EP0175924A1 - Verfahren zum Frischen von Roheisen - Google Patents
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- EP0175924A1 EP0175924A1 EP85110495A EP85110495A EP0175924A1 EP 0175924 A1 EP0175924 A1 EP 0175924A1 EP 85110495 A EP85110495 A EP 85110495A EP 85110495 A EP85110495 A EP 85110495A EP 0175924 A1 EP0175924 A1 EP 0175924A1
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- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
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- C21C7/04—Removing impurities by adding a treating agent
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- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
- C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
- C21C5/30—Regulating or controlling the blowing
- C21C5/32—Blowing from above
Definitions
- the invention relates to a method for producing steel with a low phosphorus content from pig iron with the usual phosphorus content, in which the pig iron in a metallurgical vessel, in particular a converter, in which a fresh gas consisting predominantly or completely of technically pure oxygen is blown onto the melt from above and an inert stirring gas, in particular blown into the melt from below, is simultaneously decarburized and dephosphorized in a single process step.
- From DE-OS 33 18 332 is a method for further reducing the p Phos horgehaltcs known by a entsili invokees pig iron filled in a converter and fresh oxygen together with a slag-forming agent from the top of the pig iron, and at the same time a gas from the group consisting of inert gas, nitrogen, oxygen, carbon monoxide, carbon dioxide or mixtures thereof are blown into the melt from below.
- This fresh process is aimed at a final phosphorus content of 0.010% by mass or less.
- the unstilled steel melt in the fresh vessel is after or shortly before the end of the usual fresh process, ie in the range of a carbon content of less than 0.4% and after extensive removal of the fresh slag with the aid of a conveying gas CaC0 3 and Na2CO] in a ratio of 1: 1 with an addition of fluorspar and / or iron oxide in an amount of up to 30% by mass in% of the carbonate mixture so deeply introduced into the melt that the total slag is mixed and then the steel with retention of the Treatment slag is tapped and finished in the pan in a manner known per se.
- phosphorus levels in the steel of less than 0.001% should be achievable.
- the steel in the converter is not or only insignificantly dephosphorized after decarburization and then at a temperature which essentially occurs after the carbon has been burned into a heated pan abqeqossen, in which then dephosphoric agents are blown in in a manner known per se.
- the invention is based, to reduce the usual phosphorus content of pig iron, which is usually up to 0.2% to 0.005 mass content in% or less, without additional effort during a single-stage combined blow molding process.
- this object is achieved according to the invention in that pig iron with a manganese content of less than 0.2 mass content in% is used and the refining to a final phosphorus content in the steel at the end of the blowing of 0.005 mass content in% or less is carried out.
- the manganese content of the pig iron used is generally about 0.4 to 0.8%, for example DE-Z "steel and iron" 104 (1984) No. 16, pp. 767 to 773.
- Figure 6 on p. 769 shows a manganese content of the pig iron used of approximately 0.50 to 0.60%.
- the final phosphorus content after freshening is between 0.020 and 0.010% depending on the converter size, as shown for example in Figures 4, 9 and 12 on pages 37 to 39.
- the invention is now based on the knowledge that when using pig iron with a manganese content of less than 0.2% final phosphorus content can be achieved after the refining of 0.005% and less. This is made possible without disadvantages which are inherent in the known processes.
- pig iron with a reduced manganese content can be achieved without difficulty and free of charge by using inexpensive ores with low manganese content in the blast furnace and by not having to reuse manganese-containing steel slags in the blast furnace furnace.
- the pig iron has a silicon content of 0.15 to 0.35 mass content in%, preferably less than 0.30 g masses ehalt in%, is used, a further advantage is obtained in terms of a reduction of the required K alkmenge, the 20 to 40 kg / t Crude steel when fresh can be. This also results in a reduction in the amount of slag produced.
- the lower amount of lime corresponds to the lower silicon content in the specified range.
- the pig iron with a low silicon and manganese content can then be blended immediately afterwards in a single blowing process without upstream dephosphorus and without slag changes to low carbon, sulfur and especially phosphorus contents.
- a metallurgical vessel in particular in a converter
- technically pure oxygen is blown onto the surface of the molten bath from above by means of a lance.
- an inert stirring gas is blown into the melt from below. This can be done continuously or temporarily from the start of oxygen inflation until the fresh steel is cut off.
- intermittent or intermittent blowing in of the stirring gas it is important to blow the gas in during the first and last third of the total treatment time.
- the invention is illustrated by the following examples.
- the percentages correspond to mass contents in%.
- a comparison of the results from the comparative example with the exemplary embodiments 1 and 2 according to the invention shows that when pig iron with manganese contents of less than 0.20% is used in the converter, the final phosphorus contents are reduced to 0.005% and less with approximately the same initial phosphorus contents can. There is no increased iron slagging or other process disadvantages. The amounts of lime used can also be further reduced if the Si content in pig iron is reduced, s. Example 2. This reduces the amount of slag. Another advantage over the comparative example is that the blowing process runs smoothly and the known ejection of slag and steel is largely eliminated.
- the process according to the invention is suitable for freshening pig iron low in phosphorus with an initial phosphorus content of up to 0.2%, preferably up to 0.15%.
- the lime is added in pieces (8 to 40 mm) at the beginning of the blowing process.
- the amount of lime added when carrying out the method according to the invention essentially depends on the silicon content and is not greater than when carrying out the generic method without the measures according to the invention.
- the final blowing temperature should not exceed 1650 ° C.
- no fluxing agents such as flux p at or alumina, are added to the slag.
Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von Stahl mit niedrigem Phosphorgehalt aus Roheisen mit üblichem Phosphorgehalt, bei dem das Roheisen in einem metallurgischen Gefäß, insbesondere einem Konverter, bei dem ein überwiegend oder vollständig aus technisch reinem Sauerstoff bestehendes Frischgas von oben auf die Schmelze aufgeblasen und ein inertes Rührgas, insbesondere von unten in die Schmelze eingeblasen werden, in einem einzigen Verfahrensschritt gleichzeitig entkohlt und entphosphort wird.
- Es ist seit langem bekannt, daß Phosphor einen ungünstigen Einfluß auf die Eigenschaften von Stahl ausübt. Abgesehen von bestimmten Stahlgüten, in denen Phosphor als Legierungselement bewußt zugesetzt wird strebt man bei den meisten Stahlgüten einen niedrigen Phosphor-Endgehalt in der Größenordnung von etwa 0,010 bis 0,030% an. Mit dem eingangs genannten bekannten Blasverfahren sind derartige Phosphorgehalte einstellbar.
- Aus der DE-OS 33 18 332 ist ein Verfahren zur weiteren Herabsetzung des Phosphorgehaltcs bekannt, indem ein entsiliziertes Roheisen in einen Konverter eingefüllt und Frischsauerstoff zusammen mit einem schlackenbildenden Mittel von oben auf das Roheisen und gleichzeitig ein Gas aus der Gruppe Inertgas, Stickstoff, Sauerstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid oder deren Mischungen von unten in die Schmelze eingeblasen werden. Bei diesem Frischverfahren wird ein Phosphorendgehalt von 0,010 Massengehalt in % und weniger angestrebt.
- Die Nachteile dieses Verfahrens liegen in einem großen Temperaturverlust der Schmelze, im Anfall zusätzlicher Schlackenmengen, die einer zusätzlichen Aufbereitung zugeführt werden müssen, und in erhöhten Eisenverlusten sowie einem größeren Verbrauch an Feuerfest-Material.
- Nach einem aus der DE-OS 28 42 563 bekannten Verfahren wird in die unberuhigte Stahlschmelze im Frischgefäß nach oder kurz vor Beendigung des üblichen Frischvorganges, d.h. im Bereich eines Kohlenstoffgehaltes von weniger als 0,4% und nach weitgehender Entfernung der Frischschlacke mit Hilfe eines Fördergases CaC03 und Na2CO] im Verhältnis 1 : 1 mit einem Zusatz von Flußspat und/oder Eisenoxid in einer Menge von jeweils bis zu 30 Massengehalt in % des Carbonatgemisches so tief in die Schmelze eingebracht, daß die Gesamtschlacke durchgemischt und anschließend der Stahl unter Zurückhaltung der Behandlungsschlacke abgestochen und in an sich bekannter Weise in der Pfanne fertig gemacht wird. Auf diese Weise sollen Phosphorgehalte im Stahl von weniger als 0,001% erreichbar sein.
- Bei einem weiteren aus der DE-OS 32 45 098 bekannten Verfahren wird der Stahl im Konverter nach der Entkohlung nicht oder nur in unerheblichem Umfang entphosphort und dann bei einer Temperatur, wie sie sich im wesentlichen nach der Verbrennung des Kohlenstoffes einstellt, in eine beheizbare Pfanne abqeqossen, in welche dann in'an sich bekannter Weise Entphosphorunqsmittel eingeblasen werden.
- Die Nachteile dieser beiden bekannten Verfahren bestehen wiederum darin, daß zusätzliche Schlackenmengen anfallen, die durch aufwendige Verfahren aufbereitet oder zur Deponie gefahren werden müssen. Weiterhin ergeben sich ebenfalls hohe Temperaturverluste durch Zusatz von Schlackenbildnern, die den Zusatz von Schrott verhindern.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, während eines einstufigen kombinierten Blasfrischverfahrens ohne zusätzlichen Aufwand den üblichen Phosphorgehalt von Roheisen, der in der Regel bis zu 0,2% beträgt auf 0,005 Massengehalt in % oder weniger abzusenken.
- Ausgehend von einem Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Roheisen mit einem Mangangehalt von weniger als 0,2 Massengehalt in % eingesetzt und das Frischen bis zu einem Phosphor-Endgehalt im Stahl bei Blasende von 0,005 Massengehalt in % oder weniger durchgeführt wird.
- Bei den bekannten kombinierten Blasverfahren, bei denen Sauerstoff von oben und ein Rührgas von unten in die Schmelze eingeblasen werden, liegt der Mangangehalt des eingesetzten Roheisens im allgemeinen bei etwa 0,4 bis 0,8%, z.B. DE-Z "Stahl und Eisen" 104 (1984) Nr. 16, S. 767 bis 773. Aus Bild 6 auf S. 769 ergibt sich ein Mangangehalt des eingesetzten Roheisens von etwa 0,50 bis 0,60%. Der Phosphor-Endgehalt nach dem Frischen liegt je nach Konvertergröße zwischen 0,020 und 0,010%, wie z.B. die Bilder 4, 9 und 12 auf den S. 37 bis 39 zeigen. In der DE-Z "Stahl und Eisen" 103 (1983) Nr. 4, S. 163 bis 165 wird zu einem anderen kombinierten Blasverfahren ein mittlerer Manqangehalt des Roheisens von 0,29% als ein sehr niedriger Wert bezeichnet (S. 165, linke Sp., 1. Abs. und Bild 5). Die erzielten Phosphor-Endgehalt im Stahl können dieser Veröffentlichung nicht entnommen werden.
- Der Erfindung liegt nun die Erkenntnis zugrunde, daß beim Einsatz eines Roheisens mit einem Mangangehalt von weniger als 0,2% Phosphor-Endgehalt nach dem Frischen von 0,005% und weniger erreicht werden können. Dies wird ermöglicht ohne daß Nachteile entstehen, die bekannten Verfahren anhaften.
- In der Fachwelt herrschte bislang die Auffassung, daß Mangangehalte in der Größenordnung von 0,4 bis 0,8% im eingesetzten Roheisen erforderlich sind, um ein Blasverfahren durchführen zu können. Mit diesen Mangangehalten im Roheisen sollte verhindert werden, daß sich überhöhte Eisengehalte in der Schlacke bei Blasende von mehr als im Mittel 20% einstellen. Infolge des erfindungsgemäß im Roheisen auf 0,2 % begrenzten Mangangehalts läßt sich der zugesetzte Kalk jedoch überraschenderweise, durch eine frühzeitige Eisenoxidation begünstigt, aktivieren und damit die Phosphoroxidation aus der Schmelze beschleunigen und die gebildete Phos- phorsäure (P205) frühzeitig in der Schlacke stabil abbinden.
- Der Einsatz von Roheisen mit abgesenktem Mangangehalt kann durch die Verwendung von kostengünstigen Erzen mit geringem Mangangehalt im Hochofen und durch den Verzicht des Wiedereinsatzes von manganhaltigen Stahlwerksschlacken im Hochofenmöller ohne Schwierigkeiten und ohne Kosten erreicht werden.
- Als Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens wird es insbesondere angesehen, daß die niedrigen Phosphor-Endgehalte in einem einzigen Verfahrensschritt eingestellt werden können. Das heißt, daß man auf eine separate Vorentphosphorung verzichten kann.
- Wird das Roheisen nach einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem Siliziumgehalt von 0,15 bis 0,35 Massengehalt in %, vorzugsweise von weniger als 0,30 Massengehalt in %, eingesetzt, so ergibt sich ein weiterer Vorteil im Hinblick auf eine Verringerung der erforderlichen Kalkmenge, die 20 bis 40 kg/t Rohstahl beim Frischen betragen kann. Auch hierdurch ergibt sich eine Verringerung der anfallenden Schlackenmenge. Die geringere Kalkmenge entspricht dem niedrigeren Siliziumgehalt im angegebenen Bereich.
- Das Roheisen kann also mit niedrigem Silizium- und Mangangehalt, wie es aus dem Hochofenprozeß stammt, unmittelbar anschließend in einem einzigen Blasvorgang ohne vorgeschaltetes Entphosphorn und ohne Schlackenwechsel auf niedrige Kohlenstoff-, Schwefel- und insbesondere Phosphorgehalte gefrischt werden. Bei dem erfindungsgemäßen Frisch-Verfahren in einem metallurgischen Gefäß, insbesondere in einem Konverter, wird technisch reiner Sauerstoff mittels einer Lanze von oben auf die Schmelzbadoberfläche geblasen. Gleichzeitig wird ein inertes Rührgas von unten in die Schmelze eingeblasen. Das kann vom Beginn des Sauerstoff-Aufblasens an ständig oder zeitweise bis zum Abstechen des gefrischten Stahls erfolgen. Im Falle zeitweisen bzw. unterbrochenen Einblasens des Rührgases ist es wichtig, das Gas während der ersten und des letzten Drittels der gesamten Behandlungszeit einzublasen.
- Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert. Die Prozentangaben entsprechen Massengehalte in %.
- Bei diesem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wurden 330 t Roheisen mit einer Temperatur von 1344° C und einer Zusammensetzung von:
- 4,60 % C, 0,03 % P, 0,17 % Mn, 0,018 % S, 0,35 % Si, Rest Fe in einen Konverter zusammen mit 96 t Schrott eingesetzt. Als Frischgas wurde wieder technisch reiner Sauerstoff verwendet, der von oben auf die Roheisenschmelze aufgeblasen wurde. Die zugesetzte Kalkmenge betrug 51 kg/t Rohstahl.
- Von Beginn des Sauerstoff-Aufblasens an bis zum Abstich des fertigen Stahles wurde Argon als Rührgas in einer 3 Menge von im Mittel 0,03 Nm /t min von unten in die Roheisenschmelze eingeblasen. Die Blasendtemperatur betrug 1640°C. Eine bei Blasende genommene Probe hatte die nachfolgende Zusammensetzung:
- Die Schlackenmenge belief sich auf 99 kg/t Rohstahl, bei einem Eisengehalt der Schlacke von Fe ges = 16,9%.
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- Als Frischgas wurde wieder technisch reiner Sauerstoff verwendet, der von oben auf die Roheisenschmelze aufgeblasen wurde. Die zugesetzte Kalkmenge betrug 31 kg/t Rohstahl.
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- Die Schlackenmenge belief sich auf 79 kg/t Rohstahl bei einem Eisengehalt der Schlacke Fe ges = 17,9 %.
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- Als Frischgas wurde technisch reiner Sauerstoff verwendet, der von oben auf die Roheisenschmelze aufgeblasen wurde. Die zugesetzte Kalkmenge betrug 54 kg/t Rohstahl.
- Von Beginn des Sauerstoff-Aufblasens an bis zum Abstich des fertigen Stahles wurde Argon als Rührgas in einer Menge von 0,03 Nm3/t·min von unten in die Roheisenschmelze eingeblasen. Die Blasdauer betrug 18 min. Die Blasendtemperatur der Schmelze betrug 1625°C. Eine bei Blasende genommene Probe der Schmelze hatte die nachfolgende Zusammensetzung:
- Die Schlackenmenge belief sich auf 111 kq/t Rohstahl bei einem Eisengehalt von Fe ges = 18,50%.
- Eine Gegenüberstellung der Ergebnisse aus dem Vergleichsbeispiel mit den erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen 1 und 2 zeigt, daß bei Einsatz von Roheisen mit Mangangehalten von unter 0,20 % in den Konverter die' Phosphor-Endgehalte bei etwa gleichen Phosphor-Ausgangsgehalten auf 0,005% und weniger erniedrigt werden können. Eine erhöhte Eisenverschlackung oder sonstige Verfahrensnachteile treten dabei nicht auf. Die eingesetzten Kalkmengen können darüber hinaus bei Absenken des Si-Gehaltes im Roheisen weiter verringert werden, s. Beispiel 2. Dadurch verringert sich die anfallende Schlackenmenge. Ein weiterer Vorteil gegenüber dem Vergleichsbeispiel ist darin zu sehen, daß der Blasprozeß ruhig verläuft und der bekannte Auswurf von Schlacke und Stahl weitgehendst beseitigt ist.
- Das erfindungsgemäße Verfahren ist geeignet zum Frischen von phosphorarmem Roheisen mit einem Anfangs-Phosphorgehalt von bis zu 0,2%, vorzugsweise bis zu 0,15%.
- Der Kalk wird in stückiger Form (8 bis 40 mm) zu Beginn des Blasverfahrens zugesetzt. Die zugesetzte Kalkmenge bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens hängt im wesentlichen vom Siliziumgehalt ab und ist nicht größer-als bei Durchführung des gattungsgemäßen Verfahrens ohne die erfindungsgemäßen Maßnahmen.
- Die Blasendtemoeratur sollte höchstens 1650 °C betragen.
- Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden der Schlacke keine Flußmittel, wie Flußspat oder Tonerde, zugesetzt.
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