DE2429489A1 - PROCESS FOR MANUFACTURING LOW CARBON STEELS - Google Patents
PROCESS FOR MANUFACTURING LOW CARBON STEELSInfo
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Description
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ριργ.. IKO. Dietrich I. Etfiin · 8 μΟνοπεεγ -IQ · birnaper str. βριργ .. IKO. Dietrich I. Etfiin · 8 μΟνοπεεγ -IQ · birnaper str. β
Gase: 0.15Gases: 0.15
GMiDRO SPERIMEFTALE MEiDALLURGIGO S.p.A. Rom, ItalienGMiDRO SPERIMEFTALE MEiDALLURGIGO S.p.A. Rome, Italy
Verfahren zur Herstellung kohlenstoffarmer StähleProcess for the production of low carbon steels
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung kohlenstoffarmer otähle und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines Stahls mit einem Kohlenstoffgehalt von weniger als 100 ppm, der insbesondere frei von nicht-metallischen Einschlüssen ist.The invention relates to a method of manufacture low carbon steels, and in particular a method of making a steel having a carbon content of less than 100 ppm, which is in particular free from non-metallic inclusions.
!Fortschritte in der Technologie bedingen Stähle mit immer weiter verbesserten Eigenschaften, von denen einige einen niedrigen Kohlenstoffgehalt erfordern. Diese Eigenschaften sind beispielsweise notwendig für Elektrοstähle, für gewisse Klassen von rostfreien Stählen, für liefziehstähle, für im Hochtemperaturbetrieb einzusetzende Stähle etc.! Advances in technology also require steels continually improved properties, some of which require a low carbon content. These properties are necessary, for example, for electric steels, for certain classes of stainless Steels, for drawing steels, for high-temperature operation steels to be used etc.
Es gibt hierfür eine ganze Reihe von Verfahren, um Kohlenstoffgehalte unter einer gewissen Grenze zu erhalten. Abgesehen von den traditionellen Verfahren, bei denen ein verstärktes Sauerstoffblasen über einen längeren Zeitraum oder die Verwendung eines metallischen Einsatzes erforderlich\st^ der sorgfältig ausgewähltThere are a whole range of methods for keeping carbon contents below a certain limit. Apart from the traditional methods in which an increased oxygen bubbles over a longer period or the use of a metallic insert st required \ ^ of carefully selected
wurde, um zu einem niedrigen Kohlenstoffgehalt zu führen, basieren die bekannten Verfahren zur Herstellung eines kohlenstoffarmen Stahls praktisch alle auf der Anwendung von Vakuum. Diese Verfahren nutzen die Tatsache aus, daß die Decarburierungs-in order to result in a low carbon content, the known methods of manufacture are based of a low-carbon steel is practical all on the application of vacuum. These methods take advantage of the fact that the decarburization
reaktion G + 0 * CO unter Volumenzunahme statt-reaction G + 0 * CO with an increase in volume instead of
7 gas 7 gas
findet; so diktieren die physiko-chemisehe Gesetze, daß eine Druckverminderung das Gleichgewicht gegen die Bildung von Kohlenmonoxid, d. h., gegen eine Decarburierung des Sauerstoffs und seine Entfernung aus dem Bad, verschiebt. In den unteren schichten des Bades jedoch erzeugt als Ergenis des erheblichen durch die darüber befindliche E'lüssigmetallsäule ausgeübten Druckes die Druckverminderung aufgrund Anlegens des Vakuums nicht den gewünschten Decarburierungs- oder Entkohlungsgrad. Aus diesem Grunde muß die Wirkung des Vakuums entweder physikalisch durch Mischen des Bades oder chemisch durch Einführen zusätzlicher bauerstoffmengen unterstützt werden.finds; Thus the laws of physico-chemical dictate that a decrease in pressure sets the equilibrium against the formation of carbon monoxide, d. i.e., against decarburization of oxygen and its removal out of the bathroom, moves. In the lower layers of the bathroom, however, the result is considerable by the pressure exerted above it, the pressure reduction due to Applying the vacuum does not achieve the desired degree of decarburization or decarburization. For this Basically, the effect of the vacuum must be either physically by mixing the bath or chemically by introducing it additional amounts of building material are supported.
Auf alle Fälle erfordert das Anlegen von Vakuum erhebliche Kapitalinvestitionen und läßt im allgemeinen nicht die Behandlung großer Mengen an flüssigem Metall zu. Das physikalische Mischen des Bades, das in einem Induktionsfeld erhalten wird, erfordert weitere Investitionen und beschleunigt die Behandlung nicht stark. Das Einführen von Sauerstoff sorgt, wenn ein wirklich niedriger Kohlenstoffgehalt erwünscht ist, für eine merklich Oxydation des Bades der mittels Desoxydantien auf der Basis von Si oder Al entgegengewirkt werden kann; abgesehen von deren Kosten verunreinigen sie jedoch das Bad mit unerwünschten und schädlichen nicht-metallischen Ein-In any event, the application of vacuum requires substantial capital investment and generally leaves Don't treat large amounts of liquid metal too. The physical mixing of the Bades obtained in an induction field requires further investment and accelerates the treatment not strong. Introducing oxygen ensures when a really low carbon content is desirable for a noticeable oxidation of the bath by means of deoxidants on the base can be counteracted by Si or Al; apart from their cost, however, they also litter the bathroom undesirable and harmful non-metallic
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Schlüssen wie AIoO5und SConclusions like AIoO 5 and S
Kürzlich wurde eine vollständige Übersicht über die Verfahren-"'"der" Vakuumbehandlung und damit der De carburierung in Stahl und Eisen 92 (1972) No. 15 vom 20.7.1972 auf den Seiten 716 - 724 veröffentlicht.Recently there was a complete overview of the processes - "'" of "vacuum treatment and thus decarburization in steel and iron 92 (1972) No. 15 published on July 20, 1972 on pages 716 - 724.
Andere Verfahren zur Herstellung von Stählen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt existieren, beispielsweise das irischen mittels Plasma oder mittels !Elektronenstrahl; es handelt sich bei diesen jedoch um extrem komplizierte und teure Verfahren, die in jedem Falle nur im Labor oder für die Verwendung relativ kleiner Mengen hochwertiger Stähle, für die die Kostennicht von irgendeiner Wichtigkeit sind, Anwendung finden.Other methods of making low carbon steels exist, for example the Irish by means of plasma or by means of an electron beam; however, these are extremely complicated and expensive procedures, in any case only in the laboratory or for use relatively smaller Amounts of high quality steels for which cost is not of any concern find use.
Durch die erfindungsgemäße Maßnahme sollen nun kohlenstoff arme Stähle, insbesondere Stähle hergestellt werden, die weniger als 100 ppm Kohlenstoff enthalten, und zwar auf einfachem Wege, bei dem die Verwendung teurer Vakuumaggregate vermieden wird.The measure according to the invention should now be carbon poor steels, especially steels containing less than 100 ppm carbon, and in a simple way, in which the use of expensive vacuum units is avoided.
Während eines Studiums d?r Möglichkeit der Desoxydation eines Bades schmelzflüssigen Stahls in Luft mittels Wasserstoff zeigt es sich, daß ein Blasen trockenen Wasserstoffs tatsächlich zu einer Desoxydation führte, daß aber auch in absolut unerwarteter und überraschender Weise für eine Decarburierung gesorgt wurde; die Kinetik der letztgenannten'Reaktion war sehr schnell, so daß ein Kohlenstoffgehalt von weniger als 100 ppm bei ziemlich begrenztem Wasserstoffverbrauch erreicht wurde.During a study of the possibility of deoxidation a bath of molten steel in air by means of hydrogen, it is found that a blowing dry Hydrogen actually led to deoxidation, but that decarburization was also provided in an absolutely unexpected and surprising manner; the The kinetics of the latter reaction was very rapid, so that a carbon content of less than 100 ppm is achieved with fairly limited hydrogen consumption became.
Gewisse Hypothesen wurden im Hinblick auf diese über-Certain hypotheses have been made with regard to this
AO9 883/0 97 0 - 4 -AO9 883/0 97 0 - 4 -
raschende Tatsache unter Beobachtung der bekannten Yerfahren der Decarburierung von Elektroblechen während des Anlassens nach dem Kaltwalzen aufgestellt, Elektrostahlbleche werden nämlich nach dem Niederwalzen auf die gewünschte Dicke mittels Kaltwalzens auf etwa 6000C in einer Atmosphäre entweder trocknen oder feuchten Wasserstoffs zur Decarburierung angelassen. surprising fact placed under observation of the known Yerfahren the decarburization of electric sheets during annealing after cold rolling, electrical steel sheets are annealed for decarburization namely after the rolling down to the desired thickness by cold rolling at about 600 0 C in an atmosphere of either dry or moist hydrogen.
Mit diesem Verfahren werden Kohlenstoffniveaus von 20 - 30 ppm erreicht. Wenn der Wasserstoff trocken ist, reagiert er hier mit dem Kohlenstoff zur Bildung von Kohlenwasserstoffen, hauptsächlich Methan, während dann, wenn er feucht ist, das Wasser den Kohlenstoff oxydiert, wobei hauptsächliche Punktion des Wasserstoffs darin besteht, das Wasser in der Dampfphase zu transportieren.This process achieves carbon levels of 20-30 ppm. When the hydrogen is dry it reacts here with the carbon to form hydrocarbons, mainly methane, while when wet, the water oxidizes the carbon, with the main puncture of hydrogen consists in transporting the water in the vapor phase.
Erfindungsgemäß wird trockener Wasserstoff für Zeiträume bis zu 60 Minuten und in Mengen bis zu 20 Nnr pro Tonne Stahl verwendet, so daß nach dem oben genannten Mechanismus Methan sich bilden sollte. Im vorliegenden Fall sind die thermodynamisehen Bedingungen jedoch nicht günstig für die Bildung von Kohlenwasserstoffen und außerdem zeigte die chromatographische Analyse der am Mund des Reaktionsgefäßes aufgefangenen Rauchgase keine Spur von Kohlenwasserstoffen, sondern nur Wasserstoff, Stickstoff, Wasser, Kohlenmonoxyd und Kohlendioxyd.According to the invention, dry hydrogen is used for periods of up to 60 minutes and in amounts of up to 20 Nnr used per ton of steel, so that methane should form according to the above mechanism. In the present case are the thermodynamic conditions however not favorable for the formation of hydrocarbons and also showed the chromatographic Analysis of the mouth of the reaction vessel collected flue gases no trace of hydrocarbons, only hydrogen, nitrogen, water, Carbon monoxide and carbon dioxide.
Der Decarburierungsmechansimus muß somit ein anderer sein, völlig unterschiedlich sein und mit dem oben genannten in keiner Zuordnung stehen. Die bisher ge-The decarburization mechanism must therefore be different be, be completely different and have no association with the above. The previously
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machten Hypothesen haben sich jedoch als unzufriedenstellend herausgestellt.However, the hypotheses made have been found to be unsatisfactory exposed.
Ebenfalls überraschend wurde gefunden, daß das Blasen von Wasserstoff in das Bad nicht nur zu einer erheblichen Verminderung des Kohlenstoffgehaltes sondern auch zur Herstellung eines Stahls führte, der insbesondere frei von nicht-metallischen Einschlüssen war. Dieses weitere Merkmal nach der Erfindung wird durch die folgende Tafel 1 unterstrichen. In ihr sind die Ergebnisse gewisser Versuche eingetragen, bei denen das Metallbad in zwei gleiche Teile unterteilt wurde: der eine wurde nach der Erfindung mit trockenem Wasserstoff behandelt, der andere mit den üblichen Desoxydantien und dann einem Argonblasen ausgesetzt «It was also found, surprisingly, that the blowing of hydrogen in the bath not only leads to a significant reduction in the carbon content but also led to the production of a steel that in particular was free of non-metallic inclusions. This further feature of the invention will underlined by the following table 1. The results of certain experiments are entered in it, at which the metal bath was divided into two equal parts: one was according to the invention with dry Treated with hydrogen, the other with the usual deoxidants and then exposed to an argon blow «
Die Ausgangszusammensetzung des Bades nach Gewichtsteilen war die folgende: G 0,037 ^, O2 0,064 #, Si 0,02 0M Mn 0,5 % S 0,02 $>\ P 0,01 fi und dem Äest Eisen und kleinere Verunreinigungen.The starting composition of the bath by parts by weight was as follows: G ^ 0.037, 0.064 O 2 #, Si 0.02 Mn 0 M 0.5% S 0.02 $> \ P 0.01 fi and the Äest iron and minor impurities.
TAFEL 1TABLE 1
bezogen auf den Inhalt
des mit H2 behandelten
Bades, gleich 100 gesetztInclusions index
based on the content
the treated with H 2
Bades, set equal to 100
mm ^j »· mm ^ j »·
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung ohne sie zu begrenzen.The following examples illustrate the invention without limiting it.
Ein Stahl, der nach der Behandlung mit oauerstoff im Ofen die folgende Gewichtszusammensetzung hatte:A steel that, after being treated with oxygen in the furnace, had the following weight composition:
G 0,032 i»\ O2 0,068 #, Si 0,014 %, Mn 0,44 #, S 0,015 #, P 0,009 #, temperatur 16800CG 0.032 i »\ O 2 0.068 #, Si 0.014%, Mn 0.44 #, S 0.015 #, P 0.009 #, temperature 1680 ° C
wurde 3 Minuten und 40 Sekunden lang mit Wasserstoffwas with hydrogen for 3 minutes and 40 seconds
■z■ z
in einer Menge, gleich 1,6 Nm pro Tonne Stahl "behandelt.in an amount equal to 1.6 Nm per ton of steel "treated.
Nach der Behandlung ergab sich folgende Analyse des Stahls:After the treatment, the following analysis of the Steel:
G 0,009 #, O2 430 ppm, H£ 10 cc/100 g Stahl, Si 0,011 #,G 0.009 #, O 2 430 ppm, H £ 10 cc / 100 g steel, Si 0.011 #,
Mn 0,20 #, S 0,012 56, P 0,009 #. Die Temperatur nach derMn 0.20 #, S 0.012 56, P 0.009 #. The temperature after the
Behandlung lag bei 163O0G.Treatment was 163O 0 G.
Nach dem Waschen mit Argon fiel der H2-Gehalt bis aufAfter washing with argon, the H 2 content fell to
4 Kubikzentimeter pro 100 g Stahl, während die Temperatur4 cubic centimeters per 100 grams of steel while the temperature
auf 15950G fiel.fell to 1595 0 G.
Beispeil 2
Ein btahl mit der Zusammensetzung: Example 2
A steel with the composition:
C 0,040 Si, O2 0,04 i»y Si 0,020 §έ, Mn 0,50 #, S 0,018 #, P 0,010 %, Temperatur 167O°C,C 0.040 Si, O 2 0.04 i »y Si 0.020 §έ, Mn 0.50 #, S 0.018 #, P 0.010%, temperature 1670 ° C,
wurde 5 Minuten lang mit Wasserstoff mit einer Menge, die 2,5 Nnr/t Stahl äquivalent war, behandelt.was treated with hydrogen in an amount equivalent to 2.5 Nnr / t steel for 5 minutes.
409883/097 0409883/097 0
Mach der Behandlung mittels Wasserstoff, Vaschens mittels Argon und der Zugabe der erforderlichen Elemente, hatte der Stahl die folgende Analyse:Do the treatment with hydrogen, Vaschens by means of argon and the addition of the necessary elements, the steel had the following analysis:
G 0,009 #, -O2 400 ppm, H2 3cc/100 g Stahl^ Mn 0,28 Si 0,01$>, S 0,014 >, P 0,010 #, Cr-ijfe, Gu 0,15 Mo 1 %. Die Badtemperatur lag bei 16000O.G 0.009 #, -O 2 400 ppm, H 2 3cc / 100 g steel ^ Mn 0.28 Si 0.01 $>, S 0.014>, P 0.010 #, Cr-ijfe, Gu 0.15 Mo 1%. The bath temperature was 1600 0 O.
Ein Stahl der Zusammensetzung:
G 0,025 &, O2 750 ppm, Si 0,01 $, Mn 0,2 #, S 0,01 %, A steel of the composition:
G 0.025 &, O 2 750 ppm, Si 0.01 $, Mn 0.2 #, S 0.01 %,
p 0,Oi $> p 0, Oi $>
Temperatur 167O°C,Temperature 1670 ° C,
wurde 5 Minuten lang mit Wasserstoff in einer Menge, die 3 Nnr/t ütahl äquivalent war, behandelt.was treated for 5 minutes with hydrogen in an amount equivalent to 3 Nnr / tonne steel.
Nach der Behandlung mittels Wasserstoff und dem Waschen mit Ar sowie der Zugabe der erforderlichen Elemente hatte der Stahl die folgende Zusammensetzung:After treatment with hydrogen and washing with Ar, as well as adding the necessary Elements, the steel had the following composition:
0 0,007 1°y O2 500 ppm, H2 2 cc/100 g ^tahl, Mn 0,09 #, P 0,008 $>, S 0,009 #, Si 0,006 $>, M 16,3 #, Co 6,3 ^, Mo 5,6 96, Al 0,09 #, iDi 0,3 9^. · Die Badtemperatur lag bei 15800C.0 0.007 1 ° y O 2 500 ppm, H 2 2 cc / 100 g ^ steel, Mn 0.09 #, P 0.008 $>, S 0.009 #, Si 0.006 $>, M 16.3 #, Co 6.3 ^, Mo 5.6 96, Al 0.09 #, iDi 0.3 9 ^. The bath temperature was 1580 0 C.
*bzw. 0,8 "Ä *respectively. 0.8 "Ä
Patentanspruch - 8 - Claim 8
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0023759A1 (en) * | 1979-06-29 | 1981-02-11 | William H. Moore | Method of recycling steel scrap |
| CN113373277A (en) * | 2021-05-18 | 2021-09-10 | 北京科技大学 | Method for smelting stainless steel by blowing hydrogen in AOD furnace |
| CN113373277B (en) * | 2021-05-18 | 2022-05-17 | 北京科技大学 | A method for smelting stainless steel by blowing hydrogen in AOD furnace |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2234369A1 (en) | 1975-01-17 |
| JPS5033108A (en) | 1975-03-31 |
| NL7408090A (en) | 1974-12-24 |
| IT985728B (en) | 1974-12-20 |
| FR2234369B3 (en) | 1977-04-15 |
| BE816474A (en) | 1974-10-16 |
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