DE914380C

DE914380C - Process for the production of low-nitrogen, low-oxygen and low-phosphorus, wind-blown steel with SM steel-like properties

Info

Publication number: DE914380C
Application number: DET1102D
Authority: DE
Inventors: Heinz Hoefges; Dr Karl Schoenrock; Dr Jakob Willems
Original assignee: HUETTENWERKE PHOENIX AG; August Thyssen Huette AG
Current assignee: HUETTENWERKE PHOENIX AG; Thyssen AG
Priority date: 1944-05-12
Filing date: 1944-05-12
Publication date: 1954-07-01

Description

Verfahren zur Herstellung von stickstoff-, sauerstoff- und phosphorarmem, windgefrischtem Stahl mit SM-Stahl-ähnlichen Eigenschaften Es sind Verfahren bekannt, die es gestatten, in Konvertern der heute üblichen Form stickstoff- und phosphorarme Stähle herzustellen, die in ihren Eigenschaften dem SM-Stahl ähnlich sind. Hierbei wird gegen Ende der Entkohlung der Schmelze Erz zugegeben, um die Kohleverbrennungsgeschwindigkent zu erhöhen und die Temperatur gegen Chargenende tief zu halten. Während es also, um einen niedrigen Stickstoff- und Phosphorgehalt zu erreichen, erwünscht ist, die Schmelze möglichst kalt zu führen, liegt es andererseits aber im Interesse des Betriebes, die Temperatur mindestens so hoch zu halten, daß ein einwandfreies Vergießen des Stahles gewährleistet ist, da sich sonst erhebliche Nachteile ergeben. Bei zu kalten Schmelzen wird das Rohstahlausbringen durch anfallende Pfannenbären verschlechtert. Das Entfernen der Pfannenbären aus den Stahlpfannen bedeutet großen Arbeitsaufwand und Zeitverlust und kann zu empfindlichen Betriebsstörungen führen. Neben diesen rein betrieblichen Nachteilen können sich bei zu kalt vergossenen Chargen auch Nachteile qualitativer Art ergeben, weil solcher Stahl häufig nichtmetallische Einschlüsse enthält, die seine technologischen Eigenschaften herabmindern, oder durch Gießfehler der Ausschuß infolge schlechter Oberflächenbeschaffenheit gesteigert wird.Process for the production of low-nitrogen, low-oxygen and low-phosphorus, Wind-blown steel with properties similar to SM steel. Processes are known which allow low-nitrogen and low-phosphorus in converters of the form commonly used today To produce steels that are similar in their properties to SM steel. Here ore is added to the melt towards the end of the decarburization in order to achieve the coal combustion rate to increase and to keep the temperature low towards the end of the batch. So while it in order to achieve a low nitrogen and phosphorus content, it is desirable that Keeping the melt as cold as possible is, on the other hand, in the interests of the company, to keep the temperature at least high enough that the Steel is guaranteed, otherwise there are considerable disadvantages. When it's too cold Melting, the raw steel yield is worsened by accruing pan hears. Removing the pans from the steel pans means a lot of work and loss of time and can lead to serious operational disruptions. Besides these Purely operational disadvantages can also result in disadvantages if the batches are cast too cold of a qualitative nature, because such steel often has non-metallic inclusions contains that its technological Reduce properties, or rejects due to poor surface quality due to casting defects is increased.

Wegen der geschilderten Schwierigkeiten und Nachteile setzt daher der Betriebsmann häufig nicht so viel Kühlmittel, wie es im Interesse eines niedrigen Stickstoff- und Phosphorgehaltes erwünscht wäre, zu. Werden aber der Schmelze in bekannter Weise gegen Ende der Entkohlung so. viel Kühlmittel bzw. oxydische Kühlmittel zugesetzt. daß ihre Endtemperatur so tief liegt, daß sie nicht mehr einwandfrei ohne Anfall von Pfannenbären vergossen werden kann, dann liegt der Stickstoffgehalt stets unterhalb o,oio% und Phosphorgehalte ähnlich wie bei SM-Stählen. Werden nun einer so kalt geführten Schmelze zu Chargenende im Konverter in bekannter Weise Stoffe wie Silizium oder Aluminium zugesetzt, die bei ihrer Oxydation viel Wärme abgeben, so kann auf diese Weise die Temperatur der Schmelze so weit erhöht «-erden, daß sie sich gut vergießen läßt.Because of the difficulties and disadvantages outlined, it therefore sets The operator often does not have as much coolant as it is in the interests of a low one Nitrogen and phosphorus levels would be desirable, too. But if the melt is in as is well known towards the end of the decarburization. a lot of coolant or oxidic coolant added. that their final temperature is so low that they are no longer flawless can be shed without an attack of pan-bears, then the nitrogen content is lower always below o, oio% and phosphorus content similar to that of SM steels. Will now such a cold run melt to the end of the batch in the converter in a known manner Substances such as silicon or aluminum are added, which generate a lot of heat when they are oxidized release, in this way the temperature of the melt can be increased that it is easy to shed.

Bei der Zugabe von Silizium oder Ferrosilizium in den Konverter gegen Ende der Schmelze tritt durch die Verbrennung des Siliziums zwar eine Temperatursteigerung der Schmelze ein. In vielen Fällen wird aber durch die Temperaturerhöhung wiederum eine Erhöhung des Stickstoffgehaltes herbeigeführt. Immer aber bildet sich bei Zugabe von Ferrosilizium oder Silizium in den Konverter an der Phasengrenze Schlacke-Bad einehochkieselsäurehaltige Schlacke, die eine unerwünschte Rückphosphorung hervorruft. Infolgedessen ist die Verwendung solcher mit Ferrosilizium oder Silizium aufgeheizten, kalt geführten Schmelzen an Stelle von SM-Stahl-Qualitäten wegen des erhöhten Phosphor- und zum Teil auch höheren Stickstoffgehaltes wieder in Frage gestellt. Durch Zugabe von Ferrosilizium oder Silizium in den Konverter wird also zwar eine Aufheizung der Chargen erreicht, jedoch gehen die durch den erhöhten Erzsatz hervorgerufenen niedrigen Stickstoff- und Phosphorgehalte zum großen Teil wieder verloren.When adding silicon or ferrosilicon to the converter against At the end of the melt, the combustion of the silicon increases the temperature the melt. In many cases, however, the rise in temperature will turn it brought about an increase in the nitrogen content. But it always forms when you add it of ferrosilicon or silicon in the converter at the slag-bath phase boundary a high silica slag that causes undesirable back phosphorus. As a result, the use of ferrous silicon or silicon heated, cold melts instead of SM steel grades because of the increased phosphorus and, in some cases, a higher nitrogen content as well. By adding of ferrosilicon or silicon in the converter is indeed a heating of the batches are reached, but those caused by the increased ore rate go away low nitrogen and phosphorus levels are largely lost again.

Auch bei der Zugabe von Aluminium zu Aufheizzwecken treten ähnliche Erscheinungen auf. Darüber hinaus fällt bei der Zugabe von Aluminium in den Konverter und der anschließenden Durchwirbelung von Bad und Schlacke ein Stahl mit besonders schlechtem Reinheitsgrad infolge von A120.-Einschlüssen an. Hierdurch ist eine weitere Qualitätsverminderung bedingt.Similar results also occur when aluminum is added for heating purposes Appearances on. In addition, when aluminum is added it falls into the converter and the subsequent swirling of the bath and slag, a steel with special poor degree of purity due to A120 inclusions. This is another one Reduced quality conditional.

Erfindungsgemäß wird unter Vermeidung aller geschilderten Nachteile mit Sicherheit ein stickstoff- und phosphotarmer Stahl im Konverter erblasen, wenn mit Calcium-Silizium- oder mit Calcium-Aluminium-Legierungen oder mit Magnesium und dessen Legierungen zu Ende des Blasprozesses aufgeheizt wird. Die Verwendung beispielsweise einer solchen Calciumlegierung hat den Vorteil, daß an der Berührungsfläche Bad - Schlacke infolge Bildung von Ca0 - Si 0, hzw. Ca0 - A1203 eine dünnflüssige Schlacke entsteht, die keine Rückphosphorung hervorruft und infolge des großen Aufstiegvermögens der Ca0 - Si 0.- bzw. Ca0 A1203 Teilchen aus dem Stahl in die Schlacke ein guter Reinheitsgrad des Stahles garantiert ist. Zudem wurde überraschenderweise gefunden, daß durch Zugabe derartiger Calciumlegierungen trotz kräftiger Aufheizung nicht nur keine Aufstickung, sondern sogar noch teilweise eine Abnahme des Stickstoffgehaltes auftrat, so daß niedrige Stickstoff- und Phosphorgehalte bei dieser Arbeitsweise mit absoluter Sicherheit zu erreichen sind. Auch wärmetechnisch und wirtschaftlich stellt sich die Verwendung von Calcium-Silizium und ähnlichen Stoffen am günstigsten..According to the invention, all the disadvantages described are avoided certainly blown a low-nitrogen and low-phosphoteric steel in the converter, if with calcium-silicon or with calcium-aluminum alloys or with magnesium and its alloys are heated at the end of the blowing process. The usage For example, such a calcium alloy has the advantage that on the contact surface Bad slag as a result of the formation of Ca0 - Si 0, hzw. Ca0 - A1203 a thin liquid Slag is created which does not cause back phosphorus and as a result of the great ascending capacity the Ca0 - Si 0.- or Ca0 A1203 particles from the steel into the slag a good one The purity of the steel is guaranteed. In addition, it was surprisingly found that by adding such calcium alloys, despite vigorous heating, not only no nitrogenization, but even a partial decrease in the nitrogen content occurred, so that low nitrogen and phosphorus contents in this procedure can be achieved with absolute certainty. Also thermally and economically the use of calcium-silicon and similar substances is the most favorable.

Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geschieht beispielsweise derart, daß die im Konverter in bekannter Weise durch Zugabe oxydischer Kühlmittel gegen Ende der Entkohlung sehr kalt geführte Schmelze bei einem Phosphorgehalt von o,oq.o bis o,o6o % abgefangen und anschließend in bekannter Weise gut abgeschlackt wird. Nach Zugabe von i bis 3 kg Calcium-Silizium oder Calcium-Aluminium pro Tonne Stahl in den Konverter wird nochmals kurz geblasen. Hiernach ist ein zweites Abschlacken nicht notwendig. Die Charge wird in bekannter Weise auflegiert, die Schlacke beim Ausleeren des Stahles in die Stahlpfanne im Konverter zurückgehalten.The method according to the invention is carried out, for example such that in the converter in a known manner by adding oxidic coolants towards the end of the decarburization the melt was run very cold and had a phosphorus content of o, oq.o to o, o6o% intercepted and then properly skimmed off in a known manner will. After adding 1 to 3 kg of calcium-silicon or calcium-aluminum per ton Steel is briefly blown into the converter again. This is followed by a second deslagging unnecessary. The charge is alloyed in a known manner, the slag with Emptying the steel into the steel ladle retained in the converter.

Die unterschiedliche Wirkung der verschiedenen Aufheizmittel auf den Stickstoff- und Phosphorgehalt der behandelten Stahlschmelze wird an folgenden Zahlenbeispielen klar gezeigt: Vor der Aufheizung mit Ferrosilizium hatte der Stahl 0,035% Phosphor und o,oo8% Stickstoff. Nach dem Aufheizen war der Phosphorgehalt auf o,o5o% und der Stickstoffgehalt auf o,oo9% gestiegen.The different effects of the different heating means on the The nitrogen and phosphorus content of the treated steel melt is shown in the following numerical examples clearly shown: Before being heated with ferrosilicon, the steel had 0.035% phosphorus and 0.08% nitrogen. After heating up, the phosphorus content was o, o5o% and the nitrogen content increased to o, oo9%.

Eine andere Schmelze mit o,o24% Phosphor und o,oo9% Stickstoff wurde nach dem Abschlacken mit a kg Aluminium pro, Tonne aufgeheizt. Nach der Aufheizung enthielt der Stahl o,o4% Phosphor und 0,010% Stickstoff.Another melt with 0.024% phosphorus and 0.09% nitrogen was made after deslagging with a kg aluminum per, ton heated. After heating up the steel contained 0.04% phosphorus and 0.010% nitrogen.

Beispiel der Arbeitsweise gemäß der Erfindung: Ein Stahl mit 0,04% Phosphor und 0,007% Stickstoff wurde nach dem Abschlacken durch Zusatz. von 21:g pro Tonne Calcium-Silizium einer Zusammensetzung von 60% Silizium und 300/0 Calcium aufgeheizt. Der Stahl besaß nach dem Zusatz von Calcium-Silizium o,o2:@ o!0 Phosphor und 0,007% Stickstoff.Example of the method of operation according to the invention: A steel with 0.04% Phosphorus and 0.007% nitrogen were added after deslagging. from 21: g per ton of calcium-silicon with a composition of 60% silicon and 300/0 calcium heated up. After the addition of calcium silicon, the steel possessed o, o2: @ o! 0 phosphorus and 0.007% nitrogen.

Das Verfahren gemäß der Erfindung bringt z. B. bei Verwendung von Calcium-Silizium als Aufheizmittel auch bedeutend bessere Ergebnisse als die Versuche, mit Ferrosilizium aufzuheizen und gleichzeitig zur Verminderung der Rückphospho,-rung Kalk zuzusetzen.The method according to the invention brings z. B. when using Calcium-silicon as a heating agent also gives significantly better results than the attempts to be heated up with ferrosilicon and at the same time to reduce the back phospho, -rung Add lime.

Die Aufheizwirkung des Calcium-Siliziums ist bedeutend besser als vom Ferrosilizium. Es wurden zum Aufheizen 2,5 kg Calcium-Silizium pro Tonne Stahl oder 3,1 kg Ferrosilizium -I- 6 kg Kalk pro Tonne Stahl zugegeben. Vor allen tritt der hervorragende Einfluß des Calcium-Siliziums gegenüber der zum Aufheizen größeren Menge von Ferrosilizium in den Vordergrund. Während bei Calcium-Silizium 87% der Schmelzen ohne Pfannenbär anfielen, waren es bei Verwendung von Ferrosilizium und Kalk nur 33% aller Schmelzen. Diese wesentlich bessere Aufheizwirkung des Calcium-Siliziums drückte sich vor allem auch in einem besseren Rohstahlausbringen aus. Das Rohstahlausbringen betrug bei Verwendung von Calcium-Silizium 88,8% und bei Verwendung von Ferrosilizium -I- Kalk nur 86,70/0. Infolge des geringeren Verbrauchs an Calcium-Silizium und des bedeutend besseren Rohstahlausbringens gestaltet sich das neue Verfahren besonders wirtschaftlich.The heating effect of calcium silicon is significantly better than from ferrosilicon. There were 2.5 kg of calcium silicon per ton of steel for heating or 3.1 kg ferrosilicon -I- 6 kg lime per ton of steel added. Stand in front of everyone the excellent influence of calcium-silicon compared to the larger one for heating Lot of ferrosilicon in the foreground. While with calcium-silicon 87% of the Melting without Pfannenbär were incurred when using Ferrosilicon and lime only 33% of all melts. This much better heating effect of the calcium-silicon was expressed above all in a better raw steel yield the end. The crude steel yield was 88.8% and 88.8% when calcium-silicon was used when using ferrosilicon-I-lime only 86.70 / 0. As a result of the lower consumption of calcium-silicon and the significantly better raw steel yield the new process is particularly economical.

Bei der Zugabe von Calcium-Silizium hat es sich als günstig erwiesen, nur so weit zu blasen, daß in der fertiggeblasenen Schmelze noch Siliziumgehalte in den Grenzen von o,oz bis 0,05 % zurückbleiben. Dabei wird der Stahl bereits vordesoxydiert und sein Sauerstoffgehalt gegenüber normalen, stickstoffarmen, windgefrischten Stählen stark herabgesetzt. Es zeigt sich, daß dann die Manganverluste besonders gering sind, andererseits der Stahl aber beim Vergiessen sich vollkommen wie unberuhigter Stahl verhielt. Bei Herstellung von beruhigten stickstoffarmen Stählen empfiehlt es sich, einen höheren Si-Gehalt im Stahl zurückzubehalten. Dabei tritt eine Rückphosphorung in normalen Grenzen auf.When adding calcium silicon, it has proven to be beneficial to blow only so far that there is still silicon content in the blown melt fall within the limits of 0.05 ounces to 0.05%. The steel is already pre-deoxidized and its oxygen content over normal, low-nitrogen, wind-blown steels greatly reduced. It turns out that the manganese losses are then particularly low are, on the other hand, the steel is completely as unquenched when it is cast Steel behaved. Recommended when manufacturing killed low-nitrogen steels it is important to retain a higher Si content in the steel. In the process, phosphorous backing occurs within normal limits.

Das neue Verfahren gestattet es also, bei größter Einfachheit und mit einfachen Mitteln den Stickstoff-, Sauerstoff- und Phosphorgehalt in windgefrischten Stählen mit Sicherheit so niedrig zu halten, da.ß die Eigenschaften dieser Stähle weitgehend denen von SM-Stählen angeglichen sind. Dabei werden die bisher durch die kalte Chargenführung bedingten Nachteile vermieden.The new method allows it, with the greatest simplicity and with simple means the nitrogen, oxygen and phosphorus content in wind-freshened Certainly steels should be kept so low that the properties of these steels are largely similar to those of SM steels. They have been through so far the disadvantages caused by the cold batch management avoided.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the production of nitrogen, oxygen and low-phosphorus, wind-cooled steels with SM steel-like properties Addition of oxidic or other additives at the beginning of the melt or against End of decarburization, characterized in that the surcharges are added to such an extent be that the nitrogen contents are always below o, oio%, and then heat-donating Agents that do not cause nitrogenization and back phosphorus, such as calcium and / or Magnesium or its alloys with silicon and / or aluminum, in such quantities added and oxidized so that the steel can be cast properly .. a. Method according to claim i, characterized in that calcium-silicon is used as the heat donor is used.