RU2061059C1

RU2061059C1 - Method of evaluation of oxygen potential of slag while smelting alloys based on iron in a c electric arc furnaces

Info

Publication number: RU2061059C1
Application number: RU9393009372A
Authority: RU
Inventors: В.Ф. Меркулов; С.Б. Свиридов; С.Л. Черепанов; В.В. Рябов; А.Г. Касьянов
Original assignee: Акционерное общество "Златоустовский металлургический завод"
Priority date: 1993-02-17
Filing date: 1993-02-17
Publication date: 1996-05-27

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: essence of method consists in measurement and registration of constant component of arc voltage as foreign electrical forces isolating it in advance from one of phases. Dependence of constant component of arc voltage on content of FeO in slag is found during experimental smeltings. Oxygen potential is evaluated by content of FeO in slag which is determined by formula FeO=aU+b, where U is constant component of arc voltage; a and b are constant coefficients. Method is simple and does not require complex or costly equipment. EFFECT: simplified method of evaluation of oxygen potential requiring neither complex nor costly equipment. 2 cl, 2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии, в частности к методам контроля содержания кислорода в шлаке при производстве стали и сплавов в электродуговых агрегатах переменного тока. The invention relates to metallurgy, in particular to methods for controlling the oxygen content in slag in the production of steel and alloys in AC electric arc units.

Известен способ оценки кислородного потенциала шлака путем определения в нем содержания кислорода при выплавке чугуна, включающий измерение толщины слоя всплывающего шлака по формуле, основанной на постоянстве величины отношения количества кислорода, растворенного в шлаке к толщине его слоя [1]
Для использования данного способа требуется специально сложное оборудование для измерения толщины слоя шлака.A known method for evaluating the oxygen potential of slag by determining the oxygen content in it during iron smelting, including measuring the thickness of a layer of floating slag according to a formula based on a constant ratio of the amount of oxygen dissolved in slag to its layer thickness [1]
To use this method requires specially sophisticated equipment for measuring the thickness of the slag layer.

Известен способ оценки кислородного потенциала шлака путем определения кислорода в жидком шлаке методом измерения ЭДС между шлаком и электродом сравнения [2]
Использование метода ЭДС требует периодической замены концентрационных элементов и узлов, их защиты от высоких температур расплава, которые выполняются из дорогих материалов, а также требуют создания дополнительного производства для их изготовления.A known method for evaluating the oxygen potential of slag by determining oxygen in liquid slag by measuring the emf between the slag and the reference electrode [2]
The use of the EMF method requires periodic replacement of concentration elements and assemblies, their protection from high melt temperatures, which are made of expensive materials, and also require the creation of additional production for their manufacture.

Техническим результатом изобретения является создание менее дорогостоящего и более простого способа оценки кислородного потенциала шлака за счет использования электрической характеристики дуги. The technical result of the invention is the creation of a less expensive and simpler way to assess the oxygen potential of the slag by using the electrical characteristics of the arc.

Это достигается тем, что в известном способе оценки кислородного потенциала шлака при выплавке сплавов на основе железа в электродуговых печах переменного тока, включающем замер и регистрацию сторонних электрических сил, согласно изобретению, в качестве сторонних электрических сил измеряют постоянную составляющую напряжения дуги, предварительно выделив ее с одной из фаз, на опытных плавках определяют зависимость постоянной составляющей напряжения дуги от содержания FeO в шлаке, а кислородный потенциал шлака на текущих плавках оценивают по значению постоянной составляющей напряжения дуги. This is achieved by the fact that in the known method for evaluating the oxygen potential of slag during the smelting of iron-based alloys in AC electric arc furnaces, including measuring and recording external electric forces, according to the invention, the external voltage constant component is measured as external electric forces, having previously extracted it with one of the phases, in experimental melts, the dependence of the DC component of the arc voltage on the FeO content in the slag is determined, and the oxygen potential of the slag in the current melts is estimated m value of the constant component of the arc voltage.

Кроме того, FeO в шлаке определяют по следующему соотношению:
(FeO) aU + b, где U постоянная составляющая напряжения дуги (ПСНД);
а и b постоянные коэффициенты.In addition, FeO in the slag is determined by the following ratio:
(FeO) aU + b, where U is the constant component of the arc voltage (PSND);
a and b are constant coefficients.

Возникновение ПСНД связано с различными условиями термоэлектронной эмиссии при прямом и обратном направлениях переменного тока. Когда катодом служит графитированный электрод, то температура его в зоне горения дуги высока, условия для эмиссии электронов благоприятны, что обеспечивает необходимую плотность тела. Когда катодом служит металл или шлак, то термоэлектронная эмиссия уменьшается. Таким образом, появляется асимметрия в различные полупериоды в падении напряжения на дуге, возникает ПСНД. The emergence of PSND is associated with various conditions of thermionic emission in the forward and reverse directions of alternating current. When a graphitized electrode serves as a cathode, its temperature in the arc burning zone is high; the conditions for electron emission are favorable, which ensures the necessary body density. When a metal or slag serves as a cathode, thermionic emission decreases. Thus, asymmetry appears in different half-periods in the voltage drop across the arc, and the PSND arises.

Поскольку величина ПСНД является функцией стабильности горения дуги, условий эмиссии электронов, то по ее знаку и величине можно судить о различных факторах, влияющих на нее. Один из таких факторов это содержание окиси железа в шлаке, являющейся наиболее активным окислительным компонентом шлакового расплава. Since the value of PSND is a function of the stability of arc burning, the conditions of electron emission, then by its sign and magnitude, one can judge various factors affecting it. One of these factors is the content of iron oxide in the slag, which is the most active oxidizing component of the slag melt.

Постоянные коэффициенты а и b зависят от конкретных условий плавки (мощности, объема плавильного агрегата, режима его работы, сортамента и т.д. ) и определяются опытным путем. The constant coefficients a and b depend on the specific conditions of the melting (power, volume of the melting unit, its operating mode, assortment, etc.) and are determined empirically.

Зависимость ПСНД от содержания FeO в шлаке определена опытным путем. The dependence of PSND on the content of FeO in the slag was determined experimentally.

В лабораторных условиях производили моделирование горения дуги в дуговой сталеплавильной печи и исследовали возможность контроля окисленности шлака с помощью ПСНД. In laboratory conditions, modeling of arc burning in an arc steel-smelting furnace was carried out and the possibility of controlling the oxidation of slag with the help of PSND was investigated.

На основании статистической обработки результатов опытов установлена линейная зависимость данных величин U_ПСНД5,65 • 10^-2(FeO) + 1,81 • 10^-1 при коэффициенте корреляции ч 0,8629.Based on the statistical processing of the experimental results, a linear dependence of these U _{PSND values of} 5.65 • 10 ^-2 (FeO) + 1.81 • 10 ^{-1 was established} with a correlation coefficient of 0.8629.

Таким образом, зная результаты замера ПСНД, можно рассчитать содержание FeO в шлаке, т.е. оценить его окисленность, кислородный потенциал. Thus, knowing the results of measuring PSND, it is possible to calculate the content of FeO in the slag, i.e. evaluate its oxidation, oxygen potential.

Для осуществления способа не требуется организации дополнительного производства и используются известные приборы. To implement the method does not require the organization of additional production and using known devices.

П р и м е р. Опробование способа проводили при выплавке быстрорежущей стали в 10-тонной дуговой электропечи с основной футеровкой. Для проведения опытов было изготовлено устройство для выделения и регистрации ПСНД (фиг. 1). Для определения коэффициентов в процессе выплавки стали отбирали пробы шлака перед удалением шлака окислительного периода и в конце восстановительного периода (перед выпуском плавки в ковш). В момент отбора проб фиксировали величину ПСНД. PRI me R. The testing of the method was carried out during the smelting of high speed steel in a 10-ton electric arc furnace with a main lining. For the experiments, a device was made for the isolation and registration of PSND (Fig. 1). To determine the coefficients in the process of steelmaking, slag samples were taken before removing the slag from the oxidation period and at the end of the recovery period (before the melting was released into the ladle). At the time of sampling, the value of PSND was recorded.

Определив в пробах шлака содержание FeO, обработали полученную информацию (см. таблицу) по программе "Статграф" на персональном компьютере РС1 "Оливетти". Having determined the FeO content in the slag samples, the obtained information was processed (see table) using the Statgraph program on the Olivetti personal computer PC1.

В результате проведенной статобработки было определено линейное уравнение регрессии:
(FeO) 0,575U_ПСНД + 1,405 при коэффициенте корреляции ч 0,777 (фиг. 2).As a result of the statistical processing, the linear regression equation was determined:
(FeO) 0.575U _PSND + 1.405 with a correlation coefficient of h 0.777 (Fig. 2).

В дальнейшем по величине ПСНД в различные периоды плавки определяли содержание FeO в шлаке, в соответствии с которым проводили раскисление. Subsequently, the content of FeO in the slag was determined by the value of PSND at various periods of smelting, in accordance with which deoxidation was carried out.

Для выплавки другой марки стали или при смене условий выплавки необходимо вновь опытным путем определить коэффициенты линейной зависимости FeO и U_ПСНД.For the smelting of another steel grade or when changing the conditions of smelting, it is necessary again to empirically determine the coefficients of the linear dependence of FeO and U _PSND .

При выплавке сплавов не на железной основе кислородный потенциал будут характеризовать другие окислы, например, Сr₂O₃ при выплавке сплавов из никелевой или кобальтовой основы.In the smelting of non-iron-based alloys, the oxygen potential will be characterized by other oxides, for example, Cr ₂ O ₃ in the smelting of alloys from a nickel or cobalt base.

Предлагаемый способ оценки кислородного потенциала шлака прост, не требует сложного и дорогостоящего оборудования. Использование способа позволяет при минимальном расходе раскислителей наиболее полно раскислять окислительные шлаки, а значит полнее восстанавливать окислы хрома, ванадия, молибдена и вольфрама, что ведет к экономии ферросплавов и раскислителей, а также качественнее проводить экстракционное раскисление в восстановительный период, т. е. стабильно получать низкий уровень кислорода в готовом металле, что улучшает его качество. The proposed method for evaluating the oxygen potential of slag is simple, does not require complex and expensive equipment. The use of the method allows oxidizing slag to be most fully deoxidized with a minimum consumption of deoxidants, which means that the oxides of chromium, vanadium, molybdenum and tungsten are more fully reduced, which leads to savings in ferroalloys and deoxidizers, as well as better extraction deoxidation during the recovery period, i.e. low oxygen level in the finished metal, which improves its quality.

Claims

1. A method for evaluating the oxygen potential of slag during the smelting of iron-based alloys in AC electric arc furnaces, comprising measuring and recording external electric forces, characterized in that the external arc voltage component is measured as external electric forces, after having selected it from one of the phases, the experimental melts determine the dependence of the DC component of the arc voltage on the FeO content in the slag, and the oxygen potential of the slag in the current melts is estimated by the value of the constant component her arc voltage.

2. The method according to claim 1, characterized in that the FeO in the slag is determined by the following ratio: | FeO | = aU + b, where U is the constant component of the arc voltage; a and b are constant coefficients.