Un método de refinado que refina mediante soplado de una mezcla de gases que incluye oxígeno gaseoso en un acero fundido que contiene cromo en un recipiente de refinado,

caracterizado dicho método de refinado para un acero fundido que contiene cromo, porque tiene una primera etapa de soplado de dicha mezcla de gases aplicando una presión en el interior del recipiente en el intervalo de 400 Torr (53 kPa) a presión atmosférica, una segunda etapa de soplado de dicha mezcla de gases haciendo vacío en dicho recipiente de 250 a 400 Torr (33 a 53 kPa), y una tercera etapa de soplado de dicha mezcla de gases haciendo todavía vacío en el interior del recipiente como máximo a 250 Torr (33 kPa), y porque refina poco a poco pasando de la primera etapa a la segunda etapa a una concentración de carbono en el fundido de 0,8 a 0,3% y pasando de la segunda etapa a la tercera etapa a una concentración de carbono en el fundido de 0,4 a 0,1%

CAMPO TÉCNICO

La presente invención se refiere a un método de refinado y aparato de refinado para acero fundido que contiene cromo, el cual refina el acero fundido que contiene cromo en un recipiente de refinado soplando un gas que contiene oxígeno gaseoso.

ANTECEDENTES DE LA TÉCNICA

Cuando se refina acero al cromo, en particular acero inoxidable y otros aceros al cromo que contienen al menos 9% de cromo, se ha usado ampliamente el método de refinado por descarburación por el método de AOD de soplado de oxígeno gaseoso o una mezcla de gases de oxígeno gaseoso y un gas inerte en un fundido contenido en un recipiente de refinado. En el método de AOD, cuando avanza la descarburación y la concentración de carbono en el fundido disminuye, el cromo se oxida más fácilmente, por lo que se ha adoptado el método de subir la relación de gas argón u otro gas inerte en el gas soplado junto con la disminución de la concentración de carbono para suprimir la oxidación del cromo. Sin embargo, en la región de concentración baja de carbono, la velocidad de descarburación disminuye mucho, de modo que se requiere mucho tiempo hasta alcanzar la concentración deseada de carbono. Además, al aumentar la relación de gas inerte en el gas soplado, aumenta mucho la cantidad de consumo de gas inerte caro. Esto tampoco es económicamente ventajoso.

Como método para promover la descarburación en la región de concentración baja de carbono, se pueden mencionar el uso del método de refinado a vacío. La publicación de patente japonesa no examinada (Kokai) nº 6-287629 describe el método de suministrar oxígeno gaseoso o una mezcla de gases de oxígeno gaseoso y gas inerte como el gas soplado, descarburar el fundido hasta que la concentración de carbono en el fundido disminuye a 0,5% en peso, hacer vacío en el recipiente como máximo a 200 Torr (26 kPa), y continuar la descarburación del fundido después de que la concentración de carbono disminuya por debajo de este valor. Puesto que al realizar este tratamiento a vacío a partir de una concentración relativamente alta de carbono y al realizar la descarburación mediante una mezcla de gases con oxígeno gaseoso en condiciones de vacío, mejora la eficacia del oxígeno para la descarburación, entonces mejora la velocidad de descarburación con la misma cantidad de suministro de oxígeno, se pueden reducir las unidades de inyección de silicio y las unidades de inyección de gas inerte caro y se puede acortar el tiempo de refinado. La presión dentro del recipiente en el tratamiento a vacío se lleva como máximo a 200 Torr (26 kPa) porque se considera que la eficacia del oxígeno para la descarburación disminuye a una presión mayor que está.

La publicación de patente japonesa no examinada (Kokai) nº 9-71809 también describe un método de refinado que comprende la descarburación de un fundido mediante soplado de un gas que contiene oxígeno gaseoso en condiciones atmosféricas, después cambio del tratamiento atmosférico al tratamiento a vacío en la etapa en la que la concentración de carbono disminuye de 0,7 a 0,05% en peso, y soplado de un gas que contiene oxígeno gaseoso con un vacío de 200 (26 kPa) a 15 Torr (2 kPa). Las condiciones de vacío son como máximo 200 Torr (26 kPa) porque se considera que el tratamiento a vacío no puede ser eficaz realizado a una presión mayor que está.

Al realizar el tratamiento a vacío en una región de la concentración de carbono de una concentración de carbono como máximo de 0,5% en peso o una concentración de carbono como máximo de 0,7% en peso y soplado de gas que contiene oxígeno gaseoso en el tratamiento a vacío, se puede producir una mejora de la velocidad de descarburación y una reducción del uso del gas inerte caro, pero si se pudiera conseguir un tiempo de refinado mucho más corto o una menor cantidad del gas inerte que se usa, esto contribuiría en gran medida a la reducción de los costes de producción y a la mejora de la productividad.

Por otra parte, es extremadamente difícil el refinado del acero al cromo con contenido ultrabajo de carbono con una concentración de carbono como máximo de 0,01% por el método de AOD. Como método para promover la descarburación en dicha región de concentración baja de carbono, se puede mencionar el uso del método de refinado a vacío. Como uso del método de refinado a vacío, son generales el método VOD de refinado a vacío por descarburación en un convertidor hasta una concentración adecuada de carbono, después desplazamiento del fundido a un recipiente de refinado a vacío, y el método de uso de un horno de AOD con vacío para el refinado a vacío a la vez que se pone una campana de extracción sobre el horno de AOD.

Como ejemplo del método de AOD, la publicación de patente japonesa no examinada (Kokai) nº 51-142410 describe el método de refinado con oxígeno en un convertidor, después descarburación del fundido en una cuchara de descarburación a vacío para llevar la concentración de carbono después del tratamiento a vacío a 0,008%.

Como método que usa un horno de AOD de vacío, la publicación de patente japonesa no examinada (Kokai) nº 60-10087 describe el método de refinado del acero al cromo refinando primero mediante oxígeno gaseoso a la temperatura normal inicial hasta que el carbono disminuye a aproximadamente de 0,2 a 0,4% en peso, después parando el suministro de oxígeno gaseoso mientras se continua agitando el fundido mediante el gas inerte en el mismo recipiente, disminuyendo continuamente la presión dentro del recipiente a aproximadamente 10 Torr (1,3 kPa), y disminuyendo la concentración de carbono después del tratamiento a vacío a 0,13%.

El documento JP08283827 describe un aparato para refinar metal fundido con una unidad de tratamiento de escape. El documento DE4405198 describe un procedimiento para refinar metal fundido a vacío en dos etapas de soplado.

Con el método anterior, la descarburación a vacío usa solamente gas inerte, de modo que se suprime la oxidación del cromo, pero la fuente de oxígeno de la descarburación se convierte en el oxígeno en el fundido o el oxígeno en la escoria y la velocidad de suministro de oxígeno se hace más lenta, de modo que se puede producir una disminución de la velocidad de descarburación. Por lo tanto, no se puede decir que este sea un método de refinado por descarburación eficaz. A diferencia de esto, la publicación de patente japonesa no examinada (Kokai) nº 6-287629 describe un método de refinado por descarburación para el acero fundido que contiene cromo que comprende suministrar una mezcla de gases de oxígeno gaseoso y gas inerte como gas soplado, llevando a cabo el refinado por descarburación a presión atmosférica hasta que la concentración de carbono en el fundido disminuye a 0,5% en peso, y después, cuando la concentración de carbono disminuye por debajo de este valor, se hace vacío en el interior del recipiente hasta como máximo 200 Torr (26 kPa) y se continua la descarburación del fundido. En este método, se suministra gas que incluye oxígeno gaseoso incluso en el refinado a vacío. Debido a esto, mejora la eficacia del oxígeno para la descarburación, de modo que se logra una mejora de la velocidad de descarburación y se puede acortar el tiempo de refinado, de modo que se puede lograr una gran reducción de los costes de refinado y una mejora de la productividad, y se hace más fácil el refinado por debajo de la región de contenido ultrabajo de carbono de una concentración de carbono como máximo de 0,01% en peso. En esta invención, la cantidad total de gas soplado durante el recocido a vacío es 0,3 Nm3/min.T.

En el refinado por descarburación de acero fundido que contiene cromo con contenido ultrabajo de carbono, aplicando el refinado a vacío en la descarburación en la región de concentración baja de carbono y usando un gas que contiene oxígeno gaseoso como el gas soplado inferior en el momento del refinado a vacío, se puede realizar el refinado de una región de contenido de carbono ultrabaja de una concentración de carbono como máximo de 0,01% en peso, pero la velocidad de descarburación disminuye gradualmente junto con la disminución de la concentración de carbono, de modo que para descarburizar el fundido hasta esta región de contenido ultrabajo de carbono, es necesario un tiempo de refinado extremadamente largo comparado con el refinado por descarburación hasta la región normal de contenido bajo de carbono. Por lo tanto, comparado con el refinado habitual del acero al cromo con contenido bajo de carbono, se provoca una disminución de la productividad del... [Seguir leyendo]

1. Un método de refinado que refina mediante soplado de una mezcla de gases que incluye oxígeno gaseoso en un acero fundido que contiene cromo en un recipiente de refinado, caracterizado dicho método de refinado para un acero fundido que contiene cromo, porque tiene una primera etapa de soplado de dicha mezcla de gases aplicando una presión en el interior del recipiente en el intervalo de 400 Torr (53 kPa) a presión atmosférica, una segunda etapa de soplado de dicha mezcla de gases haciendo vacío en dicho recipiente de 250 a 400 Torr (33 a 53 kPa), y una tercera etapa de soplado de dicha mezcla de gases haciendo todavía vacío en el interior del recipiente como máximo a 250 Torr (33 kPa), y porque refina poco a poco pasando de la primera etapa a la segunda etapa a una concentración de carbono en el fundido de 0,8 a 0,3% y pasando de la segunda etapa a la tercera etapa a una concentración de carbono en el fundido de 0,4 a 0,1%.

2. Un método de refinado para un acero fundido que contiene cromo como se expone en la reivindicación 1, caracterizado porque refina aplicando una velocidad de soplado de la mezcla de gases en dicha segunda etapa de al menos 0,4 Nm3/min por tonelada de fundido.

3. Un método de refinado para un acero fundido que contiene cromo como se expone en la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque en dicha primera etapa, la realización del refinado comprende el refinado durante todo el periodo a presión atmosférica, refinado durante todo el periodo a presión reducida, o refinado primero a presión atmosférica y después a presión reducida.

4. Un método de refinado para un acero fundido que contiene cromo como se expone en la reivindicación 1 ó 3, caracterizado porque cuando se refina a presión atmosférica en dicha primera etapa, se refina usando tanto soplado superior como soplado inferior como el soplado de dicha mezcla de gases.

5. Un método de refinado para un acero fundido que contiene cromo como se expone en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque cuando se refina a presión atmosférica en dicha primera etapa, se refina usando solo oxígeno para el soplado de dicha mezcla de gases.

6. Un método de refinado para un acero fundido que contiene cromo como se expone en la reivindicación 1, caracterizado porque en dicha tercera etapa, se refina haciendo vacío además poco a poco en el interior del recipiente junto con la disminución de la concentración de carbono en el fundido.

7. Un método del refinado para un acero fundido que contiene cromo como se expone en la reivindicación 1, caracterizado porque en dicha tercera etapa, se refina por cualquier medio de suministro de gas inerte solo para el soplado de dicha mezcla de gases, se reduce gradualmente la relación de suministro de oxígeno gaseoso en dicha mezcla de gases junto con la disminución de la concentración de carbono en el fundido, o se suministra gas inerte después de la disminución de la relación de oxígeno gaseoso en dicha mezcla de gases.

8. Un método de refinado para un acero fundido que contiene cromo como se expone en la reivindicación 1, caracterizado porque se empieza a hacer vacío en el interior de dicho recipiente de refinado, después se sopla gas inerte, nitrógeno u otro gas no oxidante o una mezcla de gases de los mismos para reducir la concentración de oxígeno en el gas de escape a como máximo 7% en volumen, después se sopla dicha mezcla de gases en dicho recipiente de refinado en el que se ha hecho vacío y se inicia el refinado.

9. Un método de refinado para un acero fundido que contiene cromo como se expone en la reivindicación 1, caracterizado porque en la tercera etapa se reduce la concentración de carbono en el fundido hasta como máximo 0,08%, después se restablece la presión en el recipiente a como máximo 400 Torr (53 kPa), después se sopla por la parte inferior la mezcla de gases y se refina a vacío a una velocidad de soplado de la mezcla de gases de al menos 0,4 Nm3/min por tonelada de fundido, para así reducir el carbono a un nivel ultrabajo.

10. Un método de refinado para un acero fundido que contiene cromo como se expone en la reivindicación 1, caracterizado porque después de dicha tercera etapa, se restablece la presión dentro del recipiente a al menos 400 Torr (53 kPa), después se sopla por la parte inferior la mezcla de gases, se reduce la relación de oxígeno gaseoso en la mezcla de gases soplada a como máximo 30%, se reduce la presión en el interior del recipiente a como máximo 100 Torr (13 kPa), y se continúa el refinado.

11. Un aparato de refinado para un acero fundido que contiene cromo, caracterizado dicho aparato de refinado para un acero fundido que contiene cromo porque comprende un recipiente de refinado a vacío (1), una unidad de adición de aleación y submaterial dispuesta encima del recipiente de refinado a vacío (1), refrigerador del gas de escape (8), válvula de vacío, unidad de extracción de vacío (10) de tipo eyector de una etapa o múltiples etapas, y (11) una bomba de vacío de tipo hidráulica, dispuestos de forma sucesiva, y porque tiene una válvula de control de la presión en condiciones de vacío (22) para devolver parte del gas de escape (15) desde el lado corriente abajo de dicha bomba de vacío de tipo hidráulica (11) al lado corriente arriba de dicha bomba de vacío de tipo hidráulica (11).

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12. Un aparato de refinado para un acero fundido que contiene cromo como se expone en la reivindicación 11, caracterizado porque está provisto de un medio para ajustar el grado de abertura de dicha válvula de ajuste de la presión usada para controlar el vacío (28), para controlar el grado de vacío en el interior de dicho recipiente de refinado a vacío, para devolver parte del gas de escape que sale de dicha bomba de vacío de tipo hidráulica (11) al lado corriente arriba del paso del gas de escape de dicha bomba de vacío de tipo hidráulica.

13. Un aparato de refinado para un acero fundido que contiene cromo como se expone en la reivindicación 11, caracterizado porque proporciona un medio que dispone una válvula de vacío (23) entre un lado de escape de dicha unidad de extracción de vacío de tipo eyector (10) de una etapa o de múltiples etapas y dicha bomba de vacío de tipo hidráulica (11) y dicho lado del recipiente de refinado a vacío de dicho refrigerador del gas de escape, cierra dicha válvula de vacío antes del inicio del refinado a vacío para poner dicha unidad de extracción de vacío de tipo eyector y dicha bomba de vacío de tipo hidráulica en un estado de vacío con antelación, y abre dicha válvula de vacío simultáneamente con el inicio del refinado a vacío para elevar el grado de vacío del recipiente de refinado a vacío.

14. Un aparato de refinado para un acero fundido que contiene cromo como se expone en la reivindicación 11, caracterizado porque proporciona un medio para ajustar el grado de abertura de dicha válvula de control de la presión usada para controlar el vacío en condiciones de vacío con antelación, para restablecer hasta 10% del flujo del gas de escape en el lado corriente arriba de dicha bomba de vacío de tipo hidráulica, y después ajustar inmediatamente el grado de vacío en dicho recipiente de refinado a vacío cuando se añade aleación y submaterial durante el refinado en condiciones de vacío en el recipiente de refinado a vacío.

15. Un aparato de refinado para un acero fundido que contiene cromo como se expone en la reivindicación 11, caracterizado porque proporciona una unidad de sellado que tiene una válvula de sellado (34) para sellar un puerto de adición en la parte inferior de dicha unidad de adición de aleación y material secundario, y dispone una lanza ficticia (33) integrada con dicha unidad de sellado en la parte inferior de dicha válvula de sellado o la dispone de forma que se puede elevar conectada con dicha unidad de sellado.

16. Un aparato de refinado para un acero fundido que contiene cromo como se expone en la reivindicación 15, caracterizado porque proporciona un puerto de sellado para soplar gas de sellado a un espacio entre las paredes interiores del puerto de adición (40) de dicha unidad de aleación y material secundario y dicha lanza ficticia (33).

17. Un aparato de refinado para un acero fundido que contiene cromo como se expone en la reivindicación 11, caracterizado porque proporciona una cubierta central (31) que tiene una función de refrigeración en la parte inferior de dicha unidad de adición de aleación y material secundario.

18. Un aparato de refinado para un acero fundido que contiene cromo como se expone en la reivindicación 11, caracterizado porque proporciona en la parte posterior de dicho refrigerador del gas de escape (8) dentro del sistema del aparato de refinado, una unidad de detección de escape de agua capaz de detectar el escape de agua midiendo al menos una de la temperatura del vapor o la presión del vapor en el gas de escape.

19. Un aparato de refinado para un acero fundido que contiene cromo como se expone en la reivindicación 11, caracterizado porque dispone en la parte posterior de dicha unidad de extracción de vacío de tipo eyector de una etapa

o múltiples etapas y dicha bomba de vacío de tipo hidráulica, un tanque de almacenamiento del agua de retorno (27) conectado con estas y unido a una unidad de ventilación de gases (29).

20. Un aparato de refinado para un acero fundido que contiene cromo como se expone en la reivindicación 19, caracterizado porque proporciona una cubierta hidráulica que tiene una cubierta de separación (16), dispuesta sin estar fija, en la parte superior de dicho tanque de almacenamiento del agua de retorno.

21. Un aparato de refinado para un acero fundido que contiene cromo como se expone en la reivindicación (20), caracterizado porque el peso de dicha cubierta hidráulica cumple la siguiente fórmula (1):

(W1+W2) x 9,8 > P x S... (1)

en la que,

W1: peso de la cubierta de separación (kg)

W2: peso del peso colocado encima de la cubierta de separación (kg)

P: presión máxima del gas que actúa dentro del tanque de almacenamiento del agua de retorno (Pa)

S: área máxima de la proyección de la superficie interior de la cubierta de separación móvil en el plano horizontal (m2).

22. Un aparato de refinado para un acero fundido que contiene cromo como se expone en la reivindicación 20 ó 21, caracterizado porque la altura del agua de sellado de dicha cubierta hidráulica cumple la siguiente fórmula:

H-L > 9,8 x 103 x P. . . (2) en la que,

H: altura exterior de las paredes laterales del tubo externo de la cubierta de separación de la cubierta hidráulica

(m)

P: presión máxima del gas que actúa dentro del tanque de almacenamiento del agua de retorno (Pa)

L: altura del paso del agua de sellado entre el tubo interior y el tubo exterior en la cubierta hidráulica (m).