RU2228366C1 - Method of melting steel in converter - Google Patents
Method of melting steel in converter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2228366C1 RU2228366C1 RU2002134768/02A RU2002134768A RU2228366C1 RU 2228366 C1 RU2228366 C1 RU 2228366C1 RU 2002134768/02 A RU2002134768/02 A RU 2002134768/02A RU 2002134768 A RU2002134768 A RU 2002134768A RU 2228366 C1 RU2228366 C1 RU 2228366C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- manganese
- carbon
- melt
- slag
- converter
- Prior art date
Links
Landscapes
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
- Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к кислородно-конвертерному производству.The invention relates to the field of ferrous metallurgy, in particular to oxygen-converter production.
Известен способ выплавки стали в конвертере, включающий заливку жидкого чугуна, присадку первой порции марганецсодержащих материалов в количестве 10-15% от общего их расхода после заливки чугуна одновременно со шлакообразующими материалами и активными восстановителями в соотношении 1:(0,5-1,0):(0,10-0,25) соответственно, продувку расплава смесью нейтрального газа и кислорода с содержанием последнего в смеси 20-35% в течение 5-20% от общей продолжительности продувки, последующую продувку кислородом до израсходования 50-75% от общего количества на плавку и скачивание шлака, ввод второй порции марганецсодержащих материалов одновременно с углеродсодержащими материалами в соотношении 1:(0,25-0,75) соответственно и продувку расплава смесью кислорода и нейтрального газа с увеличением содержания кислорода в смеси до 35-50% (Патент РФ №2135601, кл С 21 С 5/28, 1999 г.).A known method of steelmaking in a converter, including pouring liquid cast iron, an additive of the first portion of manganese-containing materials in an amount of 10-15% of their total consumption after pouring cast iron simultaneously with slag-forming materials and active reducing agents in a ratio of 1: (0.5-1.0) : (0.10-0.25), respectively, purging the melt with a mixture of neutral gas and oxygen with a content of the latter in the mixture of 20-35% for 5-20% of the total duration of purging, subsequent purging with oxygen until 50-75% of the total quantities per heat and downloading slag, introducing a second portion of manganese-containing materials simultaneously with carbon-containing materials in a ratio of 1: (0.25-0.75), respectively, and blowing the melt with a mixture of oxygen and neutral gas with an increase in oxygen content in the mixture up to 35-50% (RF Patent No. 2135601, class C 21 C 5/28, 1999).
Известный способ характеризуется неблагоприятными условиями для восстановления марганца. В первый период, когда на залитый в конвертер чугун присаживают первую порцию марганецсодержащих материалов в виде марганцевой руды со шлакообразующими и активными восстановителями, например выбойкой футеровки электролизеров (с высоким содержанием алюминия), а затем продувают расплав смесью нейтрального газа и кислорода, происходит (по термодинамическим законам) вначале интенсивное окисление элементов, имеющих наибольшее сродство к кислороду, т.е. алюминия, затем кремния, марганца и т.д. В таких условиях реакция восстановления марганца из марганцевой руды алюминием, а тем более кремнием весьма затруднена, а сам процесс прямого легирования стали марганцем малоэффективен и нецелесообразен. Аналогичная ситуация повторяется и во второй период прямого легирования стали марганцем, когда в конвертер после скачивания окислительного шлака для предотвращения процессов рефосфорации вводят вторую порцию марганецсодержащих материалов и углеродсодержащие материалы в виде антрацита и снова продувают металл смесью нейтрального газа и кислорода с одновременной присадкой шлакообразующих материалов. В результате такой организации процесса прямого легирования стали марганцем с одновременной подачей кислорода в зону реакции, степень извлечения марганца не превышает 50%, что является чрезвычайно низким показателем для технологии прямого легирования. Кроме того, высокий показатель основности конечного шлака (4, 2), хотя и предохраняет в какой-то мере металл от ресульфурации, однако из-за гетерогенности способствует удержанию в своем объеме большого количества корольков металла, что приводит к снижению выхода годного. А высокое содержание оксидов железа в шлаке, равное 21,4%, свидетельствует о достаточно высоком уровне окисленности металла, несмотря на повышенное содержание марганца, равное 0,48% при содержании углерода 0,10%, что препятствует процессу интенсивной десульфурации, о чем свидетельствует содержание серы в металле на повалке, равное 0,010%, т.е. степень десульфурации составляет около 40%. Получить при таком уровне окисленности металла более низкое содержание серы не представляется возможным.The known method is characterized by adverse conditions for the restoration of manganese. In the first period, when the first portion of manganese-containing materials in the form of manganese ore with slag-forming and active reducing agents, for example, knocking out the lining of electrolyzers (with a high aluminum content) is planted on cast iron poured into the converter, the melt is blown with a mixture of neutral gas and oxygen, it occurs (by thermodynamic laws) at first the intense oxidation of elements having the highest affinity for oxygen, i.e. aluminum, then silicon, manganese, etc. Under such conditions, the reaction of reducing manganese from manganese ore with aluminum, and even more so with silicon, is very difficult, and the process of direct alloying with manganese has become ineffective and inexpedient. A similar situation is repeated in the second period of direct alloying with manganese, when a second portion of manganese-containing materials and carbon-containing materials in the form of anthracite are introduced into the converter after downloading oxidizing slag in order to prevent rephosphorization and the metal is again blown with a mixture of neutral gas and oxygen with the simultaneous addition of slag-forming materials. As a result of such organization of the process of direct alloying with manganese with the simultaneous supply of oxygen to the reaction zone, the degree of extraction of manganese does not exceed 50%, which is an extremely low indicator for direct alloying technology. In addition, the high basicity index of the final slag (4, 2), although it protects the metal to some extent from resulfurization, however, due to heterogeneity, it contributes to the retention of a large number of metal kings in its volume, which leads to a decrease in yield. A high content of iron oxides in the slag, equal to 21.4%, indicates a rather high level of metal oxidation, despite a high manganese content of 0.48% at a carbon content of 0.10%, which impedes the process of intense desulfurization, as evidenced by the sulfur content of the metal on the felling, equal to 0.010%, i.e. the degree of desulfurization is about 40%. It is not possible to obtain a lower sulfur content at this level of metal oxidation.
Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является способ выплавки стали в конвертере, включающий завалку металлолома, присадку первой порции марганецсодержащих материалов в количестве 45-80% от общего их расхода одновременно со шлакообразующими и углеродсодержащими материалами в соотношении 1:(1,8-5,2):(0,02-0,6) соответственно, прогрев продувкой кислородом с расходом 35-45% от базового в течение 15-45% от общей продолжительности продувки с одновременной подачей углеродсодержащих материалов в количестве 65 -95% от общего их расхода, заливку чугуна, присадку рассредоточенно второй порции марганецсодержащих материалов одновременно со шлакообразующими материалами в соотношении 1:(0,1-1,0) соответственно после заливки чугуна по ходу продувки и израсходовании от 20-40% до 45-85% от общего количества кислорода на плавку, выпуск углеродистого полупродукта в ковш (Патент РФ №2177508, кл. С 21 С 5/28, 2000 г.).The closest analogue of the claimed invention is a method of steel smelting in a converter, including the filling of scrap metal, the addition of the first portion of manganese-containing materials in an amount of 45-80% of their total consumption simultaneously with slag-forming and carbon-containing materials in a ratio of 1: (1.8-5.2) : (0.02-0.6), respectively, heating by blowing with oxygen with a flow rate of 35-45% of the base for 15-45% of the total duration of purging with the simultaneous supply of carbon-containing materials in the amount of 65 -95% of their total consumption, pouring h guna, an additive of a dispersed second portion of manganese-containing materials simultaneously with slag-forming materials in a ratio of 1: (0.1-1.0), respectively, after casting in the course of blowing and spending from 20-40% to 45-85% of the total amount of oxygen for melting , production of carbon intermediate in the bucket (RF Patent No. 2177508, CL 21 C 5/28, 2000).
Признаки ближайшего аналога, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения: заливка жидкого чугуна, порционная присадка марганецсодержащих материалов со шлакообразующими и углеродсодержащими материалами, продувка расплава кислородом, выпуск углеродистого полупродукта в ковш.Signs of the closest analogue that coincide with the essential features of the claimed invention: pouring molten iron, a batch additive of manganese-containing materials with slag-forming and carbon-containing materials, blowing the melt with oxygen, the release of the carbon intermediate in the bucket.
Известный способ не обеспечивает достижение требуемого технического результата по следующим причинам.The known method does not achieve the required technical result for the following reasons.
Известный способ позволяет совместить процессы окислительного рафинирования и прямого легирования стали марганцем за счет изменения окислительного потенциала по ходу плавки и регламентированной присадки марганецсодержащих материалов одновременно со шлакообразующими материалами и восстановителями. Однако сам процесс прямого легирования стали марганцем проводят во втором периоде, а в первом периоде выплавки в известном способе осуществляют подготовку шихтовых материалов путем их подогрева к раннему шлакообразованию, для чего подачу половины от общего расхода марганецсодержащих материалов одновременно со шлакообразующими материалами и восстановителями осуществляют на ранее заваленный в конвертер металлолом, после чего продувают твердофазные компоненты кислородом с интенсивностью, в 5 раз меньшей, чем при продувке железоуглеродистого расплава. Затем в конвертер заливают чугун и проводят нормальную продувку расплава кислородом для интенсивной дефосфорации металла, после чего в конвертер рассредоточенно подают оставшееся количество марганецсодержащего материала совместно со шлакообразующими материалами, не прекращая при этом продувку расплава кислородом с той же интенсивностью и осуществляя при этом прямое легирование стали марганцем. В результате получают углеродистый полупродукт с повышенным содержанием углерода (0,15%) и марганцем (0,38%). Содержание серы 0,010%, фосфора 0,012%. Недостатком известного способа является низкая технологичность процесса, связанная с попыткой совмещения окислительных и восстановительных процессов в одном и том же агрегате в одно и то же время. Таким процессом управлять крайне сложно, а его результаты мало предсказуемы. Так, в известном способе степень извлечения марганца из марганецсодержащего материала находится на уровне 25%, что является крайне низким, а то и неприемлемым показателем для процессов прямого легирования и прежде всего из-за возможности получения высокого (выше требований стандарта) содержания вредных примесей в составе стали.The known method allows you to combine the processes of oxidative refining and direct alloying of steel with manganese due to changes in the oxidation potential during melting and the regulated additives of manganese-containing materials simultaneously with slag-forming materials and reducing agents. However, the process of direct alloying of steel with manganese is carried out in the second period, and in the first period of smelting in the known method, the preparation of charge materials is carried out by heating them to early slag formation, for which half of the total consumption of manganese-containing materials is fed simultaneously with slag-forming materials and reducing agents to the previously heaped into the scrap metal converter, after which the solid-phase components are purged with oxygen with an intensity 5 times lower than when purging iron-carbon distilled melt. Then cast iron is poured into the converter and normal melt is purged with oxygen to intensively dephosphorize the metal, after which the remaining amount of manganese-containing material is distributed dispersed together with slag-forming materials into the converter, without stopping the melt being purged with oxygen with the same intensity and carrying out direct alloying with manganese . The result is a carbonaceous intermediate with a high carbon content (0.15%) and manganese (0.38%). The sulfur content is 0.010%, phosphorus 0.012%. The disadvantage of this method is the low processability of the process associated with the attempt to combine oxidation and reduction processes in the same unit at the same time. It is extremely difficult to manage such a process, and its results are little predictable. So, in the known method, the degree of extraction of manganese from manganese-containing material is at the level of 25%, which is extremely low, and even unacceptable for direct alloying processes and primarily because of the possibility of obtaining a high (above the requirements of the standard) content of harmful impurities in the composition steel.
Известно, что в подавляющем большинстве марганцевых руд содержание фосфора достаточно высокое и редко для таких руд выполняется требование ферросплавного передела по фосфору, которое определяется из условия отношения фосфора к марганцу в руде Р/Мn 0,0045. А так как при производстве ферросплавов из марганцевого концентрата в сплав переходит примерно 70% марганца и 100% фосфора, то содержание фосфора, например, в углеродистом ферромарганце повышается на треть и достигает 0,5% и выше.It is known that in the vast majority of manganese ores the phosphorus content is quite high and the requirement for ferroalloy redistribution by phosphorus is rarely met for such ores, which is determined from the condition of the ratio of phosphorus to manganese in ore P / Mn 0.0045. And since about 70% of manganese and 100% of phosphorus are transferred to the alloy during the production of ferroalloys from manganese concentrate, the phosphorus content, for example, in carbon ferromanganese increases by one third and reaches 0.5% and higher.
В известном способе количество марганца, перешедшего из марганецсодержащего материала, составляет около 25%, а количество перешедшего в металл фосфора, как и при производстве ферросплавов, составляет 100%. Таким образом, абсолютное количество фосфора, попавшего в металл из марганецсодержащего материала, в известном способе будет как минимум в два раза выше, чем при легировании стали стандартными ферросплавами, что приводит к ухудшению качества готовой стали за счет повышения в ее составе фосфидных неметаллических включений, несмотря на промежуточное скачивание шлака после предварительной дефосфорации металла.In the known method, the amount of manganese transferred from the manganese-containing material is about 25%, and the amount of phosphorus transferred to the metal, as in the production of ferroalloys, is 100%. Thus, the absolute amount of phosphorus trapped in the metal from manganese-containing material in the known method will be at least two times higher than when alloying steel with standard ferroalloys, which leads to a deterioration in the quality of the finished steel due to an increase in its composition of phosphide non-metallic inclusions, despite for intermediate slag downloading after preliminary metal dephosphorization.
Кроме того, согласно технологическим параметрам известного способа получение повышенного содержания марганца в углеродистом конвертерном полупродукте перед выпуском прямо пропорционально содержанию углерода, поэтому по известному способу невозможно получить низкоуглеродистую сталь с содержанием углерода менее 0,1%.In addition, according to the technological parameters of the known method, obtaining an increased content of manganese in the carbon converter intermediate prior to release is directly proportional to the carbon content, therefore, it is impossible to obtain low carbon steel with a carbon content of less than 0.1% by the known method.
В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа выплавки стали в конвертере путем оптимизации технологических параметров. Ожидаемый технический результат - повышение степени десульфурации и дефосфорации стали в конвертере за счет снижения окисленности системы металл-шлак при одновременном снижении расхода марганцевых ферросплавов на производство стали, что приводит к повышению качества стали в результате снижения в ее составе неметаллических включений.The basis of the invention is the task of improving the method of steelmaking in the converter by optimizing process parameters. The expected technical result is an increase in the degree of desulfurization and dephosphorization of steel in the converter by reducing the oxidation of the metal-slag system while reducing the consumption of manganese ferroalloys for steel production, which leads to an increase in the quality of steel as a result of a decrease in its composition of non-metallic inclusions.
Поставленная задача решается тем, что в способе выплавки стали в конвертере, включающем заливку жидкого чугуна, порционную присадку марганецсодержащих оксидных материалов со шлакообразующими и углеродсодержащими материалами, продувку расплава кислородом, выпуск углеродистого полупродукта в ковш, по изобретению продувку расплава кислородом осуществляют до достижения температуры расплава, превышающей температуру выпуска углеродистого полупродукта на величину, которую определяют из выражения: t=33[Мn], где t - величина превышения температуры выпуска углеродистого полупродукта, °С; [Mn] - количество восстановленного марганца из марганецсодержащего оксидного материала, %; 33 - эмпирический коэффициент, а порционную присадку смеси марганецсодержащих материалов, шлакообразующих и углеродсодержащих материалов, взятых в соотношении 1:(0,18-0,20):(0,10-0,12) соответственно, ведут после удаления из конвертера максимального количества окислительного шлака, при этом масса каждой порции составляет 0,1-0,2 массы расплава, причем в процессе присадки каждой порции расплав перемешивают путем покачивания конвертера относительно его вертикальной оси, заканчивая покачивание через 0,5-1,0 мин после подачи последней порции смеси, после чего углеродистый полупродукт выпускают в ковш.The problem is solved in that in the method of steelmaking in a converter, including pouring molten iron, a batch additive of manganese-containing oxide materials with slag-forming and carbon-containing materials, purging the melt with oxygen, releasing the carbon intermediate in the ladle, according to the invention, the melt is purged with oxygen until the melt temperature is reached, exceeding the temperature of the release of carbon intermediate by an amount that is determined from the expression: t = 33 [Mn], where t is the value of excess temperature tours release carbonaceous precursor, ° C; [Mn] is the amount of reduced manganese from manganese-containing oxide material,%; 33 is an empirical coefficient, and a portion additive of a mixture of manganese-containing materials, slag-forming and carbon-containing materials taken in the ratio 1: (0.18-0.20) :( 0.10-0.12), respectively, is carried out after removing the maximum amount from the converter oxidative slag, while the mass of each portion is 0.1-0.2 mass of the melt, and in the process of adding each portion of the melt is mixed by swaying the converter relative to its vertical axis, ending swaying in 0.5-1.0 minutes after the last portion mixture after bringing the carbon intermediate into the bucket.
Целесообразно в качестве углеродсодержащих материалов выбирать кокс, уголь, карбид кремния, карбид кальция или их сочетание.It is advisable to choose coke, coal, silicon carbide, calcium carbide, or a combination thereof as carbon-containing materials.
Процесс прямого легирования стали марганцем в конвертере осуществляют после окончания рафинировочного периода продувки с использованием рафинирующей легирующей смеси, которую подают в конвертер после дополнительного подогрева расплава. Подогрев расплава в конвертере обусловлен необходимостью компенсации теплопотерь, образующихся в результате экзотермической реакции карботермического восстановления марганца из марганецсодержащего оксидного материала, а также снижения вязкости окислительного конвертерного шлака перед его скачиванием. Величину превышения температуры расплава над регламентированной для каждой конкретной марки стали температурой выпуска углеродистого полупродукта определяют из выражения t=33 [Mn], где t - величина превышения температуры выпуска углеродистого полупродукта, °С; [Mn] - количество восстановленного марганца из марганецсодержащего оксидного материала, %; 33 - эмпирический коэффициент. После подогрева расплава до определенного значения температуры проводят максимально полное скачивание конвертерного окислительного шлака, сводя до минимума процессы ресульфурации и рефосфорации углеродистого полупродукта в конвертере при его дальнейшей обработке. Затем в конвертер равными порциями, но не превышающими каждая значений 0,1-0,2 от массы расплава, добавляют рафинирующую легирующую смесь, состоящую из марганецсодержащего оксидного материала, извести и углеродсодержащего восстановителя, взятых в соотношении 1:(0,18-0,20):(0,10-0,12).The process of direct alloying of steel with manganese in the converter is carried out after the refining period of purging using the refining alloying mixture, which is fed into the converter after additional heating of the melt. The heating of the melt in the converter is due to the need to compensate for heat losses resulting from the exothermic reaction of the carbothermic reduction of manganese from manganese-containing oxide material, as well as lowering the viscosity of the oxidizing converter slag before downloading it. The value of the excess of the melt temperature over the carbon intermediate temperature regulated for each specific steel grade is determined from the expression t = 33 [Mn], where t is the value of the excess temperature of the carbon intermediate intermediate release, ° C; [Mn] is the amount of reduced manganese from manganese-containing oxide material,%; 33 is an empirical coefficient. After heating the melt to a certain temperature value, the converter oxidizing slag is downloaded as completely as possible, minimizing the processes of resulfurization and rephosphorization of the carbon intermediate in the converter during its further processing. Then, in equal portions, but not exceeding each value 0.1-0.2 of the mass of the melt, a refining alloying mixture consisting of manganese-containing oxide material, lime and a carbon-containing reducing agent taken in the ratio 1: (0.18-0, 20) :( 0.10-0.12).
Подача одной порции рафинирующей легирующей смеси, равной 0,1 -0,2 от массы расплава, обусловлена необходимостью обеспечения равномерности протекания процесса прямого легирования стали марганцем с одноврменным рафинированием от серы и фосфора. Уменьшение одной порции рафинирующей смеси до величины менее 0,1 от массы расплава ухудшает тепловой режим процесса восстановления, ухудшив при этом массообменный процесс из-за уменьшения количества образующегося в процессе раскисления углеродистого полупродукта и восстановления марганца углеродом газообразного монооксида углерода, барботирующего поверхностный слой углеродистого полупродукта, а также шлак, что приводит к снижению интенсивности и полноты восстановления марганца из марганецсодержащего оксидного материала, а также к ухудшению рафинировочного процесса и снижению показателей качества готового металла из-за повышенного содержания неметаллических включений. Увеличение порции рафинирующей смеси больше чем 0,2 от массы расплава также нецелесообразно, потому что могут нарушиться теплообменные процессы, ухудшиться процесс шлакообразования из-за больших добавок шлакообразующих материалов, входящих в состав рафинирующей смеси, которые приведут к загущению шлака, повышению его гетерогенности, снижению показателей извлечения марганца из марганецсодержащего оксидного материала, а также к ухудшению рафинировочного процесса, что приведет к ухудшению качества готового металла, повышению в его составе неметаллических включений.The supply of one portion of the refining alloying mixture equal to 0.1 -0.2 of the mass of the melt is due to the need to ensure the uniformity of the process of direct alloying of steel with manganese with simultaneous refining from sulfur and phosphorus. Reducing one portion of the refining mixture to a value less than 0.1 from the mass of the melt worsens the thermal regime of the recovery process, while worsening the mass transfer process due to a decrease in the amount of carbon intermediate formed during deoxidation and reduction of manganese by carbon gaseous carbon monoxide, sparging the surface layer of the carbon intermediate as well as slag, which leads to a decrease in the intensity and completeness of the reduction of manganese from manganese-containing oxide material, as well as deterioration of the refining process and lower quality indicators of the finished metal due to the increased content of non-metallic inclusions. An increase in the portion of the refining mixture more than 0.2 from the mass of the melt is also impractical because heat exchange processes may be disturbed, the process of slag formation may deteriorate due to the large additives of slag-forming materials that make up the refining mixture, which will lead to thickening of the slag, increase its heterogeneity, reduce indicators of manganese extraction from manganese-containing oxide material, as well as to deterioration of the refining process, which will lead to deterioration of the quality of the finished metal, increase in its composition Ave non-metallic inclusions.
Во время подачи порций рафинирующей легирующей смеси производят перемешивание расплава путем покачивания конвертера относительно его вертикальной оси, которое заканчивают после подачи последней порции через 0,5-1,0 мин, после чего углеродистый полупродукт выпускают из конвертера в сталеразливочный ковш. Время перемешивания расплава определено опытным путем. Установлено, что в зависимости от массы порции рафинирующей легирующей смеси оптимальное время перемешивания, необходимое для завершения процессов прямого легирования стали марганцем и рафинирования от серы и фосфора, составляет 0,5-1,0 мин.During the supply of portions of the refining alloying mixture, the melt is mixed by shaking the converter relative to its vertical axis, which is completed after the last portion is fed in 0.5-1.0 min, after which the carbonaceous intermediate is discharged from the converter into the steel pouring ladle. The melt mixing time was determined experimentally. It was found that, depending on the portion mass of the refining alloying mixture, the optimal mixing time required to complete the processes of direct alloying of manganese steel and refining from sulfur and phosphorus is 0.5-1.0 min.
В качестве марганецсодержащих оксидных материалов используют кусковую руду, концентрат, агломерат преимущественно фракционного состава 20-50 мм, в качестве шлакообразующих материалов используют свежеобожженную известь, а в качестве углеродсодержащих материалов выбирают кокс, уголь, карбид кремния, карбид кальция или их сочетание. Соотношение материалов, входящих в состав рафинирующей легирующей смеси: марганецсодержащих оксидных материалов, шлакообразующих и углеродсодержащих материалов, равное 1:(0,18-0,20):(0,10-0,12), обусловлено необходимостью обеспечения непрерывности процесса прямого легирования стали марганцем при одновременном рафинировании от серы и фосфора в течение всей обработки углеродистого полупродукта. При повышении расхода шлакообразующих и углеродсодержащих материалов уменьшится количество поступающих в конвертер марганецсодержащих оксидных материалов, снизится эффективность восстановления марганца, повысится гетерогенность шлака, ухудшатся тепловые и массообменные процессы, что приведет к снижению показателей рафинирования от серы и фосфора и ухудшению качества готового металла из-за повышенного содержания неметаллических включений. При соотношении расходов марганецсодержащих оксидных материалов, шлакообразующих и углеродсодержащих материалов менее 1:(0,18-0,20):(0,10-0,12) снижается поступление в конвертерную ванну оксидов СаО, ухудшаются физико-химические условия формирования рафинировочного шлака с высокой сорбционной способностью по отношению к сере и фосфору, снижается показатель основности шлака ниже пределов, при которых происходит эффективное восстановление марганца из его оксидов, что приводит к ухудшению качества готового металла и росту содержания неметаллических включений.As manganese-containing oxide materials, lump ore, concentrate, agglomerate of predominantly fractional composition of 20-50 mm are used, freshly calcined lime is used as slag-forming materials, and coke, coal, silicon carbide, calcium carbide, or a combination thereof are selected as carbon-containing materials. The ratio of the materials that make up the refining alloying mixture: manganese-containing oxide materials, slag-forming and carbon-containing materials, equal to 1: (0.18-0.20) :( 0.10-0.12), due to the need to ensure the continuity of the process of direct alloying of steel manganese while refining from sulfur and phosphorus during the entire processing of the carbon intermediate. With an increase in the consumption of slag-forming and carbon-containing materials, the amount of manganese-containing oxide materials entering the converter will decrease, the efficiency of manganese reduction will decrease, the heterogeneity of slag will increase, the heat and mass transfer processes will deteriorate, which will lead to a decrease in the refining indices from sulfur and phosphorus and a deterioration in the quality of the finished metal due to the increased content of non-metallic inclusions. When the ratio of the costs of manganese-containing oxide materials, slag-forming and carbon-containing materials is less than 1: (0.18-0.20) :( 0.10-0.12), the input of CaO oxides into the converter bath decreases, the physicochemical conditions of the formation of refining slag with high sorption ability with respect to sulfur and phosphorus, the slag basicity index decreases below the limits at which the effective reduction of manganese from its oxides occurs, which leads to a deterioration in the quality of the finished metal and an increase in the non-metal content eskih inclusions.
О целесообразности проведения карботермического процесса прямого легирования стали марганцем в конвертере свидетельствуют более благоприятные тепловые условия, чем в сталеразливочном ковше. Кроме того, процесс восстановления марганца из его оксидов проводят не в диффузионном режиме, поэтому не требуется интенсивного перемешивания шлака и металла, организации транспортных процессов по доставке из глубины металлического расплава в зону реакции, находящуюся на границе раздела шлак-металл растворившегося в объеме металла восстановителя, а также не менее интенсивного отвода продуктов из зоны реакции.The expediency of carrying out the carbothermal process of direct alloying of steel with manganese in a converter is indicated by more favorable thermal conditions than in a steel pouring ladle. In addition, the process of reducing manganese from its oxides is not carried out in a diffusion mode, therefore, intensive mixing of slag and metal, organization of transport processes for delivery from the depth of the metal melt to the reaction zone located at the slag-metal interface of the reductant dissolved in the metal volume are not required, as well as no less intensive removal of products from the reaction zone.
В предлагаемом способе порцию рафинировочной легирующей смеси подают в конвертер на поверхность оставшегося в незначительном количестве окислительного конвертерного шлака. В силу того, что плотность подаваемой смеси больше плотности покровного шлака, а также потому, что слой шлака на поверхности металла невелик, смесь практически беспрепятственно проникает на границу раздела шлак-металл, где происходит ее оплавление и химические реакции взаимодействия углерода восстановителя с кислородом двухфазной системы шлак-металл:In the proposed method, a portion of the refining alloying mixture is fed into the converter on the surface of the oxidizing converter slag remaining in a small amount. Due to the fact that the density of the supplied mixture is higher than the density of the coating slag, and also because the slag layer on the metal surface is small, the mixture penetrates the slag-metal interface almost unhindered, where it is melted and chemical reactions of the interaction of the reducing agent carbon with oxygen of the two-phase system slag metal:
(FeO)+С=[Fe]+СО (1),(FeO) + C = [Fe] + CO (1),
(MnO)+С=[Mn]+CO (2),(MnO) + C = [Mn] + CO (2),
[О]+С=СО (3).[O] + C = CO (3).
Газообразным продуктом всех трех реакций является монооксид углерода, который перемешивает шлак, интенсифицируя его рафинирующую способность, а также верхние слои металла, способствуя энергичному поглощению основным металлом восстановленных из шлака металлических компонентов - железа и марганца.The gaseous product of all three reactions is carbon monoxide, which mixes the slag, intensifying its refining ability, as well as the upper layers of the metal, contributing to the vigorous absorption of the metal components recovered from the slag - iron and manganese.
Эндотермический характер всех восстановительных реакций не может быть препятствием к их протеканию ввиду того, что перед началом процесса прямого легирования стали марганцем с одновременным его рафинированием металл был предварительно перегрет выше регламентированной для конкретной марки стали температуры выпуска углеродистого полупродукта в зависимости от необходимого количества восстановленного марганца.The endothermic nature of all reduction reactions cannot be an obstacle to their occurrence, because before starting the process of direct alloying of steel with manganese and its refining, the metal was previously overheated above the carbon intermediate temperature regulated for a specific steel grade depending on the required amount of reduced manganese.
Менее окисленный металл, выпускаемый из конвертера, обладает еще одним преимуществом - при его доводке до заданного химического состава ввиду малого количества растворенного в металле кислорода процесс доводки становится регламентированным, резко сокращается количество иттераций по попаданию в узкие пределы химического состава по любому из легирующих или модифицирующих элементов, что приводит к повышению качества готового металла, снижению содержания в нем неметаллических включений.Less oxidized metal released from the converter has one more advantage - when it is adjusted to a predetermined chemical composition due to the small amount of oxygen dissolved in the metal, the finishing process becomes regulated, the number of iterations by falling into the narrow limits of the chemical composition for any of the alloying or modifying elements is sharply reduced , which leads to an increase in the quality of the finished metal, a decrease in the content of non-metallic inclusions in it.
ПримерExample
Выплавку стали проводят в 160-тонном конвертере. Согласно технологическому заданию плавку выпускают при температуре 1630°С, содержании углерода 0,03-0,05%, марганца - 0,55%. В конвертер заливают чугун в количестве 146 т. Температура заливаемого чугуна 1410°С, химический состав, %: С - 4,2; Si - 0,85; Mn-0,57; S-0,016; Р-0,21. Затем опускают кислородную фурму и продувают расплав с расходом кислорода 120 м2/мин в течение 22 мин до достижения температуры расплава, превышающей температуру выпуска углеродистого полупродукта согласно технологическому заданию на величину, которую определяют из выражения: t=33 [Мn], где t - величина превышения температуры выпуска углеродистого полупродукта, °С; [Мn] - количество восстановленного марганца из марганецсодержащего оксидного материала,%; 33 - эмпирический коэффициент. Количество [Мn] в выражении t=33 [Мn] определяют исходя из технологического задания на плавку. В данном примере содержание марганца перед выпуском должно быть 0,55% при содержании углерода 0,03-0,05%. При таком содержании углерода в конце продувки содержание марганца составляет 0,05 - 0,07% (принимаем значение 0,05%). Определяют величину [Мn], которая равна 0,55-0,05=0,5%. Далее определяют величину t согласно выражению t=33 [Мn], которая равна 16,5°С. Поэтому продувку ведут до получения температуры расплава 1647°С. Затем из конвертера удаляют максимальное количество окислительного шлака путем скачивания его в шлаковую чашу. После удаления из конвертера окислительного шлака вводят рафинирующую легирующую смесь марганцевой руды, извести и кокса, взятых в соотношении 1:(0,18-0,20):(0,10-0,12), при этом масса каждой порции составляет 0,1-0,2 массы расплава. В процессе присадки каждой порции смеси расплав перемешивают путем покачивания конвертера относительно его вертикальной оси, заканчивая покачивание через 0,5-1,0 мин после подачи последней порции смеси, после чего углеродистый полупродукт выпускают в ковш.Steel is smelted in a 160-ton converter. According to the terms of reference, the melting is produced at a temperature of 1630 ° C, carbon content of 0.03-0.05%, manganese - 0.55%. Cast iron is poured into the converter in an amount of 146 tons. The temperature of cast iron is 1410 ° C, chemical composition,%: C - 4.2; Si 0.85; Mn-0.57; S-0.016; P-0.21. Then the oxygen lance is lowered and the melt is purged with an oxygen flow rate of 120 m 2 / min for 22 minutes until the melt temperature is higher than the temperature of carbonaceous intermediate production according to the technological task by the value determined from the expression: t = 33 [Mn], where t - the value of exceeding the temperature of the release of carbon intermediate, ° C; [Mn] is the amount of reduced manganese from manganese-containing oxide material,%; 33 is an empirical coefficient. The amount of [Mn] in the expression t = 33 [Mn] is determined based on the technological task for melting. In this example, the manganese content before release should be 0.55% with a carbon content of 0.03-0.05%. With this carbon content at the end of the purge, the manganese content is 0.05 - 0.07% (accept the value of 0.05%). The value [Mn], which is equal to 0.55-0.05 = 0.5%, is determined. Next, determine the value of t according to the expression t = 33 [Mn], which is equal to 16.5 ° C. Therefore, purging is carried out until the melt temperature is 1647 ° C. Then, the maximum amount of oxidative slag is removed from the converter by loading it into the slag bowl. After the oxidizing slag is removed from the converter, a refining alloying mixture of manganese ore, lime and coke taken in the ratio 1: (0.18-0.20) :( 0.10-0.12) is introduced, and the mass of each portion is 0, 1-0.2 mass of the melt. In the process of adding each portion of the mixture, the melt is mixed by swaying the converter relative to its vertical axis, ending the swaying in 0.5-1.0 minutes after feeding the last portion of the mixture, after which the carbonaceous intermediate is discharged into the ladle.
Температура углеродистого полупродукта перед выпуском 1630°С. Химический состав перед выпуском, мас.%: С - 0,05; Мn - 0,51; Р - 0,006; S - 0,005.The temperature of the carbonaceous intermediate before the release of 1630 ° C. The chemical composition before release, wt.%: C - 0.05; Mn - 0.51; P is 0.006; S is 0.005.
В таблице приведены технологические параметры способа и полученные результаты.The table shows the process parameters of the method and the results.
Полученный таким образом в конвертере металл выгодно отличается от углеродистого конвертерного полупродукта, производимого по современным технологиям практически во всех конвертерных цехах металлургических предприятий СНГ, прежде всего своей низкой окисленностью из-за повышенного содержания марганца в металле, что приводит к существенной экономии раскислителей и легирующих и улучшает качество металла из-за уменьшения количества оксидных, сульфидных и силикатных включений, а также высоким показателям извлечения марганца из марганецсодержащего оксидного материала, равного 81%.The metal thus obtained in the converter compares favorably with the carbon converter intermediate, produced by modern technologies in almost all converter shops of the CIS metallurgical enterprises, primarily due to its low oxidation due to the increased content of manganese in the metal, which leads to significant savings of deoxidizers and alloys and improves metal quality due to a decrease in the amount of oxide, sulfide and silicate inclusions, as well as high rates of manganese extraction from manganese tssoderzhaschego oxide material equal to 81%.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002134768/02A RU2228366C1 (en) | 2002-12-24 | 2002-12-24 | Method of melting steel in converter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002134768/02A RU2228366C1 (en) | 2002-12-24 | 2002-12-24 | Method of melting steel in converter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2228366C1 true RU2228366C1 (en) | 2004-05-10 |
| RU2002134768A RU2002134768A (en) | 2004-06-27 |
Family
ID=32679376
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002134768/02A RU2228366C1 (en) | 2002-12-24 | 2002-12-24 | Method of melting steel in converter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2228366C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2786105C1 (en) * | 2022-07-07 | 2022-12-16 | Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") | Method for steel smelting in a converter on liquid iron |
-
2002
- 2002-12-24 RU RU2002134768/02A patent/RU2228366C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2786105C1 (en) * | 2022-07-07 | 2022-12-16 | Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") | Method for steel smelting in a converter on liquid iron |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2761852C1 (en) | Method for slag release during production of steel with ultra-low phosphorus content and method for production of steel with ultra-low phosphorus content | |
| CA2559154C (en) | Method for a direct steel alloying | |
| RU2302471C1 (en) | Method of making steel in electric arc steel melting furnace | |
| RU2228366C1 (en) | Method of melting steel in converter | |
| RU2465337C1 (en) | Method of steelmaking in basic oxygen converter | |
| RU2105072C1 (en) | Method for production of steel naturally alloyed with vanadium in conversion of vanadium iron in oxygen steel-making converters by monoprocess with scrap consumption up to 30% | |
| RU2566230C2 (en) | Method of processing in oxygen converter of low-siliceous vanadium-bearing molten metal | |
| RU2333255C1 (en) | Method of steel smelting | |
| RU2729692C1 (en) | Steel melting method in converter with combined blowdown | |
| RU2608008C1 (en) | Procedure for melting steel in oxygen converter | |
| RU2258084C1 (en) | Method of making steel in electric arc furnace | |
| JPH03505755A (en) | Material for refining steel with multi-purpose applications | |
| RU2786105C1 (en) | Method for steel smelting in a converter on liquid iron | |
| RU2118376C1 (en) | Method of producing vanadium slag and naturally vanadium-alloyed steel | |
| RU2805114C1 (en) | Steel melting method in electric arc furnace | |
| RU2384627C1 (en) | Steel-making method in arc electric steel-smelting furnace | |
| RU2294382C1 (en) | Charge for smelting the steel in the arc-furnaces | |
| RU2347820C2 (en) | Method of steel melting | |
| RU2404261C1 (en) | Method of combined application process of slag skull and steel making in converter | |
| RU2608010C1 (en) | Method of steel making in electric arc furnace | |
| RU2197537C2 (en) | Method of steel making | |
| RU2136764C1 (en) | Method of conversion of vanadium iron in converter | |
| SU1744122A1 (en) | Process of melting and out-of-furnace treatment of steel | |
| RU2144089C1 (en) | Method of making vanadium-containing steels and alloys | |
| SU1754784A1 (en) | Charge for steelmaking in open hearth furnace and method of charging |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131225 |