CS232471B1

CS232471B1 - Lump deoxidating admixture

Info

Publication number: CS232471B1
Application number: CS83109A
Authority: CS
Inventors: Milan Urbanec
Original assignee: Milan Urbanec
Priority date: 1983-01-07
Filing date: 1983-01-07
Publication date: 1985-01-16
Also published as: CS10983A1

Abstract

Desoxidační přísada je tvořena ferosilí- ciem, hliníkem apod., přičemž podle vynálezu má geometrický tvar, např. rotačního elipsoidu, u něhož přechod jedné povrchové plochy v druhou je tvořen rádiusem 1 až 200 mmThe desoxidizing additive consists of ferro-silicon, aluminum and the like, and according to the invention has a geometrical shape, eg a rotary ellipsoid, in which the transition of one surface area to another is formed by a radius of 1 to 200 mm

Description

Vynález se týká způsobu výroby Ingotů z neuklidněné oceli, kdy pro potlačení uhlíkové reakce v kokile se přidává na povrch oceli kusová desoxidační přísada, např. hliník..The present invention relates to a method for producing Ingots from uncontaminated steel, wherein a lump deoxidizing additive such as aluminum is added to the 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 a omezenou rozpustností v chladnoucí oceli. Uhlíková reakce probíhá za rozhraním utuhlý kov u kokily - tekutý kov a jeví se jako var ve fyzikální terminologii, i když se o žádný var z tohoto fyzikálního pohledu nejedná. Je to pohyb oceli způsobený uvolňováním plynné fáze kysličníku uhelnatého, 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 steel in the ingot molds as a result of the carbon reaction resulting from the increase in oxygen and carbon content and limited solubility in the cooling steel. The carbon reaction proceeds beyond the solidified metal interface of the ingot mold - liquid metal and appears to be a boiling point in physical terminology, although this is not a boiling point from this physical point of view. It is the movement of steel caused by the release of the gaseous phase of the carbon monoxide 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, nehoň fyzikální vliv nárůstu tlaku v systému a tedy i v kysličníku uhelnatém brzdí reakci dle míry tlaku v systému existujícího. Tato fyzikálně-chemická 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 - existuje v tisícinách, respektive maximálně v jedné až dvou setinách procenta.The boiling in the ingot mold is accomplished in various ways which utilize either suppressing 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. Increasing the pressure in the system prevents the reaction from proceeding, not least the physical effect of the pressure increase in the system and thus in the carbon monoxide hinders the reaction according to the level of pressure in the existing system. This physicochemical application of chill control has a great advantage because. there is no formation of oxide inclusions or only slightly from the products of desoxidation in the system of existing elements in the minimal extent, such as silicon - exists in thousandths, or at most one to two hundredths of percent.

Praktické provedení tohoto způsobu potlačení varu spočívá v položení nejčastěji litinových příklopů na utuhlou ocel, vytvořivší se kolem vařící 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, 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 kokilách se říká mechanické víkování ingotů.A practical embodiment of this method of boiling suppression is to lay the most often cast iron flaps on solid steel formed around the boiling steel, that is, to lay 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 have been placed, in other words, the lids on the frame, the access of oxygen from the air is limited, the boiling intensity is attenuated, the bubbles in the solidification 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 tear the still weak solidified layer of steel under the lid. This method of suppressing the boiling of steel in chill molds is called mechanical lidding of ingots.

Jiný způsob potlačení uhlíkové reakce je snížení obsahu kysličníku železnatého přidáním desoxidačního prvku, majícího větší afinitu ke kyslíku, než má železo. V běžné praxi se k tomuto účelu používá hlavně křemíku nebo hliníku, a to ve ferosilíciu nebo jako hliník hutní či přetavený ve formě pevné, krupice, granálie, sekaný drát, housky, či ve slitině, ve které je hliník 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. In common practice, silicon or aluminum is mainly used for this purpose, either in ferro-silicon or as dense or remelted aluminum in solid, semolina, granular, chopped wire, rolls, or in an alloy in which aluminum is predominant or aluminum or its alloy in molten form.

□ 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 buň v prostém přidání ferosilícia na povrch vařící oceli většinou s mechanickým rozmícháním v oceli, nebo na bázi hliníku či jeho slitin přidáním ve formě hliníkové krupice, granálií či odlitků nazývaných housky, rovněž většinou s rozmícháním v oceli, nebo se přidává hliník či jeho slitiny ve formě tekuté. Takovému způsobu se říká chemické víkování ingotů.This method achieves the suppression of boiling at the expense of deoxidation 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 consists in simply adding ferro-silicon to the surface of a 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 ingots, also mostly with stirring in steel or aluminum or its alloys in liquid form. This is known as 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 a 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, odtřiňovat část výrobku na podřadnou jakost pocháze- _t, jící z horní části ingotu. Kromě popsaných nevýhod u tohoto způsobu je mechanické víkování velmi pracné, po stránce bezpečnosti a hygieny práce nevhodné a po stránce organizační je brzdou v současné době svými možnostmi již poddimenzovaných odlévárem.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 and mainly sulfur in the upper part of the ingot against the ingot's surface layers, which makes it necessary, except for shredding the scrap for splitting. ingot odtřiňovat of inferior product quality pocháze- _t .mu.Ci from the top of the ingot. In addition to the disadvantages described in this method, mechanical lidding is very laborious, unsuitable in terms of safety and hygiene at work, and in terms of organization it is currently a brake on the possibilities already underdimensioned by the casting.

Výhody chemického víkování spočívají ve vysokém výtěžku použitelného výrobku a v rov3 noměrnějším rozložení prvků v ingotu. Nevýhodou je však, že pro horší čistotu po stránce vaéstkovitosti lze tento způsob použít u ingotů a výrobků z. nich, u kterých tyto vměstky vzniklé po přidání desoxidovadel nejsou na závadu užitných vlastnosti.The advantages of chemical lidding are high yield of usable product and more even distribution of elements in the ingot. A disadvantage, however, is that, for poor purity in terms of variability, this method can be applied to ingots and articles thereof, in which the inclusions formed after the addition of the deoxidizing agents do not impair the performance.

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, neboř je nutno přenášet taveninu od pícek ke kokilám obyčejně ve stísněných prostorách odlévacích plošin odléváren. Proto se ve většině oceláren od používání tekutého hliníku či jeho slitin upustilo a používají se desoxl dovadla na bázi hliníku nejvíce ve formě housek.The disadvantage of using liquid deoxidizers is the high maintenance of melting furnaces for melting aluminum or its alloys, energy consumption for melting aluminum or its alloys and high labor and safety requirements, because it is necessary to transfer the melt from the furnaces to the molds usually in confined casting areas. platforms of foundries. Therefore, in most steel mills, the use of liquid aluminum or its alloys has been abandoned and aluminum-based desoxl supplements are mostly used in the form of rolls.

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 desoxidovadlo v přebytku není využito. To způsobuje, že ve spodních vrstvách ingotu pokračuje uhlíková reakce dále, vytváří vysoký tlak a horní část desoxi dováného kovu není schopna tomuto tlaku odolat, 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. Hlavní příčinou tohoto stavu je dlouhý časový interval od počátku tavení do úplného roztavení přidaného desoxidovadla na bází hliníku, což způsobuje postupné proudění oceli se všemi již popsanými důsledky.A disadvantage of the current method of using aluminum ingots or aluminum in the form of grits of 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 deoxidizing agent is no longer a movement of the steel such that it transports the deoxidizing element to the required ingot depth as a transport medium, and the excess molten desoxidizing agent is not used in excess. This causes the carbon reaction to continue in the lower ingot layers, 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 from ingot, rolling failure and downtime. The main cause of this condition is the long time interval from the start of melting to the complete melting of the added aluminum-based deoxide, causing the steel to flow gradually with all the consequences already described.

Uvedené nevýhody odstraňuje kusová desoxidační přísada, přidávaná do kokily na hladinu oceli se struskou, tvořená např. ferosilíciem, hliníkem.These disadvantages are overcome by the lump deoxidizing additive added to the ingot mold at the surface of the slag steel, such as ferro-silicon, aluminum.

Podstata vynálezů spočívá v tom, že kusová desoxidační přísada má geometrický tvar, hapř. tvar rotačního elipsoidu, u něhož přechod jedné povrchové plochy v druhou je tvořen rádiusem 1 až 200 mni.The essence of the invention is that the lump deoxidizing additive has a geometric shape, e.g. the shape of a rotating ellipsoid in which the transition of one surface area to another is formed by a radius of 1 to 200 mni.

Kusová desoxidační přísada podle vynálezu zajišřuje, že se ve stykové části pevného přidaného odlitku vytvoří s kokilovou struskou či kovem jakoby ochranný obal utuhlé strusky či kovu, nedochází k reakci se stále nezměněnou intenzitou proudícího kovu, přidané desoxidovadlo se v ochranném obalu prohřívá a najednou se v celém febjemu roztaví. V tom okamžiku dochází k exoreakci s kokilovou struskou, což je signál k rozmíchání nataveného hliníku nebo ferosilícia.The lump deoxidizing additive according to the invention ensures that in the contact portion of the solid added casting a molded slag or metal is formed as a protective coating of solid slag or metal in the contact part of the solid casting, does not react with constant intensity of the flowing metal. melts throughout February. At that point, an exoreaction with the chill slag occurs, which is a signal to stir the molten aluminum or ferro-silicon.

Jelikož var oceli dosud vůbec nebyl omezen, je při rozmíchání dosaženo vynikajícího výsledku, neboř desoxidovadlo je dopraveno do potřebné hloubky ingotu intenzívně proudícím kovem při jeho optimálním využití. Interval mezi počátkem tavení a počátkem reakce s ocelí do ukončení tavení je časově téměř nulový.Since the boiling of the 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 at its optimum utilization. The interval between the start of the melting and the start of the reaction with the steel until the end of the melting is almost zero.

PříkladExample

Při odlévání ingotu o hmotnosti 10 tun z nízkouhlíkaté oceli neuklidněného typu o chemickém složení 0,07 i uhlíku, 0,33 % manganu, 0,03 8 křemíku, max. 0,015 % fosforu a 0,027 % síry, zbytek železo, je po 5 minutách kokilového varu přidán odlitek přetaveného hliníku ve tvaru rotačního elipsoidu o hmotnosti 4,3 kg. Na tomto odlitku vzhledem k jeho geometrickému tvaru nejsou ostré hrany, rohy, ostřiny. Odlitek je přidán do vařící oceli a je při přidání svým povrchem v dotyku tí kokilovou struskou i ocelí. Přibližně po padesáti sekundách dochází k netavení hliníkového odlitku a k prudké exoreakci hliníku s kyslíkem kokilové strusky. Při současném rozmíchání drátem 0 12 mm zastaví se ihned var oceli v kokile. Povrch ingotu se postupně vydouvá, ale nedochází k jeho přetržení.When casting a 10-ton ingot of a non-calibrated low carbon steel with a chemical composition of 0.07% carbon, 0.33% manganese, 0.038 silicon, max. 0.015% phosphorus and 0.027% sulfur, the rest is iron after 5 minutes casting of melted aluminum in the shape of a rotating ellipsoid weighing 4.3 kg was added. Due to its geometric shape, there are no sharp edges, corners or burrs on this casting. The casting is added to the boiling steel and, when added by its surface, it is in contact with the mold slag and steel. After about fifty seconds, the aluminum casting does not melt and aluminum exoreacts rapidly with the oxygen of the ingot slag. With simultaneous stirring with 0 12 mm wire, the steel in the ingot mold stops immediately. The ingot surface gradually bulges, but does not break.

Vynálezu je možno využívat všude tam, kde se v současnosti používá pro zastavení uhlí232471 4 kové reakce v kokile všech způsobů používaných pro chemické víkování, ferosilíoiem počínaje a hliníkem ve tvaru housek nebo roztaveného hliníku konče.The invention can be used wherever currently used for stopping the coal reaction in the ingot mold of all methods used for chemical lidding, starting with ferrosilicon and aluminum in the form of buns or molten aluminum ends.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A lump deoxidizing additive added to the mold at the surface of a slag steel, such as ferro-silicon, aluminum, characterized in that it has a geometric shape, such as a rotating ellipsoid shape, in which the transition of one surface area to the other is