RU2034042C1

RU2034042C1 - Extra-lowcarbon non-aging steel production method

Info

Publication number: RU2034042C1
Application number: RU93002771A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Хребин; Ю.Ф. Суханов; А.Ф. Копылов; Г.Н. Ролдугин; И.В. Сафонов; Е.И. Ермолаева
Original assignee: Новолипецкий металлургический комбинат им.Ю.В.Андропова
Priority date: 1993-01-14
Filing date: 1993-01-14
Publication date: 1995-04-30

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: method provides smelting of semi-finished product with less than 0.05 % share of carbon, partial deoxidation, constant vacuumization under pressure in chamber of less than 6.7 kPa and constant alloying of steel by aluminum; in molten bath, that is fed in vacuum chamber, concentration of carbon and oxygen is maintained equal to 0.7 - 1.0 from their stoichiometric ratio. EFFECT: method is used in metallurgy.

Description

Известны способы производства низкоуглеродистых марок стали с использованием глубокого вакуумного обезуглеро- живания при определенных исходных концентрациях углерода и кислорода. Максимальное снижение концентрации углерода при вакуумировании определяют исходя из равновесного содержания исходного кислорода и стехиометрического соотношения углерода и кислорода: Δ [C] 1,88 ˙ 10^-3/[C] нач. В работе предлагается устанавливать необходимые концентрации углерода, кислорода и давление в вакуумной камере согласно равенству: 0,0022Рсо [C] к [0] н 1,5 ([C] н [C] к) 0. Эти расчеты основываются на термодинамике процесса без учета реальных кинетических условий. Не учитываются особенности непрерывного вакууми- рования металла в потоке, сложность зарождения пузырей СО при особо низких концентрациях углерода и внутридиффузионный режим вакуумного обезуглероживания особонизкоуглеродистых марок стали. Поэтому эти способы не позволяют в полной мере использовать раскисляющую способность углерода, содержащегося в расплаве, и не обеспечивают минимально возможных концентраций углерода и кислорода в металле после вакуумирования.Known methods for the production of low-carbon steel grades using deep vacuum decarburization at certain initial concentrations of carbon and oxygen. The maximum decrease in carbon concentration during evacuation is determined based on the equilibrium content of the initial oxygen and the stoichiometric ratio of carbon to oxygen: Δ [C] 1.88 ˙ 10 ^-3 / [C] beg. It is proposed to establish the necessary concentrations of carbon, oxygen and pressure in the vacuum chamber according to the equation: 0.0022РСО [C] к [0] н 1,5 ([C] н [C] к) 0. These calculations are based on the thermodynamics of the process without taking into account real kinetic conditions. The features of continuous metal evacuation in the stream, the complexity of the nucleation of CO bubbles at especially low carbon concentrations, and the intra-diffusion regime of vacuum decarburization of especially low-carbon steel grades are not taken into account. Therefore, these methods do not allow the full use of the deoxidizing ability of carbon contained in the melt, and do not provide the minimum possible concentrations of carbon and oxygen in the metal after evacuation.

Наиболее близким техническим решениям является способ производства низкоуглеродистой стали, включающий выплавку в сталеплавильном агрегате полупродукта, частичное раскисление и легирование металла и непрерывное вакуумирование с регулированием исходных концентраций углерода и кислорода в соответствии с остаточным давлением в вакуумной камере и отношением произведения исходных концентраций углерода и кислорода к произведению их равновесных концентраций. Соотношение между исходными концентрациями углерода и кислорода устанавливают в 1,1.2,1 раза выше стехиометрического их отношения с учетом поверхностной активности кислорода и его накапливания на границе раздела фаз. Однако при таком "недостатке" кислорода затрудняется вакуумное обезуглероживание при непрерывном вакуумировании особонизкоугле- родистых сталей, т. к. не учитывается огpаниченное время зарождения пузырей СО в канале сталеразливочного стакана и ограниченная продолжительность воздействия вакуума на металл в потоке. При таком способе производства низкоуглеродистой стали невозможно получить конечное содержание углерода менее 0,012%
Цель изобретения получение особонизкоуглеродистой нестареющей стали (концентрация углерода менее 0,012% ), высокого качества, при непрерывном вакуумировании и легировании.The closest technical solutions is a method for the production of low-carbon steel, including the smelting of a semi-product in a steel-smelting unit, partial deoxidation and alloying of the metal, and continuous vacuum control of the initial concentrations of carbon and oxygen in accordance with the residual pressure in the vacuum chamber and the ratio of the product of the initial concentrations of carbon and oxygen to the product their equilibrium concentrations. The ratio between the initial concentrations of carbon and oxygen is set 1.1.2.1 times higher than their stoichiometric ratio, taking into account the surface activity of oxygen and its accumulation at the phase boundary. However, with such a “lack” of oxygen, vacuum decarburization is difficult during continuous evacuation of especially low-carbon steels, since the limited time of nucleation of CO bubbles in the channel of a steel pouring nozzle and the limited duration of exposure to metal in the stream are not taken into account. With this method of producing low carbon steel, it is impossible to obtain a final carbon content of less than 0.012%
The purpose of the invention is the production of especially low carbon non-aging steel (carbon concentration less than 0.012%), high quality, with continuous evacuation and alloying.

Поставленная цель достигается тем, что при производстве особонизкоуглеродистой нестареющей стали, заключающемся в выплавке в сталеплавильном агрегате полупродукта с концентрацией углерода менее 0,05% частичном раскислении, непрерывном вакуумировании при давлении в камере менее 6,7 кПа и непрерывном легировании стали алюминием после вакуумирования, в расплаве, подаваемом в вакуумную камеру, обеспечивают отношение концентрации углерода к концентрации кислорода 0,7.1,0 от стехиометрического. Превышение верхнего предела приводит к недостатку кислорода для зарождения пузырей СО и глубокого обезуглероживания, а при отношении концентрации углерода к концентрации кислорода менее 0,7 от их стехиометрического отношения приводит к высокому содержанию кислорода в металле после вакуумирования и повышению количества оксидных неметаллических включений. This goal is achieved by the fact that in the production of especially low carbon non-aging steel, which consists in the partial deoxidation of a semi-product in a steelmaking unit with a carbon concentration of less than 0.05%, continuous evacuation at a pressure in the chamber of less than 6.7 kPa and continuous alloying of steel with aluminum after evacuation, the melt supplied to the vacuum chamber, provide a ratio of carbon concentration to oxygen concentration of 0.7.1.0 of the stoichiometric. Exceeding the upper limit leads to a lack of oxygen for the nucleation of CO bubbles and deep decarburization, and when the ratio of carbon concentration to oxygen concentration is less than 0.7 from their stoichiometric ratio, it leads to a high oxygen content in the metal after evacuation and an increase in the amount of oxide non-metallic inclusions.

Отличием от прототипа является получение особонизкоуглеродистой нестареющей стали высокого качества при непрерывном вакуумировании и легировании из расплава, в котором обеспечивают определенный избыток кислорода при отношении исходных концентраций углерода и кислорода 0,7-1,0 от их стехиометрического отношения. The difference from the prototype is to obtain extra-low-carbon age-old high-quality steel with continuous evacuation and alloying from the melt, which provides a certain excess of oxygen at a ratio of initial carbon and oxygen concentrations of 0.7-1.0 from their stoichiometric ratio.

Предлагаемый способ производства низкоуглеродистой нестареющей стали реализован в условиях действующего конвертерного цеха НЛМК. Для опробывания предложенного способа проведено 6 плавок по следующей технологии. В 350-тонном конвертере выплавляли полупродукт с содержанием углерода менее 0,05% Затем сталеразливочный ковш с металлом подавали на установку продувки аргоном, где проводили усреднительную продувку металла аргоном, присадку марганца и регулировали содержание кислорода путем ввода алюминиевой проволоки в расплав. После обработки металла сталеразливочный ковш подавали на МНЛЗ и стыковали с вакуумной камерой, установленной между сталеразливочным и промежуточным ковшами. Вакуумировали струю и тонкий слой металла при давлении в камере менее 6,7 кПа. В промежуточный ковш по обе стороны металлопровода непрерывно подавали алюминиевую проволоку. Результаты опытов приведены в таблице. The proposed method for the production of low-carbon non-aging steel is implemented in the conditions of the existing converter shop of NLMK. To test the proposed method conducted 6 heats according to the following technology. An intermediate with a carbon content of less than 0.05% was smelted in a 350-ton converter.Then the steel-pouring ladle with metal was fed to an argon purge unit, where an averaged metal purge with argon was carried out, the manganese additive was added, and the oxygen content was controlled by introducing an aluminum wire into the melt. After processing the metal, the steel pouring ladle was fed to the continuous casting machine and docked with a vacuum chamber installed between the steel casting and the intermediate ladles. The jet and a thin layer of metal were evacuated at a chamber pressure of less than 6.7 kPa. Aluminum wire was continuously fed into the intermediate ladle on both sides of the metal wire. The results of the experiments are shown in the table.

При проведении опытных плавок исходное содержание углерода в расплаве перед вводом его в вакуумную камеру составляло менее 0,05% В опытах N 1, 2, 3, 6 содержание кислорода в расплаве перед вводом в вакуумную камеру соответствовало предлагаемому отношение исходных концентраций углерода и кислорода составляло 0,7-1,0 от стехиометрического отношения углерода к кислороду. На этих плавках было получено конечное содержание углерода после непрерывного вакуумирования менее 0,012% Слябы были хорошего качества плотные без пузырей и шлаковых включений. В опыте N 4 в металле перед вакуумированием оставили избыточное содержание кислорода отношение концентраций углерода к кислороду составил 0,59 от их стехиометрического отношения. В этом случае была получена особо низкая концентрация углерода в металле после вакуумирования, которая составила 0,006% Однако, чрезмерно избыточное исходное содержание кислорода не позволило получить качественного слитка после вакуумирования и непрерывного легирования алюминием поверхность и подкорковая зона слитка были поражены пузырями и шлаковыми включениями. В опыте N 5 (прототип) отношение исходных концентраций углерода и кислорода составляло 1,52 от стехиометрического. Недостаток исходного содержания кислорода не позволил обеспечить глубокого вакуумного обезуглероживания и получить конечное содержание углерода менее 0,012% Хотя качество слитка было хорошим. When conducting experimental melts, the initial carbon content in the melt before entering it into the vacuum chamber was less than 0.05%. In experiments N 1, 2, 3, 6, the oxygen content in the melt before entering the vacuum chamber corresponded to the proposed ratio of the initial carbon and oxygen concentrations was 0 , 7-1.0 from the stoichiometric ratio of carbon to oxygen. On these melts, the final carbon content was obtained after continuous evacuation of less than 0.012%. The slabs were of good quality, dense without bubbles and slag inclusions. In experiment No. 4, an excess oxygen content was left in the metal before evacuation, the ratio of carbon to oxygen concentrations was 0.59 of their stoichiometric ratio. In this case, a particularly low concentration of carbon in the metal was obtained after evacuation, which amounted to 0.006%. However, an excessively excessive initial oxygen content did not allow a high-quality ingot to be obtained after evacuation and continuous alloying with aluminum, the surface and subcortical zone of the ingot were affected by bubbles and slag inclusions. In experiment No. 5 (prototype), the ratio of the initial concentrations of carbon and oxygen was 1.52 of the stoichiometric. The lack of initial oxygen content did not allow for deep vacuum decarburization and a final carbon content of less than 0.012%, although the quality of the ingot was good.

Проведенные опыты показали, что при отношении исходных концентраций углерода и кислорода в пределах 0,7.1,0 от стехиометрического обеспечивается получение особо низких концентраций углерода (менее 0,012%) и высокое качество сляба. Недостаток кислорода (отношение исходных концентраций углерода и кислорода более 1,0 от стехиометрического) не обеспечивает получение конечного углерода менее 0,012% в условиях непрерывного вакуумирования. А избыток кислорода при производстве особонизкоуглеродистой стали (отношение исходных концентраций углерода и кислорода менее 0,7 от стехиометрического) приводит к ухудшению качества слитка. The experiments showed that when the ratio of the initial concentrations of carbon and oxygen is within 0.7.1.0 of the stoichiometric one, extremely low carbon concentrations (less than 0.012%) and a high quality slab are obtained. The lack of oxygen (the ratio of the initial concentrations of carbon and oxygen more than 1.0 from the stoichiometric) does not provide the final carbon less than 0.012% under continuous vacuum. And an excess of oxygen in the production of very low carbon steel (the ratio of the initial concentrations of carbon and oxygen is less than 0.7 of the stoichiometric) leads to a deterioration in the quality of the ingot.

Предложенный способ производства особонизкоуглеродистой нестареющей стали может быть рекомендован в любом сталеплавильном цехе с установкой непрерывного вакуумирования в процессе разливки и непрерывного легирования стали алюминием после вакуумирования. Предложенный способ позволит получить сталь с содержанием углерода менее 0,012% и улучшить качество непрерывнолитых слябов. The proposed method for the production of especially low carbon non-aging steel can be recommended in any steelmaking plant with a continuous vacuum installation in the casting process and continuous alloying of steel with aluminum after vacuum. The proposed method will allow to obtain steel with a carbon content of less than 0.012% and to improve the quality of continuously cast slabs.

Claims

METHOD FOR PRODUCING SPECIALLY CARBON-FREE CARRIAGE STEEL, including smelting of a semi-product with a carbon content of less than 0.05% in a steelmaking unit, partial deoxidation, continuous evacuation at a chamber pressure of less than 6.7 kPa and continuous alloying of steel with aluminum, characterized in that in the melt we supply chamber, provide a ratio of carbon concentration to oxygen concentration of 0.7 to 1.0 of their stoichiometric ratio.