RU2197532C2

RU2197532C2 - Method of alloying steel by manganese in open- hearth furnaces

Info

Publication number: RU2197532C2
Application number: RU2000123970/02A
Authority: RU
Inventors: А.И. Катунин; Н.С. Анашкин; Н.А. Козырев; В.С. Ростов; С.Н. Хитрых; Э.К. Ремпель
Original assignee: Открытое акционерное общество "Кузнецкий металлургический комбинат"
Priority date: 2000-09-18
Filing date: 2000-09-18
Publication date: 2003-01-27

Abstract

FIELD: ferrous metallurgy; method of making steel in open-hearth furnaces. SUBSTANCE: proposed method includes skimming of slag from furnace, production of new slag, addition of metal of manganese-containing material into melt in furnace; used as such material is low-phosphorous oxide manganese ore added to furnace at rate of 4-8 kg/t of steel ensuring reduction of temperature of metal at moment of addition or ore of no more than 20 C; after skimming of slag content of carbon in metal reaches magnitude exceeding high level by 0.10 to 0.25% at temperature of metal higher than liquidus temperature by 60-80 C. Amount of slag at basicity of 2/0-3.5 is maintained within 6- 8% of mass of metal; then, mixture of coke and ferrosilicon powder at ratio of 1:3 is added for deoxidation of slag at rate of 0.25-0.95 kg/t of steel. EFFECT: reduced consumption of ferroalloys; increased extraction of manganese; improved quality of steel. 1 tbl

Description

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам производства стали в мартеновских печах. The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to methods for the production of steel in open-hearth furnaces.

Известен выбранный в качестве прототипа способ выплавки стали в мартеновских печах [1]. Однако при данном способе выплавки велик расход марганцевых ферросплавов при низком сквозном извлечении марганца. Known selected as a prototype method of steelmaking in open-hearth furnaces [1]. However, with this method of smelting, the consumption of manganese ferroalloys is high with a low through extraction of manganese.

Известны способы прямого легирования стали марганцем, при которых марганец вводится в виде марганецсодержащих оксидных материалов [2]. Однако присадки марганцевой руды в завалку не позволяют значительно увеличить извлечение марганца, так как в период плавления происходит интенсивное окисление марганца, который вместе со спускаемым шлаком удаляется из печи. Known methods of direct alloying of steel with manganese, in which manganese is introduced in the form of manganese-containing oxide materials [2]. However, the addition of manganese ore to the filling does not significantly increase the extraction of manganese, since during the melting period intense oxidation of manganese occurs, which, together with the slag, is removed from the furnace.

Известны также способы производства стали [3, 4], при которых марганцевая руда в смеси с раскислителями вводится при выпуске стали из печного агрегата в ковш. При этом большие тепловые потери не позволяют быстро сформировать гомогенный жидкотекучий шлак, способствующий повышению сквозного извлечения марганца из шлака, шлаковые включения не успевают всплыть из глубинных слоев металла и загрязняют сталь неметаллическими включениями. Введенный в состав, смеси алюминий значительно загрязняет сталь тугоплавкими включениями корунда Аl₂O₃, снижающими качество стали (снижаются механические свойства, увеличивается общий индекс загрязненности стали неметаллическими включениями). Кроме того, в связи со значительным содержанием фосфора в марганцевых рудах увеличивается содержание фосфора в готовой стали, что приводит к увеличению хладоломкости металла.There are also known methods for the production of steel [3, 4], in which manganese ore in a mixture with deoxidizers is introduced when steel is released from the furnace unit into the ladle. At the same time, large heat losses do not allow to quickly form a homogeneous liquid slag, which contributes to an increase in through extraction of manganese from the slag, slag inclusions do not have time to emerge from the deep layers of the metal and pollute the steel with non-metallic inclusions. The aluminum introduced into the composition of the mixture significantly contaminates the steel with refractory inclusions of corundum Al ₂ O ₃ , which reduce the quality of the steel (mechanical properties decrease, the general index of steel contamination with non-metallic inclusions increases). In addition, due to the significant phosphorus content in manganese ores, the phosphorus content in the finished steel increases, which leads to an increase in the cold brittleness of the metal.

Желаемыми техническими результатами изобретения являются: снижение расхода марганцевых ферросплавов, увеличение степени сквозного извлечения марганца, повышение качества стали (за счет снижения содержания фосфора и уменьшения загрязненности стали неметаллическими включениями). The desired technical results of the invention are: reducing the consumption of manganese ferroalloys, increasing the degree of through extraction of manganese, improving the quality of steel (by reducing the phosphorus content and reducing the pollution of steel non-metallic inclusions).

Для достижения этого в качестве марганецсодержащего материала используется низкофосфористая оксидная марганцевая руда, которую с расходом 4 - 8 кг/т стали, обеспечивающим снижение температуры металла в момент присадки руды не более 20^oC, присаживают в печь после скачивания шлака по достижении содержания углерода в металле на 0,10-0,25% выше верхнего значения его марочного содержания в готовой стали и при температуре металла на 60-80^oС выше температуры ликвидус, при этом количество наведенного шлака с основностью 2,0-3,5 поддерживают в пределах 6-8% от массы металла, после чего для раскисления шлака присаживают смесь порошка кокса и ферросилиция в соотношении 1:3 соответственно с расходом 0,25-0,95 кг/т стали.To achieve this, a low-phosphorous oxide manganese ore is used as a manganese-containing material, which, with a consumption of 4-8 kg / t of steel, which ensures a decrease in the temperature of the metal at the time of ore addition no more than 20 ^o C, is seated in the furnace after downloading slag when the carbon content in the metal is reached 0.10-0.25% above the upper value of its grade in finished steel and at a metal temperature of 60-80 ^o C higher than the liquidus temperature, while the amount of induced slag with a basicity of 2.0-3.5 is maintained within 6 -8% from the mass of metal, after which a mixture of coke powder and ferrosilicon in a ratio of 1: 3, respectively, with a flow rate of 0.25-0.95 kg / t of steel is planted to deoxidize the slag.

Заявляемые пределы подобраны на опытных плавках, проведенных в 420-тонных мартеновских печах экспериментальным путем. The declared limits are selected on experimental swimming trunks conducted in 420-ton open-hearth furnaces experimentally.

Присадки марганцевой руды в металл, содержащий углерод выше верхнего марочного содержания не более 0,10%, не позволяют до начала раскисления осуществить выравнивание температуры по глубине ванны и выполнить очищение металла от неметаллических включений, внесенных рудой. Additives of manganese ore to a metal containing carbon above the upper grade of not more than 0.10% do not allow temperature equalization along the depth of the bath and deoxidation of non-metallic inclusions introduced by the ore prior to deoxidation.

Введение марганцевой руды при содержании углерода в металле выше верхнего марочного содержания более 0,25% снижает извлечение марганца из руды за счет потерь его со спускным шлаком. The introduction of manganese ore with a carbon content in the metal above the upper grade of more than 0.25% reduces the extraction of manganese from the ore due to its loss with waste slag.

При температуре стали менее 60^oC над температурой ликвидус процесс восстановления марганца из шлака значительно замедляется, снижается сквозное извлечение марганца, увеличивается длительность плавки. Напротив, при температуре стали более 80^oС над температурой ликвидус скорость восстановления резко возрастает, при этом возможны выбросы металла и шлака из печи.When the steel temperature is less than 60 ^o C above the liquidus temperature, the process of reducing manganese from slag is significantly slowed down, through extraction of manganese is reduced, and the melting time is increased. On the contrary, when the steel temperature is more than 80 ^o С above the liquidus temperature, the recovery rate increases sharply, and metal and slag from the furnace are possible.

Расход марганцевой руды 4,0-3,0 кг/т стали, обеспечивающий снижение температуры стали в момент присадки не более 20^oС, позволяет оптимизировать извлечение марганца из руды, связанное с минимальным расходом марганцевых материалов при получении требуемой температуры стали для процесса легирования марганцем.The consumption of manganese ore 4.0-3.0 kg / t of steel, providing a decrease in the temperature of the steel at the time of addition no more than 20 ^o C, allows to optimize the extraction of manganese from the ore associated with the minimum consumption of manganese materials when obtaining the required temperature of the steel for the alloying process with manganese .

При повышении основности, более 3,5, значительно повышается кратность шлака (повышается количество наведенного шлака более 8% от массы металла), растут эксплуатационные затраты, снижается извлечение марганца. При основности металла менее 2,0 падает кратность шлака (количество шлака менее 6% от массы металла), повышается относительное содержание SiO₂ в шлаке, не связанных с СаО в соединение типа CaOSiO₂, в связи с чем образуются силикатные соединения типа MnO•SiО₂, из которых извлечение марганца затруднено.With an increase in basicity, more than 3.5, the slag ratio increases significantly (the amount of slag induced increases by more than 8% by weight of the metal), operating costs increase, and manganese extraction decreases. When the basicity of the metal is less than 2.0, the slag multiplicity decreases (the amount of slag is less than 6% by weight of the metal), the relative content of SiO ₂ in the slag that is not related to CaO to a compound of the CaOSiO ₂ type increases, and therefore silicate compounds of the MnO • SiO type are formed ₂ , of which extraction of manganese is difficult.

Заявляемое соотношение порошка кокса и ферросилиция и расход смеси обеспечивают наибольшее извлечение марганца ив шлака, причем при несоблюдении соотношения возможно локальное загрязнение стали силикатными включениями. The claimed ratio of coke powder and ferrosilicon and the flow rate of the mixture provide the greatest extraction of manganese and willow slag, and if the ratio is not observed, local contamination of the steel with silicate inclusions is possible.

Заявленный способ был реализован при выплавке стали в 420-тонных мартеновских печах. Использовалась руда месторождения Ушкатын - III следующего химического состава, мас.%: Мn_общ. 39,8: МnО 56,6; SiO₂ 22,1; Fе_общ. 1,6; Р 0,06; S 0,08. Параметры опытных плавок приведены в таблице. На опытно-промышленных плавках сквозное извлечение марганца составляет 40-48% против 35-40% из марганцевых ферросплавов, сокращен расход марганцевых ферросплавов, содержание фосфора снижено в среднем на 0,001%, общий индекс загрязненности корундовыми неметаллическими включениями уменьшен в 1,5 раза, повышены механические свойства стали (предел прочности и текучести увеличены на 10 МПа).The claimed method was implemented in the smelting of steel in 420-ton open-hearth furnaces. The ore of the Ushkatyn III deposit of the following chemical composition was used, wt.%: Mn _total. 39.8: MnO 56.6; SiO ₂ 22.1; Fe _general. 1.6; P 0.06; S 0.08. The parameters of the experimental heats are given in the table. In pilot melts, the through extraction of manganese is 40-48% versus 35-40% from manganese ferroalloys, the consumption of manganese ferroalloys is reduced, the phosphorus content is reduced by an average of 0.001%, the overall pollution index of corundum non-metallic inclusions is reduced by 1.5 times, increased mechanical properties of steel (tensile strength and yield strength increased by 10 MPa).

Список источников
1. Технологическая инструкция ОАО "КМК" ТИ 103-185-99 "Выплавка стали в мартеновских печах".List of sources
1. Technological instruction of OJSC KMK TI 103-185-99 Steel smelting in open-hearth furnaces.

2. Металлург.-1358.- 4.- С.12-13. 2. Metallurg.-1358.- 4.- S.12-13.

3. SU а.с. 1298250, кл. С 21 С 7/06. 3. SU a.s. 1298250, cl. C 21 C 7/06.

4. SU а.с. 1768649, кл. С 21 С 7/06. 4. SU a.s. 1768649, cl. C 21 C 7/06.

Claims

The method of alloying steel with manganese in open-hearth furnaces, including downloading slag from the furnace, introducing new slag, adding manganese-containing material to the furnace into the molten metal, characterized in that low-phosphorous oxide manganese ore is used as the manganese-containing material, with a consumption of 4-8 kg / t steel, providing metal temperature at the time of ore reduction additive is not more than 20 ^o, sits in an oven after the slag reaches the carbon content of 0.10-0.25% in the metal above its upper value ma full-time content in the finished steel and metal at a temperature at 60-80 ^o C above the liquidus temperature, wherein the amount of the induced slag basicity of 2.0-3.5 is maintained in the range of 6-8% by weight of metal, then for deoxidizing slag sits a mixture of coke powder and ferrosilicon in a ratio of 1: 3, respectively, with a flow rate of 0.25-0.95 kg / t of steel.