DE1458903A1

DE1458903A1 - Process for making steel with low oxygen content

Info

Publication number: DE1458903A1
Application number: DE19651458903
Authority: DE
Inventors: Takashi Fujii; Ryoichiro Imai; Kiminari Kawakami; Takaaki Kimura; Kazuo Sano; Teruo Shimotshuma
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1964-11-10
Filing date: 1965-11-09
Publication date: 1969-01-09
Also published as: GB1124808A

Description

Verfahren zur Herstellung von Stahl mit niedrigem Sauerstoffgehalt Process for the production of steel with low oxygen content

Die Erfindung "betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Stahl mit niedrigem Sauerstoffgehalt, wobei ein Sauerstoffstrahl oder ein mit Sauerstoff angereicherter Gasstrahl durch eine Düse mit einer Vielzahl von Öffnungen auf die Oberfläche von geschmolzenem Eohstahl, Schrott, Roheiaen oder ' clgl., die sich in einem Prischgefäß, beispielsweise eiata Konverter befinden, geblasen wird·The invention "relates to a process for the production of steel with a low oxygen content, wherein an oxygen jet or an oxygen-enriched gas jet through a nozzle with a plurality of openings onto the surface of molten carbon steel, scrap, raw steel or the like, which are in one Prischgefäß, for example eiata converter are located, is blown

Es ist allgemein bekannt, daß bei der Frischung yon geeohmolzenem Roheisen (pig iron) oder dgl. zur Herstellung von Stahl ein Strahl von reinem Sauerstoff oder von mit Sauerstoff aa- It is generally known that when refining genuine pig iron or the like for the production of steel, a jet of pure oxygen or oxygenated

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

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_ 2 —_ 2 -

gereichertem Gas aus einer Düse oder einer Lanze mit mehreren Öffnungen von oben auf die Oberfläche des Sehmelzbades geleitet wird. Durch Anwendung einer Düse mit vielen Öffnungen anstelle einer älteren Düse mit einer.einzigen öffnung erhält man zahlreiche Vorteile: die oxydierende Fläche oder der sogenannte "flier spot" auf der Badoberflache wird beträchtlich erhöht; das Volumen des Prischgases kann erhöht werden; man erhält eine höhere Stahlausbeute bei vermindertem Konverterauswurf. Zusätzlich können die thermische und die betriebliche Leistungsfähigkeit und damit auch die Produktivität erhöht werden.Enriched gas from a nozzle or a lance with several openings from above onto the surface of the clay bath is directed. By using a nozzle with many orifices instead of an older nozzle with a single one opening one obtains numerous advantages: the oxidizing one Surface or the so-called "flier spot" on the bathroom surface is increased considerably; the volume of the prisch gas can be increased; a higher steel yield is obtained with reduced converter ejection. In addition, the thermal and operational efficiency and this also increases productivity.

Auf der anderen Seite bietet die Verwendung einer Lanze mit . mehreren öffnungen folgende Nachteile:On the other hand it offers the use of a lance with. several openings have the following disadvantages:

Die Kühlwirkung des Kühlmediums, vorzugsweise Wasser, ist wegen des eefrr komplizierten Strömungsverlaufes in der Lanze beträchtlich vermindert, und die Höhe der Lanze kann nicht auf einen optimalen niedrigeren Wert eingestellt werden, wenn man eine thermische Beschädigung und Verformung durch die hohe Temperatur des Schmelzbadei, da» sich in einer kürzeren Entfernung T0m uäteren Ende der Lanzf befindet, vermeiden will. Die« bat zur folge» daä der Sauerstoff oder das entsprechendeThe cooling effect of the cooling medium, preferably water, is considerably reduced because of the complicated flow path in the lance, and the height of the lance cannot be set to an optimally lower value if thermal damage and deformation are caused by the high temperature of the weld pool »Is at a shorter distance to the far end of the Lanzf, wants to avoid. The "asked to follow" that the oxygen or the equivalent

'Ködere friioimediu» nicht stark genug bläst. Dieser Machteil 'Bait friioimediu' doesn't blow hard enough. This handicap

i ■ ' ■ ii ■ '■ i

• i' j ., BAD ORIGINAL• i 'j., BAD ORIGINAL

mächt sich besonders bemerkbar, wenn das Produkt einen' niedrigen Kohlehstoffgehalt, beispielsweise 0,10 # üdör ' weniger aufweist.'Auch werden der Sauerstoffgehalt des Stahls und der Eisenöxydgehait der Schlacke in dieser Prisdhzone höher, was Schwierigkeiten bei der Einstellung'' der Qualität iies Produktes und gleichzeitig eine beträchtliche Verkürzung der !Lebensdauer'"des Konverters oder dgl. verursacht.is particularly noticeable if the product has a ' low carbon content, e.g. 0.10 # üdör ' The oxygen content of the Steel and the iron oxide content of the slag in this Prisdhzone higher, causing difficulty in setting '' the quality of iies product and at the same time a considerable shortening of the "service life" of the converter or the like. caused.

Hauptzweck der Erfindung ist deshalb die Schaffung eines Verfahrens zur Reinigung roh Stähl oder anderen Sohmelzeinaätzen, wobei man zur Erzeugung τοη Stahl Mit niedrigem Sauerstoff gehalt den Sauerstoff oder das säuerst off hai tilge gasförmige Frisohaediua An einen Maenatrahl mit einer höheren Energie auf die Oberfläche des Schmelzbadee auftreffen läßt, ^J ' ■'" ' "' -■·■■■ ■ The main purpose of the invention is therefore to create a method for cleaning raw steel or other Sohmelzeinaätz, where one for the production of τοη steel with low oxygen content, the oxygen or the acidic off hai tilge gaseous Frisohaediua An impact beam with a higher energy on the surface of the melt pool lets, ^J '■'"'"' - ■ · ■■■ ■

Ein weiterer Zweck ist die Schaffung eines derartigen Verfahrens, das sich zur Frischbehandlung τοη Stählen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt von 0,10 io und darunter eignet, mit dem man jedoch auch den Sauerstoffgehalt des Stahls sowie den Eisenoxydgehalt der Schlacke erniedrigen kann, und zwar wirkungsvoller als mit einer Düse mit einer einzigen Öffnung.Another purpose is to create such a method that is suitable for fresh treatment of steels with a low carbon content of 0.10 io and below, but with which one can also lower the oxygen content of the steel and the iron oxide content of the slag, more effectively than with a nozzle with a single opening.

Ein weiterer Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines Ver-Another purpose of the invention is to create a

BAD ORlGlNAV-BAD ORlGlNAV-

fahrens der vorstehend beschriebenen Art mit einer höheren Ausbeute als mit vergleichbaren üblichen Verfahren.driving of the type described above with a higher Yield than with comparable conventional processes.

Die neuartigen, für die Erfindung charakteristischen Merkmal· ergeben sich sowohl hinsichtlich ihrer Anordnung als auch ihrer Arbeitsweise aus der nachstehenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen.The novel features characteristic of the invention result both in terms of their arrangement and in terms of their arrangement their mode of operation from the description below and the accompanying drawings.

Figur 1 zeigt einige Vergleichskurven über die, Ergebnisse einer Anzahl von praktischen Experimenten, wobei der Endsauer st off gehalt von gereinigtem Stahl gegen die mittlere Entkohlungsgeschwindigkeit bei Verwendung einer Düse mit einer einzigen Öffnung, bzw. einer Düse mit mehreren öffnungen aufgetragen ist.Figure 1 shows some comparative curves over the results of a number of practical experiments, the final sour st off content of cleaned steel against the mean decarburization rate when using a nozzle with a single opening or a nozzle with several openings is applied.

Figur 2 zeigt eine Gruppe von experimentell erhaltenen Kurven, in denen der Endeauerstoffgehalt von gereinigtem Stahl gegen das Strahlvolumen des zugeführten gasförmigen Frischmediums aufgetragen ist.Figure 2 shows a group of experimentally obtained curves in which the final oxygen content of purified Steel is applied against the jet volume of the supplied gaseous fresh medium.

Figur 5 zeigt scheiiefcisch die Ergebnisse mehrerer Vergleichsversuche, wobei der Eisenoxydendgeiialt in der Schlacke gegen den Kohlenstoffendgehalt im verarbeiteten Stahl aufgetragen ist.FIG. 5 shows the results of several comparative tests, the iron oxide final content in the slag against the final carbon content in the processed steel is applied is.

Figur 4 und 5 zeigen einen Längsscnnitt, bzw. eine AufsichtFIGS. 4 and 5 show a longitudinal section and a plan view, respectively

von unten, eines wesentlichen Teils einer erfindungsgemäßfrom below, an essential part of an inventive concept

809902/0361 b^ad original809902/0361 b ^ad original

- 5 verwendbaren Lanze mit mehreren Öffnungen.- 5 usable lances with several openings.

Figur 6 zeigt eine Lanze mit mehreren öffnungen ähnlich der nach figur 4.FIG. 6 shows a lance with several openings similar to FIG according to figure 4.

Figuren 7-9 zeigen Querschnitte einer abgeänderten Lanze entlang der Linien X-X, Y-Y bzw. Z-Z von Figur 6.Figures 7-9 show cross sections of a modified lance along the lines X-X, Y-Y and Z-Z of FIG. 6.

Es ist bekannt, geschmolzenen Stahl bis zu einem gewissen geeigneten Grad zu rühren, wenn man, ausgehend von einer.Stahlbeschickung mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, den Sauerstoffgehalt im Stahl und den Eisenoxydgehalt in der Schlacke beim Frischen in der vorstehend beschriebenen Weise auf ein ausreichendes Maß herabsetzen will. Das Rühren bewirkt.eine starke Förderung der Entwicklung von OO-Blasen im geschmolzenen Stahl. Aus diesem Grund kann der Entkohlungsprozess beschleunigt werden«It is known to use molten steel to some extent Stirring degree if, starting from a steel charge with a low carbon content, the oxygen content is considered in the steel and the iron oxide content in the slag Want to reduce freshness in the manner described above to a sufficient level. The stirring produces a strong Promote the development of OO bubbles in the molten steel. For this reason, the decarburization process can be accelerated «

Somit ergibt sich, daß der Aufschlagdruck des Strahlstromes auf die Badoberfläche, der durch die Höhe der Lanze und den ■' Fbrder- oder Blasdruck des gasförmigen oxydierenden Mediums bestimmt ist, auf einen geeigneten Wert eingestellt werden muß.Thus it follows that the impact pressure of the jet stream on the bath surface, which is determined by the height of the lance and the conveying or blowing pressure of the gaseous oxidizing medium must be set to an appropriate value.

Bei der Anwendung einer Düse mit einer einzigen Öffnung, kann die zu einer wirksamen Entkohlung erforderliche zugeführteWhen using a nozzle with a single opening, the input required for effective decarburization

höher sein und erfahrungsgemäß wird, wenn derbe higher and experience has shown that if the

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Strahldruok auf einen bestimmten hohen Wert oder darüber eingestellt wird, die Umwälzung des geschmolzenen Metalls ziemlich, unregelmäßig, was zu einer unzureichenden CO-Ent-Ray pressure to a certain high value or above is set, the circulation of the molten metal is quite, irregular, resulting in insufficient CO de-

wicklung und zu einem höheren Sauerstoffgehalt·im Stahl · ftifcüt. winding and to a higher oxygen content · in the steel · ftifcüt.

Es wurde anhand von umfangreichen Versuchen festgestellt, daß bei Anwendung einer Düse-mit mehreren Öffnungen der Einfluß des Gasstrahles auf die Rührung auf einem vollkommen anderen Prinzip beruht· Im allgemeinen wird in diesem lall der geschmolzene Stahl umso besser and gleichmassiger gerührt, je höher der Blasdruck ist, wodurch sich die 00— Ilasblasen gründlicher und schneller entwickeln und der Kohlenstoffgehalt im verarbeiteten Stahl entsprechend vermindert wird. Erfahrungsgemäß soll der Aufschlagdruck des Gasstrahles höher als 0,75 kg/cm sein; vorzugsweise soll er zwischen 1,0 und 2,5 kg/cm liegen, wie anhand von Berechnungen festgestellt wurde _o Die mittlere Entkohlungsgeschwindigkeit soll bei einer bestimmten Sauerstoffzuführgeschwindigkeit von 5,0 Hm^/min/lonne Beschickung höher als 0,230 $> C/min sein.Extensive experiments have shown that when using a nozzle with several openings, the influence of the gas jet on the agitation is based on a completely different principle. In general, the higher the blowing pressure, the better and more evenly the molten steel is agitated is, as a result of which the vial bubbles develop more thoroughly and more quickly and the carbon content in the steel being processed is correspondingly reduced. Experience has shown that the impact pressure of the gas jet should be higher than 0.75 kg / cm; preferably it should be between 1.0 and 2.5 kg / cm, as described with reference was determined by calculations _o The average decarburization rate to / lonne at a certain Sauerstoffzuführgeschwindigkeit of 5.0 Hm ^ / min feed higher than 0.230 $> C / min be.

Der Unterschied in der Wirksamkeit der beiden Arten von Düsen kann darauf zurückgeführt werden, daß bei einer DüseThe difference in the effectiveness of the two types of nozzles can be attributed to the fact that one nozzle

BAD 0RI6INALBATHROOM 0RI6INAL

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mit einer einzigen Öffnung der Gasstrom verhältnismässig ·...· linear fließt, während "bei diner Düse mit mehreren Öffnungen der Strom eine größere Fläche auf der. freien Oberfläche der,, geschmolzenen Beschickung bestreicht, da am Ausgang, der Düse, ein stumpfer Einschlußwinkel vorhanden ist und ein großer !Peil des Gasstromes in verschieden geneigten Richtungen fließt. .,..'..'.with a single opening the gas flow is relatively ... flows linearly, while "with diner nozzle with multiple openings the stream covers a larger area on the. free surface of the ,, melted charge, because at the exit, the Nozzle, an obtuse angle of inclusion is present and a large! Peil of the gas flow in differently inclined Directions flowing. ., .. '..'.

Figur 1 zeigt schematisoh die Ergebnisse zahlreicher Yergleichsversuche, die mit den beiden Arten von Düsen ausgeführt wurden, wobei der Endsauerstoffgehalt gegen die mittlere Entkohlungsgesehwindigkeit aufgetragen ist. Aus der Zeichnung geht hervor, daß bei Düsen mit mehreren öffnungen sowohl der Sauerstoffgehalt im geschmolzenen Stahl, als auch der Eisenoxydgehalt in der Schlacke stark vermindert werden, wenn das Prischen bei höheren mittleren B^ntkqhlungsgeschwindigkeiten durchgeführt wird. . ^{ . .FIG. 1 shows schematically the results of numerous comparison tests which were carried out with the two types of nozzles, the final oxygen content being plotted against the mean decarburization speed. The drawing shows that, in the case of nozzles with several openings, both the oxygen content in the molten steel and the iron oxide content in the slag are greatly reduced if the pricking is carried out at higher average cooling speeds. . ^{ . .

Weiterhin sieht man, daß die mit einer Düse mit mehreren öffnungen erhaltenen Kurven im Gegensatz zu den Kurven- die mit einer Düse mit einer einzigen öffnung erhalten wurden, eine negative Steigung haben.Man kann daraus sohließen, daß die Verhältnisse bei Düsen mit einer einzigen Öffnung grundsätzlich anders sind als bei Düsen mit mehreren öffnungen.It can also be seen that the curves obtained with a nozzle with several openings, in contrast to the curves obtained with a nozzle with a single opening have a negative slope. One can conclude from this that the conditions for nozzles with a single opening in principle are different from nozzles with multiple openings.

BADBATH

f-f-

1*68903-1 * 68903-

— S —- S -

Aufgrund der vorstehend angegebenen Beobachtungen wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Betriebshöhe der Lanze mit mehreren Öffnungen möglichst gering zu halten. Der Abstand von der freien Oberfläche der geschmolzenen Beeehickung muß jedoch größer als 250 mm stein. Das Prischen muß weiter-, hin bei einer mittleren Entkohlungegeschwindigkeit von mehr als 0,23 96 C/min durchgeführt werden.Based on the above observations, the present invention proposed to keep the operating height of the lance with several openings as low as possible. The distance from the exposed surface of the molten film However, stone must be larger than 250 mm. The prish must go on, be carried out at an average decarburization rate of more than 0.23 96 C / min.

Bei der Verminderung des Säuerstoffgehaltes im Stähl sollen der Aufschlagdruck des Gasstrahls auf die freie Oberfläche der geschmolzenen Beschickung sowie auch die mittlere Entkohlungsgeschwindigkeit in der vorstehend beschrieben Weise auf einen bestimmten Wert erhöht werden.When reducing the oxygen content in the steel the pressure of the gas jet's impact on the free surface of the molten charge as well as the mean rate of decarburization can be increased to a certain value in the manner described above.

In der Praxis muß die Anfangsgeschwindigkeit des Gasstrahles so stark erhöht werden, daß sie im Überschallbereich liegt, d.h. sie soll mehr als 400 m/sec betragen. Anhand von Versuchen wurde festgestellt, daß der Prischdruck bei dieser Anfangsgeschwindigkeit höher als 5 kg/cm , vorzugsweise höher als 10 kg/cm ist, was einem Blasdruck von etwa 0,7 2,5 kg/cm entspricht.In practice, the initial velocity of the gas jet must be be increased so much that it is in the supersonic range, i.e. it should be more than 400 m / sec. On the basis of experiments it has been found that the prisch pressure at this initial speed is higher than 5 kg / cm, preferably higher than 10 kg / cm, giving a blowing pressure of about 0.7 2.5 kg / cm.

Weiterhin muß dafür gesorgt werden, daß die Energie des unter hohem Druck stehenden Gasstrahles beim Durchtritt durch die Öffnungen gleichmässig und wirksam in eine entsprecnende Ge-Furthermore, it must be ensured that the energy of the high pressure gas jet when passing through the Open openings evenly and effectively in a corresponding area

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

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schwindigkeit umgewandelt wird, ohne daß Stoßwellen, Expan«- sionswellen und ähnliche unregelmäßigkeiten auftreten, damit nennenswerte GeaehwindigkeitsVerluste vermieden werden» für diesen Zweck empfiehlt si oh. die Anwendung von Laval-Düsen; zusätzlich soll das Strahlvolumen weniger als 2,5 betragen* Wird ein höherer Wert gewöhlt, so erhöht sich der Sauerstoffgehalt im Stahl sehr abrupt. Diese Beziehung ergibt sich leicht aus ligur 2. Der Diffusorwinkel soll Vorzugs- ' «eise zwischen 3 und 7° liegen.speed is converted without shock waves, expansion waves and similar irregularities occurring, so that noteworthy losses in speed are avoided, ”he recommends for this purpose. the use of Laval nozzles; In addition, the jet volume should be less than 2.5 * If a higher value is selected, the oxygen content in the steel increases very abruptly. This relationship can easily be derived from Ligur 2. The diffuser angle should preferably be between 3 and 7 °.

Der Aufschlagdruck des Gasstrahles auf die freie Oberfläche der geschmolzenen Beschickung kann als Kennwert ale d#r Druck ausgedrückt werden, der an der längs- und Mittelachse des Strahles auftritt» Es sei bemerkt, daß dieser Wert nach den vorliegenden Experimenten praktisch konstant bleibt, wenn die Höhe der lanze mit mehreren Öffnungen unter einen bestimmten Wert gebracht wird. In diesem Fall empfiehlt es yich sehr, den Einfluß der Höhe der lanze auf die freie geschmolzene Oberfläche durch das entsprechende ^wStrahlvolumen* auszudrücken.The impact pressure of the gas jet on the free surface of the molten charge can be expressed as a characteristic value of the pressure occurring on the longitudinal and central axis of the jet The height of the lance with several openings is brought below a certain value. In this case, it is recommended yich very to express the influence of the height of the lance to the free surface melted by the corresponding ^w beam volume *.

Im allgemeinen wird mehr angereichertes oder kondensiertes oxydierendes Gas auf die Oberfläche des Metallbades geblasen, je kleiner die Höhe der lanze ist. Dieser Zusammen—In general, it becomes more enriched or condensed oxidizing gas is blown onto the surface of the metal bath, the smaller the height of the lance. This co-

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- ίο -- ίο -

hang ist durch, das Vergleichacüagramm in Figur 2 dargestellt.Hang is shown by the comparison diagram in FIG.

Zum besseren Verständnis der Erfindung ist nachstehend ein Beispiel für das Verfahren angegeben.For a better understanding of the invention, an example of the method is given below.

i Beispiel 1 i Example 1

In einem Konverter mit einer Nennkapazität von 12 Tonnen ;Je Beschickung, in den reiner Sauerstoff von oben eingeblasen wurde ι wurde eine Frischbehandlung in der nachstehenden Weise durchgeführt: Eine. Lanze mit mehreren Öffnungen zum Einblasen von Sauerstoff wurde im oberen Teil des Konverterraumes angebracht und befestigt. Die Lanze hatte drei öffnungen, wobei jede öffnung einen Hals von 14 mm Durchmesser und eine Mündung, bzw. einen unteren Teil von 19,5 mm Durchmesser hatte. Der austretende Gasstrahl umschloß einen oberen Gesamtwinkel von 20°, gemessen anhand der geometrischen Anordnung und der Konstruktion der Öffnungen. Eine geschmolzene Roheisensoharge von 11,7 Tonnen wurde wie üblich, von oben in den Konverterraum gegossen, wobei diese Roheiaenbesohickung die nachstehend angegebene mittlere Zusammensetzung hattes 0 » 4,35 #? Si = 0,51 $>\ Ma = 0,7 $>\ P = 0,171 #; S ».0,035 *.In a converter with a nominal capacity of 12 tons; per charge, into which pure oxygen was blown from above, a fresh treatment was carried out in the following manner: One. Lance with several openings for blowing in oxygen was attached and fastened in the upper part of the converter room. The lance had three openings, each opening having a neck 14 mm in diameter and a mouth or a lower part 19.5 mm in diameter. The exiting gas jet enclosed an upper total angle of 20 °, measured on the basis of the geometric arrangement and the construction of the openings. A molten pig iron batch of 11.7 tons was poured into the converter room from above, as usual, this raw iron charge having the mean composition given below 0 »4.35 #? Si = 0.51 $> \ Ma = 0.7 $> \ P = 0.171 #; S ».0,035 *.

BAD ORiGlNALORIGlNAL BATHROOM

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Dann wurden 1,3 Tonnen Schrott, 870 kg gebrannter Kalk, 300 kg Walzensοhlacke und 150 kg Fluorit in das Schmelzbad eingetragen, und die Höhe der Lanze wurde auf 500 mm eingestellt. Der Sauerstoff wurde mit einer Geschwindigkeit von 4,0 Nm /min/Tonne unter einem Drupk ron 11,0 kg/cm eingeleitet, wobei die AnfangBgesohwiadigkeit des Strahle 517 m/sec und der Aufaohlagdruok des Sauerstoffs auf die geschmolzene Oberfläche bei einem Strahlvolumen von 2,2 schätzungsweise 1,9 kg/om² betrugen. Die Entkohlungsgeschwindigkeit betrug 0,313 f> 0/min.Then 1.3 tons of scrap, 870 kg of quick lime, 300 kg of roller paint and 150 kg of fluorite were added to the molten bath, and the height of the lance was set to 500 mm. The oxygen was introduced at a rate of 4.0 Nm / min / ton under a pressure of 11.0 kg / cm, the initial velocity of the jet being 517 m / sec and the pressure of the oxygen on the molten surface at a jet volume of 2 , 2 were estimated to be 1.9 kg / om ² . The decarburization rate was 0.313 f> 0 / min.

Die Blasfrisohung wurde unter diesen Bedingungen 12 Minuten und 46 Sekunden bei 1700⁰C durchgeführt. Der so erhaltene Stahl mit einem niedrigen Kohlenstoff- und Sauerstoffgehalt hatte folgende End Zusammensetzung: C « 0,03 #} Mn = 0,16 #j Έ = 0,OH %} S = 0,017 ti 0 - 0,065 ti ^ Pe = 16,8 + und N - 0,0008 *.The Blasfrisohung was conducted under these conditions for 12 minutes and 46 seconds at 1700 ⁰ C. The resulting steel with a low carbon and oxygen content had the following final composition: C «0.03 #} Mn = 0.16 #j Έ = 0, OH%} S = 0.017 ti 0 - 0.065 ti ^ Pe = 16, 8 + and N - 0.0008 *.

Ausgehend von dem oben angegebenen Beispiel und unter Berücksichtigung der allgemeinen Betriebebedingungen, wie sie durch viele praktische Versuche ermittelt wurden, kann man beim Frisohprozeß gemäß der Erfindung wie folgt Vorgehens beim Frischen einer geschmolzenen Roheisenbeschickung zu einem Stahl mit niedrigem Kohlenstoff*· und Sauerstoffgehalt, d.h. mit einem Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,1 96 unter An-Based on the example given above and taking into account the general operating conditions as determined by many practical tests one in the hairdressing process according to the invention as follows in refining a molten pig iron charge to a steel with low carbon * and oxygen content, i. with a carbon content of less than 0.1 96 under

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wendung einer Lanze mit mehreren öffnungen, die zur Er-' , .application of a lance with several openings, which open ',.

zielung eines kontinuierlichen Gasstromes mit einem idealenaiming a continuous gas flow with an ideal

DüsenhaliabBOhnitt versehen sind und die in der nooh an- '~ί""■ I zugebenden Weiee (vergl. Figur 4-9) möglichst gut gekühlt ' I ist, sollen vorzugsweise folgende Betriebsbedingungen ange- ; "^f ,wendet werden, wobei die entsprechenden, bisher in der. !TechnikDüsenhaliabBOhnitt are provided and in the presence Nooh 'ί "" ■ to be played Weiee ~ I (. Cf. Figure 4-9) as well as possible cooled' is I, preferably the following operating conditions are reasonable; " ^f , will be applied, with the corresponding, so far in the.! technology

angewandten Werte gleichzeitig in Klammern angegeben sind:applied values are given in brackets at the same time:

..

Höhe der Lanze* 200 mm oder höher (etwa 700 - LfOO mm)j mittlere Entkohlungsgeschwindigkeit: 0£50 "jo C/min oder höher (etwa 0,170 - 0,230 $> C/min); Druck des auf das Schmelzbad auftreffenden Gases: 0,75 - 2,5 kg/cm² (0,02 - 0,75 kg/cm²);' Strahlvolumen: 2,5 oder darunter (2,5 oder darüber). Die angegebenen Betriebsbedingungen.sollen in der Schlußphase des Frischprozesses 3 Minuten oder langer aufrechterhalten werden.Height of the lance * 200 mm or higher (about 700 - LfOO mm) j Average decarburization rate: 0 £ 50 "jo C / min or higher (about 0.170 - 0.230 $> C / min); pressure of the gas hitting the molten bath: 0 , 75 - 2.5 kg / cm ² (0.02 - 0.75 kg / cm ² ); ' Jet volume: 2.5 or less (2.5 or more) The specified operating conditions should be maintained for 3 minutes or more in the final phase of the refining process.

Der unter Verwendung einer Lanze mit mehreren Öffnungen erhaltene und in der üblichen Weise verarbeitete Stahl hat einen Endsauerstoffgehalt von 0,068 - 0,090 % und einen Endkohlenstoff gehalt von 0,05 #J zusätzlich kann der Sauerstoffgehalt häufig beträchtlich schwanken. Im Vergleich hierzu hat der erfindungsgemäß hergestellte Stahl einen wesentlich geringeren" Sauerstoffgehalt, der normalerweise im Bereich von 0,043 - 0,055 # liegt und nur geringfügige Schwankungen aufweist. Der Eisen-The one obtained using a lance with multiple openings and conventionally processed steel has a final oxygen content of 0.068-0.090% and a final carbon content of 0.05 #J in addition, the oxygen content often vary considerably. In comparison to this, the steel produced according to the invention has a significantly lower " Oxygen content, which is usually in the range of 0.043 - 0.055 # and shows only minor fluctuations. The iron

ORIGiNAL INSPECTED-ORIGiNAL INSPECTED-

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oxydgehalt der Schlacke kann von einem üblichen Durchschnittswert von 30 # auf einen wesentlich geringeren Wert von beispielsweise etwa 18 $ vermindert werden, wenn die Betriebs-• bedingungen gemäß der Erfindung angewendet werden. Diese. Beziehungen können eindeutig aus Figur 3 abgeleitet werden· In dieser Zeichnung' stellt die Kurve A die Ergebnisse von mehreren Versuchen nach dem Stand der Technik dar, die bei Betriebstemperaturen von 1590 - 163O^QO über einen Zeitraum von 20 - 22 Minuten bei einer Sauerstoffzufuhrgeschwindigkeit von 2,1 - 2,5 Bm /min und einer mittleren Entkohlungsgeaohwindigkeit von 0,17 - 0,20 $ Kohlenstoff/min durchgeführt wurden, wobei eine übliche Lanze mit mehreren öffnungen verwendet wurde. Die Kurve B zeigt die Ergebnisse von Versuchen mit einer üblichen Lanze mit einer einzigen öffnung bei Betriebstemperaturen von 1600 bis 1 7OQ⁰C und einer Sauerstoffzuführgeschwindigkeit von 2,0 - 2,5 Nm /min, wobei die anderen Bedingungen die gleichen waren wie oben. Die Kurve C zeigt die Ergebnisse mehrerer Versuche gemäß der Erfindung, die über einen wesentlj.ch kürzeren Zeitraum von 12 - 15 Minuten bei 1600 - 1700⁰O mit einer wesentlich höheren Sauerstoffzuführgeschwindigkeit von 2,6 - 4,0 Nnr/rain und einer wesentlich höheren mittleren Entkohlungsgeschwindigkeit von 0,25: - 0,32 $ C/min durchgeführt wurden«oxide content of the slag can be reduced from a usual average value of 30 # to a significantly lower value of, for example, about 18 $, if the operating conditions according to the invention are applied. These. Relationships can be clearly deduced from FIG. 3. In this drawing, curve A represents the results of several tests according to the prior art carried out at operating temperatures of 1590-163O ^Q O over a period of 20-22 minutes at an oxygen supply rate of 2.1-2.5 Bm / min and an average decarburization speed of 0.17-0.20 $ carbon / min, a conventional lance with several openings being used. Curve B shows the results of experiments with a conventional lance with a single opening at operating temperatures 1600-1 7OQ ⁰ C and a Sauerstoffzuführgeschwindigkeit 2.0 to 2.5 Nm / min, with the other conditions were the same as above. Curve C shows the results of several tests according to the invention, which were carried out over a significantly shorter period of time of 12-15 minutes at 1600-1700 ⁰ O with a significantly higher oxygen supply rate of 2.6-4.0 Nm / rain and one substantially higher mean decarburization rate of 0.25: - 0.32 $ C / min were carried out «

Es wurde gefunden, dais die Anwendung des Verfahrens gemäß derIt has been found that the application of the method according to

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Erfindung die lebensdauer des Konverters oder eines ähnlichen Invention the life of the converter or a similar one

Sriaohofens um etwa 15 % verlängert wurde. Weiterhin kann die Ausschußrate bei einem so hergestellten Stahl, die offenbar
auf die Schwankungen des Sauerstoffgehaltes im Stahl zurückzuführen ist, beträchtlich vermindert werden»Sriaohofens was extended by about 15%. Furthermore, the reject rate in a steel produced in this way can apparently
can be attributed to the fluctuations in the oxygen content in the steel, can be considerably reduced »

!Während nach dem Stand der Technik die Frischdauer etwa 20
Minuten beträgt, kann die Blasperiode erfindungsgemäß um etwa 5-8 Minuten verkürzt werden, was einen bedeutenden "Vorteil
bei der Stahlherstellung darstellt. Die Gesamtausbeute an
Stahl erhöhte sich von durchschnittlich 92,8 $ auf durchschnittlich 94,0 i». Die Ausbeute an Ferromangan, das als
Träger bei der Zugabe von Mangan verwendet wird, erhöhte sich ebenfalls von 70 kuf 75 #. Die Ergebnisse sind zusammen mit
weiteren Daten in der nachstehenden Tabelle I angegeben<, ! While according to the state of the art, the freshness time is around 20
Minutes , the blowing period can be shortened by about 5-8 minutes according to the invention, which is a significant "advantage
in steel production. The total yield
Steel increased from an average of $ 92.8 to an average of $ 94.0 . The yield of ferromanganese sold as
Carrier used in the addition of manganese also increased from 70 kuf 75 #. The results are along with
further data given in the following table I <,

ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

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TabelltTable

Übliche Lanze mit Übliche Lanze mit Erfindungsgemäße einer Öffnung mehreren öffnungen Lanze mit mehrerenUsual lance with Usual lance with according to the invention one opening several openings lance with several

öffnungenopenings

U58903U58903

Vorteileadvantages

Blasperiode (min/Beschickung)Blowing period (min / charge)

20 - 2220-22

20 -20 -

12 - 1512-15

Ausbeute an LegiermittelAlloy Yield

Pe - Mn, i> Pe - Mn, i> 7070

Lebensdauer des Eaffi-Lifespan of the Eaffi-

nierofens 95 5*nierofens 95 5 *

Konverterauswurf geringConverter ejection low

100 stark100 strong

7575

115 # äußerst gering115 # extremely low

höhere Leistungsfähigkeit der Stahlherstellunghigher steelmaking efficiency

Mittlere Entkohlungs-Medium decarburization
geschwindigkeit,speed,
f> O/min f> O / min 0,17 - 0,200.17-0.20 Q,17Q, 17th 2020th 0,23 -0.23 - 0,320.32 wie obenas above OO
COOO
CO Gesamtausbeute an StahlTotal yield of steel
mit einem Kohlenstoffgewith a carbon ge
halt von 0,05 +0,01 >stop of 0.05 +0.01> 92 - 9492-94 90 -90 - 93 - 9593-95 •• verminderte Kostenreduced costs O
K>O
K> Eisenoxvdgehalt in derIron oxide content in the
Schlacke, $> Slag, $> 21 - 3321 - 33 15 -15 - 12,5 -12.5 - 16,516.5 bessere Eisenausbeu.1better iron yield 1 036036 Endsauerstoff gehalt, JtFinal oxygen content, Jt 0,065 - 0,1000.065-0.100 0,0580.058 ,90, 90 0,043 -0.043 - 0,0620.062 bessere Stahl-better steel
qualitätquality —*- * Endphosphorgehalt, i» Final phosphorus content, i » 0,008 - 0,0180.008-0.018 0,010.01 0202 0,006 -0.006 - 0,0160.016 wie oben »*■as above »* ■
wie obenas above Endmangangehalt, i» Final manganese content, i »
Endschwefelgehalt, % Final sulfur content, % 0,08 - 0,0170.08-0.017 0,100.10
prakprak 2020th 0,13 -0.13 -
hH 0,240.24 - 0,- 0, 9292 2020th - 0- 0 - o,- o, - o,
tisc - o,
table

wirtschaftlicher Yej brauch des Desoxydationsmittelseconomic yej use of deoxidizer

wirtschaftlicher Ye] brauch vom. feuerfestem Materialeconomic ye] need of. refractory material

verbesserte Eisenausbeuteimproved iron yield

U58903U58903

Zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist « ee absolut notwendig, eine besser gekühlte Lanze mit mehreren öffnungen zu verwenden, von der eine Ausführungafora in figur 4 und 5 angegeben ist.To carry out the method according to the invention, « ee absolutely necessary, a better cooled lance with several Use openings, one of which is afora is indicated in Figures 4 and 5.

Diese Lanze, die im allgemeinen mit 11 bezeichnet ist, ist in einem Stück mit einem doppelwandigen Wasserkühlmantel ausgebildet, der, wie angegeben, eine Zwischenwand 16 aufweist, die die benachbarten Umlaufleitungen 14 und 15 für das Kühlmedium, vorzugsweise kaltes Wasser, begrenzt. Die Strömungsrichtung des Kühlmediums durch diese leitungen ist durch eine Anzahl von kleinen Pfeilen angedeutet. Die Lanze ist an ihrem unteren Ende mit mehreren Blasöffnungen 13» (im Beispiel sind drei angegeben) versehen, wobei jede aus einem besonderen Düsenrohr 17 besteht. Diese Rohre sind wie üblich divergent und symmetrisch zueinander angeordnet. Bei einer üblichen Lanze befinden sich diese Rohre in einem einzigen Teil und sind nicht durch Zwischenräume voneinander getrennt, was die Kühlwirkung verschlechtert und die Lebensdauer der Lanze wesentlich verkürzt, insbesondere, wenn diese Zone durch Hitzeeinwirkung im Laufe von mehreren Frischprozessen teilweise abschmilzt. Derselbe Nachteil tritt auf, wenn man, um die vorstehend genannten Verbesserungen des Verfahrens zu erreichen, die Höhe der Lanze verkürzt. Bei der vorliegenden verbesserten Lanze befindet sich praktisch über die gesamte Länge der Mündungsrohre 17 kein Metall zwischen den Rohren,This lance, generally designated 11, is in one piece with a double-walled water cooling jacket formed, which, as indicated, has an intermediate wall 16, which the adjacent circulation lines 14 and 15 for the cooling medium, preferably cold water, limited. The direction of flow of the cooling medium through these lines is indicated by a number of small arrows. The lance is at its lower end with several blow holes 13 » (three are given in the example), each consisting of a special nozzle pipe 17 is made. As usual, these tubes are arranged divergent and symmetrically to one another. at a common lance these tubes are in a single part and are not separated from each other by gaps, which worsens the cooling effect and significantly shortens the life of the lance, especially if this zone by exposure to heat in the course of several fresh processes partially melts. The same disadvantage arises when looking to make the aforementioned improvements to the process To achieve this, the height of the lance is shortened. The present improved lance is practically all over Length of the mouth tubes 17 no metal between the tubes,

ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

809902/036 1809902/036 1

sondern diese sind von Wasser umgeben und gekühlt. Zu diesem Zweck ist das untere Ende 17' der Zwischenwand 16 nach innen gebogen und an mehreren Stellen zusammenhängend mit den Rohren 17 verbunden.but these are surrounded by water and cooled. To this The purpose is the lower end 17 'of the partition 16 inward bent and connected to the tubes 17 at several points.

Beim Gebrauch der Lanze wird wie üblich reiner Sauerstoff oder ein mit Sauerstoff angereichertes Gas unter Druck durch die mittlere Gasleitung 12 geleitet und in einem divergierenden Strahl, der aus mehreren Teilstrahlen aus den öffnungen besteht, auf die geschmolzene Oberfläche geblasen.When using the lance, pure oxygen or an oxygen-enriched gas under pressure is passed through as usual the middle gas line 12 and in a diverging jet, which consists of several partial jets from the openings is blown onto the molten surface.

Eine übliche Lanze mit einer einzigen Öffnung soll normalerweise nach 15 bis 30 Beschickungen nicht mehr verwendet werden, während die Lebensdauer bei wirksamer Kühlung auf 30 bis 70 Beschickungen verlängert werden kann. Die Lebensdauer der vorstehend genannten AuaHhrungsform einer Lanze entspricht der Lebensdauer einer üblichen Lanze mit einer einzigen Öffnung. Das Verfahren gemäß der Erfindung kann jedoch nur mit einer solchen verbesserten und gut gekühlten Lanze wirksam ausgeführt werden.-A conventional single-opening lance should normally not be used after 15 to 30 loads while the service life can be extended to 30 to 70 loads with effective cooling. The lifespan The above-mentioned embodiment of a lance corresponds to the service life of a conventional lance with a single opening. However, the method according to the invention can only be improved with such an improved and well-cooled Lance to be carried out effectively.

Bei der abgewandelten Lanze nach Figur 6. bis 9, die ähnlich wie die Lanze nach Figur 4 und 5 gebaut ist, bei der aber ein umgelenkter Kühlwasserstrom fließt, ist ein ringförmigerIn the modified lance according to Figure 6 to 9, the similar How the lance according to FIGS. 4 and 5 is built, but in which a deflected cooling water flow flows, is an annular one

809902/0 361809902/0 361

verengter Durchgang D zwiechen dem untersten Teil der Zwischenwand 26 und dem unteren feil der Wandung des .Außenmantels der Lanze ausgebildet, wodurch hinter dem verengten Teil Wasserwirbel erzeugt werden, durch die eine noch bessere Kühlung der getrennt angeordneten Mündungsrohre 27 und des Bodens, die die heißesten Wandteile der Lanae darstellen, erreicht wird. Das untere Inde der Zwischenwand steht an jeder Stelle, die durch zwei benachbarte Mündungsrohre begrenzt ist, etwas vor, wodurch bei B eine Art von Hülse gebildet wird, die jedoch fest mit dem entsprechenden Mündungsrohr 27 verbunden ist. Der Zweck dieser vorstehenden Hülse ist, die Kühlwasserströme passiv zu verwirbeln und die Wirkung der Verwirbelung bei D zu verstärken. Die anderen Konstruktions- und Funktionsmerk-BaIe der Teile dieser Lanze sind ähnlich wie bei der Lanze nach figur 4 und 5 !Ausgenommen die Strömungsrichtung des Kühlwassers, weshalb auf eine nähere Erläuterung diese Merkmale verzichtet werden kann, ohne daß das Verständnis der Erfindung darunter leidet.narrowed passage D between the lowest part of the Partition 26 and the lower part of the wall of the .Outer jacket of the lance formed, whereby behind the constricted part water vortices are generated, through which an even better cooling of the separately arranged mouth pipes 27 and the bottom, which is the hottest wall parts of the Lanae represent is achieved. The lower inde of the partition Something protrudes at every point that is bounded by two adjacent mouth pipes, whereby at B a kind of sleeve is formed which, however, is firmly connected to the corresponding muzzle tube 27. The purpose this protruding sleeve is to passively swirl the cooling water flows and the effect of the swirl at D to strengthen. The other construction and function notes The parts of this lance are similar to those of the lance according to Figures 4 and 5! Except for the direction of flow of the Cooling water, which is why a more detailed explanation of these features can be dispensed with without understanding the invention suffers.

PatentansprücheClaims

80 9 9 02/0361 \ 80 9 9 02/0361 \

Claims

- 19 -patent claims

1. Verfahren zur Herstellung von Stahl mit niedrigem Kohlenstoff- und Sauerstoffgehalt aus einem Schmelzbad einer EisenbeSchickung durch Frischen des Eisens mit Hilfe eines aus mehreren Mündungen einer lanze auf die freie Oberfläche des Bades auftreffenden Gasstrahles, dadurch gekennzeichnet, daß man die Höhe der Lanze auf einem Wert zwischen 200 und 700 mm verkleinert, die mittlere Entkohlungegeschwindigkeit größer als 0,23 # Kohlenstoff/min und den Auftrefftruek des Gasstrahles mit einem Strahlvomuaen von weniger als 2,5 zwischen 0,75 - 2,5 kg/cm hält und die Frischbehandlung bei diesen Bedingungen über einen Zeitraum von 3 Minuten oder langer während der Endphase des gesamten Frischprozesses durchführt.1. A method of making steel with low carbon and oxygen content from a molten bath of a Iron loading by refining the iron with help a gas jet striking the free surface of the bath from several mouths of a lance, thereby characterized in that the height of the lance is reduced to a value between 200 and 700 mm, the average decarburization rate greater than 0.23 # carbon / min and holds the impact of the gas jet with a jet volume of less than 2.5 between 0.75 and 2.5 kg / cm and fresh treatment at these conditions for a period of 3 minutes or more during the final phase of the entire fresh process.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Anfangsgeschwindigkeit der Gasstrahlströme auf Überschallgeschwindigkeit, inabesondere auf mehr als 400 m/sec. erhöht, indem man das gasförmige Frischmedium bei einem Druck von mehr als 5 kg/cm , vorzugsweise von mehr als 10 kg/cm , einleitet.2. The method according to claim 1, characterized in that the initial velocity of the gas jet streams Supersonic speed, especially more than 400 m / sec. increased by the gaseous fresh medium at a pressure of more than 5 kg / cm, preferably of more than 10 kg / cm.

3· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man in der Wandung der Lanze einen Kühlmittelstrom, vor-3 · The method according to claim 1, characterized in that a coolant flow is provided in the wall of the lance,

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preferably maintains a flow of cold water, the flows individually around each mouth.

4- · Process according to claim 3, characterized in that the cooling water is allowed to flow through an annular, narrowed passage behind the mouths in order to generate strong eddies in the mouth zone.

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