RU1774898C

RU1774898C - Method of treatment steel in continuous casting

Info

Publication number: RU1774898C
Application number: SU914927994A
Authority: RU
Inventors: Борис Федорович Белов; Анатолий Иванович Троцан; Валерий Александрович Сахно; Олег Васильевич Носоченко; Геннадий Андреевич Николаев; Валерий Георгиевич Ленский; Леонид Александрович Позняк; Евгений Анатольевич Иванов; Игорь Леонидович Бродецкий; Василий Петрович Крутиков
Original assignee: Процан Анатолий Иванович
Priority date: 1991-02-25
Filing date: 1991-02-25
Publication date: 1992-11-07

Abstract

Изобретение относитс к металлургии, конкретнее, к непрерывной разливке металла . Целью изобретени вл етс повышение качества стали за счет глубокого рафинировани , улучшени структурной и химической макро- и микронеоднородности , а также снижени расхода легирующих материалов. В способе перегрев металла осуществл ют на 100-200&deg;С выше температуры ликвидуса, его принудительное охлаждение провод т со скоростью 5-10&deg;С (мин путем присадки кусков отходов стали того же химического состава в количестве 0,5- 5,0 кг/т, продувают аргоном с расходом 3-5 м /мин и ввод т плакированный порошковый модификатор и аргон в вертикальный металлопровод щий канал секционного промежуточного ковша навстречу друг другу с расходом соответственно 0,5 ..1,5 кг/т и 1,15...1,30 м /т. Применение зтого способа позволит улучшить качество стали, глубину рафинировани , структурную и химическую макро- и микронеоднородносгь, а также снизить расход легирующих материалов.The invention relates to metallurgy, and more particularly, to continuous casting of a metal. The aim of the invention is to improve the quality of steel due to deep refining, improving structural and chemical macro- and microinhomogeneity, as well as reducing the consumption of alloying materials. In the method, metal overheating is carried out 100-200 ° C above the liquidus temperature, its forced cooling is carried out at a rate of 5-10 ° C (min by adding pieces of steel waste of the same chemical composition in an amount of 0.5-5 , 0 kg / t, is purged with argon with a flow rate of 3-5 m / min, and a clad powder modifier and argon are introduced into the vertical metal-conducting channel of the sectional intermediate bucket towards each other with a flow rate of 0.5 ..1.5 kg / t, respectively 1.15 ... 1.30 m / t. The use of this method will improve the quality of steel, deep Inu refining the structural and chemical macro- and mikroneodnorodnosg, as well as to reduce the consumption of alloying materials.

Description

Изобретение относитс к металлургии, конкретнее к непрерывной разливке металлов .The invention relates to metallurgy, and more particularly to continuous casting of metals.

Известен способ (а.с. СССР № 994109, кл. В 22 D 27/04, В 22 D 11/00, 1983 г.) получени отливок из металлов и сплавов, имеющих структурное превращение в жидком состо нии, включаюа й перегрев обрабатываемого расплава до температуры превращений, превышающей верхний предел протекани его структурного превращени на 5-50уС, а охлаждение осуществл ют до температуры на 5-50°С ниже нижнего предела протекани структурного превращени расплава, причем перегрев-охлаждение ведут циклично не менее 2 раз. Врем выдержки расплава в перегретом и охлажденном состо ни х составл ют 2-10 мин.A known method (AS USSR No. 994109, class B 22 D 27/04, B 22 D 11/00, 1983) for the production of castings from metals and alloys having structural transformation in a liquid state, including overheating of the processed the melt to a transformation temperature exceeding the upper limit of its structural transformation by 5-50 ° C, and cooling is carried out to a temperature of 5-50 ° C below the lower limit of the structural transformation of the melt, with overheating and cooling being carried out cyclically at least 2 times. The melt holding time in the superheated and cooled state is 2-10 minutes.

Известен способ (а.с. СССР № 1508433, кл. В 22 D 11/10, 1989 г), где используетс промежуточный ковш с приемной и разливочными секци ми, соединенными гермети- зированнымивертикальнымиThe known method (AS USSR No. 1508433, class B 22 D 11/10, 1989), where an intermediate ladle with a receiving and casting sections connected by a sealed vertical

металлопровод щими каналами, которые в нижней своей части через отверстие сообщаютс с приемной секцией, а в верхней - щелевым каналом с разливочными секци ми . Металл обрабатываетс порошковыми реагентами в струе инертного газа черезmetal-conducting channels, which in their lower part communicate with the receiving section through an opening and in the upper part with a slotted channel with casting sections. The metal is treated with powder reagents in an inert gas stream through

Ч VICH VI

N 00N 00

юYu

0000

ыs

фурму в нижней части вертикального петй/i- лопровпд щего канала.lance at the bottom of the vertical loop / i-conduction channel.

Однако, учитыэа , что свойства металлопродукции завис т не только от перегрева жидкого расплава над температурой ликвидуса, когда прО .ххо,о г с грунту преобразовани в нем (Ершов Г. С. м Чэрнт ков В. А. - Строение и свойство ;: 5-фь их и твердых металлов, М., Металлурги , 1978, 248 с), но и от состава расплава, шихтовых материалов, возможности плавильных агрегатов и способов разливки, названные способы имеют ограниченное применение и не обеспечивают стабильных результатов,However, it is taken into account that the properties of metal products depend not only on the overheating of the molten melt above the liquidus temperature, when there is a reaction with the soil of transformation in it (Ershov G.S. M. Cherntkov, A. - Structure and property;: 5-f of them and solid metals, M., Metallurgists, 1978, 248 c), but also on the composition of the melt, charge materials, the possibility of melting units and casting methods, these methods have limited use and do not provide stable results,

В качестве прототипа прин т способ об- работки стали (Хасин Г. А., Т гуное Г, В., Михайлов 8. Б. и др - Сталь, 1978, 3, с. 814-817), включающий нагрев сталей марок ЭИ992, Х12, ЭИ69, Х20Н80, Х15Н60 и др, в 1-т открытых индукционных и 5-10-т дуга- вых печах на 300-400°С выше температуры ликвидуса с выдержкой на этом уровне 30 мин ускоренное в течение 10-15 мин с применением специальных приемов охлаждение металла до температуры выпуска и выдержке при ней также 10-15 мин. Сталь разливали при температурах на 30--40°С ниже обычной.As a prototype, a method of steel processing was adopted (Khasin G.A., Tungoe G, V., Mikhailov 8. B. et al - Steel, 1978, 3, p. 814-817), including heating of steels of grades EI992 , X12, EI69, X20H80, X15H60, etc., in 1 open induction and 5-10 tons of arc furnaces 300-400 ° C above the liquidus temperature with an exposure at this level for 30 minutes accelerated for 10-15 minutes using special techniques, cooling the metal to the outlet temperature and holding it for 10-15 minutes as well. Steel was poured at temperatures 30-40 ° C below normal.

Однако известный способ не обеспечивает требуемого качества металла из-за не- полного рафинировани его по неметаллическим включени м и газам, наличи мэкро- и микронеоднородностей к тому же наблюдаетс существенный расход ферросплавов и лигатур.However, the known method does not provide the required quality of the metal due to incomplete refinement of it by non-metallic inclusions and gases, the presence of macro- and microinhomogeneities, moreover, a significant consumption of ferroalloys and alloys is observed.

Целью изобретени вл етс повышение качества стали за счет глубокого рафинировани , улучшени структурной м химической макро- и микронеоднородности , а также снижени расхода легирующих материалов.The aim of the invention is to improve the quality of steel by deep refining, improving the structural m chemical macro-and microinhomogeneity, as well as reducing the consumption of alloying materials.

Поставленна цель достигаетс тем, что перегрев жидкой стали осуществл етс на 100-200°С выше температуры ликвидуса, а принудительное охлаждение производ т со скоростью 5-10°С/муш. Принудительное охлаждение выполн етс в сталеразливоч- ном коаше присадкой кусковых отходов того же химического составь в количестве 0,5-5,0 кг/т и продувкой аргоном с расхо- дом 3-5 м /мин. Ввод тс также плакированный порошковый модификатор и аргон в вертикальный металлопровод щий канал секционного промежуточного ковша на встречу друг другу с расходом соответствен- но 0,5-1,5 кг/т и 1,15-1,30 м3/т. Плакированные порошковые модификаторы з качестве наполнител содержат:The goal is achieved in that the overheating of molten steel is carried out 100-200 ° C above the liquidus temperature, and forced cooling is carried out at a speed of 5-10 ° C / mouch. Forced cooling is carried out in a steel-filling koosh by adding lumpy waste of the same chemical composition in an amount of 0.5-5.0 kg / t and purging with argon at a flow rate of 3-5 m / min. The cladding powder modifier and argon are also introduced into the vertical metal-conducting channel of the sectional intermediate ladle to meet each other with a flow rate of 0.5-1.5 kg / t and 1.15-1.30 m3 / t, respectively. Clad powder modifiers with filler quality contain:

кальций и с /шикокальций с соотношением 1,0-1,5:calcium and s / chicocalcium with a ratio of 1.0-1.5:

кальций и алюминий с соотношением 03-1,0calcium and aluminum with a ratio of 03-1.0

кальций и фторид кальци с соотношением 0,4-0,6calcium and calcium fluoride with a ratio of 0.4-0.6

хальций и окись кальци с соотношением 0,6-0,8Calcium and calcium oxide with a ratio of 0.6-0.8

сор и кальций с соотношением 0,2-0,4,litter and calcium with a ratio of 0.2-0.4,

ГчЗльций и хлористый кальций 0,3-0,4,GChZltsiy and calcium chloride 0.3-0.4,

Перегрев металла необходимо осущест- гзлпть на 100-200°С дл того, чтобы прошли структурные превращени , т.е. изменение тип ближнего пор дка в упор доченных группировках-кластерах, а металлическом расплаве, Если перегрев меньше 100°С, то не произойдут полностью структурные превращени , а при перегреве больше 200°С также не происход т структурные превращени , ответственные за качество стали. Принудительное охлаждение жидкой стали необходимо осуществл ть со скоростью 5- 10°С/мин дл того, чтобы зафиксировать высокотемпературное состо ние, а именно те структурные изменени , которые прошли на ближнем пор дке, т. е. разупор дочение. Охлаждение расплава со скоростью меньше 5°С/мин не позвол ет зафиксировать его высокотемпературное состо ние. Охлаждение со скоростью больше 10°С/мин очень сложно дл больших масс металла и нецелесообразно , т. к. предлагаемый интервал до- стагочен, чтобы зафиксировать аысокотемпературное состо ние стали и получить необходимые ее свойства.Metal overheating must be performed at 100-200 ° C in order to undergo structural transformations, i.e. a change in the type of short-range order in the ordered groupings-clusters, and in the metal melt, If the superheat is less than 100 ° C, then completely structural transformations will not occur, and when the superheat is more than 200 ° C, the structural transformations responsible for the quality of the steel also do not occur. Forced cooling of liquid steel must be carried out at a rate of 5-10 ° C / min in order to fix the high-temperature state, namely, those structural changes that have occurred in the near order, i.e., disordering. Cooling the melt at a rate of less than 5 ° C / min does not allow fixing its high temperature state. Cooling at a rate of more than 10 ° C / min is very difficult for large masses of metal and impractical, since the proposed interval is sufficient to fix the high-temperature state of the steel and obtain its necessary properties.

Принудительное охлаждение выполн ют кусковыми отходами той же марки стали с расходом 0,5-5 кг/т. Расход меньше 0,5 кг/т не достаточен дл получени задаваемой скорости охлаждени , больше 5 кг/т может привести к неоднородности по температуре . Аргон вводитс в сталеразливоч- ный как дл дополнительного охлаждени , так и дл обеспечени однородности расплава по температуре и химическому составу, При расходе аргона меньше 3 м3/мин его не достаточно, если жеForced cooling is performed with lump waste of the same steel grade with a flow rate of 0.5-5 kg / t. A flow rate of less than 0.5 kg / t is not sufficient to obtain a predetermined cooling rate; more than 5 kg / t may result in temperature heterogeneity. Argon is introduced into the steel casting both for additional cooling and to ensure uniformity of the melt in temperature and chemical composition. When the flow rate of argon is less than 3 m3 / min, it is not enough, if

оabout

больше 5 м /мин, то может приводить к выплескиванию металла из стальковша и дополнительному загр знению его, да и лишнему расходу гэза, что экономически невыгодно .more than 5 m / min, it can lead to the splashing of metal from the steel ladle and its additional pollution, and the excess consumption of gas station, which is economically disadvantageous.

Ввод плакированных порошковых модификаторов и аргона во встречных направлени х непосредственно в вертикальные эдеталлопровод щие каналы секционного промежуточного ковша необходимо дл того , чтобы дополнительно охладить металл, а также осуществить глубокое рафинирование v оптимальное микролегирование тем или иным химически активным элементом, Расход плакированного порошкового модификатора меньше 0,5 кг/т металла не достаточен дл получени требуемого эффекта, если больше 1,5 кг/т, то может привести к нарушению процесса разливки из-за зат гивани сталеразливочных стаканов (про- мковш-кристаллизатор). Подача аргона с расходом 1,15-1,30 мг/т необходимо дл обеспечени оптимального режима движени газожидкостной смеси через вертикаль- ный металлопровод щий канал. Если подавать аргон меньше 1,15 м /т, то поток газожидкостной смгеси получаетс в лый с завихрени ми, что ухудшает ассимил цию неметаллических включений шлаком в разливочных секци х, если больше 1,3 м /т, то газожидкостна смесь, прошедша метал- лопровод, вызовет бурление шлака в разли- вочных секци х и дополнительное окисление металла из-за захвата кислорода из атмосферы, что ухудшит качество отливаемых сл бов.The introduction of clad powder modifiers and argon in opposite directions directly into the vertical edetally conductive channels of the sectional intermediate ladle is necessary in order to further cool the metal and also carry out deep refining v optimal microalloying by one or another chemically active element. The consumption of the clad powder modifier is less than 0. 5 kg / t of metal is not sufficient to obtain the desired effect, if more than 1.5 kg / t, it can lead to disruption of the casting process. by tightening the steel-pouring glasses (trough-mold). The supply of argon with a flow rate of 1.15-1.30 mg / t is necessary to ensure the optimal mode of movement of the gas-liquid mixture through a vertical metal-conducting channel. If argon is supplied less than 1.15 m / t, the gas-liquid mixture flows in a swirling manner, which impairs the assimilation of non-metallic inclusions by slag in the casting sections; if it is greater than 1.3 m / t, the gas-liquid mixture passing through the metal pipeline, will cause slag boiling in the casting sections and additional oxidation of the metal due to the capture of oxygen from the atmosphere, which will degrade the quality of the cast slabs.

Ввод плакированных порошковых модификаторов в вертикальные металлопро- вод щие каналы позвол ет усилить эффект усвоени металлом вводимого элемента, а также рационально микролегировать сталь теми или иными элементами. Различие их составов обусловлено тем, что при температуре жидкого металла исходные порошкообразные компоненты вступают в химические и фазовые взаимодействи с образованием химических соединений переменной валентности , которые представл ют собой гомогенные структурно-разупор доченные фазы с ненасыщенными валентными св з ми и насыщаютс в процессе рафинировани с образованием стабильных фаз. Адсорбционна емкость наполнителей различна и поэтому они все представл ют практический интерес.The introduction of clad powder modifiers into vertical metal-conducting channels makes it possible to enhance the effect of metal assimilation of the input element, as well as to rationally micro-alloy steel with certain elements. The difference in their compositions is due to the fact that at the temperature of the liquid metal, the initial powdery components enter into chemical and phase interactions with the formation of chemical compounds of variable valency, which are homogeneous structurally disordered phases with unsaturated valence bonds and are saturated during refining to form stable phases. The adsorption capacity of the fillers is different and therefore they are all of practical interest.

П р и м е р. Из 350 тонного конвертора жидкий металл серии плавок стали марки 09Г28Т, содержащий мас.%: углерод 0,09- 0,10; марганец 1,45-1,65; кремний 0,2-0,3; сера 0,006-0,008; фосфор 0,015-0,020; ниобий 0,05-0,07, титан 0,05-0,09, выпускаетс в сталеразливочный ковш с температурой 1680-1740°С и подаетс на установку доводки металла (УДМ). Температура ликвидуса дл стали 09Г2БТ составл ет 1500°С. Принудительное охлаждение металла на УДМ осуществл етс со скоростью 3 12°С/мин при корректировке химического состава стали легирующими материалами, а также при вводе кусковых отходов марки стали 09Г2БТ с массовым расходом 0,3-5,3 кг/т и продувке аргоном с расходом 2,5-5,6 м /мин и на машине непрерывного лить заготовок - МНЛЗ (разливку осуществл ли через трехсекционный промежуточныйPRI me R. From a 350 tonne converter, liquid metal is a series of melts of steel grade 09G28T, containing wt.%: Carbon 0.09-0.10; manganese 1.45-1.65; silicon 0.2-0.3; sulfur 0.006-0.008; phosphorus 0.015-0.020; niobium 0.05-0.07, titanium 0.05-0.09, is produced in a steel pouring ladle with a temperature of 1680-1740 ° C and is fed to a metal finishing unit (UDM). The liquidus temperature for 09G2BT steel is 1500 ° C. Forced metal cooling at UDM is carried out at a rate of 3 12 ° С / min when adjusting the chemical composition of the steel with alloying materials, as well as when introducing lumpy waste grade 09G2BT steel with a mass flow rate of 0.3-5.3 kg / t and purging with argon at a flow rate 2.5-5.6 m / min and continuous casting machine - continuous casting machine (casting was carried out through a three-section intermediate

ковш) за счет ввода плакированных порошковых модификаторов с расходом 0.4-1,6 кг/т и продувкой аргоном с расходом 1.10- 1,35 м /т во встречных направлени х в ме- таллопровод щие каналы.bucket) by introducing clad powder modifiers with a flow rate of 0.4-1.6 kg / t and purging with argon with a flow rate of 1.10-1.35 m / t in opposite directions into metal-conducting channels.

Результаты исследований опытно-промышленных плавок приведены в таблице.The research results of experimental industrial swimming trunks are given in the table.

Реализаци способа обеспечивает снижение содержани неметаллических вклю- чений в 1,5-2 раза, водорода на 50%, кислорода на 70%, осева ликваци снижаетс в 2-3 раза, а степень усвоени кальци увеличиваетс в 10-15 раз.The implementation of the method provides a decrease in the content of non-metallic inclusions by 1.5-2 times, hydrogen by 50%, oxygen by 70%, axial segregation is reduced by 2-3 times, and the degree of calcium uptake is increased by 10-15 times.

Ф о рмул а изо б рете н и F o rmul izobret n and

Claims

1. The method of processing steel during continuous casting, including the supply of superheated metal to the casting ladle, the supply of ferroalloys and alloys to the metal

forced cooling of the metal to the casting temperature and the introduction of clad powder modifiers, characterized in that, in order to improve the quality of steel due to deep refining, improve structural and chemical macro and microinhomogeneities, as well as reduce the consumption of alloying materials, metal overheating is carried out at 10 °. .200 ° C above the liquidus temperature, and

forced cooling is carried out at a rate of 5 ... 10 ° C / min of steel of the same chemical composition as the superheated metal poured into the ladle, and it is purged with argon at a flow rate of 3 ... 5 m / min.

2. The method according to claim 1, characterized

the fact that the clad powder modifier and argon are introduced towards each other into the intermediate ladle through vertical metal-conducting channels made in it, while the consumption of lump waste and argon is 0.5 ... 1.5 kg per ton of metal, respectively 1.15 ... 1.30 t / min.

3. The method according to claims 1 and 2 is also distinguished by the fact that calcium and silicocalcium are used as filler in a weight ratio of 1.0 ... 1.5 in the clad powder modifier.

4. The method according to p. 1i2, characterized in that in clad powder

calcium and aluminum are used as a filler in the modifier in a mass ratio of 0.5. "1.0.

5. The method according to p. 1-2. characterized in that in clad powder

calcium and calcium fluoride are used as a filler in the modifier in a mass ratio of 0.4, .. 0.6.

6. The method according to claim 1-2, with the fact that in the clad powder modifier, calcium and calcium oxide are used as filler in a mass ratio of 0.6., 0.8.

7. The method according to l. 1-2. characterized in that in clad powder modifier boron and calcium are used as filler in a mass ratio of 0.2. ..0,4.

8. The method according to p. 1-2, with t and h and yu and y - with the fact that in the clad powder modifier, calcium and calcium chloride are used as filler in a mass ratio of 0.3 ... 0.4.

Pilot Test Results