RU2245390C1 - Material for steel refining - Google Patents
Material for steel refining Download PDFInfo
- Publication number
- RU2245390C1 RU2245390C1 RU2003118037/02A RU2003118037A RU2245390C1 RU 2245390 C1 RU2245390 C1 RU 2245390C1 RU 2003118037/02 A RU2003118037/02 A RU 2003118037/02A RU 2003118037 A RU2003118037 A RU 2003118037A RU 2245390 C1 RU2245390 C1 RU 2245390C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- concentrate
- metal
- barium
- aluminum
- Prior art date
Links
Landscapes
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано в сталеплавильном производстве.The invention relates to the field of ferrous metallurgy and can be used in steelmaking.
Известен комплексный модификатор (а.с. СССР №1382868, кл. С 22 С 35/00, опубл. 23.03.1988 г.), содержащий ниобий, цирконий, ванадий, бор, кальций, алюминий, кремний, титан, марганец, редкоземельные металлы, молибден, азот и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%:A complex modifier is known (USSR AS No. 1382868, class C 22 C 35/00, published March 23, 1988) containing niobium, zirconium, vanadium, boron, calcium, aluminum, silicon, titanium, manganese, and rare earths metals, molybdenum, nitrogen and iron in the following ratio of components, wt.%:
Ниобий 7-20Niobium 7-20
Цирконий 8-15Zirconium 8-15
Ванадий 5-15Vanadium 5-15
Бор 0,1-0,3Boron 0.1-0.3
Кальций 0,8-10Calcium 0.8-10
Алюминий 1-10Aluminum 1-10
Кремний 7-10Silicon 7-10
Титан 1-5Titanium 1-5
Марганец 15-25Manganese 15-25
Редкоземельные металлы 6-12Rare earth metals 6-12
Молибден 2-20Molybdenum 2-20
Азот 0,5-2Nitrogen 0.5-2
Железо Остальное.Iron The rest.
Наличие в известном комплексном модификаторе кремния препятствует модифицированию низковалентных соединений серы и фосфора, что приводит к ухудшению качества стали. Содержание в комплексном модификаторе активных элементов - кальция и редкоземельных металлов в количестве, вдвое превышающем содержание менее активных элементов - раскислителей (алюминия и кремния), приводит в процессе обработки металла к образованию тугоплавких трудноудаляемых оксидов редкоземельных элементов, что ухудшает качество готовой стали из-за повышенной ее загрязненности.The presence of silicon in the known complex modifier prevents the modification of low-valent sulfur and phosphorus compounds, which leads to a deterioration in the quality of steel. The content in the complex modifier of active elements - calcium and rare earth metals in an amount twice as high as the content of less active elements - deoxidizers (aluminum and silicon), leads to the formation of refractory difficult to remove oxides of rare earth elements during metal processing, which affects the quality of the finished steel due to the increased its pollution.
Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является брикет для раскисления стали и чугуна (Патент РФ №2023044, кл. С 22 С 35/00, опубл. 15.11.1994 г.), содержащий барийсодержащий материал в виде витеритстронцианитового концентрата, обожженного при 1200-1250 К, порошок алюминия, 65%-ный ферросилиций и плавиковый шпат при следующем соотношении компонентов, мас.%:The closest analogue of the claimed invention is a briquette for the deoxidation of steel and cast iron (RF Patent No. 2023044, class C 22 C 35/00, publ. 11/15/1994), containing barium-containing material in the form of witeritstrontianite concentrate, calcined at 1200-1250 K , aluminum powder, 65% ferrosilicon and fluorspar in the following ratio of components, wt.%:
Продукт обжига витеритстронцианитового концентрата 53-55The firing product of Witeritstrontianite concentrate 53-55
Порошок алюминия 7-12Aluminum Powder 7-12
Порошок 65%-ного ферросилиция 29-3265% Ferrosilicon Powder 29-32
Плавиковый шпат 2-3Fluorspar 2-3
Связующее 2-4Binder 2-4
Признаки ближайшего аналога, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения: наличие в составе материала для рафинирования стали барийсодержащего концентрата и алюминия.Signs of the closest analogue, coinciding with the essential features of the claimed invention: the presence in the composition of the material for refining steel barium-containing concentrate and aluminum.
Наличие в составе известного брикета для раскиления стали и чугуна ферросилиция препятствует модифицированию в расплаве металла низковалентных соединений серы и фосфора, что приводит к повышенному содержанию в готовой стали серы и фосфора и ухудшает качество стали. Кроме того, в результате металлотермической реакции восстановления бария и стронция образуются прочные силициды BaSi2 и SrSi2, что приводит к снижению активности элементов - бария и стронция, имеющих большое сродство к сере и фосфору. В результате создаются неблагоприятные условия для обеспечения десульфурации и дефосфорации, а использование известного брикета сводится только к раскислению стали с образованием трудно удаляемых силикатов кальция и различных глиноземистых включений от корунда до герценита. Это приводит к загрязнению стали неметаллическими включениями и ухудшению ее качества.The presence of ferrosilicon in the composition of the known briquette for steel and cast iron hindering the modification of low-valent sulfur and phosphorus compounds in the metal melt, which leads to an increased content of sulfur and phosphorus in the finished steel and impairs the quality of the steel. In addition, as a result of the metallothermic reaction of barium and strontium reduction, strong BaSi 2 and SrSi 2 silicides are formed, which leads to a decrease in the activity of barium and strontium elements, which have a high affinity for sulfur and phosphorus. As a result, adverse conditions are created to ensure desulfurization and dephosphorization, and the use of the known briquette is reduced only to the deoxidation of steel with the formation of hard to remove calcium silicates and various aluminous inclusions from corundum to herzenite. This leads to contamination of the steel with non-metallic inclusions and a deterioration in its quality.
В основу изобретения поставлена задача усовершенствования материала для рафинирования стали, обеспечивающего условия восстановительной дефосфорации и десульфурации путем оптимизации качественного и количественного составов.The basis of the invention is the task of improving the material for the refinement of steel, providing the conditions of reductive dephosphorization and desulfurization by optimizing the qualitative and quantitative compositions.
Ожидаемый технический результат - повышение рафинирующей способности материала за счет модифицирования в расплаве металла низковалентных соединений серы и фосфора, что повышает качество стали.The expected technical result is an increase in the refining ability of the material due to the modification of low-valent sulfur and phosphorus compounds in the metal melt, which improves the quality of the steel.
Технический результат достигается тем, что материал для рафинирования стали, содержащий барийсодержащий концентрат и алюминий, по изобретению дополнительно содержит магний, титан и известь, а в качестве барийсодержащего концентрата содержит витеритовый концентрат при следующем соотношении компонентов, мас.%:The technical result is achieved in that the material for refining steel containing barium-containing concentrate and aluminum, according to the invention additionally contains magnesium, titanium and lime, and as barium-containing concentrate contains viterite concentrate in the following ratio, wt.%:
Витеритовый концентрат 40-42Viterite concentrate 40-42
Алюминий 38-40Aluminum 38-40
Известь 5-12Lime 5-12
Магний 6-8Magnesium 6-8
Титан 1-2Titanium 1-2
В процессе рафинирования стали предлагаемым материалом создаются условия для модифицирования в расплаве низковалентных соединений серы и фосфора. Этот эффект достигается тем, что состав материала подобран таким образом, что количество алюминия в предлагаемом материале существенно превышает количество высокоактивного элемента - магния, поэтому активность алюминия оказывается выше активности магния и раскисление стали происходит в основном за счет алюминия. А часть не израсходованного на раскисление металла магния направлена на восстановление бария, входящего в состав витеритового концентрата, согласно суммарной реакции:In the process of steel refining, the proposed material creates conditions for the modification of low-valent sulfur and phosphorus compounds in the melt. This effect is achieved by the fact that the composition of the material is selected in such a way that the amount of aluminum in the proposed material significantly exceeds the amount of the highly active element - magnesium, so the activity of aluminum is higher than the activity of magnesium and the deoxidation of steel occurs mainly due to aluminum. And part of the magnesium metal not spent on deoxidation is aimed at restoring barium, which is part of the witerite concentrate, according to the total reaction:
При этом, когда значительная часть кислорода, находившегося в металле, связана с алюминием, создаются условия для восстановительной дефосфорации металла, сопровождающеся интенсивной десульфурацией по реакциям:Moreover, when a significant part of the oxygen in the metal is bound to aluminum, conditions are created for the reductive dephosphorization of the metal, accompanied by intense desulfurization by reactions:
Реакции (2)-(5) обусловлены высоким сродством элементов Ва и Ti к фосфору, которые в условиях раскисленности металла (РO2≤ 1,0· 10-15 атм) образуют хорошо удаляемые из металла фосфиды. При высокой раскисленности происходят также реакции (6) и (7) с образованием сульфидов магния.Reactions (2) - (5) are due to the high affinity of the Ba and Ti elements for phosphorus, which under the conditions of deoxidation of the metal (P O2 ≤ 1.0 · 10 -15 atm) form phosphides well removed from the metal. With high deoxidation, reactions (6) and (7) also occur with the formation of magnesium sulfides.
При образовании сульфидных и фосфидных соединений магния, бария и титана снижается загрязненность стали неметаллическими включениями в результате ассимиляции покровным шлаком этих сульфидов и фосфидов. Поглощение покровным шлаком сульфидов обусловлено высокой температурой металла в процессе его обработки, обеспечивающей высокую серопоглотительную способность шлака. Фосфиды, например бария, в силу ничтожно малой растворимости его в жидкой стали просто не могут существовать в объеме жидкого металла и также поглощаются совместно с фосфидами титана покровным шлаком.With the formation of sulfide and phosphide compounds of magnesium, barium and titanium, the contamination of steel with non-metallic inclusions decreases as a result of the assimilation of these sulfides and phosphides by integumentary slag. Absorption of sulphides by integumentary slag is due to the high temperature of the metal during its processing, which ensures high sulfur absorption capacity of the slag. Phosphides, such as barium, due to its negligible solubility in liquid steel, simply cannot exist in the volume of liquid metal and are also absorbed together with titanium phosphides by slag.
Выбор граничных пределов содержания компонентов в предлагаемом материале обусловлен следующим.The choice of boundary limits for the content of components in the proposed material is due to the following.
Содержание витеритового концентрата в количестве 40-42 мас.% обеспечивает после восстановления из него бария проведение процесса глубокой восстановительной дефосфорации с образованием низковалентных легко удаляемых из жидкого металла фосфидов бария. Содержание витеритового концентрата в материале для рафинирования стали в количестве менее 40 мас.% не обеспечивает поступление в расплав достаточного для глубокой дефосфорации бария, а повышение содержания витеритового концентрата более 42 мас.% нецелесообразно из-за нерационального его использования и ухудшения условий магниетермического восстановления бария, приводящего к низкому его извлечению, загрязнению металла непрореагировавшего с магнием витеритового концентрата, что приводит к ухудшению условий восстановительной дефосфорации, снижению показателей рафинирования металла от серы и кислорода и ухудшению качества стали.The content of viterite concentrate in an amount of 40-42 wt.% Provides, after the reduction of barium from it, a deep reducing dephosphorization process is carried out with the formation of low-valent barium phosphides easily removed from the liquid metal. The content of viterite concentrate in the material for refining steel in an amount of less than 40 wt.% Does not provide barium sufficient for deep dephosphorization to enter the melt, and an increase in the content of viterite concentrate of more than 42 wt.% Is impractical due to its irrational use and deterioration of the conditions of barium magnetothermal reduction, leading to its low recovery, contamination of the metal of the viterite concentrate unreacted with magnesium, which leads to a worsening of the conditions of reductive phosphorus ation, reducing metal refining rates from sulfur and oxygen and deterioration of the steel.
Наличие в составе материала для рафинирования стали извести в количестве 5-12 мас.% вызвано необходимостью связывания образующихся в процессе раскисления металла глиноземистых включений и удаления их в покровный шлак. Содержание извести в количестве менее 5 мас.% не обеспечивает полного связывания глиноземистых включений в легко удаляемые глобули, а содержание более 12 мас.% извести ухудшает условия восстановительной дефосфорации и десульфурации из-за снижения активности бария, титана и магния. Кроме того, наличие извести регулирует термичность смеси при прохождении экзотермической реакции восстановления бария.The presence in the composition of the material for refining lime steel in an amount of 5-12 wt.% Due to the need to bind formed in the process of deoxidation of metal alumina inclusions and remove them into the slag. The content of lime in an amount of less than 5 wt.% Does not provide complete binding of aluminous inclusions to easily removable globules, and the content of more than 12 wt.% Of lime worsens the conditions of reductive dephosphorization and desulfurization due to a decrease in the activity of barium, titanium and magnesium. In addition, the presence of lime regulates the thermality of the mixture during the exothermic reaction of barium reduction.
Алюминий в предлагаемом материале в количестве 38-40 мас.% используют как основной раскислитель и пассиватор более активных элементов - магния и восстановленного бария, снижая их активность по отношению к кислороду и обеспечивая тем самым условия для восстановительной дефосфорации и десульфурации. Снижение содержания алюминия до значений менее 38% не обеспечивает глубокого раскисления металла, приводит к нерациональному расходу магния на раскисление металла, снижения степени восстановления бария, уменьшения глубины восстановительной дефосфорации, снижения показателей десульфурации, что приводит к ухудшению качества металла. Повышение содержания алюминия до значений выше 40 мас.% тоже нецелесообразно ввиду его нерационального расхода, возможности повышения в металле оксидов алюминия, не связанных с СаО, что приводит к ухудшению качества металла.Aluminum in the proposed material in an amount of 38-40 wt.% Is used as the main deoxidizer and passivator of more active elements - magnesium and reduced barium, reducing their activity with respect to oxygen and thereby providing conditions for reductive dephosphorization and desulfurization. A decrease in the aluminum content to less than 38% does not provide a deep deoxidation of the metal, leads to irrational consumption of magnesium for deoxidation of the metal, a decrease in the degree of barium reduction, a decrease in the depth of reductive dephosphorization, and a decrease in the desulfurization indices, which leads to a deterioration in the quality of the metal. Increasing the aluminum content to values above 40 wt.% Is also impractical due to its irrational consumption, the possibility of increasing aluminum oxides in the metal that are not associated with CaO, which leads to a deterioration in the quality of the metal.
Магний, входящий в состав материала для рафинирования стали в количестве 6-8 мас.%, используют для восстановления бария из витеритового концентрата и модифицирования образовавшихся в металле сульфидов марганца и железа. Снижение содержания магния в материале для рафинирования стали до значений ниже 6 мас.% не обеспечивает восстановления из витеритового концентрата количества бария, достаточного для проведения глубокой восстановительной дефосфорации, а повышение содержания магния более 8 мас.% приводит к нерациональному расходу магния, повышению содержания в металле оксидов магния, образовавшихся в результате раскисления металла, и ухудшению условий восстановительной дефосфорации, что приводит к ухудшению качества стали.Magnesium, which is part of the material for refining steel in an amount of 6-8 wt.%, Is used to restore barium from a viterite concentrate and modify the manganese and iron sulfides formed in the metal. A decrease in the magnesium content in the material for steel refining to values below 6 wt.% Does not ensure the recovery of the amount of barium from the viterite concentrate sufficient for deep reduction dephosphorization, and an increase in the magnesium content of more than 8 wt.% Leads to irrational consumption of magnesium and an increase in the metal content magnesium oxides formed as a result of metal deoxidation and worsening conditions of reductive dephosphorization, which leads to deterioration in the quality of steel.
Титан, входящий в состав материала для рафинирования стали в количестве 1-2%, имеет высокое сродство к фосфору и в условиях раскисленного металла (РО2≤ 1,0· 10-15 атм) образует легко удаляемые фосфиды титана. Его содержание в материале для рафинирования стали в количестве менее 1 мас.% не обеспечивает полноты восстановительной дефосфорации, а содержание более 2 мас.% ограничивает использование материала для рафинирования стали титансодержащими сталями.Titanium, which is part of the material for steel refining in an amount of 1-2%, has a high affinity for phosphorus and, under conditions of a deoxidized metal (P О2 ≤ 1.0 · 10 -15 atm), forms easily removable titanium phosphides. Its content in the material for refining steel in an amount of less than 1 wt.% Does not ensure the completeness of reductive dephosphorization, and the content of more than 2 wt.% Limits the use of the material for refining steel with titanium-containing steels.
Пример.Example.
Предлагаемый материал для рафинирования стали изготавливали следующим образом.The proposed material for steel refining was made as follows.
Из алюминия, магния и титана изготовляли сплав путем сплавления соответствующих компонентов в сталеплавильном агрегате с последующим распылением расплава на гранулы фракцией 0,1-1,5 мм. Полученные гранулы сплава смешивали с остальными компонентами материала - витеритовым концентратом и известью. В витеритовом концентрате содержится 82% ВаСО3, остальное - прочие посторонние примеси.An alloy was made from aluminum, magnesium and titanium by alloying the corresponding components in a steelmaking unit, followed by spraying the melt into granules with a fraction of 0.1-1.5 mm. The obtained alloy granules were mixed with the remaining components of the material — viterite concentrate and lime. Viterite concentrate contains 82% of BaCO 3 , the rest is other impurities.
Обработку жидкого металла (сталь марки 3сп) проводили материалом для рафинирования стали предлагаемого состава и известным брикетом - ближайшим аналогом для раскисления стали и чугуна.The processing of liquid metal (steel grade 3sp) was carried out with a material for refining steel of the proposed composition and a well-known briquette - the closest analogue for the deoxidation of steel and cast iron.
Материал для рафинирования стали вводили в объем жидкого металла, а после обработки отбирали пробы и анализировали на содержание серы и фосфора. По содержанию серы и фосфора до и после обработки металла предлагаемым материалом определяли степень дефосфорации и десульфурации.Material for steel refining was introduced into the volume of liquid metal, and after processing, samples were taken and analyzed for sulfur and phosphorus. By the content of sulfur and phosphorus before and after processing the metal with the proposed material, the degree of dephosphorization and desulfurization was determined.
Обработку стали известным брикетом для расксисления стали и чугуна осуществляли путем подачи брикетов на зеркало металла, после чего также отбирали пробы металла, анализировали их на содержание серы и фосфора и определяли степень дефосфорации и десульфурации.Processing of steel with a known briquette for deoxidizing steel and cast iron was carried out by feeding briquettes to a metal mirror, after which metal samples were also taken, analyzed for sulfur and phosphorus, and the degree of dephosphorization and desulfurization was determined.
Составы используемых материалов и показатели степени дефосфорации и десульфурации представлены в таблице (№1-5 - предлагаемый материал, №6 - известный брикет - ближайщий аналог).The compositions of the materials used and indicators of the degree of dephosphorization and desulfurization are presented in the table (No. 1-5 - the proposed material, No. 6 - the known briquette - the closest analogue).
Из приведенных результатов видно, что при использовании предлагаемого материала для рафинирования стали одновременно осуществлялись два процесса - дефосфорации и десульфурации, причем численные показатели этих процессов свидетельствуют о высокой степени каждого из них. Это объясняется созданием условий, благоприятных для восстановительной дефосфорации, которая сопровождается и десульфурацией, т.е. осуществляется процесс модифицирования низковалентных соединений серы и фосфора.The above results show that when using the proposed material for steel refining, two processes were simultaneously carried out - dephosphorization and desulfurization, and the numerical indicators of these processes indicate a high degree of each of them. This is explained by the creation of conditions favorable for reductive dephosphorization, which is also accompanied by desulfurization, i.e. The process of modifying low-valent sulfur and phosphorus compounds is underway.
При использовании известного брикета для раскисления стали и чугуна степень дефосфорации заметно ниже, а десульфурация отсутствует. Это связано с тем, что наличие в металле восстановленных из продукта обжига витеритстронцианитового концентрата бария и стронция в виде прочных силицидов BaSi2 и SrSi2 не обеспечивает условий для восстановительной дефосфорации, а часть удаленного из металла фосфора находится в виде фосфатов бария. Образовавшиеся в результате алюмино- и силикотермической реакции силициды бария и стронция, являясь прочными соединениями, снижают активность бария и стронция по отношению к фосфору, поэтому дефосфорация происходит в окислительных условиях, степень ее невысока, а десульфурация в окислительных условиях отсутствует.When using the known briquette for the deoxidation of steel and cast iron, the degree of dephosphorization is noticeably lower, and there is no desulfurization. This is due to the fact that the presence of barite and strontium viterite concentrate in the form of strong BaSi 2 and SrSi 2 silicides recovered from the calcination product in the metal does not provide conditions for reductive dephosphorization, and a part of the phosphorus removed from the metal is in the form of barium phosphates. The barium and strontium silicides formed as a result of the aluminum and silicothermic reaction, being strong compounds, reduce the activity of barium and strontium with respect to phosphorus; therefore, dephosphorization occurs under oxidizing conditions, its degree is low, and there is no desulfurization under oxidative conditions.
десульфурации, %Power
desulfurization,%
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003118037/02A RU2245390C1 (en) | 2003-06-19 | 2003-06-19 | Material for steel refining |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003118037/02A RU2245390C1 (en) | 2003-06-19 | 2003-06-19 | Material for steel refining |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003118037A RU2003118037A (en) | 2004-12-20 |
RU2245390C1 true RU2245390C1 (en) | 2005-01-27 |
Family
ID=35139021
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003118037/02A RU2245390C1 (en) | 2003-06-19 | 2003-06-19 | Material for steel refining |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2245390C1 (en) |
-
2003
- 2003-06-19 RU RU2003118037/02A patent/RU2245390C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2245390C1 (en) | Material for steel refining | |
RU2252265C1 (en) | Exothermic mixture for steel deoxidation, refining, inoculation and alloying | |
RU2228369C1 (en) | Method of melting low-phosphorus steel in converter | |
JP3935113B2 (en) | How to adjust steelmaking slag with less fluorine elution | |
RU2228384C1 (en) | Steel modifier | |
EP2045338A1 (en) | Flux for obtaining steel reduced in nitrogen, oxygen, and sulfur contents through smelting | |
RU2147615C1 (en) | Slag mixture for steel treatment in ladle | |
SU726179A1 (en) | Slag producing mixture for steel processing | |
UA18161U (en) | Method for out-of-furnace treatment of steel in a ladle | |
SU924119A1 (en) | Reagent for refining and reducing steel in ladle | |
SU1534058A1 (en) | Slag-forming composition | |
SU799905A1 (en) | Composition for treating molten steel | |
SU1371979A1 (en) | Slag-forming mixture for steel-melting process | |
SU1686007A1 (en) | Slag-forming mixture for desulphuration and dephosphoration of steel | |
SU1266877A1 (en) | Mixture for alloying and inoculating steel | |
SU1447871A1 (en) | Slag-forming mixture for refining molten steel | |
RU2149905C1 (en) | Method of production of alloying and deoxidizing alloy together with synthetic slag | |
SU1721097A1 (en) | Slag-forming mixture for metal refining | |
SU1446184A1 (en) | Composition for deoxidizing and alloying steel | |
SU933725A1 (en) | Mixture for making steel | |
RU2187560C1 (en) | Flux-cored wire for pig iron desulfurization | |
SU1458415A1 (en) | Grey iron modifier | |
RU2026403C1 (en) | Alloy for deoxidation and modifying of steel | |
RU2131931C1 (en) | Method of microalloying carbon steel | |
SU590344A1 (en) | Compound for treating liquid steel |
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: 20050620 |
|
PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20060619 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060620 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140620 |