RU2031138C1

RU2031138C1 - Method of out-of-furnace treatment of steel

Info

Publication number: RU2031138C1
Application number: RU92006927A
Authority: RU
Inventors: Василий Александрович Шостак; Алексей Алексеевич Казаков; Юрий Владимирович Матвеев; Анатолий Андреевич Курдюков; Виктор Яковлевич Тишков; Владимир Данилович Кулешов; Михаил Васильевич Филатов; Юрий Васильевич Луканин; Александр Николаевич Боровков
Original assignee: Череповецкий металлургический комбинат
Priority date: 1992-12-01
Filing date: 1992-12-01
Publication date: 1995-03-20

Abstract

FIELD: ferrous industry. SUBSTANCE: in a method of out-of-furnace treatment of steel comprising deoxidizing, alloying, purging a metal with an inert gas, continuously measuring the activity of oxygen in a melt, the purging operation is discontinued at a minimum value of activity of oxygen in the liquid metal. EFFECT: greater efficiency of the method. 3 dwg

Description

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к способам обработки жидкой стали в ковше инертным газом при раскислении сильным раскислителем (например, алюминием). The invention relates to ferrous metallurgy, and specifically to methods of treating liquid steel in an inert gas ladle during deoxidation with a strong deoxidizer (for example, aluminum).

Из уровня техники известны способы раскисления и легирования стали с измерением активности кислорода. The prior art methods for deoxidation and alloying of steel with the measurement of oxygen activity.

Приведенные способы применяются для определения необходимого количества раскислителей, т.е. перед раскислением определяется активность кислорода в металле, на основании этого определяется угар раскислителей и вычисляется их масса. Недостаток способа в том, что после ввода раскислителей невозможно контролировать изменение состава металла, т.е. определить, в какой степени выполняется прогноз по угару. The above methods are used to determine the required number of deoxidizing agents, i.e. before deoxidation, the activity of oxygen in the metal is determined, on the basis of this the fumes of deoxidants are determined and their mass is calculated. The disadvantage of this method is that after the introduction of deoxidizers it is impossible to control the change in the composition of the metal, i.e. determine the extent to which the prediction of burning is carried out.

Кроме того, используется "вслепую" такой эффективный метод, как перемешивание металла инертным газом. In addition, an “blind” method is used, such as stirring a metal with an inert gas.

Тем же недостатком обладает и наиболее близкий к предлагаемому способ, по которому предварительно по экспериментальным данным строят градуировочные кривые концентрации кислорода и расхода раскислителя в зависимости от последней, затем металл продувают инертным газом, непрерывно измеряя концентрацию кислорода в металле. The closest to the proposed method also has the same drawback, according to which preliminary calibration data for oxygen concentration and deoxidizer consumption are plotted according to the experimental data, then the metal is purged with an inert gas, continuously measuring the oxygen concentration in the metal.

Следует отметить, что в приведенном способе определение концентрации кислорода в металле производят иным способом, но сущность очень близка к предлагаемому техническому решению. It should be noted that in the above method, the concentration of oxygen in the metal is determined in a different way, but the essence is very close to the proposed technical solution.

Недостаток способа в том, что он не может обеспечить минимальное для данного химического состава стали содержание кислорода и оксидных включений в металле. The disadvantage of this method is that it cannot provide the minimum content of oxygen and oxide inclusions in the metal for a given chemical composition of the steel.

После ввода в металл раскислителей и легирующих и при последующей продувке инертным газом состав металла меняется. Уменьшается содержание растворенных раскислителей (легирующих), причем более активные окисляются в большей степени. Содержание кислорода в металле вначале тоже снижается из-за расходования на окисление наиболее активных раскислителей. Затем, когда содержание этих раскислителей снизится до определенной величины, то содержание кислорода в металле достигнет минимума, так как скорость поступления кислорода в металл становится равной скорости его удаления с оксидными включениями. После этого содержание кислорода в металле начинает увеличиваться, так как скорость удаления становится меньше скорости поступления. After the introduction of deoxidizers and alloys into the metal and with subsequent inert gas purging, the metal composition changes. The content of dissolved deoxidizers (alloying) is reduced, and more active are oxidized to a greater extent. The oxygen content in the metal is also initially reduced due to the consumption of the most active deoxidizers for oxidation. Then, when the content of these deoxidants decreases to a certain value, the oxygen content in the metal will reach a minimum, since the rate of oxygen supply to the metal becomes equal to its removal rate with oxide inclusions. After that, the oxygen content in the metal begins to increase, since the rate of removal becomes less than the rate of entry.

С точки зрения технологии этот процесс уже нежелателен, так как минимум содержания кислорода пройден, а дальнейшая продувка только увеличивает содержание оксидов в стали и снижает содержание растворенного раскислителя. Поэтому продувку необходимо прекращать при достижении минимума содержания кислорода. Раньше прекращать продувку тоже нецелесообразно, так как без нее окисление активного раскислителя будет продолжаться значительно медленнее и удаление образующихся оксидов замедлится. Это приведет к повышенному содержанию кислорода и оксидных включений в металле. Более позднее отключение продувки приведет к тому же результату. Оптимальный момент прекращения продувки - при минимальном содержании растворенного в металле кислорода. При этом качество металла будет наиболее высоким, во всех остальных случаях - ниже. From the point of view of technology, this process is already undesirable, since the minimum oxygen content has been passed, and further purging only increases the content of oxides in steel and reduces the content of the dissolved deoxidizer. Therefore, the purge must be stopped when the minimum oxygen content is reached. To stop purging earlier is also impractical, since without it the oxidation of the active deoxidizer will continue much more slowly and the removal of the formed oxides will slow down. This will lead to an increased content of oxygen and oxide inclusions in the metal. A later shutdown of the purge will produce the same result. The optimum moment to stop purging is with a minimum content of oxygen dissolved in the metal. In this case, the quality of the metal will be the highest, in all other cases - lower.

Целью данного технического решения является снижение содержания кислорода и оксидных включений, снижение расхода раскислителей и инертного газа. Цель достигается тем, что продувка инертным газом прекращается при минимальном значении активности кислорода в жидком металле. The purpose of this technical solution is to reduce the content of oxygen and oxide inclusions, reduce the consumption of deoxidizers and inert gas. The goal is achieved by the fact that the inert gas purge stops at the minimum value of oxygen activity in the liquid metal.

Концентрация кислорода определяется по значению его активности с помощью датчика непрерывного действия. The oxygen concentration is determined by the value of its activity using a continuous sensor.

Сущность способа заключается в следующем. The essence of the method is as follows.

Металл выпускают в разливочный ковш и раскисляют (легируют). Раскисление (легирование) может производиться в агрегате (сталеплавильной печи), в ковше во время выпуска, либо комбинированно. Metal is released into the casting ladle and deoxidized (alloyed). Deoxidation (alloying) can be carried out in the unit (steelmaking furnace), in the ladle at the time of release, or in combination.

Все сказанное ранее и далее относится к сталям, раскисленным так называемыми активными раскислителями, имеющим значительно большее средство с кислородом, чем железо, например алюминий, титан. All of the foregoing and further applies to steels deoxidized by the so-called active deoxidizing agents, which have a significantly larger amount of oxygen than iron, such as aluminum and titanium.

Печной шлак отделяют от металла во время выпуска. В металл вводят датчик окисленности непрерывного действия и начинают продувку инертным газом. Furnace slag is separated from the metal at the time of release. A continuous oxidation sensor is introduced into the metal and an inert gas purge is started.

Наиболее активный элемент, входящий в состав стали, начинает реагировать с растворенным в ней кислородом. Активность (концентрация) кислорода падает, что регистрируется датчиком окисленности (см. фиг. 1). Это происходит в результате двух противоположно направленных процессов: первый - равномерное поступление кислорода в металл из атмосферы, футеровки и шлака на поверхности (O)_шл._→ [O]_мет. (1) {θ₂}_газ _→ 2[O]_мет. (2),
второй - удаление из металла в виде оксидов активного раскислителя, всплывающих на поверхность.The most active element that is part of the steel begins to react with the oxygen dissolved in it. The activity (concentration) of oxygen decreases, which is recorded by the oxidation sensor (see Fig. 1). This occurs as a result of two oppositely directed processes: the first is the uniform supply of oxygen to the metal from the atmosphere, the lining and slag on the surface (O) of the slag _. _ → [O] _met. (1) {θ ₂ } _gas _ → 2 [O] _met. (2)
the second is the removal from the metal in the form of oxides of an active deoxidizer that float to the surface.

Второй процесс из-за достаточной концентрации раскислителя [P] превалирует, поэтому происходит удаление кислорода из стали: n [ P ] + m [ 0 ] _→ [ P_nO_m ] (3)
При снижении концентрации раскислителя [P] скорость реакции (3) падает, и количество удаляемого кислорода становится равным поступающему. Этот момент определяется в виде экстремума на графике, фиксируемом датчиком окисленности (см. фиг. 2).The second process, due to the sufficient concentration of deoxidant [P], prevails, therefore, oxygen is removed from the steel: n [P] + m [0] _ → [P _n O _m ] (3)
With a decrease in the concentration of deoxidizer [P], the reaction rate (3) decreases, and the amount of oxygen removed becomes equal to the incoming. This moment is determined in the form of an extremum on the graph recorded by the oxidation sensor (see Fig. 2).

В этот момент необходимо прекратить продувку, так как ее продолжение приведет к дальнейшему снижению скорости реакции (3) и пойдет насыщение металла кислородом, что проявится в виде подъема кривой, регистрируемой датчиком (см. фиг. 3). At this point, it is necessary to stop the purge, since its continuation will lead to a further decrease in the reaction rate (3) and the metal will be saturated with oxygen, which will manifest itself in the form of a rise in the curve recorded by the sensor (see Fig. 3).

Остаточное содержание раскислителя и кислорода будет определяться их концентрацией в исходном металле. The residual deoxidizer and oxygen content will be determined by their concentration in the starting metal.

При этом продолжительность продувки, а значит, и расход аргона будут оптимальными. Отличие предложенного способа от известных в том, что там значение активности кислорода использовалось только для расчета задаваемого количества раскислителя (легирующего), точнее - применялось в качестве исходного параметра для определения угара. В дальнейшей обработке стали активность не использовалась, а продолжительность продувки металла определялась из практического опыта. At the same time, the purge duration, and hence the argon flow rate, will be optimal. The difference between the proposed method and the known ones is that there the oxygen activity value was used only for calculating the specified amount of deoxidizing agent (alloying), more precisely, it was used as an initial parameter for determining fumes. No activity was used in further processing of steel, and the duration of metal purging was determined from practical experience.

Предложенное техническое решение позволяет активно управлять качеством металла уже после окончания ввода легирующих (раскислителей) и начала продувки аргоном. The proposed technical solution allows you to actively control the quality of the metal after the end of the introduction of alloying (deoxidizing) and the start of purging with argon.

Еще одно преимущество способа, не отмеченное ранее, - возможность изменять продолжительность продувки и ее интенсивность в оптимальных соотношениях, т. е. при более интенсивной продувке делать ее короче по продолжительности и наоборот. Another advantage of the method, not noted earlier, is the ability to change the duration of the purge and its intensity in optimal proportions, i.e., with a more intensive purge, make it shorter in duration and vice versa.

При этом и интенсивность продувки может корректироваться с точки зрения ее оптимизации: при слишком интенсивной продувке металл оголяется, и скорость насыщения его кислородом резко возрастает. Это явление будет отмечено датчиком окисленности и послужит сигналом к снижению расхода перемешивающего газа. At the same time, the purge intensity can also be adjusted from the point of view of its optimization: if the purge is too intense, the metal is exposed, and the rate of oxygen saturation increases sharply. This phenomenon will be noted by the oxidation sensor and will serve as a signal to reduce the consumption of mixing gas.

П р и м е р. В конвертере выплавляется сталь марки 08Ю. Раскисление производится на выпуске ферромарганцем и чушковым алюминием. Емкость ковша 350 т. После раскисления ковш поступает на установку доводки металла, оборудованную датчиком окисленности непрерывного действия с воздухом в качестве сравнительного электрода. PRI me R. The converter smelts steel grade 08Yu. Deoxidation is carried out at the production of ferromanganese and pig aluminum. The capacity of the bucket is 350 tons. After deoxidation, the bucket is fed to a metal finishing unit equipped with a continuous oxidation sensor with air as a comparative electrode.

Датчик вводится в металл, содержание кислорода 0,012%. температура металла 1590^оС, начинается продувка металла аргоном. Содержание кислорода снижается до 0,008%, после чего его концентрация некоторое время остается постоянной. Продувка прекращается, отбирается проба и замеряется температура металла.The sensor is introduced into the metal, the oxygen content is 0.012%. the temperature of the metal is 1590 ^o C, the purge of the metal with argon begins. The oxygen content decreases to 0.008%, after which its concentration remains constant for some time. The purge is stopped, a sample is taken and the temperature of the metal is measured.

Содержание алюминия соответствует 0,04 мас.%, температура 1580^оС.The aluminum content corresponds to 0.04 wt.%, A temperature of 1580 ^about C.

Продувка аргоном производилась через огнеупорную фурму, вводимую сверху, расход аргона 30-40 нм³/мин, продолжительность продувки 12'.Argon purging was carried out through a refractory lance introduced from above; argon flow rate was 30–40 nm ³ / min; purge duration was 12 ′.

Все остальные примеры могут отличаться только объемом ковша, расходом аргона, продолжительностью продувки и маркой стали. All other examples may differ only in bucket volume, argon flow rate, purge duration and steel grade.

Применение способа позволит снизить расход раскислителей, инертного газа и повысить качество стали. The application of the method will reduce the consumption of deoxidizers, inert gas and improve the quality of steel.

Claims

METHOD OF EXTRACTIONAL STEEL TREATMENT, including deoxidation, alloying, purging of metal with an inert gas, continuous measurement of oxygen activity in the melt, characterized in that purging is stopped at a minimum value of oxygen activity in the liquid metal.