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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entkohlen einer
hochchromhaltigen Metallschmelze.
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Die EP 0 160 374 A2 offenbart ein Verfahren zu Herstellung von
Stahl in einem oben und unten einblasenden Konverter mit einer
oben einblasenden Lanze zum Einleiten einer Mischung aus
Sauerstoff und inertem Gas auf oder unter die Oberfläche des
Bades und Einleiten inerten Grases durch den Boden mit einer
Rate von 0,014-0,567 Nm³/min-Tonne. Argon und Stickstoff
werden als inerte Gase verwendet. Weiter wird offenbart, die
Schlacke durch Zugabe von reinem Aluminium oder Fe-Si zu
reduzieren, womit ein Chromoxidlevel von etwa 5% erreicht werden
kann.
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Die EP 0 160 376 A2 beschreibt ein anderes Verfahren zur
Herstellung von Stahlschmelzen mit geringen Oxidationsverlusten
durch obenseitiges Einblasen von Sauerstoff und inertem Gas.
Diese Veröffentlichung lehrt, das Verhältnis von Sauerstoff zu
inertem Gas während der Herstellung des Stahls zu verringern.
Weiter wird offenbart, inertes Gas unterhalb der Oberfläche
des Bades mit einer Rate von 0,038-2,9 Nm³/min-metrische Tonne
einzuleiten. Ein nachfolgendes Umrühren wird für ungefähr 5
Minuten angewendet.
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Aus "Ironmaking and Steelmaking", 11 (1984) 3, 117-131 ist es
bekannt, während des Blasen und des nachfolgenden Umrührens
von Stickstoff zu Argon zu wechseln, um die Stickstoffanteile
im Stahl zu verringern.
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Es gibt konventionelle Verfahren zum Entkohlen
hochchromhaltiger Metallschmelzen, die als AOD-, VOD-, VODC- oder RH-OB-
Prozesse bekannt sind. Bei AOD wird ein gemischtes Gas aus
Sauerstoff und einem inerten Gas durch eine Ofensohle unter
Atmosphären Druck eingeblasen. Bei VOD und VODC wird O&sub2; unter
Vakuum eingeblasen, und bei RH-OB wird eine grobe Entkohlung
in einem Konverter ausgeführt und anschließend
Vakuum-O&sub2;-Einblasen in einer RH-Entgasungskammer durchgeführt.
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Da jedoch bei dem AOD-Prozeß die Entkohlung in der Luft
ausgeführt wird und O&sub2; direkt in die Metallschmelze eingeblasen
wird, ist der Verlust von Cr durch seine Oxidation (im
folgenden als "Cr-Oxidationsverlust" genannt) groß, und es ist
nachteilig, daß viel Fe-Si oder AL der Schlacke als
Reduktionsmittel zugegeben werden muß.
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Bei den VOD-, VODC- und RH-OB-Prozessen wird die Entkohlung im
Vakuum mit einem geringerem Cr-Oxidationsverlust vorgenommen,
da aber viel Sauerstoff zur Produktivitätssicherung notwendig
ist, ist eine Vakuumvorrichtung mit einer großen Kapazität
dafür bei hohen Kosten erforderlich.
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Auch wenn die hochchromhaltige Metallschmelze durch Blasen an
Luft entkohlt wird, ist viel Inertgas erforderlich, um die
Metallschmelze umzurühren. Gewöhnlich erhältliche Gase dafür
sind N&sub2; und Ar. Wenn ein niederstickstoffhaltiger rostfreier
Stahl produziert wird, kann N&sub2; nicht verwendet werden, weil es
die N-Konzentration im Stahl erhöht, und teueres Ar muß
verwendet werden. Wenn Ar viel verwendet würde, würde ein Problem
hinsichtlich der Produktionskosten entstehen. Unter diesem
Gesichtspunkt beruht die Produktion von niederstickstoffhaltigem
Stahl gewöhnlich auf einem Vakuum-Blasen, bei dem die
Denitrifikation leicht stattfindet.
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Für diese vorangehenden Probleme wurde die vorliegende
Erfindung ausgedacht. Es ist ein grundlegendes Ziel der Erfindung,
ein Verfahren zu schaffen, das das Entkohlen in einer kurzen
Zeitspanne ohne Anwendung der Vakuum-Entkohlung und mit
Eindämmung des Cr-Oxidationsverlustes ausführen kann.
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Ein anderes Ziel der Erfindung ist, ein Verfahren zu schaffen,
das N im Stahl ohne Verwendung von viel Ar verringern kann, um
dadurch die Produktion von niederstickstoffhaltigem rostfreiem
Stahl bei geringen Produktionskosten zu ermöglichen.
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Dieses Ziel wird durch die Merkmale nach Anspruch 1 gelöst.
Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Ansprüchen 2 bis 5
dargestellt.
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Nach diesem Verfahren kann das Entkohlen in kurzer Zeit unter
Atmosphährendruck unter Eindämmung des Cr-Oxidationsverlustes
beendet werden.
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Beim AOD-Prozeß wird O&sub2; durch Boden-Blasdüsen eingeblasen. Es
wurde durch Untersuchungen der Erfinder herausgefunden, daß
vom Boden eingeblasenes O&sub2; den Cr-Oxidationsverlust stark
erhöht. Das heißt, da statischer Druck bei der O&sub2;-Boden-Einblas-
Praxis hinzukam, wurde der CO-Partialdruck erhöht, und als
eine Folge wurde die Entkohlungs-Reaktion behindert und O&sub2;
oxidiert Cr. Deshalb wird O&sub2; nicht durch die Boden-Blasdüsen,
aber durch die oben angeordnete Lanze eingeblasen.
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Es wurde jedoch festgestellt, daß der Cr-Oxidationsverlust
nicht genau verhindert werden konnte, wenn das obenseitige
Einblasen bloß mit reinem O&sub2; gemacht wurde. Dies ist so, weil
die Entkohlungs-Reaktion am stärksten um einen Brennpunkt
stattfindet, der durch das Einblasen von Sauerstoff durch die
Lanze verursacht wird, aber mit ausschließlich O&sub2; wird die
Entkohlungs-Reaktion blockiert, da der CO-Partialdruck sehr
hoch wird, und O&sub2; oxidiert Cr. Daher bläst die Erfindung O&sub2;
verdünnt mit dem Inertgas (N&sub2; oder Ar) durch die oben
angeordnete
Lanze ein, wodurch der CO-Partialdruck um den Brennpunkt
verringert und die Entkohlungs-Reaktion beschleunigt wird.
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Bei der Erfindung wird weiter das Inertgas (N&sub2; oder Ar) durch
die Boden-Blasdüsen eingeblasen, um die Metallschmelze
zwangsläufig umzurühren und die Mischung der Metallschmelze und O&sub2;,
beschickt durch die oben angeordnete Lanze, zu beschleunigen,
und das wirkungsvolle Entkohlen ist unter Eindämmung des Cr-
Oxidationsverlustes durch Kombinieren des zwanghaften
Umrührens des Metalls durch das Inertgas vom Boden und dem
obenseitigen Einblasen von O&sub2; verdünnt durch das Inertgas möglich.
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Bei dem obigen Entkohlungs-Blasen ist es zur Steuerung des Cr-
Oxidationsverlustes wirkungsvoll, das Inertgas graduell bei
der Hälfte des Blasens zu erhöhen, während der Anteil des
entkohlenden O&sub2; verringert wird.
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Es gibt einen Querzusammenhang zwischen dem Schlackenanteil
und dem Cr-Oxidationsverlust während des entkohlenden Blasens,
und wenn das Blasen unter Beibehaltung des Schlackenanteils
von nicht mehr als 50 kg/Tonne Metallschmelze ausgeführt wird,
kann der Cr-Oxidationsverlust wirksam gesteuert werden.
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Insbesondere bei der Produktion des niederstickstoffhaltigen
rostfreien Stahls ist ein Verfahren zum Entkohlen vorgesehen,
das den N-Gehalt in dem Stahl so steuern kann, daß dieser ohne
Verwendung von viel Ar-Gas niedrig ist und nicht nur den Cr-
Oxidationsverlust eindämmt. Ein Deoxidationsmittel, wie Fe-Si
oder Al, wird nach dem Beenden des Entkohlens hinzugegeben,
und die Stahlschmelze wird durch Einblasen von Ar durch die
Boden-Blasdüsen umgerührt, um dadurch N aus dem Stahl
zusätzlich zur Cr-Reduktion und Deoxidation herauszulösen.
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Wenn Ar als Verdünnungsgas für das entkohlende O&sub2; verwendet
wird, kann die N-Absorbtion um den Brennpunkt, wo das meiste N
absorbiert wird, gesteuert werden.
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Das entkohlende O&sub2;, das durch die oben angeordnete Lanze
eingeblasen wird, wird durch N&sub2; verdünnt, und N&sub2; wird durch die
Boden-Blasdüsen eingeblasen, so daß die Entkohlung beginnt,
und das Verdünnungsgas wird von N&sub2; zu Ar während der
Entkohlung bei C = 0,8-2% gewechselt, und nach Beendigung des
Blasens wird das Deoxidationsmittel, wie Fe-Si oder Al, zu dem
Metall hinzugegeben, und Ar wird durch die Ofensohle
eingeblasen, um ein Umrühren zu erreichen. Beim Blasen ist zu
Beginn des Blasens, wenn die Entkohlungs-Reaktion stark ist, N
im Stahl gering, aber an dessen Ende, wenn das Entkohlen
fortschreitet und die Entkohlungs-Geschwindigkeit langsam wird,
wird N im Stahl bemerkenswert hoch.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Fig. 1 zeigt schematisch ein Prinzip des vorliegenden
Verfahrens;
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Fig. 2 zeigt die Relation zwischen dem Anteil des
Boden-Blasgases und des Cr-Oxidationsverlustes bei dem
erfindungsgemäßen Verfahren und den existierenden
Verfahren;
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Fig. 3 zeigt zeitliche Änderungen der Cr- und
C-Konzentrationen in der Metallschmelze, den Anteil des Blasgases
der oben angeordneten Lanze und den Anteil des Boden-
Blasgases bei Beispiel 1;
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Fig. 4 zeigt die Relation zwischen Entkohlungsgrad und dem
Cr-Oxidationsverlust bei der Erfindung;
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Fig. 5 zeigt die Zustände des Blasgases bei Beispiel 2;
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Fig. 6 zeigt Einflüsse des Schlackenanteils auf den
Cr-Oxidationsverlust bei Beispiel 2;
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Fig. 7 zeigt Einflüsse des Boden-Blas-Argongas-Anteils auf
die Denitrifikationsgeschwindigkeit während des
Spülens mit Ar bei Beispiel 3;
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Fig. 8 zeigt die Relation zwischen C in der Stahlschmelze,
wenn das obenseitige Blas-Verdünnungsgas und das
Boden-Blas-Gas von N&sub2; zu Ar geändert werden, und den N-
Gehalt im Stahl nach Beendigung des Blasens.
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In der Zeichnung bezeichnet 1 eine oben angeordnete Blas-
Lanze und 2 zeigt Einblasdüsen der Ofensohle.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die Erfindung wird im Detail erklärt.
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Fig. 1 zeigt schematisch das erfindungsgemäße Verfahren, wo 1
eine oben angeordnete Blas-Lanze und 2 Boden-Einblasdüsen
bezeichnet.
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Bei der vorliegenden Erfindung wird das Entkohlen unter
atmosphärem Druck ausgeführt.
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(1) O&sub2; wird ausschließlich durch die oben angeordnete Blas-
Lanze 1 zugeführt und nicht durch die Ofensohle eingeblasen.
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(2) Die oben angeordnete Blas-Lanze 1 führt nicht reines O&sub2;,
sondern O&sub2; verdünnt mit dem Inertgas zu.
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(3) Die Boden-Einblasdüsen 2 führen Inertgas zu, um die
Metallschmelze zwangsläufig umzurühren.
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Zum zwangsläufigen Umrühren der Metallschmelze ist es
notwendig, das Inertgas stark einzublasen. Um den
Cr-Oxidationsverlust tatsächlich auf nicht mehr als 1% zu verringern, ist es
notwendig, das Gas mit mehr als 0,5 Nm³/Tonne-min (Tonne-min:
jede Minute pro einer Tonne Metallschmelze) einzublasen, und
um den Cr-Oxidationsverlust auf nicht mehr als 0,5% zu
verringern, ist es notwendig, das Gas mit mehr als 1 Nm³/Tonne-min.
einzublasen. Nur wenn der Gasanteil zu groß wäre, würde die
Metallschmelze verspritzt werden. Deshalb wird bei der
Erfindung das Gas mit 1 bis 5 Nm³/Tonne-min., bevorzugt mit 1 bis 3
Nm³/Tonne-min., eingeblasen.
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Fig. 2 zeigt die Relation zwischen dem Anteil des
Boden-Blasgases und dem Cr-Oxidationsverlust (C in der Metallschmelze,
wenn das Blasen vollzogen ist: etwa 0,05%). O&sub2; wird wirksam
für die Entkohlungs-Reaktion durch starkes Einblasen des Gases
vom Boden verwendet, und der Cr-Oxidationsverlust wird
entsprechend eingedämmt. Zum Vergleich zeigt dieselbe Figur Fälle
existierender Verfahren, bei AOD zum Beispiel ist der
Cr-Oxidationsverlust in Bezug auf den Anteil des Boden-Einblasgases
sehr groß.
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Bevorzugt wird viel Sauerstoff durch die oben angeordnete
Lanze zugeführt, um die Behandlungszeit zu verkürzen.
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Die hochchromhaltige Metallschmelze, die gemäß der Erfindung
behandelt wird, wird durch Schmelzen von Ferrochrom oder einer
sogenannten direkten Schmelzreduktion produziert.
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Bei der Erfindung kann ein Gesamtprozeß vom Herstellen der
chromhaltigen Metallschmelze bis zum Herstellen von rostfreiem
Stahl rational im gleichen Behältnis und bei hoher
Produktivität des Entkohlens, wie oben angesprochen, von chromhaltiger
Metallschmelze, produziert durch einen der oben angesprochenen
Prozesse, ausgeführt werden.
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Um bei dem obigen Entkohlungs-Blasen den Cr-Oxidationsverlust
genau zu verhindern, ist es wirksam, den
Sauerstoff-Zuleitungsanteil in Übereinstimmung mit dem Abnehmen des C-Levels
zu senken. Da jedoch Sauerstoff durch die oben angeordnete
Blas-Lanze zugeführt wird, ist im Hinblick auf ein Absinken
des Blas-Druckes ein Verringern des Zuführungsanteils in der
gleichen Blasdüse begrenzt, und der Zuführungsanteil wird auf
etwa 1/2 des Maximums verringert.
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Um dem obengenannten Problem zu begegnen, ist es vorteilhaft,
das verdünnende Inertgas bei der Hälfte des Blasens in
Übereinstimmung mit dem Entkohlungs-Fortschritt graduell zu
erhöhen und den Betrag des Blas-Gases zu verringern, wodurch eine
Verringerung des Sauerstoff-Zuführungsanteils ohne extreme
Erniedrigung des Blasdrucks ermöglicht wird.
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Das Erhöhen des Inertgases und Verringern des
Sauerstoff-Zuführungsanteils kann sukzessiv oder schrittweise erfolgen. In
Bezug auf das Einblasen des Gases wird zum Beispiel der Anteil
des durch die oben angeordnete Lanze eingeblasenen Gases (O&sub2; +
N&sub2; oder Ar) so festgelegt, daß er immer 3 Nm³/Tonne-min
beträgt, und der Sauerstoffzuführungsanteil wird in Abhängigkeit
vom C-Level wie folgt verringert:
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C: mehr als 3% 3 bis 4 Nm³/Tonne-min.
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C: weniger als 3% bis 2% 2 bis 3 Nm³/Tonne-min.
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C: weniger als 2% bis 0,5% 1 bis 2 Nm³/Tonne-min.
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C: weniger als 0,5% 1 Nm³/Tonne-min.
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Der C-Gehalt in der Metallschmelze während des Blasens kann
durch Abschätzung des integrierten Sauerstoffanteils oder
Messen der Erstarrungstemperatur von Proben der Metallschmelze
bestimmt werden.
BEISPIEL 1 (bildet keinen Teil der Erfindung)
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18%-chromhaltige Metallschmelze von 5,5 Tonnen wurde in dem
Behältnis entkohlt. Fig. 3 zeigt Änderungen der Cr- und C-
Konzentrationen und des Blasgas-Anteils. Bei der vorliegenden
Anwendung wurde C von 6,7% auf 0,038% in etwa 40 Minuten
entkohlt. Trotz der darin zu sehenden Entkohlung zu einem
niedrigen Kohlenstoffgehalt, zeigt sich ein sehr geringer
Cr-Oxidationsverlust von etwa 0,5%.
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Weiter wurde der Zusammenhang zwischen dem Entkohlungsgrad und
dem Cr-Oxidationsverlust durch Ändern des Entkohlungsgrades
studiert (die Bedingungen waren fast die gleichen wie bei
Figur 3). Fig. 4 zeigt die Ergebnisse davon im Vergleich mit
den vorangehenden Wegen (AOD- und LD-OB-Prozesse). Es ist zu
erkennen, daß der Cr-Oxidationsverlust so gesteuert wird, daß
er bei der Erfindung niedrig genug ist (Schlackenanteil: etwa
40 kg/Tonne Metallschmelze).
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Bei der konventionellen Entkohlung wurde Fe-Si als
reduzierendes Mittel der Schlacke hinzugegeben, um den
Cr-Oxidationsverlust einzudämmen. Jedoch wurde hierdurch Si erhöht und in
einer nachfolgenden Entkohlung desiliziert, und es entstand eine
für das feuerfeste Material sehr schädliche oxidierende
Schlacke. Deshalb wurde CaO der Schlacke als
Neutralisationsmittel hinzugegeben, um ein Verschleißen des feuerfesten
Materials zu verhindern, und bei dieser Behandlung wurde
zwangsläufig Schlacke erzeugt.
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Beim LD-OB-Prozeß wurde Kohle als Hitzequelle zugeführt, und
die S-Konzentration wurde hoch. Deshalb war nach der
Entkohlung eine Entschwefelung zusammen mit einer Reduktion des
oxidierten Cr notwendig, und die Schlacke war sehr
erforderlich, um die Entschwefelung zu erhöhen.
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Das konventionelle Entkohlungs-Blasen wurde unter der
Bedingung starker Schlackenbildung ausgeführt, und die Einflüsse
des Schlackenanteils auf den Cr-Oxidationsverlust wurden nicht
sorgfältig und quantitativ untersucht.
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Andererseits untersuchten die Erfinder die Relationen zwischen
dem Schlackenanteil und dem Cr-Oxidationsverlust, wobei die
Aufmerksamkeit auf eine starke Schlackenbildung gerichtet
wurde. Als ein Ergebnis wurde gefunden, daß ein
Querzusammenhang zwischen dem Schlackenanteil und dem Cr-Oxidationsverlust
während dem entkohlenden Blasen bestand, und wenn das Blasen
unter Steuern, so daß der Schlackenanteil niedrig war, das
heißt nicht mehr als 50 kg/Tonne Metallschmelze, ausgeführt
wurde, konnte der Cr-Oxidationsverlust wirksam erniedrigt
werden.
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Bei der Erfindung wird angenommen, daß der
Cr-Oxidationsverlust durch Steuern des Schlackenanteils innerhalb des
obengenannten Bereichs aus den folgenden Gründen erniedrigt werden
kann. Durch die oben angeordnete Lanze eingeblasenes O&sub2;
verursacht die nachfolgenden Reaktionen.
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C (Metallschmelze) + 1/2 O&sub2; = CO (Gas) (1)
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2 Cr (Metallschmelze) + 3/2 O&sub2; = Cr&sub2;O&sub3; (Schlacke) (2)
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Aus den obigen Formeln (1) und (2) wird folgende Formel (3)
gebildet:
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Cr&sub2;O&sub3; (Schlacke) + 3 C (Metallschmelze)
= 2 Cr (Metallschmelze) + 3 CO (Gas) (3)
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Cr&sub2;O&sub3;, erzeugt durch das durch die oben angeordnete Lanze
eingeblasene O&sub2;, wird durch C in der Metallschmelze reduziert.
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Es ist wichtig, die Konzentration von Cr&sub2;O&sub3; in der Schlacke
zur fortschreitenden Reduktion nach der Formel (3) auf der
rechten Seite zu erhöhen. Zur Erhöhung der Cr&sub2;O&sub3;-Konzentration
ist es wirkungsvoll, den Anteil der gesamten Schlacke zu
verringern, so daß die Reaktion nach Formel (3) leicht gemacht
und als eine Folge die Reduktion von Cr&sub2;O&sub3; beschleunigt und
der Chromverlust wirkungsvoll verringert wird. Zusätzlich ist
MgO ein Bestandteil des feuerfesten Materials des Ofens
(Magnesiumchrom, Magnesiumcarbon oder Magnesiumdolomit), und
die Schlacke enthält etwa 10 bis 30% MgO durch dessen
Schmelzen. Da sich MgO mit Cr&sub2;O&sub3; zusammenfügt und das schlechter
schmelzbare MgO·Cr&sub2;O&sub3;-Spinell erzeugt, und wenn der
Schlackenanteil groß ist, wird die Cr&sub2;O&sub3;-Konzentration in der Schlacke
erniedrigt, und das Reduzieren ist schwierig. Der
Erniedrigungseffekt des Cr-Oxidationsverlustes durch Verringern des
Schlackenanteils war am beachtlichsten, wenn das Blasen mit
einem Schlackenanteil von nicht mehr als 50 kg/Tonne
Metallschmelze ausgeführt wurde.
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Beim Anwenden des vorliegenden Verfahrens ist das Steuern
(Erniedrigung) des Schlackenanteils um so vorteilhafter, je
geringer die Si- und S-Gehalte der zu entkohlenden
Stahlschmelze sind. Diesbezüglich, bei der basischen Entkohlung
nach der Erfindung kann der Zusetzanteil an Reduktionsmitteln,
wie Fe-Si, so gesteuert werden, daß er niedrig ist, und der
Schlackenanteil kann leicht gesteuert werden.
BEISPIEL 2 (bildet keinen Teil der Erfindung)
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18%-chromhaltige Metallschmelze von 5,5 Tonnen wurde in dem
Behältnis in Übereinstimmung mit den verschiedenen Leveln der
Schlackenanteile und des Blasgas-Anteils entkohlt. Die
Entkohlung wurde durch Einblasen von entkohlendem O&sub2; verdünnt
durch N&sub2;-Gas durch die oben angeordnete Lanze und durch
Einblasen von N&sub2;-Gas durch die Boden-Blasdüsen durchgeführt, und
C in der Metallschmelze wurde von 6,5% auf 0,03% in etwa 40
Minuten verringert. Fig. 5 zeigt den Anteil des Blasgases bei
diesem Ablauf.
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Fig. 6 zeigt die Relation zwischen dem Schlackenanteil und
dem Cr-Oxidationsverlust, die bei dieser Behandlung erhalten
wurden. Der Cr-Oxidationsverlust wurde niedrig, wenn der
Schlackenanteil niedrig wurde. Wenn der Schlackenanteil ≤ 50
kg/Tonne Metallschmelze (bevorzugt ≤ 40 kg/Tonne
Metallschmelze) ist, erniedrigte sich der Cr-Oxidationsverlust beachtlich.
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Die Erfinder untersuchten die Denitrifikation der
Stahlschmelze, wenn niederstickstoffhaltiger rostfreier Stahl
hergestellt wurde, unter der Prämisse, daß N&sub2; als Rühr-Gas bei
der Entkohlung verwendet wurde, und fanden heraus, daß es sehr
wirksam für die Denitrifikation der Metallschmelze ist, daß
das Deoxidationsmittel, wie Fe-Si oder Al, nach der Entkohlung
bei der Ausführung der Spülbehandlung durch starkes Einblasen
von Ar durch die Boden-Blasdüsen zugegeben wurde.
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Generell werden Fe-Si oder Al der Metallschmelze zur
Deoxidation und Cr-Reduktion in der Schlacke nach der Entkohlung
zugeben und in dieser Hinsicht wird das Umrühren durch Einblasen
von Ar durch den Boden zusammen mit der genannten Zugabe des
Deoxidationsmittels praktiziert, wobei N zusätzlich zu der
oben angesprochenen Cr-Reduktion und Deoxidation aus der
Stahlschmelze entfernt wird. Dies ist so, weil es N einfach
gemacht wird, zusammen mit der Deoxidation der Metallschmelze
(70 bis 150 ppm - weniger als 50 ppm) durch Hinzufügen von Fe-
Si oder Al zu entkommen, und, wenn die Stahlschmelze durch Ar
bewegt wird, wird es N leichter gemacht zu entkommen.
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Das obengenannte bodenseitige Einblasen von Ar wird gewöhnlich
mit 0,5 bis 5 Nm³/min.-Tonne Stahlschmelze, bevorzugt mit 1
bis 3 Nm³/min.-Tonne Metallschmelze, für 5 bis 10 Minuten
ausgeführt.
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Zum weiteren Erniedrigen von N in der Stahlschmelze wird
zusätzlich zu der obigen Denitrifikations-Spülbehandlung Ar-Gas
als Verdünnungsgas für das entkohlende O&sub2; benutzt, obwohl N&sub2;
als Boden-Blasgas beim entkohlenden Blasen verwendet wird. Da
die N-Absorbtion am stärksten um den Brennpunkt der Lanze ist,
und, wenn N&sub2; als Verdünnungsgas verwendet wird, wird viel N im
Stahl gelöst. Aber bei diesem Verfahren wird, da Ar teurer als
N ist, Ar nur als Verdünnungsgas verwendet, bei dem ein
geringer Anteil genügt, um ein Ansteigen der
Stickstoffkonzentration einzudämmen. Nach dem entkohlenden Blasen wird die obige
Denitrifikation ausgeführt.
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Die Erfinder haben bezüglich N in der Stahlschmelze
herausgefunden, daß N niedrig ist, während die Entkohlung stark ist,
und N beachtlich höher wird, wenn die Entkohlung fortschreitet
und die Entkohlungsgeschwindigkeit niedriger ist. Dies ist so,
weil CO-Gas, das bei der Entkohlung erzeugt wird, N absorbiert
und es freisetzt.
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Je höher die C-Konzentration im Stahl ist, desto schneller ist
die Entkohlungsgeschwindigkeit. Verdünnungsgas wird für das
entkohlende O&sub2; verwendet, und N&sub2;-Gas wird als erstes
verwendet, und nach der Hälfte der Entkohlung, wenn C niedrig wird,
wird das Verdünnungsgas für das entkohlende O&sub2; von N&sub2; zu Ar
geändert, und die Entkohlung wird fortgesetzt, so daß die
Produktionskosten entsprechend erniedrigt werden können.
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Bevorzugt wird das Verdünnungsgas für das entkohlende O&sub2; und
das Boden-Blasgas von N&sub2; zu Ar in Übereinstimmung mit dem
Anteil von C in der Stahlschmelze geändert, tatsächlich wie in
Fig.
8 gezeigt, ist-der Wechsel von N&sub2; zu Ar in einem Bereich
von 0,8 bis 2% C in der Stahlschmelze wünschenswert. Wenn der
Wechsel zu früh erfolgt, ist zuviel von dem teuren Ar-Gas
erforderlich. Deshalb erfolgt der Wechsel, wenn C unter 2,0%
ist. Wenn der Wechsel andererseits zu spät erfolgt (die
C-Konzentration ist zu niedrig), ist die Denitrifikation
unbefriedigend, wie in Fig. 8 dargestellt. So erfolgt der Wechsel,
wenn C oberhalb 0,8% liegt.
BEISPIEL 3 (bildet keinen Teil der Erfindung)
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Die hochchromhaltige Metallschmelze wurde in der unten unter
(A) bis (E) aufgeführten Art und Weise in dem Behältnis mit
der oben angeordneten Blas-Lanze und den Boden-Einblasdüsen
entkohlt, gefolgt vom Ar-Spülen (Fe-Si-Zugabe plus
Ar-Bodenblasen), und rostfreier Schmelzstahl mit Cr: 18% und C: 0,05%
wurde produziert.
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(A) Entkohlendes Blasen
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Oberes Blasgas: O&sub2; + N&sub2; (Verdünnung)
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Boden-Blasgas: N&sub2; (2 Nm³/min.-Tonne Stahlschmelze)
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Ar- Spülung
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Boden-Blasgas: Ar (0.1 Nm³/min.-Tonne Metallschmelze)
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(B) Entkohlendes Blasen
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Oberes Blasgas: O&sub2; + N&sub2; (Verdünnung)
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Boden-Blasgas: N&sub2; (2 Nm³/min.-Tonne Stahlschmelze)
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Ar- Spülung
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Boden-Blasgas: Ar (0.5 Nm³/min.-Tonne Metallschmelze)
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(C) Entkohlendes Blasen
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Oberes Blasgas: O&sub2; + N&sub2; (Verdünnung)
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Boden-Blasgas: N&sub2;( 2 Nm³/min.-Tonne Stahlschmelze)
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Ar- Spülung
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Boden-Blasgas: Ar (1 Nm³ /min. -Tonne Metallschmelze)
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(D) Entkohlendes Blasen
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Oberes Blasgas: O&sub2; + N&sub2; (Verdünnung)
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Boden-Blasgas: N&sub2; (2 Nm³/min. -Tonne Stahlschmelze)
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Ar- Spülung
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Boden-Blasgas: Ar (2 Nm³/min.-Tonne Metallschmelze)
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(E)
Entkohlendes Blasen
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Oberes Blasgas: O&sub2; + Ar (Verdünnung)
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Boden-Blasgas: N&sub2; (2 Nm³/min.-Tonne Stahlschmelze)
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Ar- Spülung
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Boden-Blasgas: Ar (2 Nm³/min.-Tonne Metallschmelze)
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Fig. 7 zeigt die Einflüsse des Anteils des Gases, das durch
den Boden eingeblasen wird, auf die
Denitrifikationsgeschwindigkeit beim Ar-Spülen. Jedenfalls wird die Metallschmelze
wirksam durch das Ar-Spülen denitrifiziert. Bei Fall (D), wo
das Ar-Gas 2 Nm³/min-Tonne Stahlschmelze beträgt, erreicht die
Denitrifikation einen objektiven Wert von N: 500 bis 600 ppm
bei einer Spülzeit von 4 bis 5 Minuten. Bei Fall (E), wo Argon
als O&sub2;-Verdünnungsgas bei der Entkohlung verwendet wird,
beträgt die N-Konzentration etwa 1000 ppm, halb so viel wie in
den Fällen (A) bis (D), wenn die Entkohlung beendet ist, und
deshalb erreicht die Denitrifikation den Zielwert beim
Ar-Spülen innerhalb einer kürzeren Zeitspanne.
BEISPIEL 4
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Die hochchromhaltige Metallschmelze wurde gemäß der unten
unter (a) und (b) angeführten Art und Weise in dem Behältnis mit
der oben angeordneten Blas-Lanze und den Boden-Einblasdüsen
entkohlt, gefolgt vom Ar-Spülen (Fe-Si-Zugabe plus
Ar-Bodenspülung), und rostfreier Schmelzstahl mit Cr: 18% und C: 0,05%
wurde produziert.
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(a) Entkohlendes Blasen
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Oberes Blasgas: N&sub2; wurde als Verdünnungsgas für das
entkohlende O&sub2; zu Beginn der
Entkohlung verwendet und zu Ar in
Übereinstimmung mit den Werten von C in
der Stahlschmelze während dem
entkohlenden Blasen geändert. Das
Boden-Einblasen von N&sub2; wurde während der
Entkohlung nicht geändert.
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Ar- Spülen
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Ar-Zugabe: 2 Nm³/min.-Tonne Stahlschmelze für 5
Minuten
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(b) Entkohlendes Blasen
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Oberes Blasgas: N&sub2; wurde als Verdünnungsgas für das
entkohlende O&sub2; und als Boden-Blasgas
zu Beginn der Entkohlung verwendet und
zu Ar in Übereinstimmung mit den
Werten von C in der Stahlschmelze
während des entkohlenden Blasens
geändert.
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Ar- Spülen
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Ar-Zugabe: 2 Nm³/min.-Tonne Stahlschmelze für 5
Minuten
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Fig. 8 zeigt die Einflüsse von N in der Stahlschmelze, wenn
die Gassorte des Verdünnungsgases für das entkohlende O&sub2; und
des Boden-Blasgases geändert wird.
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Tabelle 1 zeigt die Konzentrationen von N im Stahl nach dem
Ar-Spülen (der Wechsel von N&sub2; zu Ar während des entkohlenden
Blasens wurde durchgeführt bei C in der Stahlschmelze = 1%),
und es ist erkennbar, daß der niederstickstoffhaltige
rostfreie Stahl von weniger als 200 ppm nach der Erfindung einfach
herstellbar ist.
N in der Stahlschmelze nach dem entkohlenden Blasen N in der Stahlschmelze nach dem Ar-Spülen (a) 500 ppm 130 ppm (b) 150 ppm 50 ppm
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
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Die vorliegende Erfindung ist für die Entkohlung einer
hochchromhaltigen Metallschmelze anwendbar, die generell durch
Schmelzen von Ferrochrom produziert worden ist. Kürzlich wurde
ein sogenanntes Metallschmelze-Reduktionsverfahren
vorgeschlagen, bei dem direkt hochchromhaltige Metallschmelze aus
Cr-Erz oder Cr-Erzpellets erhalten wird, und diese Erfindung
kann zum entkohlenden Blasen für die hochchromhaltige
Metallschmelze, die durch die Schmelzreduktion erhalten wird,
angewendet werden.