CZ278423B6

CZ278423B6 - Process of final treatment of medium carbon and high-carbon steel

Info

Publication number: CZ278423B6
Application number: CS895526A
Authority: CZ
Inventors: Vladimir Ing Jenik; Karel Ing Musalek; Dusan Ing Zapalka
Original assignee: Nova Hut
Priority date: 1989-09-28
Filing date: 1989-09-28
Publication date: 1994-01-19
Also published as: CZ552689A3

Abstract

In the refining oxygen aggregate or casting pot, after the final refining with a weight content of carbon in the bath lower than 0.15 % of weight, the bath is deoxidised by an alloy of ferroaluminium and/or ferromanganese aluminium with aluminium content from 10 to 70 % of weight in a quantity of 0.5 to 15 kg.t<-1> of steel, with subsequent carbonisation by liquid steelmaking raw iron in a quantity from 50 to 150 kg. t<-1> of steel.

Description

Způsob dohotovení středněuhlíkaté a vysokouhlíkaté oceliMethod of making medium-carbon and high-carbon steel

Vynález se týká výroby středně nebo vysokouhlíkaté oceli kyslíkovým pochodem při její desoxidaci před nauhličováním a to způsobem, vhodným jak pro výrobu oceli ve zkujňovacím agregátu, tak pro její úpravu v odlévací pánvi.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to the production of medium or high carbon steel by an oxygen process during its deoxidation prior to carburization, in a manner suitable for both the production of steel in the refiner and for its treatment in a ladle.

Jakostní oceli se středním a vysokým obsahem uhlíku se mohou vyrábět například na tak zvanou chytačku, kdy se roztavená lázeň dmýcháním .kyslíku zkujní na požadovaný obsah uhlíku a patřičnou desoxidaci a legováním se provede konečné dohotovení oceli. Tímto způsobem je možné vyrábět daný druh oceli jen na kyslíkových agregátech, vybavených dobře fungujícím modelem dynamického řízení zkujňovacího pochodu, umožňujícího bezchybné a včasné zjištění obsahu uhlíku i teploty zkujňované lázně. Toto je podmíněno i dostupnou kvalitou surovinové základny, například kvalitou ocelového odpadu, surového železa, struskotvorných přísad a podobné. U nich pak závisí i na způsobu jejich přidávání do kovové lázně, neboť v průběhu zkujňování musí proběhnout intenzivní proces odsíření a odfosfoření kovu, čehož se nejlépe dosáhne jejich dmýcháním pod hladinu lázně v práškové podobě.Quality steels with medium and high carbon content can be produced, for example, on a so-called catcher, in which the molten bath is blown into the desired carbon content and the appropriate deoxidation and alloying is carried out to finalize the steel. In this way, it is only possible to produce a given type of steel on oxygen aggregates equipped with a well-functioning model of dynamic control of the refining process, which enables a correct and timely detection of the carbon content and temperature of the refining bath. This is also contingent upon the available quality of the raw material base, such as the quality of the steel scrap, pig iron, slag additives and the like. They also depend on how they are added to the metal bath, since during the refining, an intensive process of desulphurisation and de-phosphorization of the metal must take place, which is best achieved by blowing them below the surface of the bath in powder form.

Dalším použitelným výrobním způsobem je technologie nauhličování. Zkujňování probíhá déle, až do nízkých obsahů uhlíku a teprve poté se kov nauhličí. Jako nauhličovadla se používají látky pevné, například koks, smolný koks, antracit, zlomkové elektrody, případně speciálně k tomuto účelu vyráběná nauhličovadla s vysokým stupněm chemické čistoty, nebo látky tekuté, z nichž je vesměs používáno tekuté surové železo. Nevýhodou tohoto způsobu výroby je vysoký stupeň okysličení lázně, z kterého pramení poměrně velký rozptyl využití uhlíku z nauhličovadel a tím také poměrně nízká jistota, že bude vyrobena určitá značka oceli. U pevných, méně kvalitních nauhličovadel hrozí riziko zvýšení vměstkovitosti oceli vnášením nečistot v nich obsažených. Vhodnost tekutého surového železa k nauhličení je limitována obsahy síry a zejména fosforu.Another useful manufacturing method is carburizing technology. The refining takes longer, up to low carbon contents, before the metal is carbonized. Solids such as coke, pitch coke, anthracite, fracture electrodes, or specially designed carbohydrates with a high degree of chemical purity, or liquid substances, mostly of which liquid pig iron is used, are used as carburizers. The disadvantage of this method of production is the high degree of oxygenation of the bath, which results in a relatively large dispersion of carbon utilization from the carbohydrates and hence a relatively low certainty that a certain brand of steel will be produced. Solid, low-quality carbohydrates run the risk of increasing the inclusions of the steel by introducing impurities therein. The suitability of liquid pig iron for carburization is limited by the contents of sulfur and especially phosphorus.

Pro zvýšení jistoty výroby a zvýšení využití uhlíku při procesu nauhličování je nutná účinná desoxidace lázně. K desoxidaci se nejčastěji používá feromanganu, ferosilicia a hliníku. Zatímco feromangan a ferosilicium jsou desoxidovadla poměrně slabší, hliník je velice účinný. Má však nízkou specifickou hmotnost a proto je používán většinou pro desoxidaci difúzního charakteru, která však nesplňuje požadavek rychlé a celoobjemové desoxidace.Effective deoxidation of the bath is required to increase production reliability and carbon utilization in the carburization process. Fermentangan, ferro-silicon and aluminum are most commonly used for deoxidation. While ferro-manganese and ferro-silicon are deoxidizing agents relatively weak, aluminum is very effective. However, it has a low specific gravity and is therefore mostly used for deoxidation of diffuse character, which however does not satisfy the requirement of rapid and bulk desoxidation.

Určité zlepšení podmínek nauhličování představuje nauhličování slitinou surového železa s příměsí hliníku a vápníku. Zde dochází k přechodu účinných desoxidačních prvků do lázně přímo s tek.iíýna surovým železem, které eliminuje nevýhodu nízké měrné hmotnosti obou desoxidovadel. Nevýhodou je však velký rozptyl dosahovaných obsahů hliníku a případně vápníku v surovém železe a tím i rozdílný stupeň desoxidace lázně a poměrně malá operativnost řízení desoxidace, protože množství zastoupených desoxidačních prvků již nelze korigovat podle stupně okysličení lázně, což lze určit uvěřením aktivity kyslíku.A certain improvement in the carburization conditions is a carburization of pig iron alloy with admixture of aluminum and calcium. Here, effective deoxidizing elements are transferred to the bath directly with the pig iron, which eliminates the disadvantage of the low specific gravity of the two deoxidizing agents. The disadvantage, however, is the large dispersion of the aluminum and possibly calcium contents in the pig iron and hence the different degree of bath deoxidation and the relatively low operability of the deoxidation control, since the amount of deoxidation constituents present can no longer be corrected according to the degree of oxygenation of the bath.

-1CZ 278423 B6-1GB 278423 B6

Nevýhody uvedených postupů řeší podle předloženého vynálezu způsob dohotovení středněuhlíkaté a vysokouhlíkaté oceli ve zkujňovacím kyslíkovém agregátu nebo v odlévací pánvi a podstata vynálezu spočívá v tom, že po ukončeném zkujňování při hmotnostním obsahu uhlíku v lázni nižším než 0,15 % se lázeň desoxiduje slitinou feroaluminia a/nebo feromanganaluminia s~obsahem hliníku ód 10 do 70 % hmotnostních v množství od 0,5 do 15 kg.t”¹ oceli s následným nauhličením tekutým surovým železem v množství 50 až 150 kg.t“¹ oceli.Disadvantages of these processes are solved according to the present invention by the process of making medium-carbon and high-carbon steel in a refining oxygen aggregate or in a ladle and the principle of the invention is that after refinishing at less than 0.15% carbon content the bath is deoxidized with ferroaluminium alloy; and / or ferro-manganese aluminum having an aluminum content of from 10 to 70% by weight in an amount of from 0.5 to 15 kg.t ^-1 steel, followed by carburization with liquid pig iron in an amount of 50 to 150 kg.t ^-1 steel.

Výhodou způsobu podle vynálezu je účinná a rychlá desoxidace lázně, což je dáno poměrně značnou měrnou hmotností slitin FeAl a FeMnAl a ve srovnání s čistým hliníkem vysokou rychlostí rozpouštění. Tím jsou vytvořeny i dobré předpoklady pro rychlé vyplouvání vměstků. Míru desoxidace je možno operativně regulovat změnou předávané hmotnosti podle stupně okysličení lázně, zjišťovaného měřením aktivity lázně, nebo je možno řídit se obsahem uhlíku v lázni, na němž je aktivita kyslíku výrazně závislá. S přesností míry desoxidace souvisí i dosažení vysokého stupně využití uhlíku při nauhličování a vysoká jistota výroby zadané značky oceli. Oproti pevným nauhličovadlům se do tekuté oceli nevnášejí nežádoucí endogenní vměstky, a ocel se vyrábí s čistotou, které je rovnocenná s ocelemi, vyráběnými technologií na chytačku. Přitom dochází k úspoře legujících prvků manganu a křemíku, neboť tyto prvky jsou obsaženy v surovém železe, které se používá k nauhličení.An advantage of the process according to the invention is the efficient and rapid deoxidation of the bath, which is due to the relatively high specific gravity of the FeAl and FeMnAl alloys and the high dissolution rate compared to pure aluminum. This also creates good prerequisites for quick inclusions. The rate of deoxidation can be operatively controlled by varying the weight transferred according to the degree of oxygenation of the bath as measured by bath activity, or by controlling the carbon content of the bath on which oxygen activity is strongly dependent. Accuracy of the degree of deoxidation is also related to the achievement of a high degree of carbon utilization in carburizing and high production reliability of the specified steel brand. Unlike solid carbohydrates, undesired endogenous inclusions are not introduced into liquid steel, and the steel is produced with a purity equivalent to that of steel produced by the catcher technology. This saves the alloying elements of manganese and silicon, since these elements are contained in pig iron, which is used for carburizing.

.Jako praktický příklad postupu podle vynálezu se uvádí způsob dohotovení středněuhlíkaté oceli, vyráběné kyslíkovým procesem na tandemové ocelářské peci, kde kovonosná vsázka činí 70 % hmot, tekutého surového železa a 30 % hmot, ocelového odpadu. Tato vsázka byla doplněna přísadou vápna s hmotností 30 kg.t“¹oceli. Po roztavení vsázky v celém objemu“ bylo množství“prvku podle hmotnosti v oceli zastoupeno následovně: uhlík 1,1 %; mangan 0,2 %; fosfor 0,055 %; síra 0,037 %; měd 0,1 %; nikl 0,08 %; chrom 0,08%; zbytek železo a obvyklé nečistoty. Ocelová tavenina se struskou se zkujňovala dvojicí kyslíkových zkujňovacích trysek ve vzdálenosti 40 cm jejich ústí od hladiny taveniny. Během zkujňování se upravovalo složení strusky jejím stahováním z lázně a přísadou čerstvých struskotvorných přísad vápna o hmotnosti 15 kg.t“¹ a kazivce 2,5 kg.t“¹ oceli. Po dosažení hmotnostního obsahu uhlíku 0,08 %, manganu 0,08 %, fosforu 0,010 %, síry 0,020 % v oceli a teploty ocelové lázně 1 630 °C se zastavilo dmýchání kyslíku. Byla ověřena aktivita kyslíku v ocelové lázni, která činila 0,050 % hmot. Pro snížení aktivity kyslíku na rovnovážný stav při obsahu uhlíku po nauhličení na 0,43 % hmot, je — Ί potřebná přísada čistého hliníku 0,55 kg.t oceli, tj. 1,31 kg.t“¹ slitiny FeAl s obsahem hliníku 42 % hmot. V případě, že se aktivita kyslíku v lázni nezmění, je možné provádět korekci přidávaného množství FeAl podle obsahu uhlíku v lázni po ukončeném dmýchání zkujňovacího kyslíku. V tomto případě se využívá závislosti mezi obsahem uhlíku v kovové lázni a aktivitou kyslíku. K pasivaci strusky se přisadilo vápno a FeSiMn. Po desoxidaci lázně následovalo nauhličení tekutým surovým železem o hmotnostiAs a practical example of the process of the present invention, there is provided a method of making a medium-carbon steel produced by an oxygen process in a tandem steel furnace, wherein the metal-bearing charge is 70 wt% liquid pig iron and 30 wt% steel scrap. This charge was supplemented by the addition of lime weighing 30 kg.t ^-1 steel. After the batch had melted throughout the volume, the amount of the element by weight in the steel was represented as follows: carbon 1.1%; Manganese 0.2%; phosphorus 0.055%; sulfur 0.037%; copper 0.1%; nickel 0.08%; chromium 0.08%; the rest iron and the usual impurities. The slag steel melt was blasted with a pair of oxygen reflow nozzles at a distance of 40 cm from the melt level. During refining, the composition of the slag was adjusted by stripping it from the bath and adding 15 kg.t.- ¹ lime and 2.5 kg.t.- ¹ steel slag. Upon reaching a carbon content of 0.08%, manganese 0.08%, phosphorus 0.010%, sulfur 0.020% in steel, and a steel bath temperature of 1630 ° C, the blowing of oxygen was stopped. The oxygen activity in the steel bath was verified to be 0.050% by weight. In order to reduce the oxygen activity to equilibrium at carbon content after carburization to 0.43% by weight, the addition of pure aluminum of 0.55 kg.t of steel, i.e. 1.31 kg.t ^-1 of the FeAl alloy containing 42 % wt. In the event that the oxygen activity in the bath remains unchanged, it is possible to correct the amount of FeAl added according to the carbon content of the bath after the blowing oxygen has been blown. In this case, the relationship between the carbon content of the metal bath and the oxygen activity is utilized. Lime and FeSiMn were added to the slag passivation. The bath deoxidation was followed by carburization with liquid pig iron of a weight

-2CZ 278423 B6 kg.t^-1 oceli. Složení surového železa podle hmotnosti činilo-2GB 278423 B6 kg.t ^-1 steel. The pig iron composition by weight was

4,4 % uhlíku; 0,5 % manganu; 0,7 % křemíku; 0,17 % fosforu a 0,027 % síry. K dosažení potřebných obsahů manganu, křemíku a hliníku v oceli se přisadilo potřebné množství legur jednak do výrobního agregátu, jednak do odlévací pánve při odpichu. Vyrobená ocel vyhověla chemickým složením plánované jakosti.- středněuhlíkové oceli, určené pro výrobu bezešvých trub.4.4% carbon; 0.5% manganese; 0.7% silicon; 0.17% phosphorus and 0.027% sulfur. In order to achieve the required manganese, silicon and aluminum contents in the steel, the required amount of alloys was added both to the production unit and to the pouring ladle during tapping. The steel produced complied with the chemical composition of the planned quality. - medium carbon steel intended for the production of seamless pipes.

Claims

A method of making a medium carbon and high carbon steel in an oxygen refiner or casting ladle, characterized in that after completion of refining at a bath weight of less than 0.15% by weight, the bath is deoxidized with a ferroaluminium or feromanganaluminium alloy having an aluminum content of 10 to 70 % by weight in an amount of from 0.5 to 15 kg.t ^{-1 of} steel followed by carburization with liquid steelmaking pig iron in an amount from 50 to 150 kg.t ^{-1 of} steel.