RU2198228C2

RU2198228C2 - Method of melting rail steel of high purity relative to nonmetallic inclusions in electric arc steel melting furnace

Info

Publication number: RU2198228C2
Application number: RU99103721/02A
Authority: RU
Inventors: А.И. Катунин; В.Ф. Царев; Н.А. Козырев; М.В. Обшаров; А.Л. Никулина; А.В. Щуклин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Кузнецкий металлургический комбинат"
Priority date: 1999-02-22
Filing date: 1999-02-22
Publication date: 2003-02-10

Abstract

FIELD: ferrous metallurgy, particularly, production of rail steel; applicable, mainly, in melting steel for railroad rails in electric arc steel melting furnaces. SUBSTANCE: method includes charging of iron charge during iron ore charging in amount of 0.5-1.0 kg of iron charge per ton of iron ore; melting of iron charge, oxidation. After oxidizing slag flushing, at end of oxidation period, introduced into furnace is mixture containing fluorospar and lime in ratio of (0.1-0.5):(1.5-2.5) in amount of 1.5-3.5 wt.% of steel. During reduction period, slag is deoxidized in furnace with mixture of coke powder, crushed ferrosilicon, granulated aluminum which are introduced in amount of 0.80-1.20 kg of each mixture component per ton of steel. Added during tapping of steel into ladle is mixture of lime, fluorospar, silicocalcium and aluminum pigs in the following ratio (1.2-1.5)):(0.3-0.4): (0.65-0.85): (0.010-0.020), respectively. Mixture consumption is 14-20 kg/t of steel. EFFECT: reduced amounts of impurities in the form of nonmetallic inclusions, increased mechanical properties and impact strength of rail steel. 3 tbl

Description

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к рельсовой стали, и предназначено для использования преимущественно в сталеплавильном производстве при выплавке стали для железнодорожных рельсов в дуговых электросталеплавильных печах. The invention relates to the field of ferrous metallurgy, in particular to rail steel, and is intended for use mainly in steelmaking in the smelting of steel for railway rails in electric arc furnaces.

Известен выбранный в качестве прототипа способ выплавки рельсовой стали марки Э76В и Э76 в дуговых электросталеплавильных печах, включающий завалку шихты, плавление, окислительный и восстановительный периоды, выпуск стали из печи [1]. Known as a prototype method for smelting rail steel grades E76V and E76 in electric arc furnaces, including charge charging, melting, oxidation and reduction periods, the release of steel from the furnace [1].

Существенным недостатком прототипа является то, что при выплавке рельсовой стали по данной технологии не всегда удается обеспечить требуемый уровень загрязненности стали неметаллическими включениями, гарантированные значения механических свойств и ударной вязкости, что приводит к преждевременному выходу железнодорожных рельсов из эксплуатации. A significant disadvantage of the prototype is that when smelting rail steel by this technology, it is not always possible to provide the required level of contamination of steel with non-metallic inclusions, guaranteed values of mechanical properties and impact strength, which leads to premature decommissioning of rail rails.

Желаемым техническим результатом изобретения является снижение загрязненности стали неметаллическими включениями, повышение механических свойств и ударной вязкости стали. The desired technical result of the invention is to reduce the pollution of steel by non-metallic inclusions, increasing the mechanical properties and toughness of steel.

Для достижения этого железную руду вводят в завалку в количестве 0,5-1,0 кг на тонну металлошихты, после скачивания окислительного шлака в конце окислительного периода в печь присаживают смесь, состоящую из плавикового шпата и извести в соотношении (0,1-0,5):(1,5-2,5) в количестве 1,5-3,5% от массы стали, а в восстановительный период смесь порошка кокса, дробленого ферросилиция, гранулированного алюминия вводят в количестве по 0,80-1,20 кг на тонну стали каждого, при этом во время выпуска из печи в ковш дополнительно присаживают чушковый алюминий при соотношении в смеси извести, плавикового шпата, силикокальция и чушкового алюминия, равном (1,2-1,5):(0,3-0,4): (0,65-0,85):(0,010-0,020), при расходе смеси 14-20 кг на тонну стали. To achieve this, iron ore is introduced into the filling in an amount of 0.5-1.0 kg per ton of metal charge, after downloading the oxidizing slag at the end of the oxidation period, a mixture consisting of fluorspar and lime in a ratio of (0.1-0, 5) :( 1.5-2.5) in an amount of 1.5-3.5% by weight of steel, and during the recovery period, a mixture of coke powder, crushed ferrosilicon, granular aluminum is introduced in an amount of 0.80-1.20 kg per ton of steel each, while during the release from the furnace, aluminum ingot is additionally planted in the bucket at a corresponding a mixture of lime, fluorspar, silicocalcium and pig aluminum, equal to (1.2-1.5) :( 0.3-0.4): (0.65-0.85) :( 0.010-0.020), at a flow rate of 14-20 kg per ton of steel.

Введение в завалку железной руды обеспечивает высокий уровень дефосфорации стали в окислительный период, при этом уменьшение количества руды менее 0,5 кг на тонну металлошихты приводит к незначительному снижению содержания фосфора в стали, а увеличение количества руды более 1 кг на тонну металлошихты - к увеличению окисленности шлака и повышенному угару раскислителей в восстановительный период. The introduction of iron ore in the filling ensures a high level of steel dephosphorization during the oxidation period, while a decrease in the amount of ore less than 0.5 kg per ton of metal charge leads to a slight decrease in the phosphorus content in steel, and an increase in the amount of ore more than 1 kg per ton of metal charge increases oxidation slag and increased waste of deoxidants in the recovery period.

Смесь, состоящая из плавикового шпата и извести, вводимая после скачивания окислительного шлака в конце окислительного периода, обеспечивает хорошую адгезию шлаком неметаллических включений. При соотношении плавикового шпата менее 0,1 и извести более 2,5 получаются густые и вязкие шлаки, обладающие низкой рафинирующей способностью. При соотношении же плавикового шпата более 0,5 и извести менее 1,5 формируются агрессивные по отношению к магнезиальной футеровке шлаки. The mixture consisting of fluorspar and lime, introduced after downloading the oxidizing slag at the end of the oxidation period, provides good slag adhesion of non-metallic inclusions. When the ratio of fluorspar is less than 0.1 and lime more than 2.5, dense and viscous slags are obtained with a low refining ability. When the ratio of fluorspar is more than 0.5 and lime is less than 1.5, slags aggressive with respect to the magnesian lining are formed.

Количество шлаковой смеси 1,5-3,5% от массы стали определено исходя из технико-экономических показателей выплавки стали. Порядок раскисления шлака порошком кокса, дробленым ферросилицием и гранулированным алюминием выбран исходя из сродства элементов к кислороду. При расходе менее 0,8 кг на тонну стали каждого получены окисленные шлаки. The amount of slag mixture of 1.5-3.5% by weight of steel is determined on the basis of technical and economic indicators of steel smelting. The order of slag deoxidation by coke powder, crushed ferrosilicon and granular aluminum is selected based on the affinity of elements to oxygen. At a rate of less than 0.8 kg per tonne of steel, oxidized slag is obtained.

Введение в ковш шлаковой смеси, состоящей из извести, плавикового шпата, силикокальция и чушкового алюминия, способствует за счет силикокальция и алюминия модификации неметаллических включений, исключению вредных включений строчек глинозема и глинозема, сцементированного силикатами, недопустимых по ГОСТ 24182-80, и получению алюмосиликатных включений незначительных размеров и менее вредных по отношению к образованию усталостных трещин при эксплуатации рельсов. Введение в состав шлаковой смеси, состоящей из извести и плавикового шпата совместно со сформированным в печи высокоосновным окисленным шлаком, обеспечивает высокую степень десульфурации стали и большую рафинирующую способность шлака по отношению к неметаллическим включениям. The introduction of a slag mixture into the ladle, consisting of lime, fluorspar, silicocalcium and pig aluminum, contributes to the modification of non-metallic inclusions due to silicocalcium and aluminum, eliminating harmful inclusions of alumina and alumina cemented by silicates that are not allowed by GOST 24182-80, and producing aluminosilicate small size and less harmful to the formation of fatigue cracks during operation of the rails. The introduction of the slag mixture consisting of lime and fluorspar together with the highly basic oxidized slag formed in the furnace provides a high degree of desulfurization of steel and a large refining ability of the slag with respect to non-metallic inclusions.

Заявляемый способ был реализован при выплавке рельсовой стали марки Э76СВ. Для определения механических свойств и ударной вязкости стали было выплавлено 12 плавок стали марки Э76СВ с граничными, оптимальными и выходящими за заявляемые граничные значения условиями. Выплавку проводили в печах ДСП-100И7 одношлаковым процессом с раскислением шлака в печи. Шихта составлялась из блюминговой обрези, чугуна, лома и извести. В завалку вводили железную руду в количестве 0,5-1,0 кг на тонну металлошихты. После расплавления, проведения окислительного периода проводили в конце окислительного периода скачивание окислительного шлака из печи в шлаковую чашу. Далее в печь для рафинирования стали от неметаллических включений присаживали шлаковую смесь, состоящую из плавикового шпата и извести в соотношении (0,1-0,5): (1,5-2,5) в количестве 1,5-3,5% от массы стали, после чего в восстановительный период проводили предварительное раскисление металла чушковым алюминием, ферросилицием и ферромарганцем. Раскисление шлака в печи проводили увеличенным по сравнению с прототипом количеством смеси порошка кокса, дробленого ферросилиция, гранулированного алюминия в количестве по 0,80-1,20 кг на тонну стали каждого (против 0,75-0,80 кг на тонну стали каждого). Во время выпуска из печи в ковш присаживали смесь, состоящую из извести, плавикового шпата, силикокальция и чушкового алюминия в соотношении (1,2-1,5): (0,3-0,4): (0,65-0,85): (0,010-0,020) при расходе смеси 14-20 кг на тонну стали. The inventive method was implemented in the smelting of rail steel grade E76SV. To determine the mechanical properties and toughness of steel, 12 melts of steel grade E76CV were smelted with boundary, optimal and beyond the stated boundary values conditions. Smelting was carried out in DSP-100I7 furnaces by a single-slag process with slag deoxidation in a furnace. The mixture was composed of blooming trimmings, cast iron, scrap and lime. Iron ore was introduced into the filling in an amount of 0.5-1.0 kg per ton of metal charge. After melting, the oxidation period was carried out at the end of the oxidation period, the oxidizing slag was downloaded from the furnace into the slag bowl. Next, a slag mixture consisting of fluorspar and lime was planted in a furnace for steel refining from non-metallic inclusions in the ratio (0.1-0.5): (1.5-2.5) in an amount of 1.5-3.5% from the mass of steel, after which during the recovery period a preliminary metal deoxidation was performed with pig aluminum, ferrosilicon and ferromanganese. The slag deoxidation in the furnace was carried out with an increase in the amount of the mixture of coke powder, crushed ferrosilicon, granular aluminum in an amount of 0.80-1.20 kg per ton of steel each (compared to 0.75-0.80 kg per ton of steel each) . During the discharge from the furnace, a mixture of lime, fluorspar, silicocalcium and pig aluminum was planted in the bucket in the ratio (1.2-1.5): (0.3-0.4): (0.65-0, 85): (0,010-0,020) at a mixture flow rate of 14-20 kg per ton of steel.

По сравнению с прототипом изменилось соотношение компонентов и из состава смеси выведен дорогостоящий ванадий. Compared with the prototype, the ratio of components has changed and expensive vanadium has been removed from the mixture.

Химический состав опытных плавок с использованием заявляемого способа приведен в таблице 1, полученные результаты обобщены в таблицах 2, 3. The chemical composition of the experimental heats using the proposed method are shown in table 1, the results are summarized in tables 2, 3.

Предлагаемый способ выплавки рельсовой стали в электропечах в сравнении с прототипом обладает следующими преимуществами: снижена загрязненность стали неметаллическими включениями, повышены механические свойства и ударная вязкость стали. The proposed method of smelting rail steel in electric furnaces in comparison with the prototype has the following advantages: reduced contamination of steel by non-metallic inclusions, increased mechanical properties and impact strength of steel.

Источник информации
1. Временная технологическая инструкция ОАО "Кузнецкий металлургический комбинат" ТИ 103-ЭС-512-97. "Производство железнодорожных рельсов из электростали, разлитой на МНЛЗ" - Новокузнецк: ЛОТ КМК, 1997 г.Sourse of information
1. Temporary technological instruction of OAO Kuznetsk Metallurgical Plant TI 103-ES-512-97. "Production of railroad rails from electric steel cast on continuous casting machines" - Novokuznetsk: LOT KMK, 1997

Claims

A method for smelting high-purity rail steel by non-metallic inclusions in an electric arc furnace, including filling the metal charge, melting it, oxidizing period, adding iron ore to the furnace, downloading oxidative slag, recovery period, slag deoxidation in the furnace during the recovery period with a mixture of coke powder, crushed ferrosilicon and granular aluminum, the release of steel from the furnace into the ladle, feeding into the ladle a mixture consisting of lime, fluorspar and silicocalcium, characterized in that jelly 0.5-1.0 kg per tonne of metal charge is introduced into the filling, after downloading oxidizing slag at the end of the oxidation period, a mixture consisting of fluorspar and lime is added to the furnace in the ratio (0.1-0.5): (1.5-2.5) in an amount of 1.5-3.5% by weight of steel, and during the recovery period, a mixture of coke powder, crushed ferrosilicon, granular aluminum is introduced in an amount of 0.80-1.20 kg per ton each steel, while during the release from the furnace, ingot aluminum is additionally planted in the bucket at a ratio of lime, vetch spar, silicocalcium and pig aluminum, equal to (1.2-1.5): (0.3-0.4) :( 0.65-0.85): (0.010-0.020) with a mixture flow rate of 14-20 kg per ton of steel.