RU2231559C1 - Direct method for alloying steel with complex of elements - Google Patents
Direct method for alloying steel with complex of elements Download PDFInfo
- Publication number
- RU2231559C1 RU2231559C1 RU2003107578/02A RU2003107578A RU2231559C1 RU 2231559 C1 RU2231559 C1 RU 2231559C1 RU 2003107578/02 A RU2003107578/02 A RU 2003107578/02A RU 2003107578 A RU2003107578 A RU 2003107578A RU 2231559 C1 RU2231559 C1 RU 2231559C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reducing agent
- alloying
- alloying elements
- material containing
- metal
- Prior art date
Links
- 238000005275 alloying Methods 0.000 title claims abstract description 96
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 31
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 31
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 110
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 74
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 43
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 42
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 40
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 35
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 35
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 32
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)manganese;manganese Chemical compound [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 29
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 19
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims abstract description 10
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 claims description 28
- PPNAOCWZXJOHFK-UHFFFAOYSA-N manganese(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Mn+2] PPNAOCWZXJOHFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 15
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 10
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 claims description 6
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 claims description 6
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 5
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 16
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 15
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 abstract description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000009851 ferrous metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 230000004927 fusion Effects 0.000 abstract 2
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 abstract 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 abstract 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 abstract 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 32
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 24
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 20
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 11
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 description 10
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 10
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 10
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 9
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 9
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 8
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 8
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 7
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 6
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 5
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 5
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 4
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 4
- 229910001021 Ferroalloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000519 Ferrosilicon Inorganic materials 0.000 description 3
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 3
- -1 smelting Chemical compound 0.000 description 3
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 3
- 150000004763 sulfides Chemical class 0.000 description 3
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 150000004645 aluminates Chemical class 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000012241 calcium silicate Nutrition 0.000 description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 2
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 2
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000604 Ferrochrome Inorganic materials 0.000 description 1
- MBMLMWLHJBBADN-UHFFFAOYSA-N Ferrous sulfide Chemical class [Fe]=S MBMLMWLHJBBADN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004283 SiO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WYGQZDSIRBBVTA-UHFFFAOYSA-D [Nb+5].[Nb+5].[O-]C([O-])=O.[O-]C([O-])=O.[O-]C([O-])=O.[O-]C([O-])=O.[O-]C([O-])=O Chemical class [Nb+5].[Nb+5].[O-]C([O-])=O.[O-]C([O-])=O.[O-]C([O-])=O.[O-]C([O-])=O.[O-]C([O-])=O WYGQZDSIRBBVTA-UHFFFAOYSA-D 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical class [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 1
- ASTZLJPZXLHCSM-UHFFFAOYSA-N dioxido(oxo)silane;manganese(2+) Chemical compound [Mn+2].[O-][Si]([O-])=O ASTZLJPZXLHCSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 239000010459 dolomite Substances 0.000 description 1
- 229910000514 dolomite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000010436 fluorite Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 1
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009847 ladle furnace Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052883 rhodonite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
- C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
- C21C7/04—Removing impurities by adding a treating agent
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
- Nitrogen And Oxygen Or Sulfur-Condensed Heterocyclic Ring Systems (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано при производстве стали.The invention relates to the field of ferrous metallurgy and can be used in the production of steel.
Известен способ легирования стали марганцем, включающий выплавку, выпуск металла в ковш, подачу легирующих и продувку металла инертным газом, при этом после выпуска металла в ковш на поверхность расплава дают малофосфористый марганцесодержащий шлак ферросплавного производства, восстановитель и известь в количестве, обеспечивающем основность шлака 2,0-3,5, и подают на поверхность кислород в течение 3-30 сек (а.с. СССР № 1044641, кл. С 21 С 7/00, 1983).A known method of alloying steel with manganese, including smelting, discharging metal into a ladle, supplying alloying materials and purging metal with an inert gas, in this case, after releasing metal into a ladle, a low-phosphorus manganese-containing slag of ferroalloy production, a reducing agent and lime in an amount providing slag basicity 2 are produced, 0-3.5, and oxygen is supplied to the surface for 3-30 seconds (AS USSR No. 1044641, class C 21 C 7/00, 1983).
Недостатком известного способа является то, что после подачи в ковш извести в количестве, обеспечивающем основность 2,0-3,5, на поверхность металла подают кислород, что приводит к дополнительному окислению металла подаваемым кислородом, повышению в нем оксидных неметаллических включений и ухудшению качества стали.The disadvantage of this method is that after feeding lime into the ladle in an amount that provides basicity of 2.0-3.5, oxygen is supplied to the metal surface, which leads to additional oxidation of the metal by the supplied oxygen, an increase in oxide non-metallic inclusions in it and a deterioration in the quality of steel .
Марганец в малофосфористом марганецсодержащем шлаке ферросплавного производства находится в виде химически прочного соединения MnSiO3 - родонита. При указанном расходе извести в смеси с малофосфористым марганецсодержащим шлаком до восстановления марганца образуются наряду с силикатами кальция прочные твердые растворы (Са, МnО) с высокой температурой плавления более 1400°С, а также свободная известь. Добавка извести способствует разрушению химических связей в силикате марганца, его восстановлению кремнием и образованию в шлаке силикатов кальция Ca2SiO4 и Са3SiO5, обуславливающих высокую температур плавления, что приводит к низкому извлечению марганца, высокому содержанию неметаллических включений и ухудшению качества стали.Manganese in the low-phosphorous manganese-containing slag of ferroalloy production is in the form of a chemically strong compound MnSiO 3 - rhodonite. At the indicated consumption of lime in a mixture with low-phosphorous manganese-containing slag, strong solid solutions (Ca, MnO) with a high melting point of more than 1400 ° C, as well as free lime, are formed along with calcium silicates before reduction of manganese. The lime additive contributes to the destruction of chemical bonds in manganese silicate, its reduction by silicon, and the formation of calcium silicates Ca 2 SiO 4 and Ca 3 SiO 5 in the slag, which lead to a high melting point, which leads to a low extraction of manganese, a high content of non-metallic inclusions and a deterioration in the quality of steel.
Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является способ производства стали, включающий выплавку металла в сталеплавильном агрегате, раскисление, легирование, получение жидкого металла, содержащего восстановители кремний и алюминий, введение в жидкий металл оксидной смеси, содержащей оксиды марганца и кальция при их отношении СаО/МnxOy=0,6-1,2, обработку жидкого металла в ковше шлаком, образующимся после восстановления марганца кремнием и алюминием, растворенным в металле, которую осуществляют выдержкой жидкого металла под шлаком с основностью CaO/SiO2=0,7-1,8, причем с оксидной смесью в жидкий металл дополнительно вводят восстановитель, содержащий кремний (патент РФ № 2096491, кл. С 21 С 7/00, 1997).The closest analogue of the claimed invention is a method for the production of steel, including the smelting of metal in a steelmaking unit, deoxidation, alloying, obtaining a liquid metal containing silicon and aluminum reducing agents, introducing into the liquid metal an oxide mixture containing manganese and calcium oxides with their CaO / Mn x ratio O y = 0.6-1.2, processing the liquid metal in the ladle with slag formed after the reduction of manganese with silicon and aluminum dissolved in the metal, which is carried out by holding the liquid metal under com with a basicity of CaO / SiO 2 = 0.7-1.8, moreover, with the oxide mixture, a reducing agent containing silicon is additionally introduced into the liquid metal (RF patent No. 2096491, class C 21 C 7/00, 1997).
Признаки ближайшего аналога, совпадающие с существенными признаками предлагаемого изобретения: выплавка металла в сталеплавильном агрегате, подачу оксидного материала, содержащего оксиды марганца, восстановление легирующих элементов путем ввода восстановителя и подачу шлакообразующих.Signs of the closest analogue that coincide with the essential features of the invention: metal smelting in a steelmaking unit, supply of an oxide material containing manganese oxides, reduction of alloying elements by introducing a reducing agent, and supply of slag-forming materials.
Предварительное раскисление и легирование металла в известном способе осуществляют в сталеплавильном агрегате в присутствии окислительного шлака и при высокой окисленности металла. Это приводит не только к перерасходу раскислителей и легирующих, взаимодействующих с оксидами железа в шлаке, но и к повышенной загрязненности металла трудноудаляемыми неметаллическими включениями - оксидами кремния (силикаты), оксидами алюминия (алюминаты) и сульфидами марганца и железа. Дальнейшую обработку металла в ковше по известному способу проводят путем восстановления марганца из его оксидов вводом в ковш восстановителя, содержащего кремний - ферросилиция. Процесс восстановления марганца ведут в диффузионном режиме, что неизбежно требует дополнительного времени на его протекание. Кроме того, образовавшееся ранее в сталеплавильном агрегате количество силикатов, алюминатов и сульфидов пополняется вновь образующимися в результате восстановления марганца силикатами. При отсутствии средств для глобуляризации этих включений, а также при наличии образовавшегося на поверхности металла высококремнеземистого шлака известный способ не обеспечивает удаление неметаллических включений из объема металла в шлак, а также не способствует процессу десульфурации, что приводит к повышению загрязненности металла оксидными и сульфидными включениями и ухудшению его качества.The preliminary deoxidation and alloying of the metal in the known method is carried out in a steelmaking unit in the presence of oxidizing slag and with high oxidation of the metal. This leads not only to excessive consumption of deoxidizers and alloys interacting with iron oxides in the slag, but also to increased metal contamination with hard-to-remove non-metallic inclusions - silicon oxides (silicates), aluminum oxides (aluminates) and manganese and iron sulfides. Further processing of the metal in the ladle by a known method is carried out by reducing manganese from its oxides by introducing a reducing agent containing silicon — ferrosilicon — into the ladle. The process of manganese reduction is carried out in a diffusion mode, which inevitably requires additional time for its flow. In addition, the amount of silicates, aluminates and sulfides formed earlier in the steelmaking unit is replenished with silicates newly formed as a result of manganese reduction. In the absence of funds for the globularization of these inclusions, as well as in the presence of a highly siliceous slag formed on the metal surface, the known method does not remove non-metallic inclusions from the metal volume into the slag, nor does it contribute to the desulfurization process, which leads to an increase in metal contamination by oxide and sulfide inclusions and deterioration its qualities.
В известном способе создаются неблагоприятные условия для восстановления марганца потому, что введение в жидкий металл оксидной смеси, в которой балластная добавка (СаО) составляет от 1/2 до 2/3 общего количества смеси, приводит к ухудшению условий плавления смеси, повышению времени и расхода дополнительного тепла на ее плавление, что предопределяет также использование в качестве восстановителя, подаваемого совместно с оксидной смесью, материала с пониженной активностью - кремния. Использование восстановителя, содержащего кремний, связано с возможностью локальных перегревов смеси с восстановителем, а следовательно, его всплыванию на поверхность шлакового расплава и интенсивному нерациональному взаимодействию с кислородом атмосферы. При этом потери восстановителя, содержащего кремний, в газовую фазу отсутствуют, однако образующиеся в результате реакции восстановления марганца кислые оксиды кремния (SiО2) ухудшают термодинамические условия восстановления марганца, что приводит к повышенному расходу кальцийсодержащих оксидов (извести) и увеличению расхода энергии на подогрев оксидной смеси. При этом термичность оксидной смеси даже в совокупности с предварительно введенными в жидкий металл алюминием и кремнием не обеспечивает самопроизвольное протекание процесса восстановления, а компенсирующий в виде химического тепла дополнительный расход восстановителя, содержащего кремний, приводит к ухудшению показателей восстановления марганца в результате повышения доли SiО2 в шлаке.In the known method, adverse conditions are created for the reduction of manganese because the introduction of an oxide mixture into a liquid metal, in which the ballast additive (CaO) is from 1/2 to 2/3 of the total amount of the mixture, leads to a deterioration in the melting conditions of the mixture, an increase in time and consumption additional heat for its melting, which also determines the use of a material with reduced activity — silicon — as the reducing agent supplied together with the oxide mixture. The use of a reducing agent containing silicon is associated with the possibility of local overheating of the mixture with the reducing agent, and therefore, its emergence on the surface of the slag melt and intense irrational interaction with atmospheric oxygen. In this case, there is no loss of a silicon-containing reducing agent in the gas phase, however, acidic silicon oxides (SiО 2 ) formed as a result of the manganese reduction reaction worsen the thermodynamic conditions of manganese reduction, which leads to an increased consumption of calcium-containing oxides (lime) and an increase in the energy consumption for heating oxide mixtures. Moreover, the thermality of the oxide mixture, even in combination with aluminum and silicon previously introduced into the liquid metal, does not provide a spontaneous reduction process, and the additional consumption of a reducing agent containing silicon, which compensates in the form of chemical heat, leads to a deterioration in the manganese reduction indices as a result of an increase in the proportion of SiО 2 in slag.
В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа прямого легирования стали комплексом элементов путем оптимизации технологического процесса. Ожидаемый технический результат - создание благоприятных физико-химических и температурных условий процесса прямого легирования стали комплексом элементов, что приводит к повышению суммарного усвоения металлом легирующих элементов, снижению загрязненности стали неметаллическими включениями и повышению ее качества.The basis of the invention is the task of improving the method of direct alloying of steel with a complex of elements by optimizing the process. The expected technical result is the creation of favorable physicochemical and temperature conditions of the direct alloying process of steel as a complex of elements, which leads to an increase in the total assimilation of alloying elements by the metal, a decrease in the pollution of steel by non-metallic inclusions and an increase in its quality.
Технический результат достигается тем, что в способе прямого легирования стали комплексом элементов, включающем выплавку металла в сталеплавильном агрегате, подачу оксидного материала, содержащего оксиды марганца, восстановление легирующих элементов путем ввода восстановителя и подачу шлакообразующих, по изобретению дополнительно на поверхность жидкого металла подают материал, содержащий соединения других легирующих элементов с равномерным распределением его и оксидного материала, содержащего оксиды марганца, по поверхности жидкого металла, восстановитель вводят в процессе подачи оксидного материала, содержащего оксиды марганца, и материала, содержащего соединения других легирующих элементов, начиная ввод восстановителя при достижении высоты слоя подаваемых легирующих материалов, равной 0,1-0,15 общей высоты, слоя на границу раздела металлической и шлаковой фаз, а восстановление легирующих элементов ведут при температуре плавления смеси оксидного материала, содержащего оксиды марганца, и материала, содержащего соединения других легирующих элементов, обеспечивая постоянный контакт расплавленной части восстановителя с гомогенной составляющей плавящихся легирующих материалов в течение всего процесса восстановления, причем восстановитель вводят в количестве, обеспечивающем термичность смеси подаваемых легирующих материалов.The technical result is achieved in that in the method of direct alloying of steel with a complex of elements, including the smelting of metal in a steel-smelting unit, the supply of oxide material containing manganese oxides, the reduction of alloying elements by introducing a reducing agent and the supply of slag-forming materials, according to the invention, an additional material containing compounds of other alloying elements with a uniform distribution of it and the oxide material containing manganese oxides over the surface of the liquid of the metal, the reducing agent is introduced in the process of supplying an oxide material containing manganese oxides and a material containing compounds of other alloying elements, starting the introduction of a reducing agent when the layer height of the supplied alloying materials reaches 0.1-0.15 of the total height of the layer at the interface metal and slag phases, and the recovery of alloying elements is carried out at a melting temperature of a mixture of an oxide material containing manganese oxides and a material containing compounds of other alloying elements, providing constant contact of the molten part of the reducing agent with the homogeneous component of the melting alloying materials during the entire recovery process, and the reducing agent is introduced in an amount that ensures the thermal mix of the supplied alloying materials.
Целесообразно подачу оксидного материала, содержащего оксиды марганца, и материала, содержащего соединения легирующих элементов, осуществлять рассредоточенно или порционно, с расходом порции не менее 0,1 от общего их расхода.It is advisable to supply an oxide material containing manganese oxides and a material containing alloying element compounds, dispersed or portionwise, with a portion flow rate of at least 0.1 of their total consumption.
Целесообразно материал, содержащий соединения других легирующих элементов, подавать в виде оксидов, или фторидов, или карбонатов легирующих элементов, или их сочетаний.It is advisable that the material containing compounds of other alloying elements be supplied in the form of oxides, or fluorides, or carbonates of alloying elements, or combinations thereof.
Целесообразно в качестве восстановителя использовать алюминийсодержащий, или кремнийсодержащий, или углеродсодержащий материал, или группу щелочноземельных металлов, или их сочетания.It is advisable to use aluminum-containing, or silicon-containing, or carbon-containing material, or a group of alkaline earth metals, or combinations thereof as a reducing agent.
В основу предлагаемого способа положена идея реализации принципа, согласно которому понижение температуры в зоне реакции способствует увеличению константы равновесия реакции и, следовательно, повышает полноту ее протекания, для чего в предлагаемом способе созданы следующие условия:The proposed method is based on the idea of implementing the principle according to which lowering the temperature in the reaction zone increases the equilibrium constant of the reaction and, therefore, increases the completeness of its course, for which the following conditions are created in the proposed method:
1. Минимальная температура в зоне реакции при минимальной вязкости шлака с высокой сорбционной способностью по отношению к продукту реакции восстановления, т.е. легко поглощаемый образующийся Аl2О3 или другой оксид активного элемента или их сочетаний, используемых в качестве восстановителя.1. The minimum temperature in the reaction zone with a minimum slag viscosity with high sorption capacity with respect to the product of the reduction reaction, i.e. easily absorbed formed Al 2 O 3 or other oxide of the active element or combinations thereof used as a reducing agent.
2. Постоянное наличие в зоне реакции в течение всего процесса восстановления исходных компонентов реакции - оксидного материала, содержащего оксид марганца, и материала, содержащего соединения других легирующих элементов, и восстановителя.2. The constant presence in the reaction zone during the entire process of reduction of the initial components of the reaction — an oxide material containing manganese oxide and a material containing compounds of other alloying elements and a reducing agent.
3. Эффективный отвод из зоны реакции ее продуктов - восстановленного легирующего элемента в объем металла, а также оксидов активных элементов - восстановителей в шлаковую фазу.3. Effective removal from the reaction zone of its products — the reduced alloying element into the metal volume, as well as the oxides of the active elements — reducing agents into the slag phase.
Так как марганец неограниченно растворим в жидком железе, то поглощение жидким металлом восстанавливаемых микрочастиц марганца происходит мгновенно, а конвективные потоки, всегда имеющие место в объеме жидкого металла, уносят обогащенные восстановленным элементом слои в объем жидкого металла, усредняя химический состав по марганцу. Другие восстанавливаемые легирующие элементы в присутствии микрочастиц восстановленного марганца также интенсивно растворяются в объеме металла потому, что восстановление их происходит в жидкофазном режиме и, следовательно, отсутствуют препятствия к их растворению в жидком металле.Since manganese is unlimitedly soluble in liquid iron, the absorption of reduced manganese microparticles by liquid metal occurs instantly, and convective flows, which always occur in the volume of liquid metal, carry layers enriched in the reduced element into the volume of liquid metal, averaging the chemical composition over manganese. Other reducible alloying elements in the presence of microparticles of reduced manganese also intensively dissolve in the metal volume because they are restored in the liquid phase mode and, therefore, there are no obstacles to their dissolution in the liquid metal.
Ввод восстановителя осуществляют и поддерживают таким образом, чтобы его плавление происходило строго на границе раздела металлической и шлаковой фаз. При этом восстановитель вводят в количестве, обеспечивающем термичность смеси подаваемых материалов - оксидного материала, содержащего оксиды марганца, и материала, содержащего соединения других легирующих элементов.The input of the reducing agent is carried out and maintained so that its melting occurs strictly at the interface between the metal and slag phases. In this case, the reducing agent is introduced in an amount that ensures thermality of the mixture of supplied materials — an oxide material containing manganese oxides and a material containing compounds of other alloying elements.
Для самопроизвольного протекания реакции восстановления элементов из их оксидов, фторидов и карбонатов необходим определенный запас потенциального тепла конкретной смеси легирующих материалов и восстановителя, который бы обеспечивал не только плавление исходных материалов, восстановление легирующих элементов, но и эффективное разделение образующихся металлической и шлаковой фаз. При прямом легировании стали с использованием легирующих материалов, содержащих оксиды, фториды, карбонаты, и восстановителя тепловые условия процесса восстановления благоприятны, так как одним из источников тепла является жидкий металл, внутренние поверхности сталеплавильного агрегата и т.д. В этом случае наряду с подачей в зону реакции определенного количества энергии обеспечиваются такие тепловые условия, при которых исключено возгорание высокоактивных элементов - восстановителей и их удаление в газовую фазу. Поэтому термичность каждой конкретной смеси подбирают опытным путем с учетом обеспечения самопроизвольного протекания реакции восстановления при минимизации потерь восстановителя.For the spontaneous reaction of the reduction of elements from their oxides, fluorides and carbonates to occur, a certain potential heat reserve of a specific mixture of alloying materials and a reducing agent is required, which would ensure not only melting of the starting materials, reduction of alloying elements, but also effective separation of the metal and slag phases formed. With direct alloying of steel using alloying materials containing oxides, fluorides, carbonates, and a reducing agent, the thermal conditions of the reduction process are favorable, since one of the sources of heat is liquid metal, the internal surfaces of the steelmaking unit, etc. In this case, along with the supply of a certain amount of energy to the reaction zone, such thermal conditions are provided that ignition of highly active elements, reducing agents, and their removal into the gas phase is excluded. Therefore, the thermality of each specific mixture is selected empirically, taking into account the spontaneous occurrence of the reduction reaction while minimizing the loss of reducing agent.
Поскольку плотность высокоактивных элементов - восстановителей существенно ниже, чем плотность жидкого металла, то, попадая в объем жидкого металла, восстановитель всплывает к границе раздела металлической и шлаковой фаз, не успев расплавиться в соответствии с обычным механизмом плавления в объеме жидкого металла любого твердого тела (с температурой плавления ниже температуры жидкого металла), то есть вначале происходит намораживание слоя металла на куске (грануле и др.) восстановителя. Затем совместно с всплыванием восстановителя происходит оплавление слоя намороженного металла (под влиянием двух факторов: высокой температуры жидкого металла и механического движения, то есть происходит обновление расплавленного металла на намороженной поверхности восстановителя, увеличивая скорость плавления). Все это приводит к тому, что плавление восстановителя происходит одновременно с плавлением легирующих материалов в непосредственном постоянном контакте расплавленной части восстановителя с гомогенной составляющей плавящихся легирующих материалов.Since the density of highly active elements - reducing agents is significantly lower than the density of liquid metal, getting into the volume of liquid metal, the reducing agent floats to the interface between the metal and slag phases, before it has time to melt in accordance with the usual mechanism of melting in the volume of liquid metal of any solid body (with with a melting temperature below the temperature of the liquid metal), that is, at first the metal layer freezes on a piece (granule, etc.) of the reducing agent. Then, together with the emergence of the reducing agent, the frozen metal layer melts (under the influence of two factors: the high temperature of the liquid metal and mechanical motion, that is, the molten metal is updated on the frozen surface of the reducing agent, increasing the melting rate). All this leads to the fact that the melting of the reducing agent occurs simultaneously with the melting of the alloying materials in direct constant contact of the molten part of the reducing agent with the homogeneous component of the melting alloying materials.
Способ прямого легирования стали комплексом элементов осуществляют следующим образом.The method of direct alloying of steel with a complex of elements is as follows.
В сталеплавильный агрегат, например кислородный конвертер, шахтную дуговую печь и др., подают жидкий чугун, затем шлакообразующие материалы (известь, доломит, плавиковый шпат), после чего расплав продувают кислородом. После удаления окислительного шлака на поверхность жидкого металла подают оксидный материал, содержащий оксиды марганца, в качестве которого используют марганцевую руду, концентрат, агломерат, шлаки ферросплавного производства и др., и материал, содержащий соединения других легирующих элементов с равномерным распределением их по поверхности жидкого металла. В качестве материала, содержащего соединения других легирующих элементов, могут быть использованы материалы, содержащие оксиды легирующих элементов, например ниобия, титана, молибдена, хрома и др., или материалы, содержащие фториды легирующих элементов, например фториды редкоземельных металлов, кальция и др., или материалы, содержащие карбонаты легирующих элементов, например оксикарбонитрид титана, карбонаты ниобия, группы щелочноземельных металлов и др. или материалы, содержащие их сочетания. Подачу легирующих материалов осуществляют рассредоточенно или порционно, с расходом порции не менее 0,1 от общего их расхода, и вводят раздельно или в их сочетании в зависимости от заданного химического состава стали. Расход единой порции подаваемых легирующих материалов от общего их расхода обусловлен необходимостью равномерного распределения материала на поверхности жидкого металла и, следовательно, обеспечения равномерности скорости плавления материалов и восстановления из них легирующего элемента. Уменьшение расхода порции легирующих материалов менее 0,1 от общего их расхода ухудшает процесс плавления материалов потому, что происходит их ошлаковывание, приводящее к удлинению времени плавления, нерациональному использованию восстановителя и снижению показателей извлечения элементов из легирующих материалов.In the steelmaking unit, for example, an oxygen converter, a shaft arc furnace, etc., liquid iron is fed, then slag-forming materials (lime, dolomite, fluorspar), after which the melt is purged with oxygen. After removal of oxidizing slag, an oxide material containing manganese oxides is fed to the surface of the liquid metal, which is used as manganese ore, concentrate, sinter, slags of ferroalloy production, etc., and a material containing compounds of other alloying elements with their uniform distribution over the surface of the liquid metal . As a material containing compounds of other alloying elements, materials containing oxides of alloying elements, such as niobium, titanium, molybdenum, chromium, etc., or materials containing fluorides of alloying elements, such as fluorides of rare earth metals, calcium, etc., can be used. or materials containing carbonates of alloying elements, for example titanium oxycarbonitride, niobium carbonates, alkaline earth metal groups, etc., or materials containing combinations thereof. The supply of alloying materials is carried out dispersed or portionwise, with a portion flow rate of at least 0.1 of their total consumption, and is administered separately or in combination, depending on the given chemical composition of the steel. The consumption of a single portion of the supplied alloying materials from their total consumption is due to the need for uniform distribution of the material on the surface of the liquid metal and, therefore, to ensure uniform melting rate of the materials and recovery of the alloying element from them. Reducing the consumption of a portion of alloying materials less than 0.1 of their total consumption worsens the melting process of the materials because they are slagging, leading to a prolonged melting time, irrational use of a reducing agent and a decrease in the rate of extraction of elements from alloying materials.
При достижении высоты слоя подаваемых легирующих материалов, равной 0,1-0,15 общей высоты слоя, начинают вводить восстановитель на границу раздела металлической и шлаковой фаз и продолжают его ввод в процессе подачи легирующих материалов.Upon reaching a layer height of supplied alloying materials equal to 0.1-0.15 of the total layer height, a reducing agent begins to be introduced at the interface between the metal and slag phases and continues to be introduced during the supply of alloying materials.
В качестве восстановителя используют алюминийсодержащий, или кремнийсодержащий, или углеродсодержащий материал, или группу щелочноземельных металлов или их сочетания. В зависимости от выбранного восстановителя его фракционный состав может изменяться от 1,0-3,0 до 20-50 мм. Восстановитель вводят в количестве, обеспечивающем термичность смеси подаваемых легирующих материалов.The reducing agent used is aluminum-containing, or silicon-containing, or carbon-containing material, or a group of alkaline earth metals, or combinations thereof. Depending on the chosen reducing agent, its fractional composition can vary from 1.0-3.0 to 20-50 mm. The reducing agent is introduced in an amount that ensures the thermal mix of the supplied alloying materials.
Подача оксидного материала, содержащего оксиды марганца, с материалом, содержащим соединения других легирующих элементов, обусловлена необходимостью обеспечения температуры плавления смеси этих материалов ниже температуры жидкого металла.The supply of an oxide material containing manganese oxides with a material containing compounds of other alloying elements is due to the need to ensure the melting temperature of the mixture of these materials below the temperature of the liquid metal.
Это позволяет при образовании гомогенной составляющей плавящихся легирующих материалов и своевременном вводе восстановителя организовать интенсивное начало процесса восстановления и поддерживать высокую скорость восстановления, что приводит к повышению суммарного усвоения металлом легирующих элементов, снижению загрязненности стали неметаллическими включениями и повышению качества стали. При этом эффективное использование восстановителя обеспечивается при одновременном плавлении легирующих материалов и восстановителя, что способствует интенсивному протеканию жидкофазной реакции восстановления легирующих элементов.This allows the formation of a homogeneous component of melting alloying materials and the timely introduction of a reducing agent to organize an intensive start of the recovery process and maintain a high recovery rate, which leads to an increase in the total absorption of alloying elements by metal, a decrease in the contamination of steel with non-metallic inclusions and an increase in the quality of steel. In this case, the effective use of the reducing agent is ensured while melting the alloying materials and the reducing agent, which contributes to the intensive flow of the liquid-phase reduction reaction of the alloying elements.
Равномерное распределение легирующих материалов обеспечивает одновременность и полноту их плавления, проведение процесса легирования по всей площади жидкого металла, а также поддержание гетерогенного слоя легирующих материалов, препятствующих всплыванию восстановителя на поверхность шлакового расплава в начале процесса восстановления и их нерациональному взаимодействию с кислородом атмосферы.The uniform distribution of the alloying materials ensures the simultaneity and completeness of their melting, the alloying process over the entire area of the liquid metal, as well as the maintenance of a heterogeneous layer of alloying materials that prevent the reductant from floating onto the surface of the slag melt at the beginning of the reduction process and their irrational interaction with atmospheric oxygen.
Ввод восстановителя в процессе подачи легирующих материалов обеспечивает раннее начало восстановительного процесса и постоянный контакт расплавленной части восстановителя с образующейся гомогенной составляющей плавящихся легирующих материалов, что препятствует переводу процесса восстановления в диффузионный режим, сопровождающийся низкими скоростью и полнотой процесса восстановления, повышенным расходом восстановителя, загрязнением металла неметаллическими включениями и ухудшением качества стали.The introduction of the reducing agent in the process of supplying the alloying materials ensures an early start of the recovery process and constant contact of the molten part of the reducing agent with the formed homogeneous component of the melting alloying materials, which prevents the reduction process from entering the diffusion mode, which is accompanied by a low rate and completeness of the reduction process, an increased consumption of the reducing agent, and non-metallic metal contamination inclusions and deterioration in the quality of steel.
Ввод восстановителя целесообразно начинать при достижении высоты слоя подаваемых легирующих материалов, равной 0,1-0,15 общей высоты слоя, потому что такая высота слоя, создавая гетерогенный объем на поверхности жидкого металла, предохраняет восстановитель от всплывания его на поверхность и взаимодействия с кислородом атмосферы, снижающего долю полезного использования восстановителя и повышающего загрязненность металла неметаллическим включениями. При вводе восстановителя ранее, чем достижение слоя легирующих материалов менее 0,1 общей высоты слоя, материал не успеет частично подплавиться с образованием гомогенной фазы и, следовательно, восстановитель не сможет участвовать в реакции восстановления, что приведет к его нерациональному использованию. Ввод восстановителя при достижении высоты слоя легирующих материалов более 0,15 общей высоты слоя также нецелесообразен потому, что интенсивное образование гомогенной фазы подаваемых легирующих материалов нарушит баланс одновременности плавления легирующих материалов и восстановителя, что приведет к снижению показателей восстановления легирующих элементов, загрязнению металла неметаллическими включениями и ухудшению качества стали.It is advisable to start the introduction of the reducing agent when the layer height of the supplied alloying materials reaches 0.1-0.15 of the total layer height, because this layer height, creating a heterogeneous volume on the surface of the liquid metal, prevents the reducing agent from floating up onto the surface and interacting with atmospheric oxygen , which reduces the share of the useful use of the reducing agent and increases the contamination of the metal with non-metallic inclusions. When a reducing agent is introduced earlier than reaching a layer of alloying materials less than 0.1 of the total layer height, the material will not have time to partially melt to form a homogeneous phase and, therefore, the reducing agent will not be able to participate in the reduction reaction, which will lead to its irrational use. The introduction of a reducing agent when the layer height of the alloying materials reaches more than 0.15 of the total layer height is also impractical because the intensive formation of a homogeneous phase of the supplied alloying materials will upset the balance of simultaneous melting of the alloying materials and the reducing agent, which will lead to a decrease in the recovery rates of alloying elements, metal contamination with non-metallic inclusions and deterioration in the quality of steel.
Восстановитель согласно предлагаемому способу подают на границу раздела металл - шлак. При подаче восстановителя в объем металла происходит вначале заметалливание восстановителя, затем оплавление металлической пленки и плавление восстановителя, что приводит к ухудшению процесса плавления восстановителя и нарушению баланса одновременного плавления легирующих материалов и восстановителя. Осуществлять подачу восстановителя в объем шлака, если таковой уже имеется, или на его поверхность также нецелесообразно, так как в первом случае происходит ошлакование восстановителя, что ухудшает процесс его расплавления, а во втором - взаимодействие с кислородом атмосферы.The reducing agent according to the proposed method is fed to the metal-slag interface. When a reducing agent is fed into a metal volume, the reducing agent first starts to notice, then the metal film melts and the reducing agent melts, which leads to a deterioration in the melting process of the reducing agent and an imbalance in the simultaneous melting of alloying materials and a reducing agent. It is also impractical to supply a reducing agent to the slag volume, if one already exists, or on its surface, since in the first case, the reducing agent is slagged, which worsens the process of its melting, and in the second, interaction with atmospheric oxygen.
Восстановление легирующих элементов ведут при температуре плавления смеси, состоящей из оксидного материала, содержащего оксид марганца, и материала, содержащего соединения других легирующих элементов.The recovery of alloying elements is carried out at a melting point of a mixture consisting of an oxide material containing manganese oxide and a material containing compounds of other alloying elements.
Это обусловлено тем, что при наличии гомогенной составляющей плавящихся легирующих материалов и расплавленной части восстановителя полнота восстановления повышается при минимизации температуры, что способствует повышению суммарного усвоения металлом легирующих элементов, снижению загрязненности стали неметаллическими включениями и повышению качества стали. Повышение температуры выше температуры плавления смеси легирующих материалов согласно предлагаемому способу не происходит потому, что процесс восстановления практически заканчивается с окончанием плавления подаваемых материалов.This is due to the fact that in the presence of a homogeneous component of the melting alloying materials and the molten part of the reducing agent, the completeness of reduction increases while minimizing the temperature, which contributes to an increase in the total assimilation of alloying elements by the metal, reduction of steel contamination by non-metallic inclusions and improvement of the quality of steel. The temperature increase above the melting temperature of the mixture of alloying materials according to the proposed method does not occur because the recovery process almost ends with the end of the melting of the supplied materials.
Обеспечение постоянного контакта расплавленной части восстановителя с гомогенной составляющей плавящихся легирующих материалов согласно предлагаемому способу необходимо для поддержания высокой скорости и полноты процесса восстановления.Ensuring constant contact of the molten part of the reducing agent with the homogeneous component of the melting alloying materials according to the proposed method is necessary to maintain a high speed and completeness of the recovery process.
Предложенный вариант осуществления предлагаемого способа не исключает другие варианты в объеме формулы изобретения и может быть реализован в любом агрегате с жидким металлом, например в мартеновской печи, сталеразливочном ковше, печи-ковше и т.д.The proposed embodiment of the proposed method does not exclude other options within the scope of the claims and can be implemented in any unit with liquid metal, for example, in an open-hearth furnace, steel pouring ladle, ladle furnace, etc.
Пример.Example.
Способ прямого легирования стали марганцем и хромом осуществляли в 250-тонном конвертере. В конвертер подавали жидкий чугун следующего химического состава, мас.%: С - 4,42; Si - 0,82; S - 0,020; Р - 0,095, железо - остальное, и шлакообразующие материалы, в качестве которых использовали известь следующего химического состава, мас.%: СаО - 92,0; MgO - 6,5; прочие побочные примеси (п.п.п.) - остальное.The direct alloying method for steel with manganese and chromium was carried out in a 250-ton converter. Liquid iron of the following chemical composition was fed into the converter, wt.%: C - 4.42; Si 0.82; S is 0.020; P - 0.095, iron - the rest, and slag-forming materials, which were used as lime of the following chemical composition, wt.%: CaO - 92.0; MgO - 6.5; other side impurities (p.p.p.) - the rest.
В качестве оксидного материала, содержащего оксиды марганца, использовали материал следующего химического состава, мас.%: (MnO+Мn2О3+Мn3O4) - 61,81 (из них Мn - 44,6); SiO2 - 12,3; Fe2O3 - 2,3; Аl2О3 - 3,2; СаО - 11,7; MgO - 3,7; С - 2,1; Р - 0,2; S - 0,010; п.п.п. - остальное.As the oxide material containing manganese oxides, the following chemical composition was used, wt.%: (MnO + Mn 2 O 3 + Mn 3 O 4 ) - 61.81 (of which Mn - 44.6); SiO 2 - 12.3; Fe 2 O 3 - 2.3; Al 2 O 3 - 3.2; CaO - 11.7; MgO - 3.7; C is 2.1; P is 0.2; S is 0.010; p.p.p. - the rest.
В качестве материала, содержащего соединения других легирующих элементов, использовали оксид хрома следующего химического состава, мас.%: Сr2О3 - 70,81; FeO - 12,2; Аl2О3 - 9,31; SiO2 - 5,9; MgO - 1,78, п.п.п. - остальное.As a material containing compounds of other alloying elements, chromium oxide of the following chemical composition was used, wt.%: Cr 2 O 3 - 70.81; FeO - 12.2; Al 2 O 3 - 9.31; SiO 2 - 5.9; MgO - 1.78, p.p.p. - the rest.
В качестве восстановителя использовали алюминийсодержащий и углеродсодержащий материалы. В качестве алюминийсодержащего материала был взят отсев шлака алюминиевого производства следующего химического состава, мас.%: Аlматалл - 44,8; п.п.п. - остальное, в качестве углеродсодержащего материала был взят уголь следующего химического состава, мас.%: С - 85,9; S - 0,47; п.п.п. - остальное. После подачи в конвертер жидкого чугуна и шлакообразующих материалов жидкий металл продували кислородом с расходом 940 Нм3/мин в течение 8 минут и удаляли окислительный шлак. После этого в конвертер на поверхность жидкого металла рассредоточенно вводили оксидный материал, содержащий оксиды марганца с расходом 14,0 кг/т (3500 кг), и материал, содержащий оксид хрома с расходом 12 кг/т (3000 кг) фракцией 10-20 мм каждого с равномерным распределением их по поверхности жидкого металла. При достижении высоты слоя подаваемых легирующих материалов, равной 0,1-0,15 общей высоты слоя, не прекращая подачу оксидных материалов, на границу раздела металлической и шлаковой фаз вводили восстановитель: отсев шлака алюминиевого производства фракцией 20-30 мм с расходом 1785 кг и уголь фракцией 10-20 мм с расходом 465 кг, обеспечивая термичность смеси подаваемых оксидных материалов. Восстановление легирующих элементов вели при температуре плавления смеси, состоящей из оксидного материала, содержащего оксиды марганца, и материала, содержащего оксид хрома, обеспечивая постоянный контакт расплавленной части восстановителя с гомогенной составляющей плавящихся материалов в течение всего процесса восстановления. Для получения стали требуемого химического состава необходимые легирующие добавки (медь и никель) подавали в конвертер, а раскислитель - ферросилиций - в ковш.As the reducing agent used aluminum-containing and carbon-containing materials. As an aluminum-containing material, the slag screening of aluminum production of the following chemical composition was taken, wt.%: Al material - 44.8; p.p.p. - the rest, as the carbon-containing material was taken coal of the following chemical composition, wt.%: C - 85.9; S 0.47; p.p.p. - the rest. After feeding cast iron and slag-forming materials into the converter, the liquid metal was purged with oxygen at a rate of 940 Nm 3 / min for 8 minutes and the oxidative slag was removed. After that, an oxide material containing manganese oxides with a flow rate of 14.0 kg / t (3500 kg) and a material containing chromium oxide with a flow rate of 12 kg / t (3000 kg) with a fraction of 10-20 mm were introduced into the converter on a surface of a liquid metal dispersed each with a uniform distribution over the surface of the liquid metal. Upon reaching a layer height of supplied alloying materials equal to 0.1-0.15 of the total layer height, without stopping the supply of oxide materials, a reducing agent was introduced at the interface between the metal and slag phases: screening of aluminum slag with a fraction of 20-30 mm with a flow rate of 1785 kg and coal fraction of 10-20 mm with a flow rate of 465 kg, ensuring the thermal mix of the supplied oxide materials. The recovery of alloying elements was carried out at the melting temperature of a mixture consisting of an oxide material containing manganese oxides and a material containing chromium oxide, providing constant contact of the molten part of the reducing agent with the homogeneous component of the melting materials during the entire recovery process. To obtain the steel with the required chemical composition, the necessary alloying additives (copper and nickel) were fed into the converter, and the deoxidizer - ferrosilicon - into the ladle.
Готовую сталь разливали в слитки массой 12,5 тонн, которые прокатывали на лист толщиной 10-20 мм и проводили металлографические исследования.The finished steel was poured into ingots weighing 12.5 tons, which were rolled onto a sheet 10–20 mm thick and metallographic studies were carried out.
Получили сталь следующего химического состава, мас.%: С - 0,11; Si - 0,24; Mn - 0,57; S - 0,010; Р - 0,007; Аl - 0,025; Cr - 0,60; Ni - 0,70; Сu - 0,46; Fe - остальное.Received steel of the following chemical composition, wt.%: C - 0.11; Si 0.24; Mn - 0.57; S is 0.010; P is 0.007; Al - 0.025; Cr 0.60; Ni - 0.70; Cu - 0.46; Fe is the rest.
При этом степень извлечения марганца составила 92,7%, а степень извлечения хрома 89,8%. Загрязненность стали неметаллическими включениями (в баллах) составила: оксиды - 1,4; сульфиды - 1,2; силикаты - 1,3.The degree of extraction of manganese was 92.7%, and the degree of extraction of chromium 89.8%. Contamination of steel with non-metallic inclusions (in points) was: oxides - 1.4; sulfides - 1.2; silicates - 1.3.
Плавку по способу ближайшего аналога проводили также в 250-тонном конвертере с раскислением и легированием металла в конвертере. Выпущенный из конвертера металл без шлака при температуре 1690°С содержал в своем составе алюминий и кремний. Во время выпуска одновременно в ковш подавали смесь марганцевой руды (Mn=48,0%, SiO2=3,5%, Fe=3,4%, CaO=1,5%, Аl2О3=2,5%, Р=0,05%) и извести (СаО=90%) при соотношении СаО:МnxОy=1:1, углеродистый феррохром марки ФХ-650 и ферросилиций марки ФС-65. Никель и медь для получения стали требуемого химического состава, как и при осуществлении предлагаемого способа, подавали в конвертер. После выдержки в течение 10 мин при основности шлака после выдержки CaO/SiO2=1,3 получили сталь следующего химического состава, мас.%: С - 0,15; Mn - 0,51; Si - 0,27; Al - 0,003; Cr - 0,54; Ni - 0,72 Сu - 0,55; S - 0,017; Р - 0,015; Fe - остальное.Smelting by the closest analogue method was also carried out in a 250-ton converter with metal deoxidation and alloying in the converter. Metal produced from the converter without slag at a temperature of 1690 ° C contained aluminum and silicon. During the release, a mixture of manganese ore was simultaneously fed into the ladle (Mn = 48.0%, SiO 2 = 3.5%, Fe = 3.4%, CaO = 1.5%, Al 2 O 3 = 2.5%, P = 0.05%) and lime (CaO = 90%) with the ratio CaO: Mn x O y = 1: 1, carbon ferrochrome grade ФХ-650 and ferrosilicon grade ФС-65. Nickel and copper to produce steel of the required chemical composition, as in the implementation of the proposed method, was fed into the converter. After exposure for 10 min with the basicity of the slag after exposure to CaO / SiO 2 = 1.3, steel of the following chemical composition was obtained, wt.%: C - 0.15; Mn - 0.51; Si 0.27; Al - 0.003; Cr - 0.54; Ni - 0.72 Cu - 0.55; S is 0.017; P is 0.015; Fe is the rest.
Степень извлечения марганца составила 71,2%, а степень извлечения хрома 67,8%, загрязненность стали неметаллическими включениями (в баллах) составила: оксиды - 3,5; сульфиды - 2,8; силикаты - 2,0.The degree of manganese extraction was 71.2%, and the degree of chromium extraction was 67.8%, the contamination of steel with non-metallic inclusions (in points) was: oxides - 3.5; sulfides - 2.8; silicates - 2.0.
Использование предлагаемого способа обеспечивает высокую степень усвоения легирующих элементов и снижает загрязненность стали неметаллическими включениями.Using the proposed method provides a high degree of assimilation of alloying elements and reduces the contamination of steel by non-metallic inclusions.
Claims (4)
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003107578/02A RU2231559C1 (en) | 2003-03-20 | 2003-03-20 | Direct method for alloying steel with complex of elements |
| CA2559154A CA2559154C (en) | 2003-03-20 | 2004-03-16 | Method for a direct steel alloying |
| KR1020057017589A KR100802639B1 (en) | 2003-03-20 | 2004-03-16 | Method for a direct steel alloying |
| CNB2004800076274A CN100540685C (en) | 2003-03-20 | 2004-03-16 | direct steel alloying method |
| BRPI0408524-8A BRPI0408524A (en) | 2003-03-20 | 2004-03-16 | method for direct formation of steel alloys |
| AT0910704A AT502312B1 (en) | 2003-03-20 | 2004-03-16 | METHOD FOR DIRECT STEEL ALLOY |
| PCT/RU2004/000099 WO2004083464A1 (en) | 2003-03-20 | 2004-03-16 | Method for a direct steel alloying |
| UA20040907630A UA73898C2 (en) | 2003-03-20 | 2004-03-16 | A method for direct steel alloying |
| HK06111536.2A HK1090957A1 (en) | 2003-03-20 | 2006-10-19 | Method for a direct steel alloying |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003107578/02A RU2231559C1 (en) | 2003-03-20 | 2003-03-20 | Direct method for alloying steel with complex of elements |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2231559C1 true RU2231559C1 (en) | 2004-06-27 |
| RU2003107578A RU2003107578A (en) | 2004-12-27 |
Family
ID=32846881
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003107578/02A RU2231559C1 (en) | 2003-03-20 | 2003-03-20 | Direct method for alloying steel with complex of elements |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100802639B1 (en) |
| CN (1) | CN100540685C (en) |
| AT (1) | AT502312B1 (en) |
| BR (1) | BRPI0408524A (en) |
| CA (1) | CA2559154C (en) |
| HK (1) | HK1090957A1 (en) |
| RU (1) | RU2231559C1 (en) |
| UA (1) | UA73898C2 (en) |
| WO (1) | WO2004083464A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2577885C1 (en) * | 2014-12-22 | 2016-03-20 | Публичное акционерное общество "Северсталь" (ОАО "Северсталь") | Method for production of steel (versions) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100931870B1 (en) | 2005-04-13 | 2009-12-15 | 노키아 코포레이션 | Method, apparatus and system for effectively coding and decoding video data |
| CN100434556C (en) * | 2006-09-26 | 2008-11-19 | 山西太钢不锈钢股份有限公司 | Method for adding Mn into high Mn content stainless steel in smelting process |
| DE102007061062B4 (en) * | 2007-12-14 | 2012-08-02 | Peiner Träger GmbH | Process for producing a steel melt containing up to 30% manganese |
| KR101300740B1 (en) * | 2011-12-08 | 2013-08-28 | 주식회사 포스코 | Stabilizing method of ferro manganese dephosphorous slag |
| WO2016172790A1 (en) * | 2015-04-26 | 2016-11-03 | Hatch Ltd. | Process and apparatus for producing high-manganese steels |
| CN109022840A (en) * | 2018-07-17 | 2018-12-18 | 北京科技大学 | A kind of secondary aluminium alloy microstructures Control method |
| CN115287390B (en) * | 2022-08-04 | 2023-08-22 | 重庆钢铁股份有限公司 | Method for producing low-phosphorus medium alloy steel by converter |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1508592A (en) | 1975-02-18 | 1978-04-26 | Nixon I | Manufacture of steel alloy steels and ferrous alloys |
| SU1044641A1 (en) * | 1982-06-18 | 1983-09-30 | Донецкий Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт | Method for alloying steel with manganese |
| DE3601337A1 (en) | 1986-01-16 | 1987-07-23 | Mannesmann Ag | METHOD FOR PRODUCING HIGH ALLOY STEELS IN THE OXYGEN BLOW CONVERTER |
| RU2096491C1 (en) | 1995-01-05 | 1997-11-20 | Государственный Обуховский завод | Steel foundry process |
| RU2096489C1 (en) | 1995-06-19 | 1997-11-20 | Акционерное общество открытого типа "НОСТА" (ОХМК) | Method of steel production in arc furnaces |
-
2003
- 2003-03-20 RU RU2003107578/02A patent/RU2231559C1/en not_active IP Right Cessation
-
2004
- 2004-03-16 KR KR1020057017589A patent/KR100802639B1/en not_active IP Right Cessation
- 2004-03-16 AT AT0910704A patent/AT502312B1/en not_active IP Right Cessation
- 2004-03-16 WO PCT/RU2004/000099 patent/WO2004083464A1/en active Application Filing
- 2004-03-16 BR BRPI0408524-8A patent/BRPI0408524A/en not_active IP Right Cessation
- 2004-03-16 UA UA20040907630A patent/UA73898C2/en unknown
- 2004-03-16 CN CNB2004800076274A patent/CN100540685C/en not_active Expired - Fee Related
- 2004-03-16 CA CA2559154A patent/CA2559154C/en not_active Expired - Fee Related
-
2006
- 2006-10-19 HK HK06111536.2A patent/HK1090957A1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2577885C1 (en) * | 2014-12-22 | 2016-03-20 | Публичное акционерное общество "Северсталь" (ОАО "Северсталь") | Method for production of steel (versions) |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2559154A1 (en) | 2004-09-30 |
| CN1761763A (en) | 2006-04-19 |
| CA2559154C (en) | 2010-05-18 |
| KR20060012266A (en) | 2006-02-07 |
| HK1090957A1 (en) | 2007-01-05 |
| UA73898C2 (en) | 2005-09-15 |
| CN100540685C (en) | 2009-09-16 |
| AT502312B1 (en) | 2010-03-15 |
| KR100802639B1 (en) | 2008-02-13 |
| AT502312A1 (en) | 2007-02-15 |
| BRPI0408524A (en) | 2006-03-07 |
| WO2004083464A1 (en) | 2004-09-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2231559C1 (en) | Direct method for alloying steel with complex of elements | |
| EP0265038B1 (en) | Method of making steel | |
| JP2004169147A (en) | Refining process for clean steel containing extremely low amount of non-metallic inclusion | |
| US5037609A (en) | Material for refining steel of multi-purpose application | |
| JPH0246647B2 (en) | ||
| RU2302471C1 (en) | Method of making steel in electric arc steel melting furnace | |
| RU2252265C1 (en) | Exothermic mixture for steel deoxidation, refining, inoculation and alloying | |
| JP3158912B2 (en) | Stainless steel refining method | |
| RU2258084C1 (en) | Method of making steel in electric arc furnace | |
| RU2095429C1 (en) | Method of producing roller-bearing steel | |
| CN1206373C (en) | Method and use of calcium nitrate for foaming of steel-making slags | |
| RU2096491C1 (en) | Steel foundry process | |
| RU2186856C1 (en) | Composite blend for smelting alloyed steels | |
| RU2228372C1 (en) | Method of production of vanadium-containing steel | |
| RU2201458C1 (en) | Method of modification of steel | |
| RU2223332C1 (en) | Method of micro-alloying and modification of steel | |
| RU2152442C1 (en) | Method of treatment of molten steel with slag | |
| RU2282668C1 (en) | Method of production of tungsten-containing steel and its alloys | |
| RU1786089C (en) | Scrap process of steelmaking | |
| RU2204612C1 (en) | Method for melting manganese-containing steel | |
| RU2222608C1 (en) | Method of making chromium-containing steel | |
| RU2222607C1 (en) | Method of alloying steel | |
| RU2333256C1 (en) | Method of rail steel smelting | |
| RU2120477C1 (en) | Method of deoxidization, modification, and vanadium-alloying of steel | |
| RU2333258C2 (en) | Steel-making method in arc-furnace |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20060424 |
|
| PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20060511 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170321 |