CS209298B1

CS209298B1 - A method for producing ingots from non-tempered steel

Info

Publication number: CS209298B1
Application number: CS794079A
Authority: CS
Inventors: Milan Urbanec
Original assignee: Milan Urbanec
Priority date: 1979-11-20
Filing date: 1979-11-20
Publication date: 1981-11-30

Abstract

Vynález se týká způsobu potlačení uhlíkové reakce v kokile přidáním na povrch neuklidněné oceli desoxidační přísady. Při použití kusových desoxidačních přísad, např. hliníku ve tvaru housek v důsledku dlouhého časového intervalu roztavení této přísady v neuklidněné oceli a postupného utlumení varu oceli, není desoxidační prvek rovnoměrně v ingotu rozptýlen, což má nepříznivý vliv na výtěžek kovu z ingotů a způsobuje technologické problémy při válcování ingotů. Uvedené nevýhody odstraňuje způsob přidáván^ kusové desoxidační přísady tvaru housek podlé vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se housky pokládají na hladinu neuklidněné oceli spodní částíse zaoblenými tvary, zatímco zbývající část s ostrými hranami a rohy se ponechává nad hladinou oceli se struskou. Způsobu podle vynálezu lze použít všude tam, kde se vyrábí neuklidněná ocel a k zastavení varu oceli v kokilách se do oceli přidává desoxidační přísada v kusové formě.The invention relates to a method for suppressing carbon reaction in a mold by adding a deoxidizing additive to the surface of non-calmed steel. When using lump deoxidizing additives, e.g. aluminum in the form of rolls, due to the long time interval of melting of this additive in non-calmed steel and the gradual attenuation of the boiling of the steel, the deoxidizing element is not evenly distributed in the ingot, which has an adverse effect on the metal yield from the ingots and causes technological problems in the rolling of the ingots. The method of adding a lump deoxidizing additive in the form of rolls according to the invention eliminates the above disadvantages, the essence of which is that the rolls are placed on the surface of non-calmed steel with the lower part with rounded shapes, while the remaining part with sharp edges and corners is left above the surface of the steel with slag. The method according to the invention can be used wherever non-calmed steel is produced and a deoxidizing additive in lump form is added to the steel to stop the boiling of the steel in molds.

Description

(54) Způsob výroby ingotů z neuklidněné oceli(54) Method for producing ingots from unconsolidated steel

Vynález se týká způsobu potlačení uhlíkové reakce v kokile přidáním na povrch neuklidněné oceli desoxidační přísady.The invention relates to a method of suppressing the carbon reaction in a mold by adding a deoxidizing additive to the surface of the uncontaminated steel.

Při použití kusových desoxidačních přísad, např. hliníku ve tvaru housek v důsledku dlouhého časového intervalu roztavení této přísady v neuklidněné oceli a postupného utlumení varu oceli, není desoxidační prvek rovnoměrně v ingotu rozptýlen, což má nepříznivý vliv na výtěžek kovu z ingotů a způsobuje technologické problémy při válcování ingotů.When using lump deoxidizing additives, such as roll-shaped aluminum, due to the long melting time of the additive in the uncontaminated steel and gradual attenuation of the steel boiling, the deoxidizing element is not uniformly dispersed in the ingot, adversely affecting the metal yield from ingots and when rolling ingots.

Uvedené nevýhody odstraňuje způsob přidáván^ kusové desoxidační přísady tvaru housek podlé vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se housky pokládají na hladinu neuklidněné oceli spodní částí se zaoblenými tvary, zatím co zbývající část s ostrými hranami a rohy se ponechává nad hladinou oceli se struskou.The disadvantages of the aforementioned disadvantages are eliminated by the method of adding the single-piece deoxidizing additive in the shape of the rolls according to the invention, which consists in placing the rolls on the level of untreated steel with a rounded bottom while leaving the remaining sharp edges and corners above the slag steel. .

Způsobu podle vynálezu lze použít všude tam, kde se vyrábí neuklidněná ocel a k zastavení varu oceli v kokilách se do oceli přidává desoxidační přísada v kusové formě.The process according to the invention can be used wherever undisturbed steel is produced and the deoxidizing additive is added to the steel in lump form to stop the boiling of the steel in the ingot molds.

Vynález se týká způsobu výroby ingotů z neuklidněné oceli, kdy pro potlačení uhlíkové reakce v kokile se přidává na povrch neuklidněné oceli kusová desoxidační přísada, například hliník.The present invention relates to a method for producing ingots of unconsolidated steel, wherein a piece of deoxidizing additive such as aluminum is added to the unconsolidated steel surface to suppress the carbon reaction in the ingot mold.

Při výrobě neuklidněných ocelí dochází v důsledku reakce uhlíku s kyslíkem k takzvanému varu oceli v kokilách, jako následek uhlíkové reakce, která vzniká zvyšováním obsahu kyslíku a uhlíku jejich likvací a omezenou rozpustností v chladnoucí oceli. Uhlíková reakce probíhá za rozhraním utuhly kov u stěny kokily — tekutý kov a jeví se jako var ve fyzikální terminologii, i když o žádný var oceli z tohoto fyzikálního pohledu se nejedná. Je to pohyb oceli způsobený uvolňováním plynné fáze CO, který vzniká při reakci uhlík - kysličník železnatý.In the production of uncontaminated steels, the reaction of carbon with oxygen results in the so-called boiling of the steel in the ingot molds, as a result of the carbon reaction that results from increasing the oxygen and carbon content by their liquidation and limited solubility in the cooling steel. The carbon reaction proceeds beyond the boundary of the metal at the ingot mold wall - the liquid metal and appears to be a boiling point in physical terminology, although no steel boiling from this physical point of view is involved. It is the movement of steel caused by the release of the gaseous CO phase that is produced by the carbon-iron oxide reaction.

Zastavení varu v kokile se provádí různými způsoby, které využívají bud potlačení dalšího varu zvýšením tlaku v tekutém kovu, to je zvýšením tlaku v tekuté oceli se ovlivňuje průběh reakce FeO + C = Fe + CO. Zvýšením tlaku v systému se brání probíhání reakce, neboť fyzikální vliv nárůstu tlaku v systému a tedy i v kysličníku uholnatém brzdí reakci podle míry tlaku v systému existujícího. Tato fyzikálněchemická aplikace potlačení kokilového varu má velkou výhodu, neboť nedochází k tvorbě kysličníkových vměstků nebo jen nepatrně ze zplodin desoxidace v systému existujících prvků v minimální míře zastoupených, jako je např. křemík, který existuje v tisícinách, respektive maximálně v jedné až dvou setinách %. Praktické provedení tohoto způsobu potlačení varu spočívá v položení nejčastěji litinových příklopů na utuhlou ocel, tvořící se kolem vařiči oceli, to je položení příklopů až po vytvoření tuhého rámu z oceli, aby se litinový příklop nemohl ponořit do tekuté oceli. Vytvoření rámu trvá dosti dlouhou dobu od odlití ingotu. Po položení příklopů, neboli jinak řečeno vík, na rám je omezen přístup kyslíku ze vzduchu, intenzita varu se tlumí, bubliny v zóně tuhnutí jsou opět zachycovány ve větší míře, což způsobuje narůstání tekuté oceli. Ocel se začíná dotýkat litinového víka, tuhne ve styku s ním a tím se vytváří v ingotu vlastní přetlakový systém. Narůstající tlak potlačuje průběh uhlíkové reakce pokud přetlak v ingotu nezpůsobí protržení dosud slabé utuhlé vrstvy oceli pod víkem. Tomuto způsobu potlačení varu oceli v kokile se říká mechanické víkování ingotů.The boiling in the ingot mold is carried out in various ways which utilize either the suppression of further boiling by increasing the pressure in the liquid metal, i.e. by increasing the pressure in the liquid steel, the reaction of the FeO + C = Fe + CO reaction is influenced. By increasing the pressure in the system, the reaction is prevented because the physical influence of the pressure increase in the system and thus in the carbon monoxide hinders the reaction according to the pressure level in the existing system. This physicochemical application of chill boil control has a great advantage, as there is no formation of oxide inclusions or only slightly from the products of deoxidation in the system of existing elements to a minimum extent, such as silicon, which exists in thousandths or at most one to two hundredths% . A practical embodiment of this method of boiling suppression consists in laying the most often cast iron flaps on the solid steel formed around the cooking steel, that is, laying the flaps only after forming a rigid steel frame so that the cast iron flap cannot be immersed in liquid steel. Creating the frame takes quite a long time since the ingot is cast. After the hatches, or lids, are placed on the frame, oxygen is restricted from the air, the boiling intensity is reduced, and bubbles in the freezing zone are again trapped to a greater extent, causing liquid steel to build up. The steel begins to touch the cast iron lid, solidifies in contact with it, thereby forming a pressure relief system in the ingot. Increasing pressure suppresses the course of the carbon reaction if the overpressure in the ingot does not rupture the still weak solidified layer of steel under the lid. This method of suppressing the boiling of steel in the ingot mold is called mechanical lidding of ingots.

Jiný způsob potlačení uhlíkové reakce spočívá ve snížení obsahu kysličníku železnatého přidáním desoxidačního prvku, majícího větší afinitu ke kyslíku, než má železo. V běžné praxi se používá k tomuto účelu hlavně křemíku nebo hliníku, a to ve ferosiliciu nebo jako hliník hutní či přetavený ve formě pevné, krupice, granálie, sekaný drát, housky, či ve slitině, ve které je AI zastoupen v hlavním podílu nebo jako hliník či jeho slitina ve formě roztavené.Another way of suppressing the carbon reaction is to reduce the iron oxide content by adding a deoxidizing element having a greater affinity for oxygen than iron. Normally silicon or aluminum is used for this purpose, either in ferrosilicon or as dense or remelted aluminum in the form of solid, semolina, granular, chopped wire, buns, or in an alloy in which AI is represented in the main fraction or as aluminum or its alloy in molten form.

U tohoto způsobu se dosáhne potlačení varu za cenu vzniku produktů desoxidace v tekuté oceli a část těchto produktů ve formě vměstků je vždy v ingotu zadržena. Běžná praxe tohoto způsobu spočívá buď v prostém přidání ferosilicia na povrch vařící oceli, většinou s mechanickým rozmícháním v oceli, nebo na bázi hliníku či jeho slitin přidáním ve formě hliníkové krupice, granalií či odlitků, nazývaných housky, rqvněž většinou s rozmícháním v oceli, nebo se přidává hliník či jeho slitiny ve formě tekuté. Takovýto způsob se nazývá chemické víkování ingotů.In this process, boiling suppression is achieved at the expense of the formation of desoxidation products in the liquid steel and part of these products in the form of inclusions is always retained in the ingot. The common practice of this method is either to simply add ferro-silicon to the surface of boiling steel, mostly with mechanical stirring in steel, or based on aluminum or its alloys by adding in the form of aluminum grits, granules or castings, called rolls, also mostly with stirring in steel. Aluminum or its alloys are added in liquid form. Such a method is called the chemical lidding of ingots.

Výhody mechanického víkování spočívají v získávání ingotů s velmi malým podílem neplastických kysličníkových vměstků a s velmi čistou okrajovou vrstvou ingotu. Nevýhodou tohoto způsobu je velká chemická nestejnorodost v obsahu uhlíku, fosforu, ale hlavně síry, v horní části ingotu proti povrchovým vrstvám ingotu, což způsobuje nutnost, kromě odstřihu výmětu pro rozštěpování vývalku v důsledku špatné plasticity oceli s vysokým obsahem síry, který snižuje výtěžek použitelného výrobku z ingotu, odtřiďovat část výrobku kvůli podřadné jakosti, která pochází z horní části ingotu. Kromě popsaných nevýhod je mechanické víkování velmi pracné, po stránce bezpečnosti a hygieny práce je nevhodné a po stránce organizační je brzdou v současné době již svými možnostmi poddimenzovaných odléváren.The advantages of mechanical lidding consist in obtaining ingots with a very low proportion of non-plastic oxide inclusions and a very clean ingot edge layer. The disadvantage of this method is the high chemical heterogeneity in the content of carbon, phosphorus, but mainly sulfur, in the upper part of the ingot against the ingot surface layers, which makes it necessary, except for shredding the scrap for splitting of rolled metal due to poor plasticity of high sulfur steel, of the ingot product, sorting out a portion of the product for inferior quality that comes from the top of the ingot. In addition to the disadvantages described above, mechanical lidding is very laborious, it is unsuitable in terms of safety and hygiene at work, and in terms of organization it is currently a brake on its under-dimensioned foundries.

Výhody chemického víkování spočívají ve vysokém výtěžku použitelného výrobku a v rovnoměrnějším rozložení prvků v ingotu. Nevýhodou je však, že pro horší čistotu po stránce vměstkovitosti, lze tento způsob použít u ingotů a výrobků z nich, u kterých tyto vměstky vzniklé po přidání desoxidovadel nejsou na závadu užitných vlastností. Nevýhodou při použití tekutých desoxidovadel je vysoká pracnost při údržbě tavících pícek pro tavení hliníku či jeho slitin, spotřeba energie pro tavení hliníku či jeho slitin a vysoká pracnost a náročnost po bezpečnostní stránce, neboť je nutno přenášet taveninu od pícek ke kokilám obyčejně ve stísněných prostorách odlévacích plošin odléváren. Proto se ve většině našich oceláren od používání tekutého hliníku ěi jeho slitin upustilo a používají se desoxidovadla na bázi hliníku nejvíce ve formě housek. Nevýhodou současného způsobu používání hliníkových housek nebo hliníku ve formě krupice, granálií apod. je ta skutečnost, že přidané množství desoxidovadla se netaví na povrchu proudícího kovu se struskou v kokile najednou v celém objemu, ale postupně, což způsobuje tlumení kokilového varu a při úplném roztavení přidaného desoxidovadla není pohyb oceli již takový, aby jako transportní médium dopravil desoxidační prvek do potřebné hloubky ingotu, přičemž na povrchu natavené dosoxidovadlo v přebytku není využito. To způsobuje, že ve spodních vrstvách ingotu pokračuje uhlíková reakce dále, vytváří vysoký tlak a horní část desoxidovaného kovu není schopna odolat tomuto tlaku, protrhává se, kov vytéká na horní utuhlou vrstvu ingotu a při válcování odpadávají tyto kusy a způsobují ztrátu na výtěžku kovu z ingotu, poruchy a prostoje při válcování.The advantages of chemical lidding are the high yield of the usable product and the more even distribution of the elements in the ingot. The disadvantage, however, is that, for poor purity in terms of inclusions, this method can be applied to ingots and articles thereof, in which the inclusions formed after the addition of the desoxide agents do not impair the performance properties. The disadvantages of using liquid deoxide agents are the high maintenance of melting furnaces for melting aluminum or its alloys, the energy consumption for melting aluminum or its alloys, and the high labor and safety requirements, since it is necessary to transfer the melt from the furnaces to the molds usually in confined casting areas. platforms of foundries. Therefore, in most of our steel mills, the use of liquid aluminum or its alloys has been abandoned and aluminum-based deoxidizers are mostly used in the form of rolls. A disadvantage of the current method of using aluminum ingots or aluminum in the form of semolina, granules, etc. is that the added amount of deoxidizer does not melt on the surface of the flowing metal with slag in the mold all at once, but gradually, causing dampening of the chill boil. The addition of the deoxidizing agent is not such that the movement of the steel is such that it transports the deoxidizing element to the required ingot depth as the transport medium, while the superfused molten dosoxide is not utilized in excess. This causes the carbon in the lower layers of the ingot to continue, creating a high pressure and the upper part of the deoxidized metal is unable to withstand this pressure, ruptures, the metal flows to the upper solidified ingot layer and these pieces fall off during rolling and cause loss of metal yield ingot, rolling failures and downtime.

Hlavní příčinou tohoto stavu je dlouhý časový interval od počátku tavení do úplného roztavení přidaného desoxidovadla na bázi hliníku, což způsobuje postupné tlumení proudění oceli se všemi již popsanými důsledky.The main cause of this state is the long time interval from the beginning of the melting to the complete melting of the added aluminum-based deoxide, causing a gradual dampening of the steel flow with all the consequences already described.

Uvedené nevýhody odstraňuje způsob výroby ingotů z neuklidněné oceli, přičemž se do oceli v průběhu uhlíkové reakce v kokile přidává kusová desoxidační přísada tvaru housek, podle vynálezu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že se housky pokládají na hladinu neuklidněné oceli svou spodní částí, přičemž horní částí še ponechávají nad i hladinou neuklidněné oceli se struskou.The above disadvantages are overcome by the process for producing ingots of non-calibrated steel, wherein a lump-shaped, deoxidative additive in the shape of the rolls according to the invention is added to the steel during the carbon reaction in the ingot mold. The essence of the invention is that the rolls are laid on the surface of the restless steel with their lower part, while leaving the upper part with the slag above the surface of the restless steel.

Způsobem podle vynálezu se na hladinu od kokily ke středu proudící neuklidněné oceli se j vzniklou kokilovou struskou přidá desoxidační i i hliník či jeho slitina v pevném skupenství v kusu nebo kusech ve formě odlitku, to je housky tak, aby při styku s ocelí a struskou nedošlo ke styku s ostrými hranami a ostrými rohy či ostřinámi odlitku housky. To znamená, že ve smyslu vynálezu se housky pokládají na hladinu lázně v kokile tou částí, jíž nutno rozumět spodní část odlitku při lití housek do forem na licím poli. Horní částí nutno rozumět zbývající část odlitku při lití housek do forem na licím poli, u které, na rozdíl od spodní části odlitku se zaoblenými tvary, se vyskytují ostré hrany, rohy a ostřiny.By the method according to the invention, the deoxidizing aluminum or its alloy in solid form in the piece or pieces in the form of a casting is added to the surface of the solidified steel flowing from the ingot mold with the resulting ingot slag. contact with sharp edges and sharp corners or burr cast ingots. That is, in the sense of the invention, the rolls are laid on the surface of the bath in the ingot mold by the part which must be understood as the lower part of the casting when casting the rolls into molds on the casting field. The upper part is to be understood as the remainder of the casting when casting the rolls into molds on the casting field, in which, in contrast to the lower part of the casting with rounded shapes, sharp edges, corners and burrs occur.

Pokud je tato rozhodující podmínka splněna, vytvoří se ve stykové části pevné přidané housky s kokilovou struskou či kovem jakoby ochranný ! obal utuhlé strusky či kovu, nedochází k reakci se stále nezmenšenou intenzitou proudící neuklidněné oceli, přidané desoxidovadlo se v ochrannémIf this decisive condition is met, a solid added bun with a slag or slag is formed in the contact part as if protective! coating of solid slag or metal, does not react with continuously reduced intensity of flowing uncontrolled steel, added deoxidizer in protective

Claims

SUBJECT

A process for producing ingots of unconsolidated steel, comprising adding to the unconsolidated steel during the carbon reaction in the ingot mold a lump deoxidizing additive in the form of a bun, characterized in that the buns are heated and suddenly melted throughout the bulk. At that point, an exoreaction with the chill slag occurs, which is a signal for mixing the molten aluminum. Since the boiling of uncontaminated steel has not been limited at all, excellent mixing results are achieved, since the deoxidizer is conveyed to the required ingot depth by the intensively flowing metal for optimum utilization. The interval between the start of the melting and the start of the reaction with the uncontaminated steel until the end of the melting is almost zero.

An example of a specific embodiment of a method for producing ingots according to the invention:

When casting an ingot weighing 4.8 i ΐ. In untreated carbon steel of 0.07% carbon, 0.33% manganese, 0.03% silicon, max. 0.015% phosphorus and 0.027% sieves, the rest of the iron, 1 roll of remelted aluminum weighing 5 minutes was added 2.4 kg by contacting the ingot mold slag or flowing steel only with the lower rounded shapes, while the sharp edges with the burrs remained above the slag. This roll floated in the slag for 35 seconds with the non-damped boiling of the steel. During this time, the aluminum slag completely melted in the slag coating, began to react exothermically with the slag and by stirring with a 12 mm wire, the steel in the ingot mold immediately stopped. The surface of the ingot gradually bulged, but there was no rupture.

The process according to the invention can be used wherever it is presently used for stopping the carbon reaction in the ingot mold of all methods used for chemical lidding, starting with ferro-silicon, starting with aluminum in the form of buns.

OF THE INVENTION they put the restless steel on their surface with their lower part and leave the upper part above the surface of the restless steel with slag.