ES2328895T3 - Procedimiento de desoxidación de acero en cuchara de colada. - Google Patents

Abstract

Un método de desoxidación de acero para cucharas de colada que comprende la introducción de un antioxidante granulado o en grumos en una corriente fundida durante su vertido desde una unidad de producción hacia una cuchara de colada, en el que dicho antioxidante tiene una densidad que es inferior a la densidad de dicha masa fundida en dicha cuchara de colada, caracterizado porque se introduce un antioxidante en una corriente fundida mediante un momento de un flujo de alta velocidad concentrado, lo que asegura la penetración de dicho antioxidante directamente en dicha masa fundida.

Description

La presente invención se refiere a metalurgia negra, en particular a tecnologías para producir acero de bajo contenido de carbono, de alta calidad.

Un procedimiento común y especialmente importante usado en la producción de aceros de alta calidad es el procedimiento de desoxidación, o retirada de exceso de oxígeno, de un fundido preparado para cucharada de colada, desvelándose dicho procedimiento en el documento US 48 63 684.

Un contenido de oxígeno alto o inadecuado de un metal sólido predetermina la continuación de los procedimientos de oxidación del carbono residual, acompañado por óxido de carbono gaseoso, hasta que se supera la cristalización del lingote. Adicionalmente, un producto acabado muestra una porosidad de gas que afecta a su calidad y densidad.

La deposición es un procedimiento de desoxidación usado más ampliamente en la fabricación del acero. Este procedimiento consiste en la transferencia de oxígeno desde una solución, donde está presente como óxido ferroso, a compuestos no metálicos, con elementos que muestran más afinidad por el oxígeno que la del hierro, y menos que la del óxido ferroso, y son solubles en metal. De esta manera, los productos de oxidación formados escapan del metal para formar escoria en un estado sólido o líquido.

En la práctica de la producción de aceros especiales, la desoxidación por deposición se realiza en una cuchara de colada, o directamente en una planta de tratamiento fuera del horno. En ocasiones se usa silicio, manganeso, magnesio, bario, calcio, aleaciones complejas, aparte de aluminio, como agentes desoxidantes y modificadores en la fabricación del acero.

El procedimiento más habitual para añadir aluminio es alimentarlo en una cuchara de colada en forma de grumos o barras conmensurables. Cuando se añade un material desoxidante usando este procedimiento, el grado de adopción de su elemento útil por un fundido está a un nivel extremadamente bajo (por ejemplo, el 5-20% para aluminio) y es altamente inestable. El propio procedimiento de adición tiene un contenido de trabajo manual significativo.

Para el fin de reducir la pérdida de desoxidante, se usan diversos procedimientos para añadir oxidantes en grumos o granulados en una cuchara de colada.

Un procedimiento de desoxidación de acero en cuchara de colada, que incluye adición de un desoxidante granulado

o en grumos, cuya densidad es menor que la de un fundido, en el que dicho fundido durante su vertido desde una unidad de producción a una cuchara de colada se ha tomado como prototipo. (Yu.F. Vyatkin, V.A. Vikhrevchuck, V.F. Poliakov y col. “A resource-saving technology of deoxidizing steel with aluminum in a ladle”, “Chermetinformatsya Journal, Nº 6, 1990, pág. 53-55).

Pero el procedimiento conocido tiene las siguientes desventajas: un desoxidante roto se introduce sobre una superficie fundida o una superficie de la corriente de metal durante el vertido, debido a lo cual su parte principal se calcina con el oxígeno del aire, y puede no disolverse en un metal. Esto da como resultado una pérdida del desoxidante y la obtención de un metal de calidad inferior.

El objetivo de la invención es proporcionar un procedimiento de desoxidación que posibilite mejorar la calidad del metal y reducir la pérdida de desoxidante, y se realiza por el procedimiento de la reivindicación 1.

El efecto técnico anticipado es una pérdida de desoxidante reducida, una estabilidad mejorada de su aceptación, y mayor calidad del metal.

El efecto técnico indicado puede conseguirse debido a que en el procedimiento conocido de desoxidación de acero en cuchara de colada, que incluye la adición de un desoxidante granulado o en grumos, cuya densidad es menor que la densidad de un fundido en una cuchara de colada, se introduce un desoxidante, de acuerdo con la invención, en una corriente de fundido mediante un flujo de alta velocidad concentrado, cuyo momento asegura la penetración de dicho desoxidante directamente en el fundido.

Son posibles otras realizaciones del procedimiento de desoxidación de la invención, que proporcionan lo siguiente:

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se introduce un desoxidante en una corriente de fundido, que se vierte desde una unidad de producción a una cuchara de colada, con el uso de una granalladora;

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se usa aluminio granulado o en grumos como desoxidante, teniendo los gránulos o grumos un tamaño de 0,5 a 12 mm, que puede introducirse en una corriente de fundido descargada desde una unidad de producción a una cuchara de colada por una granalladora;

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un lugar para introducir un flujo de aluminio en dicha corriente se selecciona dependiendo de su composición fraccionada, en el que cuantos menos sean los gránulos, más cerca está el lugar de introducción de flujo de la

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superficie de fundido en una cuchara de colada que se está llenando.

Para introducir gránulos directamente dentro de un fundido con un caudal requerido, dichos gránulos o grumos deberían alimentarse a una velocidad que asegure, para un gránulo dado, el estado de equilibrio entre la presión dinámica a alta velocidad y la presión estática dentro del metal.

imagen1 2imagen2 1 / 2= l· imagen2 2·g

en la que:

ω -velocidad de flujo del agente químico;

ρ1y ρ2 -densidad de flujo del agente químico y densidad de flujo del acero líquido, respectivamente;

g -aceleración de la gravedad;

l -profundidad de penetración del agente químico en un fundido.

Los cálculos muestran que, para asegurar las condiciones para la penetración de aluminio granulado que tiene un tamaño de 0,5-12 mm directamente en una corriente vertida desde una unidad de fabricación de acero a una cuchara de colada, dicho desoxidante debería alimentarse con un momento (impulso de fuerza) de 40 a 318,6 N (donde N significa Newton, y es igual a 0,102 kgf).

Los datos anteriores no cubren todos los valores posibles del momento de flujo y están definidos solo para aluminio. Una granalladora es un dispositivo que permite conseguir la penetración de un desoxidante en un fundido, tanto en una corriente como bajo la superficie del metal en una cuchara de colada. Dichas máquinas normalmente están provistas de dispositivos de dosificación y permiten alimentar un desoxidante por lotes de 50 a 200 kg.

Otra característica de la presente invención es el hecho de que un lugar para introducir aluminio en una corriente de metal se determina en base a su composición fraccionada, cuanto menor es el tamaño de gránulo, más cerca de la superficie del fundido en una cuchara de colada que se está llenando está el lugar de introducción. Los gránulos que tienen un tamaño menor de 0,5 mm están fundidos en el momento de contacto con una corriente de metal, que conduce a una oxidación significativa de un desoxidante con el oxígeno del aire. Cuando se alimenta un desoxidante que tiene un tamaño por encima de 12 mm, surgen ciertos problemas en el funcionamiento de una granalladora, que dificultan la penetración del desoxidante en un fundido, y contribuyen a la combustión del desoxidante en el aire. Cuando un fundido fluye desde el borde de salida, o el borde de la tolva, el metal se rompe y atrapa, mientras se mueve, el oxígeno del aire, que conduce a su pérdida por combustión. La potencia de la mezcla de corriente es tan alta que, si un desoxidante de pequeño tamaño se alimenta al borde de la tolva, prácticamente no entraría en una cuchara de colada y, en consecuencia, cuando un agente químico se alimenta en una corriente, un lugar de introducción del agente químico tiene que determinarse la pérdida de desoxidante que sería mínima.

Ejemplo 1

El procedimiento de la invención se implementó para fabricar Acero 20 en un horno de arco. El metal se desoxidó con manganeso y silicio. Cuando se vertió el metal en una cuchara de colada, los gránulos de aluminio que tenían un tamaño de 6 mm se introdujeron en lotes de 100 kg con el uso de una granalladora, con una productividad de 400 kg/minuto. La presión de aire en la ruta era de 5 bar. La ruta de transporte se realizó de una tubería metálica que aseguraba la introducción de un flujo de aluminio a una corriente de fluido, a una distancia de aproximadamente 1,5 m a 2,0 m.

La temperatura del fundido en la salida del horno era de 1545 ºC. El aluminio se introdujo con el momento de 200 N, en la base de 1,5 kg de aluminio por una tonelada de acero.

Cuando se desoxida acero de acuerdo con el procedimiento de la invención, su contenido de oxígeno era de 0,0050,006% y el contenido residual de aluminio era de 0,022%. El acero preparado de acuerdo con el procedimiento prototípico tiene el contenido de oxígeno de 0,007-0,008% y el contenido residual de aluminio de 0,017%.

Cuando se realiza en la práctica, la presente invención permite reducir la pérdida de desoxidante en dos veces, aumentar su aceptación y mejorar significativamente la calidad del metal.

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Claims (2)

1. REIVINDICACIONES

   1. Un procedimiento de desoxidación de acero en cuchara de colada, que comprende la introducción de un desoxidante de aluminio, granulado o en grumos, en una corriente de fundido durante su vertido desde una unidad de producción al interior de una cuchara de colada, en el que dicho desoxidante tiene una densidad que es menor

   5 que una densidad de dicho fundido en dicha cuchara de colada, caracterizado porque las partículas de desoxidante tienen el tamaño de 0,5 a 12 mm, y se introducen en la corriente de fundido mediante un momento de un flujo de alta velocidad concentrado, con un impulso de 40 a 318,6 N, que permite la penetración de dicho desoxidante directamente en dicho fundido, y dicha velocidad se estima a partir del equilibrio entre una presión dinámica a alta velocidad y la presión estática dentro del metal, dado por:

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   en la que ω -velocidad de flujo del agente químico; ρ1y ρ2 -la densidad de flujo del agente químico y la densidad de flujo del acero líquido, respectivamente; g -la aceleración de la gravedad; l -la profundidad de penetración del agente químico en el fundido.
2. 2. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque para introducir el desoxidante en la 15 corriente de fundido vertida desde una unidad de producción a la cuchara de colada, se usa una granalladora.

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