzen, das heißt das Herausschleudern von geschmolzenem Metall oder geschmolzener Schlacke, oder das VerklebenIt is common at times when scrap is scarce necessary, oxygen freshening with less cooling scrap to be carried out as normal and to use iron ore as a substitute for the scrap. This practice leads because of the increased oxidation state the slag to an even stronger squirting out of the material, so that in practice this factor reduces the amount of Material that is used as a substitute for the scrap. In practice it is often desirable to use metal oxides such as iron oxides and manganese oxides, which support the action of the limestone aggregate, to be added, the amount and the type in which These materials are added, must be strictly controlled, since their influence on the physical state and / or the chemical composition of the slag has an adverse effect on splashing, that is, the ejection of molten material Metal or molten slag, or sticking

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der Lanze, das heißt das Festbacken von hochgeschleudertem Metall an der Sauerstofflanze, haben kann.the lance, i.e. the sticking of metal thrown up on the oxygen lance.

Der oben beschriebene Sauerstoff-Frisch-Prozeß ist ein Primärprozeß und wird im allgemeinen zur Herstellung von Massenstahl verwendet. Zur Herstellung von Legierungsstählen ist es üblich, einen sekundären Raffinierprozeß oder Frischprozeß, beispielsweise eine Argon-Sauerstoff-Entkohlung, bei der Sauerstoff und Argon über ein an der Unterseite des Sekundärfrischgefäßes angeordnetes koaxiales Rohr eingeführt werden, oder alternativ einen Dampf-Sauer stoff -Prozeß durchzuführen, der der Argon-Sauerstoff-Entkohlung ähnlich ist, mit dem Unterschied, daß man anstelle von Argon Dampf verwendet. Diese sekundären Frischprozesse werden im allgemeinen im Zusammenhang mit einem primären Frischgefäß, beispielsweise einem Lichtbogenofen, durchgeführt, das ein heißes Metall mit hohem Chromgehalt und hohem Kohlenstoffgehalt liefert, das in dem sekundären Frischgefäß entkohlt wird. Das Ziel des sekundären Frischens bei der Herstellung von Legierungsstahl besteht darin, den Kohlenstoff in Form der Oxide zu entfernen und gleichzeitig die Menge auf einem Minimum zu halten, in der Chrom zu Schlacke oxidiert wird. Es ist ferner festzuhalten, daß Eisen mit einem hohen Chromgehalt, wie es in dem Hochofen anfällt, im allgemeinen für das Frischen mit Hilfe der genannten Sekundärprozesse nicht geeignet ist, da zur Entfernung des Kohlenstoffs eine übermäßig hohe Sauerstoffzuführungsrate notwendig wäre.The oxygen fresh process described above is a primary process and is commonly used in the manufacture of bulk steel. In the manufacture of alloy steels, it is common to a secondary refining process or refining process, for example an argon-oxygen decarburization, in which oxygen and argon can be introduced via a coaxial tube arranged on the underside of the secondary freshening vessel, or alternatively a steam-acidic tube substance process to carry out that of argon-oxygen decarburization is similar except that steam is used instead of argon. These secondary fresh processes are in the generally carried out in connection with a primary refining vessel, for example an electric arc furnace, which is a hot Provides high chromium, high carbon metal which is decarburized in the secondary make-up vessel. The goal of the secondary freshening in the manufacture of alloy steel consists in removing the carbon in the form of oxides and while keeping to a minimum the amount in which chromium is oxidized to slag. It should also be noted that iron with a high chromium content, as it occurs in the blast furnace, generally for refining with the aid of the secondary processes mentioned is not suitable because an excessively high rate of oxygen supply would be required to remove the carbon.

Die Probleme, die sich bei der Durchführung des Sekundärfrischens nach dem Argon-Sauer stoff-'Entkohlungsprozeß stellen _f sind die Schaffung einer zufriedenstellenden Winddüse, die Aufrechterhaltung einer ausreichenden Lebensdauer der feuerfesten Auskleidung und die Minimierung des Argonverbra.uchs unter gleichzeitiger Aufrechterha,ltung der Wirtschaftlichkeit des Verfahrensweges mit annehmbaren Frischzykluszeiten. Wie oben bereits erwähnt wurde, verschärfen sich diese Probleme noch, wenn eine Hochofenschmelze mit hohem Chromgehalt gefrischt werden soll, die wesentlich höhere Kohlenstoff- und Silicium-Gehalte aufweist als die aus dem Lichtbogenofen erhaltenen Metalle.The problems arising in carrying out the Sekundärfrischens after argon Sauer fabric'Entkohlungsprozeß filters _f are the creation of a satisfactory tuyere to maintain a sufficient service life of the refractory lining and the minimization of the Argonverbra.uchs simultaneous Aufrechterha, ltung the economics the process route with acceptable fresh cycle times. As mentioned above, these problems are exacerbated when a blast furnace melt with a high chromium content is to be refined, which has significantly higher carbon and silicon contents than the metals obtained from the electric arc furnace.

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Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin,ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Frischen bzw. Raffinieren von Eisen zu Stahl anzugeben,um wenigstens einige der oben angegebenen Probleme zu überwinden oder zu vermindern.The object of the invention is therefore to provide a method and to provide an apparatus for refining iron to steel to overcome at least some of the problems noted above to overcome or diminish.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung von Sauerstoffgefrischtem Legierungsstahl (Edelstahl), das dadurch gekennzeichnet ist, daß man eine chromhaltige Eisenbeschikkung in einem metallurgischen Gefäß frischt bzw. raffiniert, indem man handelsüblich reinen Sauerstoff auf die Oberfläche der Metallschmelze in dem Gefäß aufbläst und während des Sauerstoffblasens an der Unterseite oder in der Nähe der Unterseite der Schmelze ein Fluid zum Bewegen der Schmelze in die Schmelze einführt. The invention therefore relates to a process for the production of oxygen-refined alloy steel (stainless steel), which thereby is characterized in that a chromium-containing iron charge in a metallurgical vessel is refined or refined by commercial pure oxygen is blown onto the surface of the molten metal in the vessel and while the oxygen is blown introduces a fluid for moving the melt into the melt at the bottom or in the vicinity of the bottom of the melt.

Das Verfahren kann einer bevorzugten Ausführungsform gemäß noch dadurch ergänzt werden, daß man während des Blasens von der Oberfläche und von der Unterseite her Metalloxide zu der Schmelze zusetzt, wobei diese Oxide insbesondere Chromoxid enthalten können. Ein Vorteil dieser Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß sich die Probleme hinsichtlich der Winddüse und der Abnützung der feuerfesten Auskleidung teilweise aufgrund der Tatsache vermindern lassen, daß die Verweilzeit der Schmelze in dem Gefäß verkürzt wird, da das von oben aufgeblasene Gas mit einer Geschwindigkeit eingeführt werden kann, die etwa dem Vierfachen der derzeit kommerziell bei dem Argon-Sauerstoff-Entkohlungs-Sekundärfrischprozeß angewandten entspricht, und teilweise aufgrund der Tatsache, daß in dem Gefäß ein anderes Strömungsverhalten ausgebildet wird. Die Einführung von Chromoxid als Kühlmittel ermöglicht die Reduktion eines Teils des zugesetzten Chroms aus der Schlacke in das Metall, so daß die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens gesteigert wird, indem weniger Ferrochrom als einzusetzendes Rohmaterial oder als Legierungszusatz zu dem gefrischten rostfreien Stahl zugesetzt werden muß.According to a preferred embodiment, the method can also be supplemented by adding metal oxides to the melt from the surface and from the underside during blowing, it being possible for these oxides to contain, in particular, chromium oxide. An advantage of this embodiment of the invention is that that the problems with the tuyere and the wear of the refractory lining are reduced in part due to the fact let that the residence time of the melt in the vessel is shortened because the gas blown from above at a speed approximately four times that currently commercially available in the argon-oxygen decarburization secondary refining process applied corresponds, and partly due to the fact that a different flow behavior is formed in the vessel. The introduction of chromium oxide as a coolant enables the reduction part of the added chromium from the slag into the metal, so that the economics of the process are increased by adding less ferrochrome as a raw material or as an alloy additive to the refined stainless steel must be added.

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Die Beschickung kann Chromeisen, das als Hochofenprodukt erhältlich ist, in Form von geschmolzenem Chromeisen enthalten. Alternativ kann die Beschickung eine Mischung aus Roheisen, Ferrochrom und gegebenenfalls anderen Legierungselementen umfassen.The charge can be chromium iron, which is available as a blast furnace product is contained in the form of molten chrome iron. Alternatively, the feed can be a mixture of pig iron, ferrochrome and optionally other alloying elements.

Das Ferrochrom und andere Legierungselemente können in das Gefäß eingeführt werden, bevor das Roheisen in Form des heißen Hochofenmetalls zugeführt wird oder man kann alternativ die Gesamtmenge oder einen Teil des Ferrochroms und der anderen Legierungselemente während des Frischvorgangs in das Gefäß einführen. The ferrochrome and other alloying elements can be introduced into the vessel before the pig iron in the form of the hot blast furnace metal is fed or, alternatively, all or part of the ferrochrome and the other alloying elements can be introduced into the vessel during the refining process.

Das Aufblasen des Sauerstoffs auf die Oberfläche kann unterbrochen werden, wenn der Kohlenstoffgehalt der Schmelze einen vorherbestimmten Zwischenwert erreicht hat und beispielsweise zwischen 0,25% und 1,5% C liegt, wonach man die Schlacke entfernt, um die Phosphor enthaltende Schlacke zu beseitigen. Nach dieser zwischenzeitlich durchgeführten Entschlackungsmaßnahme können weiteres Chrom und andere Legierungselemente in das Gefäß eingeführt werden.The inflation of oxygen on the surface can be interrupted when the carbon content of the melt has reached a predetermined intermediate value and, for example between 0.25% and 1.5% C, after which the slag is removed in order to remove the phosphorus-containing slag. After this detoxification measure, which has been carried out in the meantime, additional chromium and other alloying elements can be added to the vessel to be introduced.

Dann kann.das Frischen fortgesetzt werden, indem man den Sauerstoff auf die Oberfläche aufbläst und gleichzeitig die Schmelze mit Hilfe des von unten eingeführten Fluids bewegt. Dieses bewegende Fluid kann inert, oxidierend oder reduzierend sein und kann beispielsweise aus Argon, Stickstoff, Dampf, Luft, Wasserstoff, Methan, Propan, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid oder einem Brennstofföl, das getrennt oder in Kombination mit von untenThen freshening can be continued by removing the oxygen inflates onto the surface and at the same time moves the melt with the aid of the fluid introduced from below. This moving Fluid can be inert, oxidizing or reducing and can, for example, consist of argon, nitrogen, steam, air, hydrogen, Methane, propane, carbon monoxide, carbon dioxide or a fuel oil that can be used separately or in combination with from below

eingeführtem Sauerstoff verwendet wird, oder Kombinationen davon, bestehen.introduced oxygen is used, or combinations thereof.

Nach der Beendigung des Aufblasens von Sauerstoff auf die Oberfläche der Schmelze, jedoch während des Einführens des bewegenden Fluids von unten, kann Ferrosilicium zu der Schmelze zugesetzt werden, um das zu der Schlacke oxidierte Chrom zu dem Metall zu reduzieren.After finishing the inflation of oxygen on the surface the melt, but during the introduction of the moving fluid from below, ferrosilicon can be added to the melt to reduce the chromium oxidized to the slag to the metal.

Für die Ausbildung gewisser Legierungsformen kann es notwendig sein, dem oben beschriebenen Prozeß zusätzliche Energie zuzufüh-For the formation of certain alloy forms it may be necessary to add additional energy to the process described above.

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ren, um die Wärmemenge zu ergänzen, die aufgrund der Oxidationsreaktionen freigesetzt wird. In solchen Fällen können Siliciumcarbid, Calciumcarbid, Ferrosilicium oder andere Energiequellen, wie Kohlenstoff oder Kohlenwasserstoffe, zu der Schmelze zugegeben werden.to replenish the amount of heat released due to the oxidation reactions. In such cases silicon carbide, Calcium carbide, ferrosilicon or other energy sources such as carbon or hydrocarbons are added to the melt will.

Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens, die gekennzeichnet ist durch eine Kombination aus einem metallurgischen Gefäß zur Aufnahme des zu frischenden oder zu raffinierenden Metalls, eine oberhalb des Gefäßes anzuordnende Lanze zum Aufblasen von handelsüblich reinem Sauerstoff auf die Oberfläche der Metallschmelze und eine Einrichtung zur Einführung eines Fluids über die Unterseite oder die Nähe der Unterseite der Schmelze in die Schmelze.The invention also relates to a device for implementation of the method described above, which is characterized by a combination of a metallurgical vessel for receiving of the metal to be fresh or refined, a lance to be arranged above the vessel for inflating from commercially available pure oxygen on the surface of the molten metal and a device for introducing a fluid via the underside or near the bottom of the melt in the melt.

Diese Einrichtungen können eine oder mehrere sekundäre Lanzen umfassen, die so angeordnet werden können, daß sie in die Schmelze eintauchen und das Fluid an der Unterseite oder in die Nähe der Unterseite der Schmelze einführen oder die Einrichtung kann alternativ ein oder mehrere Winddüsen umfassen, die an oder in der Nähe der Unterseite des Gefäßes angeordnet sind. Diese Winddüsen können eine einzige Öffnung zur Einführung eines Fluids oder einer Mischung von Fluiden in die Schmelze aufweisen oder können koaxiale oder multiaxiale Winddüsen umfassen, mit denen eine Vielzahl von verschiedenen Fluiden in die Schmelze eingeführt werden können.These devices may include one or more secondary lances which can be arranged to be fed into the melt immerse and introduce the fluid at the bottom or in the vicinity of the bottom of the melt or the device can alternatively comprise one or more tuyeres arranged on or near the bottom of the vessel. These tuyeres can have a single opening for the introduction of a fluid or a Mixture of fluids in the melt have or can comprise coaxial or multiaxial tuyeres with which a plurality of different fluids can be introduced into the melt.

Gegenstand der Erfindung ist ferner der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren oder der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellte sauerstoffgefrischte Stahl bzw, Edelstahl,The invention also relates to that according to the invention Process or the device according to the invention produced oxygen-refined steel or stainless steel,

Weitere Ausführungsformen, Vorteile und Gegenstände der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, den Beispielen und den Zeichnungen.Further embodiments, advantages and objects of the invention emerge from the following description, the examples and the drawings.

Die Fig. 1 zeigt schematisch eine seitliche Schnittansicht durch einen erfindungsgemäßen metallurgischen Konverter, währendFig. 1 shows schematically a side sectional view through a metallurgical converter according to the invention, while

die Fig. 2 eine ähnliche Ansicht wie die in der Fig. 1 gezeigte,FIG. 2 is a view similar to that shown in FIG. 1,

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einer anderen Ausführungsform der Erfindung wiedergibt.represents another embodiment of the invention.

In der Fig. 1 ist ein metallurgischer Konverter 10 dargestellt, der einen äußeren Stahlmantel und eine feuerfeste Auskleidung aufweist. Der Konverter ist mit einer kreisförmigen oberen Öffnung 14 und einem seitlichen Abstichloch 16 versehen. Innerhalb der kreisförmigen Öffnung 14 befindet sich eine Lanze 18, deren Höhe oberhalb der in dem Konverter enthaltenen Metallschmelze eingestellt werden kann und mit der handelsüblich reiner Sauerstoff auf die obere Oberfläche der Metallschmelze 20 aufgeblasen werden kann. Durch die Unterseite des Konverters erstreckt sich eine Leitung 22, über die ein Fluid in die Unterseite der Metallschmelze 20 eingeführt werden kann, das dann in Form von Blasen durch die Schmelze dringt und diese während des Aufblasens von Sauerstoff mit Hilfe der Lanze 18 auf die Oberfläche bewegt.In Fig. 1, a metallurgical converter 10 is shown, which has an outer steel jacket and a refractory lining having. The converter is provided with a circular upper opening 14 and a side tapping hole 16. Within the circular opening 14 is a lance 18, the height of which is above the molten metal contained in the converter can be adjusted and blown onto the upper surface of the molten metal 20 with the commercially available pure oxygen can be. A line 22 extends through the underside of the converter, via which a fluid into the underside of the molten metal 20 can be introduced, which then penetrates in the form of bubbles through the melt and this during the inflation of Oxygen is moved to the surface with the aid of the lance 18.

Die Leitung 22 kann gewunschtenfalls durch eine koaxiale oder multiaxiale Winddüse ersetzt werden, mit der eine Vielzahl von verschiedenartigen Fluiden in die Schmelze eingeführt werden kann. Es können auch als weitere Alternative zu den Winddüsen ein oder mehrere poröse Stopfen verwendet werden.The line 22 can, if desired, by a coaxial or multiaxial tuyere, with which a variety of different fluids are introduced into the melt can. One or more porous plugs can also be used as a further alternative to the wind nozzles.

Der in der Fig. 2 wiedergegebene Konverter ist im wesentlichen dem in der Fig. 1 gezeigten ähnlich und weist auch entsprechende Bezugsziffern auf. Jedoch ist der Boden des in der Fig. 2 wiedergegebenen Konverters 10 nicht unterbrochen und es ist eine zweite Lanze 26 vorgesehen, die eine feuerfeste Hülle 28 aufweist, die mindestens den Teil der Lanze umschließt, der in die Schmelze eintaucht. Bei dieser Konstruktion ist die zweite Lanze 26 derart angeordnet, daß sie sich bis in die Nähe der Unterseite der Schmelze erstreckt, so daß ein Fluid an der Unterseite oder in der Nähe der Unterseite der Schmelze eingeführt werden kann und dann in Form von Blasen nach oben strömt und die Schmelze bewegt. Bei dem Aufbau gemäß der Fig. 2 versteht es sich, daß eine oder mehrere zweite bzw. sekundäre Lanzen 26 vorgesehen werden können und daß die oder jede der Lanzen koaxial oder multiaxial gestaltet sein kann und daß am Auslaß der zweiten Lanze oder Sekundär-The converter shown in FIG. 2 is essentially similar to that shown in FIG. 1 and also has corresponding ones Reference numerals on. However, the bottom is that shown in FIG Converter 10 is not interrupted and there is a second lance 26 is provided which has a refractory envelope 28 which encloses at least that part of the lance that is immersed in the melt. In this construction, the second lance 26 is such arranged so that it extends to near the bottom of the melt, so that a fluid at the bottom or in can be introduced near the bottom of the melt and then flows upward in the form of bubbles and moves the melt. In the construction according to FIG. 2, it goes without saying that one or more second or secondary lances 26 can be provided and that the or each of the lances can be designed coaxial or multiaxial and that at the outlet of the second lance or secondary

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lanze ein poröser Stopfen verwendet werden kann.lance a porous plug can be used.

Im folgenden seien verschiedene Beispiele für Ausführungsformen des Verfahrens und der Vorrichtung unter Bezugnahme auf Experimente erläutert, die in einem metallurgischen Gefäß des in der Fig. 1 wiedergegebenen Typs mit einem Fassungsvermögen von 1 t durchgeführt wurden.The following are various examples of embodiments of the method and the apparatus with reference to experiments explained, carried out in a metallurgical vessel of the type shown in Fig. 1 with a capacity of 1 t became.

Beispiel 1example 1

Man beschickt das Gefäß mit 1270 kg Eisen mit hohem Chromgehalt, wobei das Metall zu Beginn der Behandlung 2,68% C, 0,026% S, ,0,67% Si, 0,82% Mn, 7,2% Ni und 16,9% Cr enthält. Dann bläst man Sauerstoff mit einer konstanten Geschwindigkeit von 180 m³/Std mit Hilfe einer wassergekühlten Lanze auf die obere Oberfläche des Metalls, während man Argon durch eine einzige an der Unterseite des Gefäßes angeordnete Winddüse mit einem Durchmesser von 6 mm einbläst. Während der ersten wenigen Minuten des Blasvorgangs gibt man 18 kg Kalk zu. Die Argon-Strömungsgeschwindigkeit wird erhöht, während die Temperatur der Entkohlungsrate entsprechend abnimmt, was man aufgrund der Zusammensetzung des Abgases und aufgrund von Strömungsraessungen errechnet. Zu Beginn des Schmelzvorganges beträgt die Argon-Strömungsgeschwindigkeit 20 m³/Std und wird nach 18,7 Minuten und bei einem Kohlenstoffgehalt von 0,32% C auf 30 m³/Std erhöht. Nach 20,6 Minuten wird die Argon-Strömungsgeschwindigkeit auf 60 m³/Std gesteigert und das Aufblasen des Sauerstoffs auf die Oberfläche der Schmelze wird nach 26,5 Minuten unterbrochen, nachdem die Metallzusammensetzung der Schmelze die folgende ist: 0,05% C, 0,012% S, 0,043% P, 0,04% Si, 0,26% Mn, 8,9% Ni und 16,0% Cr. Dann gibt man 20 kg Fe/Si und 3 kg Flußspat zu und rührt die Schmelze durch Einführen von Argon an der Unterseite mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 20 m³/Std während einer kurzen Zeitdauer, ohne auf die Oberfläche Sauerstoff aufzublasen, um eine gewisse Menge des Chroms zu dem Metall zu reduzieren, das zu Schlacke oxidiert worden war. In dieser Weise erreicht man einen Endchromgehalt in dem Metall von 16,2% Cr.The vessel is charged with 1270 kg of iron with a high chromium content, the metal being 2.68% C, 0.026% S,, 0.67% Si, 0.82% Mn, 7.2% Ni and 16, Contains 9% Cr. Oxygen is then blown at a constant rate of 180 m ³ / hour with the aid of a water-cooled lance onto the upper surface of the metal, while argon is blown in through a single tuyere with a diameter of 6 mm located at the bottom of the vessel. During the first few minutes of the blowing process, 18 kg of lime are added. The argon flow rate is increased, while the temperature of the decarburization rate decreases accordingly, which is calculated on the basis of the composition of the exhaust gas and on the basis of flow measurements. At the beginning of the melting process, the argon flow rate is 20 m ³ ^{/ hour and is increased to 30 m 3} / hour after 18.7 minutes and with a carbon content of 0.32% C. After 20.6 minutes the argon flow rate is increased to 60 m ³ / hour and the blowing of oxygen onto the surface of the melt is interrupted after 26.5 minutes after the metal composition of the melt is as follows: 0.05% C, 0.012% S, 0.043% P, 0.04% Si, 0.26% Mn, 8.9% Ni and 16.0% Cr. Then 20 kg of Fe / Si and 3 kg of fluorspar are added and the melt is stirred by introducing argon at the bottom at a flow rate of 20 m ³ / hour for a short period of time without blowing oxygen onto the surface in order to achieve a certain amount of the To reduce chromium to the metal that had been oxidized into slag. In this way, a final chromium content in the metal of 16.2% Cr is achieved.

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Dieses Beispiel verdeutlicht die Tatsache, daß es möglich ist, durch Bewegen der Schmelze mit Hilfe eines von der Unterseite her eingeführten inerten Gases und durch Aufblasen von Sauerstoff auf die Oberseite der Schmelze den Kohlenstoff in Form von Kohlenstoffoxiden aus dem rostfreien Stahl zu entfernen und dies bei einem minimalen Verlust des Chroms in Form von in die Schlacke übergehendem Chromoxid. In der Tat ist festzustellen, daß der Endchromgehalt vor und nach der Siliciumreduktionsperiode größer ist als der Chromgehalt, den man mit den Argon-Sauerstoff- oder Dampf-Sauerstoff-Entkohlungsprozessen erzielen kann.This example illustrates the fact that it is possible to move the melt with the help of one from the bottom introduced inert gas and by blowing oxygen on top of the melt the carbon in the form of carbon oxides from the stainless steel with minimal loss of chromium in the form of slag Chromium oxide. Indeed, the final chromium content before and after the silicon reduction period is found to be greater than the chromium content obtained with argon-oxygen or steam-oxygen decarburization processes can achieve.

Beispiel 2Example 2

Man beschickt das Gefäß mit 1280 kg Eisen mit hohem Chromgehalt, wobei das Metall zu Beginn der Behandlung 3,03% Ci, 0,019% S, 0,057% P, 0,57% Si, 0,88% Mn, 7,3% Ni und 16,8% Cr enthält. Dann bläst man kommerziell reinen Sauerstoff mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 180 m³/Std durch eine wassergekühlte Lanze auf die Oberfläche des Metalls auf, während man durch eine in der Unterseite des Gefäßes angeordnete Winddüse mit einem Durchmesser von 6 mm auf 150⁰C vorerhitzten Dampf einbläst. Während der ersten wenigen Minuten des Blasvorgangs setzt man 18 kg Kalk zu. Während der ersten Stufen des Blasvorgangs wird der Dampf in einer Menge von 13,6 kg/Std zugeführt, bis nach 20,8 Minuten der Kohlenstoffgehalt des Metalls 0,41% C erreicht hat. Dann wird die Dampf-Zuführungsgeschwindigkeit auf 15,9 kg/Std erhöht und nach einer Gesamtblaszeit von 23,6 Minuten ergibt sich ein verminderten Kohlenstoffgehalt in dem Metall von 0,11% C. Zu diesem Zeitpunkt wird die Dampfzuführungsrate auf 22,7 kg/Std gesteigert und man erhält nach einer Gesamtbehandlungszeit von 27,2 Minuten ein Metall, das 0,05% C , 0,038% S, 0,057% P, 0,06% Si, 0,32% Mn, 7,6% Ni und 15,6% Cr enthält. Als letzte Maßnahme gibt man 20kg Fe/Si und 3 kg Flußspat zu der Schmelze, die dann während 7,0 Minuten mit Argon bewegt wird, das ohne weiteres Aufblasen von Sauerstoff auf die Oberfläche mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 20 m³/Std eingeführt wird, um Chrom aus der Schlacke zurückzugewinnen. Die EntZusammensetzung des Metalls ergibt einen Chromgehalt von 16,1% und einen Kohlenstoffgehalt von 0,03%.The vessel is charged with 1280 kg of iron with a high chromium content, the metal at the beginning of the treatment being 3.03% Ci, 0.019% S, 0.057% P, 0.57% Si, 0.88% Mn, 7.3% Ni and contains 16.8% Cr. Then blows to commercially pure oxygen at a flow rate of 180 m ³ / hr through a water-cooled lance onto the surface of the metal on while mm by means disposed in the bottom of the vessel tuyere having a diameter of 6 blows to 150 ⁰ C preheated steam . During the first few minutes of the blowing process, 18 kg of lime are added. During the first stages of the blowing process, the steam is fed in at a rate of 13.6 kg / hour until the carbon content of the metal has reached 0.41% C after 20.8 minutes. Then the steam feed rate is increased to 15.9 kg / h and after a total blowing time of 23.6 minutes there is a reduced carbon content in the metal of 0.11% C. At this point the steam feed rate is increased to 22.7 kg / h. Hours and after a total treatment time of 27.2 minutes a metal is obtained which contains 0.05% C, 0.038% S, 0.057% P, 0.06% Si, 0.32% Mn, 7.6% Ni and 15 , Contains 6% Cr. As a last measure, 20 kg of Fe / Si and 3 kg of fluorspar are added to the melt, which is then agitated for 7.0 minutes with argon, which is introduced at a flow rate of 20 m ³ / hour without further blowing oxygen onto the surface, to recover chromium from the slag. The decomposition of the metal gives a chromium content of 16.1% and a carbon content of 0.03%.

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Auch dieses Beispiel verdeutlicht, ebenso wie das Beispiel 1, die Tatsache, daß Kohlenstoff in Form von Kohlenstoffoxiden mit einem minimalen Verlust von Chrom in Form von in die Schlacke übergehendem Chromoxid dadurch entfernt werden kann, daß man einerseits die Schmelze durch von unten eingeblasenes Gas bewegt und andererseits Sauerstoff auf die Oberfläche aufbläst. Wiederum sind die Endchromgehalte des Metalls vor und nach den Siliciumreduktionsvorgängen höher als die Chromgehalte, die mit dem Argon-Sauerstoff- oder dem Dampf-Sauerstoff-Entkohlungsprozeß erzielt werden können.This example also shows, like example 1, the fact that carbon is in the form of carbon oxides with a minimal loss of chromium in the form of Chromium oxide passing over slag can be removed by first blowing the melt through from below Gas moves and on the other hand oxygen inflates on the surface. Again, the final chrome levels of the metal are before and after the silicon reduction processes higher than the chromium contents obtained with the argon-oxygen or the steam-oxygen decarburization process can be achieved.

Bei den Beispielen 1 und 2 wird eine SauerstoffZuführungsrate von 2,4 m³/Min pro Tonne verwendet, während in der ersten Stufe eines üblichen Argon-Sauerstoff-Entkohlungsprozesses typischerweise eine Sauerstoffzuführungsrate von lediglich 0,5 bis 1,O m³/Min/Tonne und bei der ersten Stufe eines üblichen Dampf-Sauerstoff-Entkohlungsprozesses eine typische Sauerstoffeinfuhrungsrate von lediglich 0,4 m³/Min/Tonne erreicht werden. Somit kann bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens im Vergleich zu mindestens den ersten Stufen der obengenannten bekannten Sekundärfrischprozesse eine entsprechende Verminderung der Frischzeit erzielt werden.In Examples 1 and 2, an oxygen ^{feed rate of 2.4 m 3} / min per ton is used, while in the first stage of a conventional argon-oxygen decarburization process, an oxygen feed rate of only 0.5 to 1.0 m ³ / min / Ton and in the first stage of a conventional steam-oxygen decarburization process, a typical oxygen introduction rate of only 0.4 m ³ / min / ton can be achieved. Thus, when using the method according to the invention, a corresponding reduction in the fresh time can be achieved compared to at least the first stages of the above-mentioned known secondary freshening processes.

Im Anschluß an die in den obigen Beispielen 1 und 2 angegebenen Untersuchungen wurden weitere Experimente durchgeführt, die zeigten, daß die Strömungsgeschwindigkeit des über die Unterseite eingeführten bewegenden Fluids und die Zusammensetzung des Fluids variiert werden können, um beim Frischen von rostfreiem Stahl den Chromverlust durch übergang in die Schlacke auf ein Minimum zu bringen. Es hat sich ferner gezeigt, daß Chromerz und andere Metalloxide als Kühlmittel zugesetzt werden können und günstigerweise das gewünschte Metall in den sauerstoffgefrischten Stahl überführt werden kann. Gemäß den Beispielen 1 und 2 kann weiteres Chrom aus der Schlacke zurückgewonnen werden, indem man ohne das Aufblasen von Sauerstoff auf die Oberfläche die Bewegung der Schmelze über die Unterseite her durchführt, so daß angenommen wird, daß eineFollowing the examinations given in Examples 1 and 2 above, further experiments were carried out which showed that the flow rate of the moving fluid introduced from the bottom and the composition of the fluid can be varied in order to reduce the loss of chromium when stainless steel is refined through the transition to the slag to bring it to a minimum. It has also been found that chrome ore and other metal oxides are added as coolants and the desired metal can conveniently be converted into the oxygen-refined steel. According to the Examples 1 and 2, more chromium can be recovered from the slag by doing without the puffing of oxygen on the surface carries out the movement of the melt over the underside, so that it is assumed that a

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weitere Absenkung des Kohlenstoffgehalts des Metalls durch eine weitere Endstufe erreicht werden kann, die die Anwendung üblicher Argon-Sauerstoff- oder Dampf-Sauerstoff-Entkohlungstechniken ohne das Aufblasen von Sauerstoff auf die Oberfläche einschließt.further lowering of the carbon content of the metal by a Another final stage can be achieved using conventional argon-oxygen or steam-oxygen decarburization techniques without the inflation of oxygen on the surface.

Im allgemeinen ist es bevorzugt, das Verfahren, das die Einführung eines bewegenden Fluids über die Unterseite in Kombination mit dem Aufblasen von Sauerstoff auf die Oberfläche der Schmelze umfaßt, mit Vorteil auf die Herstellung von Legierungsstählen anzuwenden und als über die Unterseite eingeführtes bewegendes Fluid ein inertes, oxidierendes oder reduzierendes Fluid zu verwenden, beispielsweise Argon, Stickstoff, Dampf, Luft, Wasserstoff, Methan, Propan, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid oder ein Brennöl, das man als solches oder in Kombination oder in Kombination mit von unten eingeführtem Sauerstoff verwenden kann.In general, it is preferred to use the procedure that introduces a moving fluid over the bottom in combination with the blowing of oxygen onto the surface of the melt includes to be advantageously applied to the manufacture of alloy steels and as a moving one introduced via the underside Fluid to use an inert, oxidizing or reducing fluid, for example argon, nitrogen, steam, air, hydrogen, Methane, propane, carbon monoxide, carbon dioxide or a fuel oil, which can be used as such or in combination or in combination with oxygen introduced from below.

Während bei den angegebenen Beispielen 1 und 2 als Anfangsbeschickung Eisen mit hohem Chromgehalt eingesetzt wird, ist das erfindungsgemäße Verfahren auch auf Beschickungen anwendbar, die eine Mischung aus Roheisen, Ferrochrom und gegebenenfalls anderen Legierungselementen umfaßt. Somit ermöglicht das Verfahren die Herstellung von sauerstoffgefrischtem Legierungsstahl in kontinuierlicher Arbeitsweise in einem einzigen metallurgischen Gefäß.While in Examples 1 and 2 given, the initial charge used is iron with a high chromium content the process according to the invention can also be applied to feeds which contain a mixture of pig iron, ferrochrome and optionally includes other alloying elements. Thus, the method enables the manufacture of oxygen-refined alloy steel in continuous operation in a single metallurgical vessel.

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Claims

PatentansprücheClaims

1. Verfahren zur Herstellung von sauerstoffgefrischtem Legierungsstahl, dadurch gekennzeichnet, daß man eine chromhaltige Eisenbeschickung in einem metallurgischen Gefäß frischt, indem man handelsüblich reinen Sauerstoff auf die Oberfläche der Metallschmelze in dem Gefäß aufbläst und während des Sauerstoffblasens an der Unterseite oder in der Nähe der Unterseite der Schmelze ein Fluid zum Bewegen der Schmelze in die Schmelze einführt.1. A process for the production of oxygen-refined alloy steel, characterized in that one A chromium-containing iron charge is refreshed in a metallurgical vessel by adding commercially pure oxygen the surface of the molten metal in the vessel inflates and during the oxygen blowing at the bottom or in the Near the bottom of the melt introduces a fluid to move the melt into the melt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Beschickung Chromeisen verwendet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that that chrome iron is used as a charge.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Beschickung eine Mischung aus Roheisen und Ferrochrora eingesetzt wird.3. The method according to claim 1, characterized in that that a mixture of pig iron and Ferrochrora is used as a charge.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ferrochrom vor dem Roheisen in das Gefäß eingeführt wird.4. The method according to claim 3, characterized in that that the ferrochrome is introduced into the vessel before the pig iron.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ferrochrom in das Gefäß eingeführt wird, nachdem das Frischen des Roheisens begonnen wurde.5. The method according to claim 3, characterized in that the ferrochrome is introduced into the vessel after the hot metal refining has started.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Legierungselemente zusammen mit dem Ferrochrom in das Gefäß eingeführt werden.6. The method according to any one of claims 3 to 5, characterized in that further alloy elements be introduced into the vessel together with the ferrochrome.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine zwischenzeitlich durchgeführte Entschlackungsmaßnahme durchgeführt wird, nachdem der Kohlenstoffgehalt in der Schmelze auf einen Wert zwischen 0,25% und 1,5% abgesunken 1st,7. The method according to any one of claims 3 to 6, characterized in that an interim carried out Purification measure is carried out after the carbon content in the melt has reached a value between 0.25% and 1.5% decreased 1st,

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8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß nach der zwischenzeitlich durchgeführten Entschlackungsmaßnahme weiteres Ferrochrom und/oder andere Legierungselemente zu der Schmelze zugesetzt werden.8. The method according to claim 7, characterized in that that after the detoxification measure carried out in the meantime, further ferrochrome and / or others Alloying elements are added to the melt.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während des Frischens Chromoxid und/oder andere Metalloxide als Kühlmittel zu der Schmelze zugegeben werden.9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that during the Fresh chromium oxide and / or other metal oxides can be added to the melt as a coolant.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem im wesentlichen vollständig abgelaufenen Entkohlen der Schmelze das Aufblasen von Sauerstoff auf die Oberfläche unterbrochen wird, Ferrosilicium zu der Schmelze zugesetzt wird und das Bewegen der Schmelze durch das Einführen des Fluids über die Unterseite der Schmelze fortgesetzt wird, um das zuvor zu Schlacke oxidierte Chrom zu dem Metall zu reduzieren.10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that according to the im essentially complete decarburization of the melt interrupted the blowing of oxygen onto the surface , ferrosilicon is added to the melt and moving the melt by introducing the fluid over the Bottom of the melt continues to reduce the chromium previously oxidized to slag to the metal.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man als bewegendes Fluid Argon, Stickstoff, Dampf, Luft, Wasserstoff, Methan, Propan, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid oder ein Brennöl oder eine Kombination des letzteren mit Sauerstoff oder eine Kombination dieser Produkte verwendet.11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that one is used as the moving Fluid argon, nitrogen, steam, air, hydrogen, methane, propane, carbon monoxide, carbon dioxide or a fuel oil or a combination of the latter with oxygen or a combination of these products is used.

12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Ansprüchen 1 bis 11, gekennzeichnet durch eine Kombination aus einem metallurgischen Gefäß (10) zur Aufnahme des zu frischenden Metalls, eine oberhalb des Gefäßes anzuordnende Lanze (18) zum Aufblasen von handelsüblich reinem Sauerstoff auf die Oberfläche der Metallschmelze und eine Einrichtung (22 oder 26) zur Einführung eines Fluids über die Unterseite oder die Nähe der Unterseite der Schmelze in die Schmelze.12. Device for performing the method according to the claims 1 to 11, characterized by a combination of a metallurgical vessel (10) for Pick-up of the metal to be freshened, a lance (18) to be arranged above the vessel for inflating from commercially available pure oxygen on the surface of the molten metal and means (22 or 26) for introducing a fluid over the bottom or near the bottom of the melt into the melt.

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13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid mit Hilfe einer oder mehrerer Winddüsen (22) oder poröser Stopfen, die am oder in der Nähe des Bodens des Gefäßes (10) angeordnet sind, in die Schmelze eingeführt wird.13. The device according to claim 12, characterized in that that the fluid with the help of one or more tuyeres (22) or porous plugs on or near the bottom of the vessel (10) are arranged, is introduced into the melt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid mit Hilfe einer oder mehrerer zweiter oder Sekundärlanzen (26) in die Schmelze eingeführt wird, die derart angeordnet werden können, daß sie in die Schmelze eintauchen und das Fluid an der oder in der Nähe der Unterseite der Schmelze einführen.14. The device according to claim 12, characterized in that the fluid with the aid of one or more second or secondary lances (26) is introduced into the melt, which can be arranged such that they are in the Immerse the melt and introduce the fluid at or near the bottom of the melt.

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