RU2296167C2 - Method of doping the steel by manganese - Google Patents
Method of doping the steel by manganese Download PDFInfo
- Publication number
- RU2296167C2 RU2296167C2 RU2005105864/02A RU2005105864A RU2296167C2 RU 2296167 C2 RU2296167 C2 RU 2296167C2 RU 2005105864/02 A RU2005105864/02 A RU 2005105864/02A RU 2005105864 A RU2005105864 A RU 2005105864A RU 2296167 C2 RU2296167 C2 RU 2296167C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- manganese
- metal
- ladle
- oxides
- steel
- Prior art date
Links
Classifications
-
- 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
Abstract
Description
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к легированию стали марганцем путем печной и/или внепечной обработки расплава оксидными марганецсодержащими смесями.The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to alloying steel with manganese by furnace and / or after-furnace treatment of the melt with oxide manganese mixtures.
Легирование стали оксидными смесями называют прямым легированием, т.е. легирование стали марганцем или другими элементами без необходимости выплавки стандартных ферросплавов (ферромарганца, силикомарганца и металлического марганца).Alloying steel with oxide mixtures is called direct alloying, i.e. alloying steel with manganese or other elements without the need for smelting standard ferroalloys (ferromanganese, silicomanganese and metallic manganese).
Известен способ легирования стали марганцем, включающий выплавку, выпуск металла в ковш, подачу легирующих и продувку металла инертным газом, в котором после выпуска металла в ковш на поверхность расплава дают малофосфористый марганецсодержащий шлак ферросплавного производства, восстановитель и известь в количестве, обеспечивающем основность шлака 2,0-3,5; при этом допускается подача на поверхность ковша кислорода в течение 3-30 секунд (АС СССР №1044641, МКИ 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 which, after releasing metal into a ladle, a low-phosphorus manganese-containing ferroalloy slag is produced on the melt, a reducing agent and lime in an amount ensuring slag basicity 2, 0-3.5; however, it is allowed to supply oxygen to the bucket surface for 3-30 seconds (USSR AS No. 1044641, MKI C 21 C 7/00, 1983).
Недостатками аналога являются:The disadvantages of the analogue are:
- низкое извлечение марганца из силикатного марганецсодержащего шлака;- low extraction of manganese from silicate manganese-containing slag;
- необходимость перегрева металла перед выпуском в ковш, чтобы расплавить марганецсодержащую шихту;- the need for overheating of the metal before being released into the ladle in order to melt the manganese-containing charge;
- необоснованно высокая основность конечного шлака;- unreasonably high basicity of the final slag;
- необходимость в продувке поверхности ковша кислородом, что может привести к окислению как уже восстановленного металла, так и самого металла-восстановителя.- the need to purge the surface of the bucket with oxygen, which can lead to the oxidation of both the already reduced metal and the reducing metal itself.
Известен способ производства стали, включающий выплавку металла в сталеплавильном агрегате, раскисление, легирование, получение жидкого металла, содержащего восстановители кремний и алюминий, введение в жидкий металл оксидов марганца и кальция в виде оксидной смеси при их соотношении CaO/MnxOy=0,6-1,2, при этом обработку шлаком осуществляют выдержкой жидкого металла под шлаком с основностью CaO/SiO2=0,7-1,8 (патент РФ №2096491, МПК С 21 С 7/00, 1997).A known method of steel production, including the smelting of metal in a steelmaking unit, deoxidation, alloying, obtaining a liquid metal containing silicon and aluminum reducing agents, introducing manganese and calcium oxides into the liquid metal in the form of an oxide mixture with their ratio CaO / Mn x O y = 0, 6-1.2, with the processing of slag is carried out by exposure of molten metal under the slag with a basicity of CaO / SiO 2 = 0.7-1.8 (RF patent No. 2096491, IPC C 21 C 7/00, 1997).
Недостатками аналога являются:The disadvantages of the analogue are:
- неопределенность отношения оксидов кальция к оксидам марганца из-за того, что марганец имеет четыре соединения с кислородом (MnO, Mn3O4, Mn2O3, MnO2);- the uncertainty in the ratio of calcium oxides to manganese oxides due to the fact that manganese has four compounds with oxygen (MnO, Mn 3 O 4 , Mn 2 O 3 , MnO 2 );
- отношение CaO/SiO2 поддерживают в пределах от 0,7 до 1,8, что равносильно работе, как на кислых шлаках, так и на основных с одним и тем же результатом, - это противоречит теории и не может обеспечить высокого извлечения марганца в сталь. Наиболее близким к предлагаемому является способ производства низкоуглеродистой конструкционной стали по патенту Российской Федерации №2212453, МПК С 21 С 7/00, 2003 г., при котором производят выплавку металла в сталеплавильном агрегате, раскисление и легирование, введение в жидкий металл оксидов марганца и кальция, выпуск металла в ковш, обработку жидкого металла в ковше шлаком, образующимся после восстановления марганца алюминием, а оксиды марганца вводят в жидкий металл двумя порциями, одну из которых вводят в сталеплавильный агрегат совместно с углеродосодержащим восстановителем, взятых в соотношении (8,8-9,2)/1 из расчета получения в металле перед выпуском в ковш содержания марганца в количестве 0,1-0,2, необходимого в готовой стали, другую порцию оксидов марганца вводят в ковш совместно с алюминийсодержащим восстановителем, оксиды кальция вводят в ковш в виде рафинирующей смеси с оксидами бария при их отношении 8,5-9,5, причем соотношение оксидов марганца, подаваемых в ковш, алюминийсодержащего восстановителя и рафинирующей смеси выбирают равным (70-75):(8-10):(17-20).- the ratio of CaO / SiO 2 is maintained in the range from 0.7 to 1.8, which is equivalent to working both on acidic slags and on basic slag with the same result - this contradicts the theory and cannot provide high manganese recovery in steel. Closest to the proposed method is the production of low-carbon structural steel according to the patent of the Russian Federation No. 2212453, IPC С 21 С 7/00, 2003, in which metal is smelted in a steel-smelting unit, deoxidation and alloying, introduction of manganese and calcium oxides into a liquid metal , the release of metal into the ladle, the processing of liquid metal in the ladle with slag formed after the reduction of manganese by aluminum, and the manganese oxides are introduced into the liquid metal in two portions, one of which is introduced into the steelmaking unit but with a carbon-containing reducing agent, taken in the ratio of (8.8–9.2) / 1, based on the preparation in the metal before releasing the manganese content in the amount of 0.1–0.2 required in the finished steel into the ladle, another portion of manganese oxides is introduced together with an aluminum-containing reducing agent, calcium oxides are introduced into the ladle in the form of a refining mixture with barium oxides at a ratio of 8.5-9.5, the ratio of manganese oxides fed to the ladle, the aluminum-containing reducing agent and the refining mixture being chosen equal to (70-75 ) :( 8-10) :( 17-20).
Недостатками известного способа легирования стали марганцем являются:The disadvantages of this method of alloying steel with manganese are:
- использование углерода в качестве восстановителя требует более высоких температур процесса;- the use of carbon as a reducing agent requires higher process temperatures;
- сложность ведения плавки из-за необходимости постоянно проводить экспресс-анализ металла и шлака на содержание в них основных элементов (Mn и C в металле и MnO и CaO в шлаке);- the difficulty of smelting due to the need to constantly conduct rapid analysis of the metal and slag for the content of the main elements (Mn and C in the metal and MnO and CaO in the slag);
- неоправданно низкая остаточная концентрация марганца в металле при обработке его в печи и необходимость использования печного шлака при обработке металла в ковше;- unreasonably low residual concentration of manganese in the metal when processing it in the furnace and the need to use furnace slag when processing metal in a ladle;
- низкое извлечение марганца в сталь;- low extraction of manganese in steel;
- необоснованно сильное влияние низкого расхода BaO (0,52 кг/т) на высокую серопоглотительную способность шлака.- unreasonably strong effect of a low consumption of BaO (0.52 kg / t) on the high sulfur absorption capacity of the slag.
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в упрощении технологии легирования стали марганцем, повышении извлечения марганца и улучшении качества стали.The technical result to which the invention is directed is to simplify the technology of alloying steel with manganese, increase the extraction of manganese and improve the quality of the steel.
Для достижения названного технического результата в предлагаемом способе осуществляют введение в жидкий металл оксидов марганца и восстановителя порциями, а также оксидов кальция, выпуск металла в ковш и обработку его в ковше, при этом первую порцию оксидов марганца вводят в жидкий металл после выпуска шлака на зеркало металла в смеси с восстановителем, количество которой составляет 40-60% от необходимого, а остальную часть смеси задают вместе с известью в процессе выпуска металла в ковш. Кроме этого, заявленное техническое решение характеризуются дополнительно следующими признаками:To achieve the named technical result, the proposed method introduces manganese oxides and a reducing agent in portions of the liquid metal as well as calcium oxides, releases the metal into the ladle and processes it in the ladle, the first portion of manganese oxides being introduced into the liquid metal after the slag is released onto the metal mirror mixed with a reducing agent, the amount of which is 40-60% of the required, and the rest of the mixture is set together with lime in the process of releasing the metal into the ladle. In addition, the claimed technical solution is additionally characterized by the following features:
- в качестве восстановителей используют металлы, термодинамическая прочность оксидов которых выше, чем у закиси марганца;- metals are used as reducing agents, the thermodynamic strength of the oxides of which is higher than that of manganese oxide;
- содержание кремния в стали перед выпуском в ковш поддерживают на 20-30% выше его верхнего предела;- the silicon content in the steel before being released into the bucket is maintained 20-30% above its upper limit;
- в качестве марганца используют его соединения с кислородом при содержании в них марганца от 62,2 до 72,0%;- as manganese use its compounds with oxygen with a manganese content of from 62.2 to 72.0%;
- после выпуска металла его продувают инертным газом в течение 3-5 минут.- after the release of the metal it is purged with an inert gas for 3-5 minutes.
Отличительными признаками предложенного способа являются: подача на зеркало металла смеси, содержащей оксиды марганца с восстановителем, и то, что остальную часть смеси задают вместе с известью в процессе выпуска металла в ковш.Distinctive features of the proposed method are: feeding to the metal mirror a mixture containing manganese oxides with a reducing agent, and the fact that the rest of the mixture is set together with lime in the process of releasing the metal into the ladle.
Подача в печь смеси оксидов марганца с восстановителем менее 40% от необходимого его количества приводит к увеличению количества шлака в ковше и ухудшает его рафинирующие свойства. Если количество смеси, подаваемой в электропечь, будет больше 60%, то это увеличит количество шлака и потери с ним марганца в виде корольков.Submission to the furnace of a mixture of manganese oxides with a reducing agent of less than 40% of the required amount leads to an increase in the amount of slag in the ladle and worsens its refining properties. If the amount of the mixture supplied to the electric furnace is more than 60%, this will increase the amount of slag and the loss of manganese in the form of kings.
Колебания содержания марганца в соединениях его с кислородом от 62,2 до 72,0% объясняются присутствием в смеси нескольких его соединений: MnO2 (62,2% Mn) и Mn3O4 (72,0% Mn).Fluctuations in the manganese content in its compounds with oxygen from 62.2 to 72.0% are explained by the presence of several of its compounds in the mixture: MnO 2 (62.2% Mn) and Mn 3 O 4 (72.0% Mn).
Практикой использования инертного газа в качестве источника для усреднения химического состава готового металла установлено, что для этого требуется 3-5 минут.The practice of using inert gas as a source for averaging the chemical composition of the finished metal has established that this takes 3-5 minutes.
Пример осуществления способа.An example implementation of the method.
Пример №1.Example No. 1.
В лабораторной дуговой электропечи с трансформатором мощностью 100 кВ·А были проведены эксперименты по выплавке сталей трех марок: 15Г, 16Г2, 20 (см. табл.1).In a laboratory electric arc furnace with a transformer with a capacity of 100 kVA, experiments were carried out on the smelting of steels of three grades: 15G, 16G2, 20 (see table 1).
Выбор этих марок сталей обусловлен различным содержанием в них марганца при постоянной концентрации кремния. Объем каждой плавки составляет 10 кг готовой стали.The choice of these grades of steel is due to the different content of manganese in them at a constant concentration of silicon. The volume of each heat is 10 kg of finished steel.
После расплавления шихтовой заготовки и получения жидкого металла его раскисляют, ферросилицием марки ФС65, наводят известковый шлак и через 5 минут после расплавления шлак выпускают в изложницу. Температура стали в печи по показаниям оптического пирометра составляет 1590°С. На зеркало жидкого металла задают часть смеси, состоящей из оксидов марганца и восстановителя (Si, Al, SiCa). Выбор восстановителя обуславливают степенью окисленности марганца. Если марганецсодержащий компонент смеси состоит из двуоксида марганца, то в качестве восстановителя используют кремний ферросилиция, и добиваются, чтобы концентрация кремния в металле в конце плавки составляла 0,41-0,45%. Если же степень окисленности марганца ниже, то в качестве восстановителя используют алюминий или силикокальций. Этим приемом добиваются ускорения усвоения марганца за счет быстрого прохождения экзотермических реакций. Температура металла в печи на 10-15°С выше, чем до начала введения смеси. Образовавшийся шлак выпускают в изложницу, а металл - в разогретый ковш. На струю металла в процессе его выпуска задают остальную часть смеси, состоящей из оксидов марганца, восстановителя и извести.After the charge of the billet is melted and liquid metal is obtained, it is deoxidized, FS65 grade ferrosilicon, lime slag is induced, and 5 minutes after melting, the slag is discharged into the mold. The temperature of the steel in the furnace according to the optical pyrometer is 1590 ° C. Part of the mixture consisting of manganese oxides and a reducing agent (Si, Al, SiCa) is assigned to a liquid metal mirror. The choice of reducing agent is determined by the degree of oxidation of manganese. If the manganese-containing component of the mixture consists of manganese dioxide, then silicon ferrosilicon is used as a reducing agent, and they achieve that the silicon concentration in the metal at the end of smelting is 0.41-0.45%. If the oxidation state of manganese is lower, then aluminum or silicocalcium is used as a reducing agent. With this technique, they accelerate the assimilation of manganese due to the rapid passage of exothermic reactions. The temperature of the metal in the furnace is 10-15 ° C higher than before the introduction of the mixture. The resulting slag is released into the mold, and the metal into the heated ladle. The rest of the mixture consisting of manganese oxides, a reducing agent and lime is assigned to the metal stream during its release.
Результаты экспериментов приведены в таблице 2 и в таблице 3.The experimental results are shown in table 2 and table 3.
%Extract Mn,
%
Пример №2.Example No. 2.
В литейном цехе Обуховского металлургического завода на печи ДСП-5 была проведена промышленная плавка стали марки 25Л в соответствии с заявленными в настоящем изобретении параметрами.In the foundry of the Obukhov Metallurgical Plant on the DSP-5 furnace, industrial melting of steel of grade 25L was carried out in accordance with the parameters declared in the present invention.
Состав стали, %: углерод - 0,22-0,3; марганец - 0,45-0,9; кремний - 0,2-0,52; фосфор - 0,03; сера - 0,03.Steel composition,%: carbon - 0.22-0.3; manganese - 0.45-0.9; silicon - 0.2-0.52; phosphorus - 0.03; sulfur - 0.03.
В данном примере в качестве марганецсодержащего сырья используют химконцентрат (КХО), который содержит: MnO2 - 99,4%, SiO2 - 0,3%, CaO - 0,1%, P - 0,01%. Вес плавки составляет - 7300 кг.In this example, as a manganese-containing raw material, a chemical concentrate (KHO) is used, which contains: MnO 2 - 99.4%, SiO 2 - 0.3%, CaO - 0.1%, P - 0.01%. The weight of the heat is 7300 kg.
Предварительно готовят смесь, содержащую химконцентрат, ферросилиций ФС65 и известь, часть из которой (50%) задают в печь на жидкий металл, свободный от шлака; вторую часть (50%) - в ковш по мере выпуска туда жидкого металла. Состав первой части смеси: 53,8 кг КХО + 26,7 кг ФС65 + 57,8 кг извести. Состав второй части смеси: 53,8 кг КХО + 18,7 кг ФС65 + 45,0 кг извести. Температура металла на выпуске - 1570°С. Продолжительность процесса легирования стали составляет 40 минут.A mixture containing chemical concentrate, FS65 ferrosilicon and lime is preliminarily prepared, some of which (50%) is set in the furnace on liquid metal free of slag; the second part (50%) - into the bucket as liquid metal is released there. The composition of the first part of the mixture: 53.8 kg KHO + 26.7 kg FS65 + 57.8 kg lime. The composition of the second part of the mixture: 53.8 kg KHO + 18.7 kg FS65 + 45.0 kg lime. The temperature of the metal at the outlet is 1570 ° C. The duration of the steel alloying process is 40 minutes.
Общая продолжительность плавки, ее отдельных периодов не изменяется.The total duration of the heat, its individual periods does not change.
Анализ результатов проведенного промышленного опробования технологии прямого легирования стали оксидами марганца показал, что химконцентрат может быть использован взамен марганцевых ферросплавов. Степень извлечения марганца из смеси превышает 90%. При этом упрощалась технология плавки за счет простоты подготовки смесей и их составов.An analysis of the results of industrial testing of the technology of direct alloying of steel with manganese oxides showed that a chemical concentrate can be used instead of manganese ferroalloys. The degree of extraction of manganese from the mixture exceeds 90%. At the same time, melting technology was simplified due to the simplicity of preparation of mixtures and their compositions.
Предложенный способ выплавки стали, по сравнению с известным, позволяет сократить расход марганецсодержащего сырья, извести и восстановителя на единицу восстановленного марганца, соответственно сократить кратность шлака, повысить извлечение марганца в металл и снизить содержание неметаллических включений. Способ позволяет также без дополнительных затрат тепловой энергии повысить содержание марганца в стали и расширить сортамент сталей, содержащих марганец, которые можно выплавлять предложенным способом.The proposed method of steel smelting, in comparison with the known one, allows to reduce the consumption of manganese-containing raw materials, lime and a reducing agent per unit of reduced manganese, respectively, to reduce the slag rate, increase the extraction of manganese into metal and reduce the content of non-metallic inclusions. The method also allows to increase the manganese content in steel and to expand the assortment of steels containing manganese, which can be smelted by the proposed method, without additional thermal energy costs.
Разработанный способ может быть реализован на ЗАО «Обуховский спецсталь», а также на других заводах, выплавляющих аналогичную номенклатуру сталей.The developed method can be implemented at Obukhov Special Steel CJSC, as well as at other plants smelting a similar range of steels.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005105864/02A RU2296167C2 (en) | 2005-03-02 | 2005-03-02 | Method of doping the steel by manganese |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005105864/02A RU2296167C2 (en) | 2005-03-02 | 2005-03-02 | Method of doping the steel by manganese |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2005105864A RU2005105864A (en) | 2006-08-10 |
RU2296167C2 true RU2296167C2 (en) | 2007-03-27 |
Family
ID=37059336
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005105864/02A RU2296167C2 (en) | 2005-03-02 | 2005-03-02 | Method of doping the steel by manganese |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2296167C2 (en) |
-
2005
- 2005-03-02 RU RU2005105864/02A patent/RU2296167C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2005105864A (en) | 2006-08-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100749023B1 (en) | Method for refining extra low phosphorous steel in converter | |
JP2013234379A (en) | Method for melting extra-low phosphor and extra-low sulfur steel | |
RU2608865C2 (en) | Method of desulphurising steel | |
CN114350879A (en) | Smelting method of low-carbon ultralow-sulfur pure iron | |
CA2559154C (en) | Method for a direct steel alloying | |
JP2003155516A (en) | Method for desulfurizing molten steel with ladle- refining | |
RU2296167C2 (en) | Method of doping the steel by manganese | |
RU2566230C2 (en) | Method of processing in oxygen converter of low-siliceous vanadium-bearing molten metal | |
KR101344903B1 (en) | Method for controlling composition of ladle slag | |
JP3774674B2 (en) | Method for producing low nitrogen-containing chromium molten steel | |
RU2233339C1 (en) | Method of making steel | |
LU103043B1 (en) | Heavy Rail Steel and Preparation Method thereof | |
RU2254380C1 (en) | Method of production of rail steel | |
RU2425154C1 (en) | Procedure for refining rail steel in ladle-furnace | |
RU2398890C1 (en) | Procedure for refining rail steel in ladle | |
RU2729692C1 (en) | Steel melting method in converter with combined blowdown | |
RU2136764C1 (en) | Method of conversion of vanadium iron in converter | |
RU2204612C1 (en) | Method for melting manganese-containing steel | |
RU2294382C1 (en) | Charge for smelting the steel in the arc-furnaces | |
US6261339B1 (en) | Method for desiliconizing pig iron before refining it to steel | |
RU2608010C1 (en) | Method of steel making in electric arc furnace | |
RU2269579C1 (en) | High-carbon cord-quality steel obtaining method | |
KR100436652B1 (en) | Flux having Low Melting Point for controlling Slag Foaming and having Dephosophorizing ability in BOF Refining | |
RU2355776C2 (en) | Production method of manganous steel | |
RU2186125C2 (en) | Method of smelting low-carbon vanadium-containing steel of increased strength and cold resistance |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080303 |