RU2064508C1

RU2064508C1 - Exothermic briquette for deoxidation and alloying of killed steel

Info

Publication number: RU2064508C1
Application number: RU93013137A
Authority: RU
Inventors: Н.В. Толстогузов; Э.Я. Классен; Б.В. Иванов; О.И. Нохрина; И.Ф. Терентьев; В.И. Медников; А.А. Харламов; В.Г. Кадуков; В.К. Морозов; Ш.И. Гарифулин
Original assignee: Гурьевский металлургический завод им.М.К.Курако; Сибирская государственная горно-металлургическая академия
Priority date: 1993-03-15
Filing date: 1993-03-15
Publication date: 1996-07-27

Abstract

FIELD: ferrous metallurgy; particularly, production of carbon and alloyed steel. SUBSTANCE: exothermic briquette contains, mas.%: 45-% ferrosilicon, 41.5-50.0; manganese ore, 35.5-41.5; dolomite, 10.0-12.0; ladle slag of steelmaking, 4.0-5.0; binder, the balance. EFFECT: higher efficiency.

Description

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при производстве углеродистой и легированной стали. Спокойные марки стали отличаются более высоким качеством, чем полуспокойные. Поэтому их производство все более увеличивается. Это связано с тем, что одно из преимуществ полуспокойной стали, более высокий выход при прокатке, с переходом на современные способы разливки с применением УНРС исчезает. The invention relates to ferrous metallurgy and can be used in the production of carbon and alloy steel. Quiet steel grades are of higher quality than semi-calm ones. Therefore, their production is increasing. This is due to the fact that one of the advantages of semi-quiet steel, a higher yield during rolling, disappears with the transition to modern casting methods using UNRS.

Известны брикеты для раскисления и легирования стали марганцем следующего состава, масс. доля в
Ферромарганец 85
Алюминиевый порошок 4
Селитра 7
Плавиковый шпат 4
(см. например, Батизманский В.И. и др. "Раскисление и легирование стали экзотермическими ферросплавами". Киев, Техника, 1970, с.60-68). Введение марганца в сталь с помощью подобных брикетов повышает извлечение марганца при легировании, а также, даже при производстве легированной стали, позволяет перенести процесс раскисления и легирования из печи в ковш.Known briquettes for deoxidation and alloying became manganese of the following composition, mass. share in
Ferromanganese 85
Aluminum Powder 4
Saltpeter 7
Fluorspar 4
(see, for example, Batizmansky V.I. et al. "Deoxidation and alloying became exothermic ferroalloys." Kiev, Technique, 1970, p.60-68). The introduction of manganese into steel using such briquettes increases the extraction of manganese during alloying, and also, even in the production of alloy steel, allows the process of deoxidation and alloying to be transferred from the furnace to the ladle.

Однако присадка таких брикетов в ковш сопровождается пироэффектами и интенсивным дымовыделением в атмосферу цехов. Кроме этого, подобные брикеты взрыво- и пожароопасны. Это связано с низкой температурой их воспламенения и очень высокой температурой, которая развивается в зоне горения. Поэтому в нашей стране раскисление и легирование стали марганцем с использованием экзотермических брикетов применяется редко. Сталь обычно раскисляют ферромарганцем или силикомарганцем. However, the addition of such briquettes to the bucket is accompanied by pyroeffects and intense smoke emission into the atmosphere of the workshops. In addition, such briquettes are explosive and fire hazard. This is due to the low temperature of their ignition and the very high temperature that develops in the combustion zone. Therefore, in our country, deoxidation and alloying have become manganese using exothermic briquettes is rarely used. Steel is usually deoxidized with ferromanganese or silicomanganese.

Однако введение большого количества этих сплавов в ковш невозможно, а их введение в печь сопровождается большими потерями (угаром). В нашей стране последний недостаток дополняется еще и тем, что при производстве марганцевых сплавов из отечественных руд извлечение марганца не превышает 70-75% а сами ферросплавы отличаются повышенным (до 0,70%) содержанием фосфора. Поэтому качественные марганцевые ферросплавы становятся все более дорогими и дефицитными. However, the introduction of a large number of these alloys into the bucket is impossible, and their introduction into the furnace is accompanied by large losses (waste). In our country, the latter drawback is supplemented by the fact that in the production of manganese alloys from domestic ores, the extraction of manganese does not exceed 70-75% and the ferroalloys themselves are characterized by an increased (up to 0.70%) phosphorus content. Therefore, high-quality manganese ferroalloys are becoming more expensive and scarce.

Наиболее близким к заявляемому является брикет для легирования стали, включающий в качестве восстановителя комплексный сплав марганца и железа с кремнием и алюминием, в качестве окислителя марганцевую руду и в качестве флюса доломит при следующем соотношении компонентов, масс. доля в
комплексный сплав 41,0-48,0
марганцевая руда 29,0-33,5
доломит 14,5-25,0
(см. А.С. СССР N 1079682. Заявл. 11.01.83 Опубл. 15.03.84 БИ N 10).Closest to the claimed is a briquette for alloying steel, comprising as a reducing agent a complex alloy of manganese and iron with silicon and aluminum, as an oxidizing agent manganese ore and as a flux dolomite in the following ratio of components, mass. share in
complex alloy 41.0-48.0
manganese ore 29.0-33.5
dolomite 14.5-25.0
(see A.S. USSR N 1079682. Announcement. 11.01.83 Publ. 15.03.84 BI N 10).

При использовании брикетов подобного состава устраняются пироэффекты и дымовыделения в атмосферу цеха. Устраняется и пожароопасность брикетов. Растет и извлечение марганца. Так сквозное извлечение марганца в сталь, с учетом потерь при плавке комплексного сплава Fe-Mn-Si-Al, по А.С. N 1079682 составляет 75-86% тогда как при раскислении обычными ферросплавами с учетом потерь при плавке ферросплавов и угара при введении в ковш 15% составляет не более 60-64%
Однако производство комплексного сплава Fe-Mn-Si-Al промышленностью не освоено. Ни в странах СНГ, ни в России сплав подобного состава не производится. Производить же такой сплав сплавлением других материалов невыгодно как из-за значительных потерь марганца и алюминия, так и из-за дороговизны и дефицитности металлического алюминия.When using briquettes of a similar composition, pyroeffects and smoke emissions into the atmosphere of the workshop are eliminated. The fire hazard of briquettes is also eliminated. Manganese extraction is also growing. So, through extraction of manganese into steel, taking into account losses during melting of the complex alloy Fe-Mn-Si-Al, according to A.S. N 1079682 is 75-86%, whereas when deoxidized by conventional ferroalloys, taking into account losses during the melting of ferroalloys and fumes when introduced into the ladle, 15% is not more than 60-64%
However, the industry has not mastered the production of a complex alloy Fe-Mn-Si-Al. Neither in the CIS countries, nor in Russia an alloy of this composition is produced. It is unprofitable to produce such an alloy by fusion of other materials both because of significant losses of manganese and aluminum, and because of the high cost and scarcity of metallic aluminum.

Другим недостатком брикетов подобного состава является то, что извлечение марганца из руды, вводимой в брикет, составляет лишь 60-65% а извлечение из брикетов (из руды и сплава АМС) лишь при соотношении руда-восстановитель, равном 0,7 и менее, достигает 82-90% Однако при этом соотношение между концентрацией марганца и кремния в восстанавливаемом металле составляет только 0,75-0,85, что не позволяет без добавки ферросплавов использовать брикеты для раскисления и легирования марганцем нелегированной кремнием стали. Another disadvantage of briquettes of this composition is that the extraction of manganese from the ore introduced into the briquette is only 60-65% and the extraction from briquettes (from ore and alloy AMS) only with a ratio of reducing ore of 0.7 or less reaches 82-90% However, the ratio between the concentration of manganese and silicon in the reduced metal is only 0.75-0.85, which does not allow the use of briquettes for the deoxidation and alloying of manganese with unalloyed silicon without the addition of ferroalloys.

Задачей изобретения является повышение извлечения марганца из руды и расширение сортамента легируемой стали за счет повышения соотношения между марганцем и кремнием в металле. The objective of the invention is to increase the extraction of manganese from ore and expanding the range of alloyed steel by increasing the ratio between manganese and silicon in the metal.

Поставленная задача достигается тем, что в брикет, содержащий марганцевую руду и доломит, в качестве восстановителя вводится 45%-ный ферросилиций, а брикет дополнительно содержит ковшевой шлак при следующих соотношениях компонентов:
Ферросилиций 45% 41,5-50,0
Руда марганцевая -35,5-41,5
Доломит 10,0-12,0
Шлак ковшевой 4,0-5,0
Использование 45% -ного ферросилиция, также как и использование сплава Fe-Mn-Si-Al в брикете по а.с. N 1079682, позволяет повысить температуру воспламенения и понизить температуру в зоне горения и тем самым делают брикеты пожаробезопасными и экологически чистыми. Вместе с этим, введение в брикет ковшевого шлака, образующегося при выпуске металла из мартена, электропечи или кислородного конвертера в ковш, интенсифицирует процесс химического горения, так как наиболее тугоплавкий продукт реакции

кремнезем отводится из зоны ее осуществления, т.к. он с большой скоростью растворяется в шлаке, а шлак остается жидкоподвижным. Это приводит к тому, что процесс восстановления оксидов марганца отделяется от шлакообразования, доля MnO_x, растворяющегося в шлаке, уменьшается, что и способствует более полному извлечению марганца даже в отсутствии в брикете такого сильного восстановителя как алюминий и создает возможность увеличить в брикете долю руды. Однако это лишь одна причина повышения извлечения марганца. Более глубокому восстановлению оксидов марганца способствует и использование в качестве восстановителя 45%-ного ферросилиция, который отличается от других марок, например ФС65 и ФС75, значительно меньшей адгезией к шлаку. Это в сочетании с большей плотностью металла (≈6,5 г/см³ против 4-4,5 г/см³) ускоряет отделение капель металла от шлака. С другой стороны, при принятом соотношении составляющих брикета равновесная с каплями металла, содержащими 25% Si концентрация (MnO) в шлаке, не превышает нескольких процентов. Все это и приводит к тому, что извлечение марганцев из руды заметно повышается, увеличивается доля марганцевой руды (марганцевого концентрата) в брикете и расширяется сортамент углеродистой стали, которую можно легировать брикетами.This object is achieved in that in the briquette containing manganese ore and dolomite, 45% ferrosilicon is introduced as a reducing agent, and the briquette additionally contains ladle slag in the following ratios of components:
Ferrosilicon 45% 41.5-50.0
Manganese ore -35.5-41.5
Dolomite 10.0-12.0
Ladle slag 4.0-5.0
The use of 45% ferrosilicon, as well as the use of an alloy Fe-Mn-Si-Al in a briquette according to A. with. N 1079682, allows to increase the ignition temperature and lower the temperature in the combustion zone and thereby make the briquettes fireproof and environmentally friendly. At the same time, the introduction of ladle slag into the briquette resulting from the release of metal from marten, an electric furnace or an oxygen converter into the ladle intensifies the chemical combustion process, since the most refractory reaction product

silica is removed from the zone of its implementation, because it dissolves with great speed in the slag, and the slag remains fluid. This leads to the fact that the reduction process of manganese oxides is separated from slag formation, the fraction of MnO _x dissolving in the slag decreases, which contributes to a more complete extraction of manganese even in the absence of such a strong reducing agent as aluminum in the briquette and makes it possible to increase the ore fraction in the briquette. However, this is only one reason for increasing manganese recovery. The deeper reduction of manganese oxides is also facilitated by the use of 45% ferrosilicon as a reducing agent, which differs from other grades, for example, FS65 and FS75, by significantly lower adhesion to slag. This, combined with a higher metal density (≈6.5 g / cm ³ versus 4-4.5 g / cm ³ ), accelerates the separation of metal droplets from slag. On the other hand, with the accepted ratio of the components of the briquette, it is in equilibrium with metal drops containing 25% Si concentration (MnO) in the slag does not exceed several percent. All this leads to the fact that the extraction of manganese from ore significantly increases, the proportion of manganese ore (manganese concentrate) in the briquette increases and the range of carbon steel, which can be alloyed with briquettes, expands.

Увеличение доли руды сверх 41,5% при одновременном уменьшении доли ферросилиция ниже 41,5% увеличивает относительное количество шлака и потери марганца с ним. С другой стороны, увеличение доли ферросилиция выше 50% и одновременно уменьшение доли марганцевой руды (концентрата) менее 35,5% затрудняет использование брикетов для раскисления углеродистой стали, а при значительном понижении расхода руды уменьшает и извлечение марганца вследствие неудовлетворительного отделения металла. Оптимальный расход шлака составляет 4-5% При меньшем его расходе замедляется ошлакование SiO₂, особенно при большом расходе руды. При более высоком расходе шлака скорость удаления SiO₂ изменяется мало, тогда как потери восстановителя на восстановление оксидов железа из шлака растут, что уменьшает полезное использование кремния.An increase in the proportion of ore in excess of 41.5% while reducing the proportion of ferrosilicon below 41.5% increases the relative amount of slag and the loss of manganese with it. On the other hand, an increase in the proportion of ferrosilicon above 50% and at the same time a decrease in the fraction of manganese ore (concentrate) of less than 35.5% makes it difficult to use briquettes for deoxidation of carbon steel, and with a significant decrease in ore consumption, it also reduces the extraction of manganese due to poor metal separation. The optimum slag flow rate is 4-5%. At a lower slag flow rate, the slagging of SiO _{2 is} slowed down, especially at high ore flow rate. At a higher consumption of slag, the rate of removal of SiO ₂ changes little, while the losses of the reducing agent for the reduction of iron oxides from the slag increase, which reduces the useful use of silicon.

Пример 1. Ферросилиций ФС45 (44% Si; Al 2,1% ), марганцевую руду (обожженную при 900^oC (Mn 49,8% SiO₂ 12%), обожженный доломит и ковшевой мартеновский шлак размалывали в порошок, тщательно перемешивали, а затем, с добавкой связующего, брикетировали. Сырье, а также выдержанные в течение 4-5 суток брикеты затем загружали в печь Таммана, разогретую до 1550-1600^oC и выдерживали 3-5 минут. Каждый опыт повторяли 3-4 раза. Продукты опытов затем взвешивали и анализировали. При этом получили следующие результаты (см. таблицу).Example 1. Ferrosilicon FS45 (44% Si; Al 2.1%), manganese ore (calcined at 900 ^o C (Mn 49.8% SiO ₂ 12%), calcined dolomite and ladle open-hearth slag were ground into powder, mixed thoroughly, and then, with the addition of a binder, briquetted. The raw materials, as well as briquettes aged for 4-5 days, were then loaded into a Tamman furnace, heated to 1550-1600 ^o C and kept for 3-5 minutes. Each experiment was repeated 3-4 times. The experiments were then weighed and analyzed, and the following results were obtained (see table).

Пример 2. Example 2

Брикеты (ферросилиций 41,5-50% руда марганцевая обожженная - 35,5-41,5% доломит 10-12% ковшевой шлак 4-5%) загружали в ковш по ходу выпуска стали из индукционной печи садкой 60 кг. Загрузку завершали после выпуска ≈60% металла. Содержание марганца в металле из печи 0,12-0,22% в ковше 0,48-0,62% что соответствует его извлечению из руды - 78,0-87% Металл из ковша разливали в 2 слитка весом по 30 кг. Содержание марганца в слитках колебалось в пределах 0,01-0,02% что находится в пределах точности его определения. Briquettes (ferrosilicon 41.5-50% calcined manganese ore - 35.5-41.5% dolomite 10-12% ladle slag 4-5%) were loaded into the ladle during the production of steel from the induction furnace with a 60 kg charge. Download completed after the release of ≈60% of the metal. The manganese content in the metal from the furnace is 0.12-0.22% in the ladle 0.48-0.62%, which corresponds to its extraction from ore - 78.0-87%. The metal from the ladle was poured into 2 ingots weighing 30 kg each. The manganese content in ingots ranged from 0.01-0.02%, which is within the accuracy of its determination.

Предлагаемые брикеты позволяют получить преимущества:
1) Использовать в качестве восстановителя в брикетах обычно производимый сплав ферросилиций.The proposed briquettes allow you to get the benefits:
1) Use a commonly produced ferrosilicon alloy as a reducing agent in briquettes.

2) Восстановить из брикета значительную часть марганца, вносимого рудой. 2) To recover from the briquette a significant part of the manganese introduced by the ore.

3) Уменьшить угар кремния на 2-5% а расходуемый при этом кремний в основном расходовать полезно на восстановление марганца из руды. 3) Reduce the fume of silicon by 2-5% and the silicon consumed at the same time is mainly useful for reducing manganese from ore.

4) При выплавке стали с содержанием ≈0,25% Si и 0,4-0,5% Mn не расходовать марганцевые ферросплавы. 4) When smelting steel with a content of ≈0.25% Si and 0.4-0.5% Mn, do not consume manganese ferroalloys.

Claims

An exothermic briquette for deoxidation and alloying of mild steel, containing a reducing agent, manganese ore, dolomite and a binder, characterized in that it additionally contains ladle slag of steelmaking, and 45% ferrosilicon in the following ratio of components, wt.

Ferrosilicon 45% 41.5 50.0
Manganese ore 35.5 41.5
Dolomite 10.0 12.0
Ladle slag steelmaking 4.0 5.0
Binder Else