RU2205880C1

RU2205880C1 - Method of steel making

Info

Publication number: RU2205880C1
Application number: RU2001127683/02A
Authority: RU
Inventors: В.Ю. Кузнецов; И.В. Неклюдов; А.А. Печерица; В.В. Анищенко; А.Ю. Кудрявцева; П.В. Петров; А.А. Сафронов; Ю.Л. Корнев
Original assignee: Открытое акционерное общество "Волжский трубный завод"
Priority date: 2001-10-11
Filing date: 2001-10-11
Publication date: 2003-06-10

Abstract

FIELD: non-ferrous metallurgy; making high-quality steels. SUBSTANCE: proposed method includes deoxidation of metal by aluminum in two portions. First portion is introduced in the course of heat tapping in the amount determined by the following expression M+A/(1+15xC), where M is mass of aluminum, kg/t; C is content of carbon before tapping, mass-%; A is coefficient equal to 2.2-2.5 kg/t. Second portion of aluminum is introduced after heat tapping at simultaneous mixing with argon at flow rate of 0.1-0.2 cu m/t.h continued till oxygen activity in metal has reached 5-10 ppm. Then metal is alloyed with silicon-containing ferroalloys. Flow rate of argon is increased by 0.005-0.015 cu m/t.h per kg/t of added ferroalloys. EFFECT: reduced level of fouling metal with non-metallic inclusions due to optimization of deoxidation and alloying processes. 1 tbl

Description

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при внепечной обработке высококачественных марок стали. The invention relates to ferrous metallurgy and can be used in out-of-furnace processing of high-quality steel grades.

Известен способ внепечной обработки металла в ковше, при котором количество вводимых марганца и кремния зависит от содержания углерода в стали и взаимосвязано между собой при регламентации присадок алюминия в ковш. There is a method of out-of-furnace metal processing in a ladle, in which the amount of manganese and silicon introduced depends on the carbon content in the steel and is interconnected when regulating aluminum additives in the ladle.

Недостатком этого способа является повышенная загрязненность металла неметаллическими включениями сложного состава (патент РФ 2026366, кл. С 21 С 7/06, 1995). The disadvantage of this method is the increased contamination of the metal with non-metallic inclusions of complex composition (RF patent 2026366, class C 21 C 7/06, 1995).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ производства стали, по которому металл выпускают в ковш без шлака, раскисляют алюминием и после выпуска 70-90% плавки легируют кремнием, а затем раскисляют шлак силикокальцием и продувают расплав аргоном в пульсирующем режиме (авторское свидетельство СССР 1057554, кл. С 21 С 5/52, 1983). The closest in technical essence and the achieved result to the proposed invention is a method of steel production, in which the metal is released into the ladle without slag, deoxidized with aluminum and after the release of 70-90% of the melting alloyed with silicon, and then the slag is deoxidized with silicocalcium and the melt is blown with argon in a pulsating mode (USSR copyright certificate 1057554, class C 21 C 5/52, 1983).

Этот способ использован в качестве прототипа. This method is used as a prototype.

Недостатком прототипа является относительно высокое содержание в металле кислорода перед вводом кремния, что не гарантирует низкий уровень загрязненности неметаллическими включениями и снижает эксплуатационные свойства стали. The disadvantage of the prototype is the relatively high oxygen content in the metal before introducing silicon, which does not guarantee a low level of contamination with non-metallic inclusions and reduces the operational properties of steel.

В основу изобретения поставлена задача обеспечить получение гарантированного низкого уровня загрязненности стали неметаллическими включениями, в том числе силикатного типа, за счет оптимизации процессов раскисления и легирования металла. The basis of the invention is the task of providing a guaranteed low level of contamination of steel with non-metallic inclusions, including silicate type, by optimizing the processes of deoxidation and alloying of metal.

Для этого в способе производства стали, включающем расплавление шихты, проведение окислительного периода, выпуск металла из печи в ковш с отсечкой окислительного шлака, раскисление алюминием, легирование кремнием и продувку аргоном, согласно изобретению раскисление алюминием проводят последовательно в два этапа, причем первую присадку алюминия осуществляют в процессе выпуска плавки в количестве, определяемом из выражения:

где М - количество алюминия, кг/т; С - содержание углерода перед выпуском плавки, мас.%; А - коэффициент, равный 2,2-2,5 кг/т; а вторую порцию алюминия вводят по окончании выпуска при перемешивании расплава продувкой аргоном с расходом 0,10-0,20 м³/т•ч до достижения активности кислорода в металле 5-10 ppm, после чего металл легируют кремнийсодержащими материалами, увеличивая расход аргона на 0,005-0,015 м³/т•ч на каждый 1 кг/т присаженных ферросплавов.To this end, in a method for the production of steel, including the melting of the charge, the oxidation period, the release of metal from the furnace into the ladle with the cut-off of oxidative slag, deoxidation with aluminum, doping with silicon and purging with argon, according to the invention, the deoxidation with aluminum is carried out sequentially in two stages, and the first addition of aluminum is carried out in the process of releasing the heat in an amount determined from the expression:

where M is the amount of aluminum, kg / t; C is the carbon content before the release of the heat, wt.%; A - coefficient equal to 2.2-2.5 kg / t; and the second portion of aluminum is introduced at the end of the release while stirring the melt by purging with argon at a rate of 0.10-0.20 m ³ / t • h until the oxygen activity in the metal reaches 5-10 ppm, after which the metal is alloyed with silicon-containing materials, increasing the argon consumption by 0.005-0.015 m ³ / t • h for each 1 kg / t of ferroalloys seated.

Проведенными опытными плавками установлено, что наилучшие результаты по чистоте металла по неметаллическим включениям достигаются при введении кремнийсодержащих ферросплавов в металл, раскисленный алюминием до уровня 5-10 ppm. Ввод кремния при более высокой активности кислорода приводит к возрастанию содержания неметаллических включений браковочного уровня в готовом металле. Достижение активности кислорода менее 5 ppm требует применения значительного количества алюминия без повышения чистоты металла. It was established by experimental melts that the best results on the purity of metal in nonmetallic inclusions are achieved when silicon-containing ferroalloys are introduced into metal deoxidized by aluminum to a level of 5-10 ppm. The introduction of silicon at a higher oxygen activity leads to an increase in the content of non-metallic inclusions of the rejection level in the finished metal. Achieving oxygen activity of less than 5 ppm requires the use of a significant amount of aluminum without increasing the purity of the metal.

Единовременная присадка алюминия в ковш не обеспечивает выполнение поставленной задачи вследствие колебания величины активности кислорода в стали перед вводом ферросплавов от плавки к плавке в более широком диапазоне, что может приводить к забракованию плавки по неметаллическим включениям. A one-time addition of aluminum to the ladle does not ensure the fulfillment of the task due to the fluctuation of the oxygen activity in steel before the introduction of ferroalloys from smelting to smelting in a wider range, which can lead to rejection of the smelting by non-metallic inclusions.

Раскисление металла алюминием в соответствии с предложенным режимом обеспечивает получение требуемого уровня раскисленности стали перед присадкой кремния. The deoxidation of metal by aluminum in accordance with the proposed regime provides the required level of deoxidation of steel before silicon addition.

Формула для определения расхода алюминия, присаживаемого в ковш в процессе выпуска, получена опытным путем в результате обработки экспериментальных данных в зависимости от массовой доли углерода в стали, характеризующей уровень его оксиленности. Диапазон изменения коэффициента А в пределах 2,2-2,5 кг/т объясняется закономерностями усвоения алюминия при раскислении стали. При меньших значениях не будет обеспечиваться гарантированное связывание кислорода в металле. При больших значениях будет происходить перерасход алюминия. The formula for determining the consumption of aluminum, which is seated in the ladle during the production process, was obtained empirically as a result of processing the experimental data, depending on the mass fraction of carbon in steel characterizing its level of oxidation. The range of variation of coefficient A in the range of 2.2-2.5 kg / t is explained by the patterns of assimilation of aluminum during steel deoxidation. At lower values, guaranteed binding of oxygen in the metal will not be ensured. At high values, aluminum will be overspended.

Продувка аргоном с интенсивностью 0,10-0,20 м³/т•ч в течение ввода второй порции алюминия необходима для равномерного его распределения и гарантированного обеспечения концентрации активного кислорода в стали в установленных пределах по всему объему металла. При интенсивности менее 0,1 м³/т•ч не достигается необходимая степень усреднения металла. При интенсивности более 0,2 м³/т•ч наблюдается перерасход аргона.A purge with argon with an intensity of 0.10-0.20 m ³ / t • h during the introduction of the second portion of aluminum is necessary for its uniform distribution and to ensure that the concentration of active oxygen in the steel is within the established limits throughout the metal volume. At an intensity of less than 0.1 m ³ / t • h, the required degree of metal averaging is not achieved. At an intensity of more than 0.2 m ³ / t • h, an overrun of argon is observed.

Такую же цель преследуют при увеличении расхода аргона на 0,005-0,015 м³/т•ч на каждый 1 кг/т присаженных ферросплавов. Повышение расхода газа менее чем на 0,005 м³/тZ•ч на каждый 1 кг/т не обеспечивает равномерного распределения кремния по объему металла, а увеличение более чем на 0,015 м³/т•ч на каждый 1 кг/т приводит к росту количества экзогенных включений в стали.The same goal is pursued with an increase in argon consumption by 0.005-0.015 m ³ / t • h for each 1 kg / t of ferroalloys added. An increase in gas flow rate of less than 0.005 m ³ / tZ • h for every 1 kg / t does not provide a uniform distribution of silicon over the volume of the metal, and an increase of more than 0.015 m ³ / t • h for every 1 kg / t leads to an increase in the quantity exogenous inclusions in steel.

Дифференцированный расход аргона, в зависимости от массы присаженных ферросплавов, позволяет избежать его перерасхода при достижении заданного качества. Differentiated consumption of argon, depending on the mass of ferroalloys seated, avoids its overspending when the specified quality is achieved.

Ниже дан вариант осуществления изобретения, не исключающий другие варианты в пределах формулы изобретения. Способ осуществляют следующим образом. The following is an embodiment of the invention that does not exclude other variations within the scope of the claims. The method is as follows.

Выплавляли сталь марки 20К (котельная). В 150-т дуговой печи с эркерным выпуском осуществляли расплавление шихты, проведение окислительного периода и нагрев металла. Полупродукт с содержанием 0,08 мас.% углерода выпускали из печи без шлака в ковш, оборудованный двумя пористыми пробками. Во время выпуска в ковш присаживали шлакообразующие материалы и 1,05 кг/т алюминия. Далее металл передавали на установку печь-ковш для доводки по химсоставу и температуре. На установке печь-ковш металл обрабатывали алюминиевой проволокой, вводимой с помощью трайбаппарата, при непрерывном перемешивании продувкой аргоном с расходом 0,12 м³/т•ч. При получении величины активности кислорода в металле 8,3 ppm, фиксируемой датчиком контроля активности, ввод алюминиевой проволоки прекращали. В металл присаживали силикомарганец и ферросилиций в количестве 500 и 800 кг соответственно, что составляет 8,7 кг/т. С началом ввода ферросплавов расход аргона на продувку повышали на 0,01 м³/т•ч на каждый 1 кг/т введенных ферросплавов. По окончании внепечной обработки металл разливали непрерывным способом.Smelted steel grade 20K (boiler room). In a 150-ton arc furnace with a bay window outlet, the mixture was melted, the oxidation period was carried out, and the metal was heated. The intermediate product containing 0.08 wt.% Carbon was discharged from the furnace without slag into a ladle equipped with two porous plugs. During release, slag-forming materials and 1.05 kg / t of aluminum were planted in the bucket. Next, the metal was transferred to the ladle furnace installation for fine-tuning by chemical composition and temperature. At the ladle furnace, the metal was treated with aluminum wire introduced using a tribameter, with continuous stirring by blowing with argon at a rate of 0.12 m ³ / t • h. Upon receipt of the oxygen activity in the metal of 8.3 ppm recorded by the activity monitoring sensor, the input of aluminum wire was stopped. Silicomanganese and ferrosilicon in the amount of 500 and 800 kg, respectively, were added to the metal, which is 8.7 kg / t. With the beginning of the introduction of ferroalloys, the argon consumption for purging was increased by 0.01 m ³ / t • h for each 1 kg / t of introduced ferroalloys. At the end of the secondary furnace treatment, the metal was poured in a continuous manner.

Контроль качества труб по ГОСТ 1778-70, изготовленных из металла, выплавленного в соответствии с предлагаемым способом, показал высокую степень чистоты по неметаллическим включениям. Результаты контроля качества труб опытных плавок и плавок по способу-прототипу приведены в таблице. Quality control of pipes according to GOST 1778-70, made of metal smelted in accordance with the proposed method, showed a high degree of purity for non-metallic inclusions. The results of quality control of pipes of experimental swimming trunks and swimming trunks by the prototype method are shown in the table.

Claims

A method of steel production, including melting the charge, conducting the oxidation period, discharging the metal from the furnace into the ladle with the oxidizing slag cut off, deoxidizing with aluminum, doping with silicon and purging with argon, characterized in that the deoxidation with aluminum is carried out sequentially in two stages, the first addition of aluminum is carried out in the production process of the heat in an amount determined from the expression

where M is the amount of aluminum, kg / t;
C is the carbon content before the release of the heat, wt.%;
A - coefficient equal to 2.2-2.5 kg / t,
and the second portion of aluminum is introduced at the end of the release while stirring the melt with argon blowing at a rate of 0.10-0.20 m ³ / t • h until the oxygen activity in the metal reaches 5-10 ppm, after which the metal is alloyed with silicon-containing ferroalloys, increasing the argon consumption by 0.005-0.015 m ³ / t • h for each 1 kg / t of ferroalloys seated.