CS209662B1

CS209662B1 - Method of producing steel for electrical purposes

Info

Publication number: CS209662B1
Application number: CS374878A
Authority: CS
Inventors: Jiri Szlauer; Petr Pacl
Original assignee: Jiri Szlauer; Petr Pacl
Priority date: 1978-06-08
Filing date: 1978-06-08
Publication date: 1981-12-31

Abstract

Vynález se týká způsobu výroby oceli určené pro elektrotechnický průmys1?jako jsou například plechy a pásy pro magnetické obvody elektrických strojů. Závažným technickým problémem je docílení čistoty oceli,zejména co do obsahu nekovových vměstků. Podstata vynálezu spočívá v tom, že se ocel přelévá postupně do nádob s různým množstvím desoxidovadla a s různou rychlostí přelévání. Vynález lze využít v hutnictví, v ocelárnách s výrobou elektrotechnické oceli.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing steel for electrical engineering, such as sheets and strips for electrical circuits. A serious technical problem is the achievement of steel purity, especially in the content of non-metallic inclusions. The essence of the invention is that the steel is gradually poured into containers with different amounts of deoxidizer and with different spill rates. The invention can be used in metallurgy, in steel mills with electrical steel production.

Description

Vynález se týká způsobů výroby oceli určená pro elektrotechnický průmysl, jako jsou například plechy a pásy pro magnetické obvody elektrických strojů s obsahem křemíku 0,7 až 7,0 7> hmotností.The invention relates to methods for producing steel intended for the electrical industry, such as, for example, sheets and strips for magnetic circuits of electrical machines having a silicon content of 0.7 to 7.0% by weight.

Je známo, že výchozí ocel má mít nízký obsah nekovových vměstků, zejména termodynamicky stabilních, obsahujících hliník, titan, vápník, hořčík. K legování křemíkem používá se ferosilicium s obsahem křemíku 50 až 90 Z hmotnosti, zbytek Železo a doprovodné prvky jako nečistoty. Je známo, že ferosilicium se přidává do pece nebo do pánví, popřípadě během vakuového zpracování v množství potřebném pro dosažení požadovaného obsahu křemíku a ocel se dále homogenizuje profoukáváním inertním plynem nebo zpracováním ve vakuové stanici, popřípadě přeléváním z nádoby do nádoby, přičemž nádobou je myšlen ocelářský agregát nebo pánev.It is known that the starting steel should have a low content of non-metallic inclusions, especially thermodynamically stable, containing aluminum, titanium, calcium, magnesium. Ferro-silicon with a silicon content of 50 to 90% by weight, the remainder Iron and the accompanying elements as impurities are used for silicon alloying. It is known that ferro-silicon is added to the furnace or ladles, optionally during the vacuum treatment in an amount necessary to achieve the desired silicon content, and the steel is further homogenized by inert gas purging or vacuum treatment, or by pouring from vessel to vessel. steel aggregate or ladle.

Nevýhodou těchto postupů je zejména zvýšený přechod některých doprovodných prvků z ferosilicia do oceli. Z hlediska požadavků na co nejlepší magnetické vlastnosti konečného výrobku je zvláště nežádoucí, že z ferosilicia přecházejí do oceli ve zvýšené míře prvky, které tvoří termodynamicky stabilní vměstky v oceli, jako Ti, Ca, Mg popřípadě AI, který je vázaný na kyslík. Autoři vynálezu výzkumem různých modifikací postupu nalezli způsob jak lze omezit přechod nežádoucích nečistot z ferosilicía do oceli.The disadvantage of these processes is in particular the increased transition of some of the accompanying elements from ferro-silicon to steel. In view of the requirements for the best magnetic properties of the end product, it is particularly undesirable that elements that form thermodynamically stable inclusions in the steel, such as Ti, Ca, Mg or Al, which are bound to oxygen, are increasingly transferred from the ferro-silicon to the steel. By investigating various process modifications, the inventors have found a way to limit the transfer of unwanted impurities from ferro-silicon to steel.

Uvedené nevýhody odstraňuje způsob výroby oceli pro elektrotechnické účely jako jsou transformátorové plechy a pásy, s obsahem 0,7 až 7,0 7o hmotnosti křemíku a s obsahem titanu, vápníku, hořčíku a s obsahem hliníku vázaného na kyslík, spočívající v použití ferosilicia a dalších legur o celkovém množství daném požadovaným složením, přičemž část ferosilicia a legur se přidává do první nádoby a ocel se přelévá do druhé nádoby se zbývajícím množstvím fe- . rosilicia a legur, podle vynálezu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že se do oceli obsahující 0,06 až 0,2 Z hmotnosti kyslíku v první nádobě, v níž se provádí první desoxidace a legování, přidá 80 až 100 % hmotnosti z celkové dávky ferosilicia, obsahujícího vedle železa a křemíku ekvivalentní množství hliníku, titanu, hořčíku a vápníku, vyjádřené poměrem obsahu prvku k obsahu křemíku násobené číslem 1 000, přičemž jsou splněny jednotlivě nebo v kombinaci podmínky, že ekvivalentní množství součtu hliníku, titanu, hořčíku a vápníku je menší než 100, ekvivalentní množství hliníku vázaného na kyslík je menší než 10, ekvivalentní množství titanu je menší než 2 a ekvivalentní množství součtu vápníku a hořčíku je menší než 30, načež se ocel z první nádoby v rozmezí 0,5 až 4,0 minut přelévá horem do druhé nádoby se zbývajícím množstvím ferosilicia a legur. Podle výhodného provedení způsobu dle vynálezu do první nádoby se přidá. 80 % hmotnosti z celkové dávky ferosilicia a tekutá ocel se přilévá -po dobu 2 až 8 minut.* Dalšího zvýšení účinku se dosahuje, když se tekutá ocel z první nádoby přelévá do druhé nádoby po dobu 0,6 až 1,2 minut.These disadvantages are overcome by a process for the production of steel for electrical purposes, such as transformer sheets and strips, containing 0.7 to 7.0% by weight of silicon and containing titanium, calcium, magnesium and aluminum bound to oxygen by using ferro-silicon and other alloys. the total amount given by the desired composition, wherein a portion of the ferro-silicon and the alloy is added to the first vessel and the steel is poured into the second vessel with the remaining amount of Fe. rosilicia and alloy, according to the invention. SUMMARY OF THE INVENTION: 80 to 100% by weight of the total batch of ferro-silicon containing, in addition to iron and silicon, is added to a steel containing 0.06 to 0.2% by weight of oxygen in the first vessel in which the first desoxidation and alloying is carried out an equivalent amount of aluminum, titanium, magnesium and calcium, expressed as an element to silicon content ratio multiplied by 1 000, provided that, individually or in combination, the equivalent amount of the sum of aluminum, titanium, magnesium and calcium is less than 100; the oxygen bound is less than 10, the equivalent amount of titanium is less than 2, and the equivalent amount of the sum of calcium and magnesium is less than 30, after which the steel from the first vessel is poured up to the second vessel within 0.5 to 4.0 minutes amount of ferro-silicon and alloys. According to a preferred embodiment of the method according to the invention, the first container is added. 80% by weight of the total charge of ferro-silicon and liquid steel are added over a period of 2 to 8 minutes. A further increase in effect is obtained when the liquid steel from the first vessel is poured into the second vessel for 0.6 to 1.2 minutes.

Účinek uvedeného postupu na snížení obsahu nežádoucích nečistot v oceli, zejména titanu, vápníku, hořčíku a hliníku vázaného na kyslík, nebylo možno z hlediska dosavadních metalurgických poznatků plně objasnit, ale bylo zjištěno, že přechodu nečistot z ferosilicia do oceli je zabráněno kombinovaným působením zejména následujících faktorů.The effect of this process on the reduction of undesirable impurities in the steel, especially titanium, calcium, magnesium and oxygen-bound aluminum, could not be fully elucidated in the light of metallurgical knowledge to date, but it was found that the passage of impurities from ferro-silicon to steel was prevented factors.

Za prvé, jestliže je rychlost přivádění tekuté nedesoxidované oceli do pánve, v riíž je prováděna prvá desoxidace a legování při určité hmotnosti tavby dostatečně vysoká, jestliže je obsah kyslíku v oceli dostatečně vysoký, například nad 0,06 Z hmotnosti a jestliže je do prvé nádoby přidáno minimálně 80 7, celkové hmotnosti ferosilicia potřebného k dosažení požadovaného obsahu křemíku, pak dochází při reakci kyslíku v oceli s ferosiliciem k velmi prudké exothermické reakci, tím k celkovému zvýšení teploty oceli v nádobě a zejména vysokému zvýšení teploty oceli v místě právě probíhající reakce, což spolu s promícháváním taveniny proudem přitékající oceli vytváří příznivé podmínky pro přechod i těžkotavitelných vměstků do strusky. Optimální rychlost přivádění tekuté ocelí je velmi důležitým faktorem pro dobrý průběh uvedeného pochodu a je pochopitelné, že závisí na hmotnosti tavby, nebot při stejné rychlosti přivádění oceli roste intenzita promíchávání oceli v nádobě s klesající hmotností tavby.First, if the rate of supply of liquid non-deoxidized steel to the ladle, in which the first desoxidation and alloying is performed at a certain melting weight, is sufficiently high if the oxygen content of the steel is sufficiently high, e.g. added at least 80 7, the total weight of ferro-silicon required to achieve the desired silicon content, then the reaction of oxygen in the steel with ferro-silicon results in a very violent exothermic reaction, thereby increasing the overall temperature of the steel in the vessel and in particular This, together with the melt mixing of the flowing steel, creates favorable conditions for the transition of even the fusible inclusions into the slag. The optimum liquid steel feed rate is a very important factor for a good process and is understandable that it depends on the weight of the melt, since at the same steel feed rate, the mixing intensity of the steel increases in the vessel with decreasing melt weight.

Proto autoři vynálezu váží velikost optimální rychlosti přivádění oceli na hmotnost celé dávky vyrobené oceli a za minimální považují takovou rychlost, kdy celý objem ocelí je přiveden do prvé nádoby za dobu v rozmezí 2,0 až 8,0 minut.Therefore, the inventors weigh the size of the optimum steel feed rate to the weight of the entire batch of steel produced and consider as minimal the rate where the entire volume of steel is fed into the first vessel over a period of 2.0 to 8.0 minutes.

V prvé nádobě je možno provádět také legování dalšími prvky podle požadovaného chemického složení oceli. Například je možno dodávat do oceli hliník ke konci přivádění oceli a zvýšit tak ještě stupeň desoxidace. Rovněž je zřejmé, že odstání oceli v prvé nádobě může být použito, pokud je od něho očekáván zlepšující účinek pro vyplouvání nekovových vměstků. Je rovněž zřejmé, ze zvýšený obsah hliníku nevázaného na kyslík ve ferosiliciu zvyšuje vývin tepla při desoxidační reakci a tedy napomáhá rafinačnímu pochodu.In the first vessel, it is also possible to carry out alloying with other elements according to the desired chemical composition of the steel. For example, it is possible to supply aluminum to the steel at the end of the steel feed, thereby increasing the degree of deoxidation. It will also be appreciated that the standing of the steel in the first container can be used if it is expected to have an improved effect on the exit of the non-metallic inclusions. It is also evident that the increased content of non-oxygen bound aluminum in the ferro-silicon increases the heat generation during the deoxidation reaction and thus aids in the refining process.

Jestliže je prvou nádobou ocelářský agregát, pak lze účinků podle vynálezu dosáhnout zvýšením dávky ferosilicia použitého pro prvou desoxidaci na minimálně 90 Z hmotnosti z celkového množství, přičemž tuto dávku je nutno přidat do oceli najednou. Autoři vynálezu dávají vsak přednost dříve uvedenému způsobu, kdy nedesoxidovaná ocel se přivádí proudem na ferosilicium do pánve.If the first vessel is a steel aggregate, the effects of the invention can be achieved by increasing the dose of ferro-silicon used for the first desoxidation to at least 90% by weight of the total amount, which dose must be added to the steel at a time. However, the inventors prefer the aforementioned method, wherein the non-deoxidized steel is fed to the ladle by a stream of ferrosilicon.

Za druhé bylo zjištěno, že rafinační účinek způsobu homogenizace podle vynálezu, tj . specifikovaným přeléváním oceli z prvé do druhé nádoby, je dosahován zejména vytvářením emulze kovu a strusky působením velké přelévací rychlosti, kterou autoři definují podobně jako rychlost přivádění ocelí do prvé nádoby, jak bylo výše vysvětleno. Je pochopitelné, že rafinační účinek strusky závisí také na jejím složení a množství a odborníkovi je zřejmé, že jej lze zvýšit některým ze známých způsobů.Secondly, it has been found that the refining effect of the homogenization method according to the invention, ie. Specifically, the spillage of steel from the first to the second container is achieved by forming a metal-slag emulsion under the effect of a large spill rate, which the authors define similarly as the steel feed rate to the first container, as explained above. It will be understood that the refining effect of the slag also depends on its composition and amount, and it will be apparent to one skilled in the art that it can be enhanced by any of the known methods.

Za třetí, jestliže obsah nečistot ve ferosiliciu je vysoký, pak je dosažení nízkých obsahů škodlivých nečistot v oceli obtížné. Proto je při postupu podle vynálezu obsah nečistot ve ferosiliciu omezen, jak je uvedeno výše, tzn. že je nutno použít ferosilicium tříděné podle obsahu uvedených nečistot.Third, if the impurity content in the ferro-silicon is high, it is difficult to achieve low levels of harmful impurities in the steel. Therefore, in the process according to the invention, the content of impurities in the ferro-silicon is limited as mentioned above, i. whereas it is necessary to use ferro-silicon sorted according to the content of said impurities.

Postupem podle vynálezu lze vyrobit ocel s nízkým obsahem nečistot, ve které součet obsahů Ti, ΑΙ^Οβ, Mg, Ca je nižší než 0,015 % hraotnosti.According to the process of the invention, a low impurity steel can be produced in which the sum of the contents of Ti, ΑΙ ^ Οβ, Mg, Ca is less than 0.015% by weight.

PříkladyExamples

1. V kyslíkovém konvertoru o hmotnosti tavby 120 t se vyrobí ocel v následující hmotnostní koncentraci: 0,025 %, uhlíku,1. In an oxygen converter with a melting weight of 120 t, steel is produced in the following concentration by weight: 0.025%, carbon,

0,08 7 manganu, 0,10 Z kyslíku a odpíchne se do pánve, ve které je připraveno 5 300 kg ferosilicia o hmotnostním složení: 75 % křemíku, 1,4 % hliníku, 0,2 Z kysličníku hlinitého, 0,10 Z titanu, 0,8 % vápníku a hořčíku. Doba odpichu' ocele z konvertoru je 5 minut. Po 20 minutách odstání ocel se přeleje spolu se struskou horem do druhé pánve během 4 minut. Vyrobená ocel má hmotnostní koncentraci 0,030 7 uhlíku, 0,09 Z manganu, 3,10 Z křemíku, 0,004 7, hliníku, 0,012 Z titanu, hořčíku, vápníku a hliníku vázaného na kyslík.0.08 7 of manganese, 0.10 of oxygen, and is tapped into a ladle in which 5,300 kg of ferro-silicon is prepared having a weight composition of: 75% silicon, 1.4% aluminum, 0.2 Z aluminum oxide, 0.10 Z titanium, 0.8% calcium and magnesium. The tapping time of the steel from the converter is 5 minutes. After 20 minutes of standing, the steel, together with the slag, is poured into the second ladle within 4 minutes. The steel produced has a mass concentration of 0.030 7 carbon, 0.09 of manganese, 3.10 of silicon, 0.004 7, aluminum, 0.012 of titanium, magnesium, calcium and oxygen bound aluminum.

2. V elektrické obloukové peci o hmotnosti tavby 20 t se vyrobí ocel v hmotnostní koncentraci 0,020 7 uhlíku, 0,10.Z manganu, 0,11 Z kyslíku. Ocel se odpíchne do pánve s připraveným ferosilicíem hmotností 1 000 kg a následující hmotnostní koncentraci: 65 Z křemíku, 1,2 % hliníku, 0,2 Z kysličníku hlinitého, 0,06 Z titanu, 1,0 Z vápníku s hořčíkem. Doba odpichu ocele 3,5 minut. Ocel se přeleje horem do další pánve spolu se struskou během 2,5 minut. Vyrobená ocel má hmotnostní koncentraci 0,025 Z uhlíku, 0,11 Z manganu, 2,93 procent křemíku, 0,008 Z titanu, hořčíku, vápníku a hliníku vázaného na kyslík.2. In an electric arc furnace with a melting weight of 20 t, steel is produced in a mass concentration of 0.020% carbon, 0.10% of manganese, 0.11% of oxygen. The steel is tapped into a ladle with the prepared ferrosilicon weighing 1,000 kg and having the following weight concentration: 65 from silicon, 1.2% aluminum, 0.2 from alumina, 0.06 from titanium, 1.0 from calcium with magnesium. Steel tapping time 3.5 minutes. The steel is poured up into the next ladle along with the slag within 2.5 minutes. The steel produced had a weight concentration of 0.025 Z carbon, 0.11 Z manganese, 2.93 percent silicon, 0.008 Z titanium, magnesium, calcium, and oxygen bound aluminum.

Claims

1. Method for producing steels for electrical purposes »such as transformer sheets and strips, containing 0.7 to 7.0% by weight of silicon and containing titanium, calcium, magnesium and aluminum bound to oxygen, consisting of the use of ferro-silicon and other alloys with a total amount given a desired composition, wherein a portion of the ferro-silicon and alloy is added to the first vessel and the steel is poured into the second vessel with the remaining amount of ferro-silicon and alloy, characterized in that in the steel containing 0.06 to 0.2 weight of oxygen in the first vessel, 80 to 100% by weight of the total batch of ferro-silicon containing, in addition to iron and silicon, an equivalent amount of aluminum, titanium, magnesium and calcium, expressed as the elemental to silicon content multiplied by 1000,

Individually or in combination, the condition that the equivalent amount of the sum of aluminum, titanium, magnesium and calcium is less than 100, the equivalent amount of aluminum bound to oxygen is less than 10, the equivalent amount of titanium is less than 2 and the equivalent amount of sum of calcium and magnesium is less than 30, after which the steel from the first vessel is poured from above into the second vessel with the remaining amounts of ferro-silicon and alloys in the range of 0.5 to 4.0 minutes.

2. The method of claim 1, wherein 80 weight percent of the total batch of ferro-silicon is added to the first vessel and liquid steel is added for 2 to 8 minutes.

3. The method according to claim 1 or 2, wherein the liquid steel is poured from the first vessel into the second vessel for a period of from 0.6 to

1.2 minutes.