BRPI0621816B1

BRPI0621816B1 - Steel pan deoxidization method

Info

Publication number: BRPI0621816B1
Application number: BRPI0621816-4A
Authority: BR
Inventors: Edgar Shumaher; Evald Shumaher; Anatoliy Konstantinovich Belitchenko; Gennadiy Arkadevich Lozin; Igor Vitalevich Derevyanchenko; Viktor Nikolaevich Khloponin; Vladimir Konstantinovich Turovskiy; Aleksandr Nikolaevich Savyuk; Konstantin Filippovich Dorn; Vladimir Vladimirovich Yakovenko; Renata Frantski; Aleksandr Heshele
Original assignee: Techcom Gmbh
Priority date: 2006-06-30
Filing date: 2006-06-30
Publication date: 2015-06-02
Also published as: DE602006021808D1; DK2039785T3; BRPI0621816A2; EP2039785A1; ATE508210T1; ES2328895T1; CN101522922A; EA200802345A1; PL2039785T3; EA014276B1; EP2039785A4; CN101522922B; DE06843948T1; EP2039785B1; SI2039785T1; WO2008002176A1; PT2039785E; ES2328895T3

Abstract

The invention relates to producing a high-quality low-carbon steel. The inventive ladle steel deoxidation method consists in introducing granulated or lump desoxidant, the density of which is less than the density of a melt in a ladle, in to a said melt. Said desoxidant is introduced during the melt pouring off a production unit into the ladle by means of a concentrated high-rate flow, the impulse of which allows the desoxidant to penetrate directly inside the melt. The desoxidant is introduced into the melt stream with the aid of a shotblast machine. The desoxidant is embodied in the form of a granulated or lump aluminium of a size ranging from 0,5 to 12,0 mm. The use of the invention makes it possible to reduce the desoxidant loss by two times, to increase the recovery thereof and to improve the metal quality.

Description

“MÉTODO DE DESOXIDAÇÃO DE AÇO NA PANELA” A presente invenção diz respeito a siderurgia, em particular a tecnologias para produzir aço baixo carbono de alta qualidade.This method relates to steelmaking, in particular technologies for producing high quality low carbon steel.

Um processo comum e especialmente importante usado na produção de aços de alta qualidade é o processo de desoxidação ou remoção de excesso de oxigênio de uma corrida preparada para carregamento na panela.A common and especially important process used in the production of high quality steels is the process of deoxidizing or removing excess oxygen from a run prepared for pan loading.

Um teor de oxigênio alto ou inadequado de um metal sólido predetermina a continuidade dos processos de oxidação de carbono residual acompanhado por óxido de carbono gasoso até que a cristalização do lingote termine. Adicionalmente, um produto acabado apresenta porosidades a gás que afeta sua qualidade e densidade.A high or inadequate oxygen content of a solid metal predetermines the continuity of residual carbon oxidation processes accompanied by gaseous carbon oxide until ingot crystallization is complete. Additionally, a finished product has gas porosities that affect its quality and density.

Deposição é um método de desoxidação mais amplamente usado em siderurgia. Este método consiste em transferir oxigênio de uma solução, onde ele está presente como óxido ferroso, para compostos não metálicos com elementos que apresentam mais afinidade para oxigênio do que do ferro e menos que do óxido ferros e que são solúveis em metal. Produtos de oxidação assim formados escapam do metal para a escória em um estado sólido ou líquido.Deposition is a deoxidation method most widely used in steelmaking. This method consists of transferring oxygen from a solution, where it is present as ferrous oxide, to non-metallic compounds with elements that have more affinity for oxygen than iron and less than oxide irons and which are soluble in metal. Oxidation products thus formed escape from the metal to the slag in a solid or liquid state.

Em práticas de produção de aços especiais, a desoxidação é realizada em uma panela, ou diretamente em uma instalação de tratamento fora do forno. Algumas vezes silícios, manganês, magnésio, bário, cálcio, ligas complexas são usadas, além de alumínio, como agentes de desoxidação e modificadores na fabricação de aço. O método mais comum de adicionar alumínio é alimentá-lo em uma panela na forma de aglomerados ou barras comensuráveis. Quando um material desoxidante é adicionado usando este método, o grau de adoção de seu elemento útil por uma corrida está a um nível extremamente baixo (por exemplo, 5-20% para alumínio) e é altamente instável. O exato método de adição implica em uma quantidade de mão de obra significativa.In special steel production practices, deoxidization is performed in a pan, or directly in an off-kiln treatment facility. Sometimes silicon, manganese, magnesium, barium, calcium, complex alloys are used in addition to aluminum as deoxidizing agents and modifiers in steel making. The most common method of adding aluminum is to feed it into a pan in the form of pellets or commensurable bars. When a deoxidizing material is added using this method, the degree of adoption of its useful element for a run is at an extremely low level (eg 5-20% for aluminum) and is highly unstable. The exact method of addition implies a significant amount of labor.

Com o propósito de reduzir perdas de desoxidante, são usados vários métodos para adicionar oxidantes aglomerados ou granulados em uma panela.In order to reduce deoxidant losses, various methods are used to add agglomerated or granulated oxidants to a pan.

Um método de desoxidação de aço na panela incluindo a adição de desoxidante granulado ou aglomerado, cuja densidade é menor que a do banho líquido, no dito banho líquido durante seu vazamento na panela em uma unidade de produção tem sido considerada um protótipo (Yu. F. Vyatkin, V. A. Vikhrevchuk, V. F. Polyakov et al."A resource-saving technology of deoxidizing Steel with aluminum in a laddle", "Chermetinformatsya Journal, No. 6, 1990, p. 53-55).A method of deoxidizing steel in the pan including the addition of granular or agglomerated deoxidizer whose density is lower than that of the liquid bath in said liquid bath during its pan leakage in a production unit has been considered a prototype (Yu. F Vyatkin, VA Vikhrevchuk, VF Polyakov et al. "A resource-saving technology of deoxidizing steel with aluminum in a ladder", "Chermetinformatsya Journal, No. 6, 1990, pp. 53-55).

Mas o método conhecido tem as seguintes desvantagens: um desoxidante quebrado é introduzido na superfície do banho líquido ou na superfície do jato de metal durante o vazamento, em virtude do que sua parte principal é queimada com oxigênio do ar e não pode dissolver no metal. Isto resulta em perda do desoxidante e obtenção de um metal de qualidade inferior. O objetivo da invenção é fornecer um método de desoxidação que possibilita melhorar a qualidade do metal e reduzir a perda de desoxidante.But the known method has the following disadvantages: A broken deoxidizer is introduced to the surface of the liquid bath or the surface of the metal jet during the leakage, as its main part is burned with oxygen from the air and cannot dissolve in the metal. This results in loss of deoxidizer and a lower quality metal. The object of the invention is to provide a deoxidation method that enables to improve metal quality and reduce deoxidant loss.

Um efeito técnico previsto é uma menor perda de desoxidante, maior estabilidade de sua aceitação e melhor qualidade do metal. O efeito técnico declarado pode ser alcançado por causa disto no método conhecido de desoxidação de aço na panela, incluindo a adição de um desoxidante granulado ou aglomerado, cuja densidade é menor que a densidade do banho líquido na panela, um desoxidante é introduzido, de acordo com a invenção, em um jato do banho líquido por meio de um fluxo concentrado de alta velocidade cujo momento garante penetração do dito desoxidante diretamente no banho líquido.An anticipated technical effect is less loss of deoxidizer, greater stability of its acceptance and better metal quality. The stated technical effect can be achieved because of this in the known method of steel pan deoxidation, including the addition of a granulated or agglomerated deoxidizer whose density is less than the density of the liquid bath in the pan, a deoxidizer is introduced according to with the invention, in a liquid bath jet by means of a high speed concentrated stream whose momentum ensures penetration of said deoxidizer directly into the liquid bath.

Outras modalidades do método de desoxidação inventivo são possíveis, que consistem no seguinte: - um desoxidante é introduzido em um jato do banho líquido, que é vazado em uma panela em uma unidade de produção, com o uso de uma máquina de jateamento de granalhas; - alumínio granulado ou aglomerado é usado como o desoxidante, grânulos ou aglomerados tendo um tamanho de 0,5 a 12 mm, que pode ser introduzido no jato do banho líquido vazado em uma unidade de produção em uma panela por uma máquina de jateamento de granalhas; - um local de introdução de um fluxo de alumínio no dito jato é selecionado dependendo de sua composição fracional, em que quanto menos grânulos, tanto mais próximo é o local de introdução do fluxo na superfície do banho líquido em uma panela que está sendo cheia. A fim de introduzir grânulos diretamente em um banho líquido com uma vazão exigida, tais grânulos ou aglomerados devem ser alimentados a uma velocidade que garante, para um dado grânulo, a condição de equilíbrio entre a pressão dinâmica de alta velocidade e a pressão estática dentro do metal. onde ω = velocidade do fluxo de agente químico;Other embodiments of the inventive deoxidation method are possible, which consist of the following: - a deoxidizer is introduced into a liquid bath jet, which is poured into a pan in a production facility using a shot blasting machine; Granulated or agglomerated aluminum is used as the deoxidizer, granules or agglomerates having a size of 0.5 to 12 mm, which can be introduced into the poured liquid bath jet in a production unit in a pan by a shot blasting machine. ; - A place for introducing an aluminum stream into said jet is selected depending on its fractional composition, where the fewer granules, the closer is the place where the stream is introduced to the surface of the liquid bath in a pan being filled. In order to introduce granules directly into a liquid bath of a required flow rate, such granules or agglomerates must be fed at a speed that ensures for a given granule the equilibrium condition between high velocity dynamic pressure and static pressure within the granule. metal. where ω = chemical agent flow rate;

Pi e p2 = densidade do fluxo de agente químico e densidade do fluxo de aço líquido, respectivamente; g = aceleração da gravidade; 1 - profundidade de penetração do agente químico no banho líquido.Pi and p2 = chemical agent flux density and liquid steel flux density, respectively; g = acceleration of gravity; 1 - depth of penetration of the chemical agent in the liquid bath.

Os cálculos mostram que, a fim de garantir condições para penetração de alumínio granulado com um tamanho de 0,5 - 12 mm diretamente no jato vazado em uma panela em uma aciaria, o dito desoxidante deve ser alimentado com um momento (impulso de força) de 40 a 318,6 N (no de N quer dizer Newton igual a 0,102 kgf).The calculations show that in order to ensure conditions for penetration of 0.5 - 12 mm granular aluminum directly into the pouring jet in a pan in a steel plant, said deoxidizer must be fed with a momentum (force impulse) from 40 to 318.6 N (from N means Newton equal to 0.102 kgf).

Os dados apresentados não cobrem todos os valores possíveis do momento de fluxo e são definidos apenas para alumínio. Uma máquina de jateamento de granalhas é um dispositivo que permite atingir penetração de um desoxidante em um banho líquido, tanto em um jato quanto sob a superfície do metal em uma panela. Tais máquinas são normalmente providas com dispositivos de medição e permitem alimentar um desoxidante em lotes de 50 a 200 kg.The data presented does not cover all possible values of the flow moment and is set for aluminum only. A shot blasting machine is a device that allows penetration of a deoxidizer into a liquid bath, either in a jet or under the metal surface in a pan. Such machines are usually provided with measuring devices and allow to feed a deoxidizer in batches of 50 to 200 kg.

Um outro recurso desta invenção é o fato de que um lugar para introduzir alumínio no jato de metal é determinado com base na sua composição fracional, quanto menor o tamanho de grânulos, tanto mais próximo da superfície do banho líquido na panela que está sendo cheia no local de introdução. Grânulos com um tamanho menor que 0,5 mm são fundidos no momento do contato com o jato de metal, que leva a uma oxidação significativa de um desoxidante pelo oxigênio do ar. Durante a alimentação de um desoxidante com um tamanho acima de 12 mm, surgem certos problemas na operação de uma máquina de jateamento de granalhas que dificultam a penetração do desoxidante em um banho líquido e contribuem para a combustão do desoxidante no ar. Quando um banho líquido vaza na borda de saída ou borda do condutor, o metal se separa e aprisiona, durante o movimento, oxigênio do ar, que leva a sua perda por queima. A potência de mistura do jato é tão alta que, se um desoxidante de pequeno tamanho for alimentado na borda do condutor, ele praticamente não entra na panela e, conseqüentemente, quando um agente químico é alimentado em um jato, deve ser determinado um local de introdução do agente químico no qual a perda de desoxidante é mínima.Another feature of this invention is that a place for introducing aluminum into the metal jet is determined based on its fractional composition, the smaller the granule size, the closer to the surface of the liquid bath in the pan being filled in. place of introduction. Granules smaller than 0.5 mm are fused at the time of contact with the metal jet, which leads to significant oxidation of a deoxidizer by air oxygen. When feeding a deoxidizer over 12 mm in size, certain problems arise in the operation of a shot blasting machine that make it difficult for the deoxidizer to enter a liquid bath and contribute to the combustion of the deoxidizer in the air. When a liquid bath leaks at the exit edge or lead edge, the metal separates and trap oxygen during air during movement, which leads to its loss by burning. The mixing power of the jet is so high that if a small size deoxidizer is fed to the conductor edge, it will practically not enter the pan and consequently, when a chemical agent is fed into a jet, a location should be determined. introduction of the chemical agent in which deoxidant loss is minimal.

Exemplo 1 O método inventivo foi implementado para produzir aço 20 em um fomo a arco. O metal foi desoxidado com manganês e silício. Durante o vazamento do metal em uma panela, pelotas de alumínio com um tamanho de 6 mm foram introduzidas em lotes de 100 quilos com o uso de uma máquina de jateamento de granalhas com uma produtividade de 400 kg/máquina. A pressão de ar na via foi 5 bar. A via de transporte foi feita de um tubo de metal, garantindo-se a introdução de um fluxo de alumínio no jato do banho líquido a uma distância de aproximadamente 1,5 a 2,0 m. A temperatura do banho líquido na saída do fomo foi 1.545 °C. Alumínio foi introduzido com o momento de 200 N com base em 1,5 kg de alumínio por tonelada de aço.Example 1 The inventive method was implemented to produce steel 20 in an arc furnace. The metal was deoxidized with manganese and silicon. During the casting of the metal in a pan, aluminum pellets with a size of 6 mm were introduced into 100 kg batches using a shot blasting machine with a productivity of 400 kg / machine. Air pressure on the track was 5 bar. The transport route was made of a metal tube, ensuring the introduction of an aluminum stream into the liquid bath jet at a distance of approximately 1.5 to 2.0 m. The liquid bath temperature at the outlet of the oven was 1,545 ° C. Aluminum was introduced at the moment of 200 N based on 1.5 kg of aluminum per ton of steel.

Durante a desoxidação do aço de acordo com o método inventivo, seu teor de oxigênio foi 0,005 - 0,006% e o teor de alumínio residual foi 0,022%. O aço produzido de acordo com o método protótipo tem um teor de oxigênio de 0,007 - 0,008% e o teor de alumínio residual de 0,017%.During deoxidation of steel according to the inventive method, its oxygen content was 0.005 - 0.006% and the residual aluminum content was 0.022%. Steel produced according to the prototype method has an oxygen content of 0.007 - 0.008% and a residual aluminum content of 0.017%.

Quando posta em prática, esta invenção permite reduzir a perda de desoxidante em duas vezes, aumenta sua aceitação e melhora significativamente a qualidade do metal.When implemented, this invention allows to reduce deoxidant loss by two times, increases its acceptance and significantly improves the quality of the metal.

Claims

I. Steel pan deoxidation method, comprising introducing a granulated or agglomerated aluminum deoxidizer into a liquid bath jet during its pouring into a pan in a production facility, where the deoxidizer has a density that is less than the density of the liquid bath in the pan, characterized in that the deoxidizing particles have a size in the range of 0.5 to 12 mm and are introduced into the liquid bath jet with a concentrated flow momentum (force impulse) in the range of 40 ° C. at 318.6 N and with a velocity given by the formula where: co = velocity of chemical agent flow; pi and p2 = chemical agent flux density and liquid steel flux density, respectively; g = acceleration of gravity; 1 = depth of penetration of the chemical into the liquid bath.

'2. Method according to claim 1, characterized in that a shot blasting machine is used to introduce the deoxidant into a poured liquid bath jet in a pan in a production unit.