RU2103381C1

RU2103381C1 - Method of smelting low-alloyed steel with vanadium

Info

Publication number: RU2103381C1
Application number: RU96117605A
Authority: RU
Inventors: А.Ф. Каблуковский; С.И. Ябуров; А.Н. Никулин; В.В. Стрелецкий; В.А. Ермаченков; В.Я. Тишков; С.М. Чумаков; Л.А. Кудряшов; И.И. Фогельзанг; В.Д. Кулешов; М.В. Филатов; С.Д. Зинченко; Г.П. Урюпин; А.Б. Лятин; Н.К. Дулесов
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Северсталь"
Priority date: 1996-09-04
Filing date: 1996-09-04
Publication date: 1998-01-27

Abstract

FIELD: steel making. SUBSTANCE: invention can be used in steel smelting process involving treating smelt in ladle for alloying and refining purposes. Aluminum content in smelt is adjusted to 0.02-0.07 wt %, after which alloying agent in the form of shell wire is added containing 49-54% vanadium oxide, 40-40% aluminum oxide, and filler. The latter is chosen from the group including fluorspar, lime, ferrosilicon, silicocalcium, graphite, and their mixtures. EFFECT: reduced alloying agent consumption due to better assimilation of vanadium, reduced content of nonmetallic inclusions in steel, and provided desired steel composition and mechanical properties of steel plate. 2 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству стали с применением обработки расплава в ковше для легирования и рафинирования стали. The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to the production of steel using melt processing in a ladle for alloying and refining of steel.

Известен способ производства легированной ванадием стали с использованием ввода в жидкий металл порошковой проволоки TRIMTEC, содержащей в качестве наполнителя феррованадий (75-80% V, до 1,5% алюминия и до 1,5% кремния) [1]. A known method of production of vanadium alloyed steel using the input into a molten metal flux-cored wire TRIMTEC containing as a filler ferrovanadium (75-80% V, up to 1.5% aluminum and up to 1.5% silicon) [1].

Недостатками известного способа [1] являются высокая трудоемкость изготовления порошков требуемого грануломатрического состава из феррованадия, повышенные материальные и энергетические затраты при изготовлении феррованадия из пентоксида ванадия или материалов, его содержащих, необходимость значительного перегрева металла для компенсации потерь тепла при расплавлении тугоплавкого 75-80%-ного феррованадия. The disadvantages of this method [1] are the high complexity of the manufacture of powders of the required granular composition from ferrovanadium, the increased material and energy costs in the manufacture of ferrovanadium from vanadium pentoxide or materials containing it, the need for significant overheating of the metal to compensate for heat loss during melting of the refractory 75-80% - ferrovanadium.

Наиболее близким к предлагаемому является способ легирования стали ванадием, включающий погружение в расплав легирующего агента в виде спеченной смеси из 40-50% V₂O₅ и 50-60% тонкоизмельченного Ca-содержащего материала, выбранного из группы SiCa, CaC₂ и CaCN. Размер частиц: V₂O₅ - 10 меш, Ca-содержащего материала - 8 меш [2].Closest to the proposed is a method of alloying steel with vanadium, including immersion in a melt alloying agent in the form of a sintered mixture of 40-50% V ₂ O ₅ and 50-60% finely ground Ca-containing material selected from the group of SiCa, CaC ₂ and CaCN. Particle size: V ₂ O ₅ - 10 mesh, Ca-containing material - 8 mesh [2].

Недостатками известного способа [2] являются нестабильность восстановления ванадия из-за быстрого всплывания агента в шлак, который может содержать повышенное количество оксидов железа, что приводит к снижению извлечения ванадия в сталь, а также взрывной характер взаимодействия кальция с V₂O₅ в расплаве стали, что приводит к выводу значительного количества кальция из зоны реакции.The disadvantages of this method [2] are the instability of the recovery of vanadium due to the rapid emergence of the agent in the slag, which may contain an increased amount of iron oxides, which leads to a decrease in the extraction of vanadium in steel, as well as the explosive nature of the interaction of calcium with V ₂ O ₅ in the molten steel , which leads to the conclusion of a significant amount of calcium from the reaction zone.

Предлагаемый способ устраняет указанные недостатки. Это достигается тем, что в способе производства низколегированной стали с ванадием, включающим выплавку стали и погружение в расплав легирующего агента, содержащего оксиды ванадия и восстановитель, в состав легирующего агента дополнительно вводят наполнитель, а в качестве восстановителя используют алюминий, при следующем соотношении компонентов в смеси, мас.%: оксиды ванадия 49-54; алюминий 30-40; наполнитель остальное, причем легирующий агент погружают в расплав в виде оболочковой порошковой проволоки, а перед погружением легирующего агента содержание алюминия в расплаве доводят до 0,02-0,07 мас.%. В качестве наполнителя можно использовать материалы, выбранные из группы CaF₂, CaO, ферросилиций, силикокальций, графит или их смесь.The proposed method eliminates these disadvantages. This is achieved by the fact that in the method for the production of low alloy steel with vanadium, including steel smelting and immersion in a melt alloying agent containing vanadium oxides and a reducing agent, an additional filler is added to the alloying agent, and aluminum is used as a reducing agent in the following ratio of components in the mixture , wt.%: vanadium oxides 49-54; aluminum 30-40; the rest is the filler, the doping agent being immersed in the melt in the form of a sheathed flux-cored wire, and before the doping agent is immersed, the aluminum content in the melt is adjusted to 0.02-0.07 wt.%. As the filler, you can use materials selected from the group CaF ₂ , CaO, ferrosilicon, silicocalcium, graphite, or a mixture thereof.

Предлагаемый способ позволяет повысить стабильность извлечения ванадия, степень извлечения его за счет снижения скорости реакции восстановления ванадия и всплывания легирующего агента в шлак по сравнению с известным способам [2] . Использование для легирования стали вне печи порошковой проволоки позволяет, кроме того, снизить расход ферросплавов, количество случаев непопадания в заданные пределы химического состава и повысить качество металла за счет снижения содержания серы в стали. The proposed method allows to increase the stability of the extraction of vanadium, the degree of extraction by reducing the reaction rate of recovery of vanadium and the float of the alloying agent in the slag compared to known methods [2]. The use of flux-cored wire for alloying steel outside the furnace allows, in addition, to reduce the consumption of ferroalloys, the number of cases where the chemical composition does not fall within the specified limits and improve the quality of the metal by reducing the sulfur content in the steel.

Состав легирующего агента, содержащего 49-54 мас.% оксидов ванадия, 30-40 мас. % алюминия и наполнитель - остальное, позволяет получить шлаки с относительно низкой температурой плавления и высокой сульфидной емкостью при стабильном восстановлении ванадия из его оксидов. Наполнитель к тому же поглощает тепло, выделяющееся при восстановлении ванадия из оксида, и устраняет, таким образом, возможность взрывного характера реакции, что повышает степень извлечения ванадия. Степень извлечения ванадия определяется также и содержанием алюминия в расплаве перед введением в него легирующего агента. При снижении содержания алюминия в расплаве ниже 0,02 мас.% резко снижается степень извлечения ванадия. Тогда как при содержании алюминия в расплаве 0,02-0,07 мас.% степень извлечения максимальна и составляет 70-90%. The composition of the alloying agent containing 49-54 wt.% Vanadium oxides, 30-40 wt. % aluminum and filler - the rest, allows to obtain slag with a relatively low melting point and high sulfide capacity with stable recovery of vanadium from its oxides. The filler also absorbs the heat released during the reduction of vanadium from the oxide, and thus eliminates the possibility of an explosive reaction, which increases the degree of extraction of vanadium. The degree of extraction of vanadium is also determined by the aluminum content in the melt before the introduction of an alloying agent. With a decrease in the aluminum content in the melt below 0.02 wt.%, The degree of vanadium recovery decreases sharply. Whereas when the aluminum content in the melt is 0.02-0.07 wt.%, The degree of extraction is maximum and is 70-90%.

Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.

Пример 1. Сталь марки Grade 55 по стандарту США А ТМ 607-92а, содержащую 0,05-0,08 мас. % ванадия, выплавляют в 10-килограммовой индукционной печи с магнезитовой футеровкой тигля. Сталь раскисляют и легируют марганцем и алюминием. Example 1. Steel grade Grade 55 according to US standard A TM 607-92a, containing 0.05-0.08 wt. % vanadium, smelted in a 10-pound induction furnace with magnesite lining of the crucible. Steel is deoxidized and alloyed with manganese and aluminum.

Затем в расплав, содержащий 0,02 мас.% алюминия при температуре 1650^oC и отключенной печи вводят оболочковую порошковую проволоку диаметром 11 мм, содержащую легирующий агент, состоящий из смеси порошков следующего состава, мас. %: оксид ванадия 49; алюминий 30; плавиковый шпат 10; известь 6; графит 5. При скорости ввода проволоки 0,5 м/с бурление расплава и выделение дыма было незначительным. По окончании ввода проволоки включают печь, металл перемешивают для выравнивания состава и температуры, выпускают в ковш и разливают на 9-килограммовые слитки. До и после ввода проволоки отбирают пробы металла на химический анализ. Слитки прокатывают на полосу, из которой отбирают пробы для определения балла неметаллических включений и изготавливают образцы для испытания на растяжение.Then, the melt containing 0.02 wt.% Aluminum at a temperature of 1650 ^o C and furnace off administered cored wire sheath diameter of 11 mm containing an alloying agent consisting of a mixture of powders of the following composition, wt. %: vanadium oxide 49; aluminum 30; fluorspar 10; lime 6; graphite 5. At a wire feed rate of 0.5 m / s, melt drilling and smoke generation were negligible. At the end of the wire input, the furnace is turned on, the metal is mixed to equalize the composition and temperature, released into the ladle and poured into 9-kilogram ingots. Before and after the input of the wire, metal samples are taken for chemical analysis. The ingots are rolled into a strip from which samples are taken to determine the score of non-metallic inclusions and samples are made for tensile testing.

Аналогичным образом осуществляли плавки NN 2, 4. На плавке N 4 легирующий агент присаживали на поверхность расплава в виде спеченной смеси, при этом наблюдали интенсивное бурление металла и дымовыделение. Smelting NN 2, 4 was carried out in a similar manner. On Smelting N 4, a doping agent was placed on the surface of the melt in the form of a sintered mixture, while intense metal drilling and smoke emission were observed.

Пример 2. В 350-тонном конвертере выплавляют стальной полупродукт для стали Grade 55 и выпускают в ковш с отсечкой конвертерного шлака от металла при температуре на 10^oC выше по сравнению со способом без использования порошковой проволоки. Во время выпуска металл раскисляют и легируют марганцем и алюминием, а также обрабатывают кусковой шлакообразующей смесью из извести и плавикового шпата. На установке доводки металла в ковш, после усреднительной продувки аргоном в течение 4 мин и отбора пробы металла на химический анализ присаживают 570 кг 52%-ного феррованадия, после чего металл продувают аргоном в течение 4 мин. После получения результатов анализа при содержании в металле ванадия 0,06 мас.% и алюминия 0,06 мас.% для обеспечения заданного заказчиком содержания ванадия в стали 0,08 мас.% в ковш посредством трайб-аппарата вводят 915 м оболочковой порошковой проволоки, содержащей легирующий агент, состоящий из смеси состава, мас.%: оксид ванадия 53; алюминий 34; плавиковый шпат 8; силикокальций СК30 5. Ввод проволоки осуществляют со средней скоростью 2,7 м/с (при колебаниях от 0,5 до 4,0 м/с) в течение 6 мин. Ввод проволоки проходит спокойно без выбросов и бурления расплава. Затем металл продувают аргоном в течение 4 мин, после чего отбирают пробу на химический анализ, замеряют температуру металла. Полученный металл разливают на установке непрерывной разливки на слябовые заготовки по действующей технологии, которые прокатывают на лист. От листа отбирают пробы для определения балла неметаллических включений и изготавливают образцы для испытания на растяжение.Example 2. In a 350-ton converter, steel semi-product is smelted for Grade 55 steel and released into a ladle with converter slag cut off from the metal at a temperature of 10 ^o C higher compared to the method without using flux-cored wire. During the release, the metal is deoxidized and alloyed with manganese and aluminum, and it is also treated with a lump slag-forming mixture of lime and fluorspar. At a metal finishing installation in a ladle, after averaging with argon for 4 minutes and taking a metal sample for chemical analysis, 570 kg of 52% ferrovanadium are added, after which the metal is purged with argon for 4 minutes. After obtaining the results of the analysis, when the content of vanadium in the metal is 0.06 wt.% And aluminum 0.06 wt.% To provide the customer specified vanadium content in steel 0.08 wt.%, 915 m of sheathed flux-cored wire is introduced into the ladle by means of a tribamer, containing an alloying agent, consisting of a mixture of the composition, wt.%: vanadium oxide 53; aluminum 34; fluorspar 8; silicocalcium SK30 5. The wire is introduced at an average speed of 2.7 m / s (with fluctuations from 0.5 to 4.0 m / s) for 6 minutes The input wire passes quietly without emissions and melt drilling. Then the metal is purged with argon for 4 minutes, after which a sample is taken for chemical analysis, the temperature of the metal is measured. The resulting metal is poured on a continuous casting plant into slab billets using the current technology, which is rolled onto a sheet. Samples were taken from the sheet to determine the grade of non-metallic inclusions and samples were prepared for tensile testing.

Составы смесей легирующих агентов приведены в табл.1. The compositions of mixtures of alloying agents are given in table 1.

Результаты легирования стали ванадием и основные технологические параметры плавок приведены в табл.2. The results of alloying steel with vanadium and the main technological parameters of the melts are given in table 2.

Как видно, предлагаемый способ производства низколегированной стали с ванадием позволяет снизить расход легирующих агентов за счет повышения усвоения ванадия, снизить загрязненность металла неметаллическими включениями, обеспечить заданный состав стали и требуемые механические свойства листа из нее. As you can see, the proposed method for the production of low alloy steel with vanadium allows to reduce the consumption of alloying agents by increasing the absorption of vanadium, to reduce the contamination of the metal by non-metallic inclusions, to provide a given composition of steel and the required mechanical properties of the sheet from it.

Claims

1. A method for the production of low alloy steel with vanadium, including steelmaking and immersion in a melt alloying agent containing vanadium oxides and a reducing agent, characterized in that an additional filler is added to the alloying agent, and aluminum is used as a reducing agent in the following ratio of components in the mixture, wt.

Vanadium oxides 49 54
Aluminum 30 40
Filler Else
moreover, the alloying agent is immersed in the melt in the form of a sheathed flux-cored wire, and before the immersion of the alloying agent, the aluminum content in the melt is adjusted to 0.02 0.07 wt.

2. The method according to p. 1, characterized in that as the filler using materials selected from the group: fluorspar, lime, ferrosilicon, silicocalcium, graphite or a mixture thereof.