RU2302472C1 - Method of off-furnace treatment of steel - Google Patents
Method of off-furnace treatment of steel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2302472C1 RU2302472C1 RU2005131043/02A RU2005131043A RU2302472C1 RU 2302472 C1 RU2302472 C1 RU 2302472C1 RU 2005131043/02 A RU2005131043/02 A RU 2005131043/02A RU 2005131043 A RU2005131043 A RU 2005131043A RU 2302472 C1 RU2302472 C1 RU 2302472C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- metal
- melt
- plasma
- steel
- ladle
- Prior art date
Links
Landscapes
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии и литейному производству, в частности к процессам рафинирования и модифицирования черных и цветных сплавов.The invention relates to metallurgy and foundry, in particular to the processes of refining and modification of ferrous and non-ferrous alloys.
Известен способ газокислородной обработки стали и сплавов, включающий обезуглероживание путем газокислородной продувки и рафинирование металла, в котором газокислородную продувку металлического расплава осуществляют в режиме кратковременных продувок длительностью 0,1-6 мин с перерывами между ними 0,13 -5 мин. После каждой остановки продувки изменяют соотношение в дутье кислорода и инертного газа (А.С. СССР №653299, кл. С21С 5/56, 1979).There is a method of gas-oxygen treatment of steel and alloys, including decarburization by gas-oxygen purging and metal refining, in which gas-oxygen purging of a metal melt is carried out in the mode of short-time purging with a duration of 0.1-6 min with 0.13 -5 min intervals between them. After each stop of purging, the ratio in the blast of oxygen and inert gas is changed (AS USSR No. 653299, class C21C 5/56, 1979).
Недостатком способа является большая продолжительность процесса из-за остановок продувки и связанных с этим перерывов между ними. Это обстоятельство увеличивает цикл плавки.The disadvantage of this method is the long duration of the process due to purge stops and associated breaks between them. This circumstance increases the melting cycle.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату (прототип) принят способ внепечной обработки стали, который включает корректировку химического состава металла введением добавок в ковш, продувку металла инертным газом через погружную фурму, металл продувают инертным газом в течение 20-60 с до ввода добавок, при вводе добавок и в течение 60-300 с после ввода добавок с заглублением фурмы на 0,2-0,5 высоты ковша, а остальное время обработки с заглублением фурмы на 0,8-0,9 высоты ковша (А.С. СССР №1747505, кл. С21С 7/00, Бюл. №26, 1992).The closest in technical essence and the achieved result (prototype) method of out-of-furnace treatment of steel is adopted, which includes adjusting the chemical composition of the metal by adding additives to the bucket, purging the metal with an inert gas through an immersion lance, the metal is purged with an inert gas for 20-60 s before adding the additives, when adding additives and within 60-300 s after adding additives with a tuyere deepening by 0.2-0.5 bucket heights, and the rest of the processing time with a tuyere deepening by 0.8-0.9 bucket heights (AS USSR No. 1747505, class C21C 7/00, Bull. No. 26, 1992).
Недостаток способа состоит в том, что в связи с большими тепловыми потерями при обработке металла существенно снижается его температура, что требует значительных затрат газа и сравнительно большого времени на обработку, в результате этого - низкий эффект рафинирования или модифицирования расплава и невысокое качество литых изделий.The disadvantage of this method is that due to large heat losses during metal processing, its temperature is significantly reduced, which requires significant gas costs and a relatively large processing time, which results in a low effect of refining or melt modification and low quality of cast products.
В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа внепечной обработки стали, в котором путем продувки и нагрева металла плазменной струей, получаемой в плазмотронах косвенного действия с газообразным рабочим телом, обеспечить максимальное снижение отрицательного влияния неметаллических включений на свойства стали, выравнивание химического состава и температуры металла по высоте ковша и за счет этого снизить время внепечной обработки металла, повысить его качество и снизить себестоимость.The basis of the invention is the task of improving the method of out-of-furnace treatment of steel, in which by blowing and heating the metal with a plasma jet obtained in indirect-action plasma torches with a gaseous working fluid, to minimize the negative effect of non-metallic inclusions on the properties of steel, aligning the chemical composition and temperature of the metal in height bucket and due to this reduce the time of out-of-furnace metal processing, increase its quality and reduce production costs.
Поставленная задача решается тем, что в способе внепечной обработки стали, включающем корректировку химического состава расплава металла введением легирующих добавок в ковш, продувку расплава металла инертным газом, согласно изобретению, продувку и нагрев расплава металла осуществляют на верхнем и нижнем уровнях расплава металла в ковше с нагревом струей плазмообразующего газа, полученной в плазмотроне косвенного действия, при этом на верхнем уровне струю перемещают на глубину, при которой выходное сопло плазмотрона вводят до границы поверхности раздела расплава шлак-металл, после чего вводят легирующие добавки, а продувку на нижнем уровне расплава осуществляют от начала до конца ввода легирующих добавок, путем реверсивного продольного перемещения струи в расплаве металла в пределах 0,5-0,9 высоты расплава металла, при этом плазмообразующим газом является инертный газ или азот.The problem is solved in that in a method of out-of-furnace steel processing, including adjusting the chemical composition of the metal melt by introducing alloying additives into the ladle, blowing the metal melt with an inert gas, according to the invention, blowing and heating the metal melt is carried out at the upper and lower levels of the metal melt in the ladle with heating a plasma-forming gas jet obtained in an indirectly acting plasmatron, while at the upper level the jet is moved to a depth at which the output nozzle of the plasma torch is introduced to the boundaries the surface of the slag-metal melt interface, after which alloying additives are introduced, and the blowing at the lower level of the melt is carried out from the beginning to the end of the introduction of alloying additives, by reversing the longitudinal movement of the jet in the metal melt within 0.5-0.9 of the height of the metal melt, this plasma forming gas is an inert gas or nitrogen.
Сравнительно высокие концентрации энергии, скорость истечения плазмы и очень быстрая передача тепла металлу обеспечивают удаление Н2, N2 и О2 еще до ввода каких-либо флюсов и реагентов, при этом угара углерода, марганца и кремния не происходит.Relatively high energy concentrations, the rate of plasma outflow, and very fast heat transfer to the metal remove H 2 , N 2 and O 2 even before any fluxes and reagents are introduced, while carbon, manganese and silicon are not fired.
Плазменные струи, выходящие из плазмотронов на двух уровнях расплава в ковше, вследствие трения, приводят в движение металлическую ванну вокруг струи и за счет ее большой скорости, основная часть струи глубоко проникает в металлическую ванну, вовлекая металл. Возникает циркуляционное движение. Технически операция продувки больших масс металла плазменными струями по данному способу существенно расширяет активную зону охвата обработки стали и позволяет эффективно удалять неметаллические включения, расположенные в нижних горизонтах металлической ванны. Образующиеся в процессе обработки стали неметаллические включения выносятся к границе поверхности раздела шлак-металл. Гидродинамика процесса обработки на глубине 0,5-0,9 высоты металла от границы поверхности раздела шлак-металл исключает образование «мертвой зоны» между соплом плазмотрона и днищем ковша. Увеличение глубины обработки свыше 0,9 высоты металла приведет к ухудшению механических свойств готовой стали, так как в расплаве появляются продукты разрушения футеровки.Plasma jets emerging from plasmatrons at two levels of the melt in the ladle, due to friction, move the metal bath around the jet and due to its high speed, the main part of the jet penetrates deep into the metal bath, involving the metal. There is a circulation movement. Technically, the operation of purging large masses of metal with plasma jets by this method significantly expands the active area of steel processing and allows you to effectively remove non-metallic inclusions located in the lower horizons of the metal bath. Non-metallic inclusions formed during the processing of steel are carried to the boundary of the slag-metal interface. The hydrodynamics of the processing process at a depth of 0.5-0.9 of the metal height from the boundary of the slag-metal interface excludes the formation of a "dead zone" between the plasma torch nozzle and the bottom of the bucket. An increase in the processing depth in excess of 0.9 of the metal height will lead to a deterioration in the mechanical properties of the finished steel, since lining destruction products appear in the melt.
Таким образом, в процессе внепечной обработки металла в ковше высокотемпературными плазменными струями, получаемыми в плазмотронах косвенного действия с газообразным рабочим телом, на двух уровнях расплава, интенсифицируется процесс перемешивания металла, сокращается время обработки стали, а гомогенизация расплава ускоряет процессы раскисления, удаления неметаллических включений, а также десульфурации и дефосфорации стали.Thus, in the process of out-of-furnace treatment of metal in the ladle with high-temperature plasma jets obtained in plasma torches of indirect action with a gaseous working fluid, at two levels of the melt, the process of mixing of the metal is intensified, the processing time of steel is reduced, and the homogenization of the melt accelerates the processes of deoxidation, removal of non-metallic inclusions, as well as desulfurization and dephosphorization of steel.
Заявленный способ осуществляется следующим образом.The claimed method is as follows.
После окончания плавки отбирают пробу металла для определения его химического состава. Определяют количество необходимых добавок для корректировки химического состава металла. После этого выдают плавку в ковш, который подают на участок рафинирования под зонд вытяжки отходящих газов. На ковш устанавливают водоохлаждаемую футерованную крышку, в которой в водоохлаждаемых футерованных кессонах установлены плазмотроны с возможностью фиксированного продольного перемещения. Часть плазмотронов предназначена для верхней продувки металла в ковше, а остальные - для нижней продувки. Это связано с тем, что по высоте ковша после выпуска плавки имеется значительная неравномерность по температуре с более холодными слоями металла в нижней части ковша, и для усреднения металла по химическому составу и температуре обработку металла высокотемпературными плазменными струями производят на двух уровнях, создавая при этом химически нейтральную атмосферу за счет применения инертного газа или азота в качестве плазмообразующего. Устанавливают ток и рабочий расход газа в плазмотронах верхней продувки, выводят их на рабочий режим и перемещают к поверхности шлака. Высокотемпературными плазменными потоками разрушают поверхность шлака, при этом плазмотроны погружают на глубину, при которой выходное сопло каждого плазмотрона введено на границу поверхности раздела шлак-металл. Продолжая верхнюю продувку, в присопловую зону плазмотронов вводят корректирующие добавки. Запускают плазмотроны для нижней продувки, перемещают их в расплаве на глубину 0,9 высоты металла в ковше, затем возвращают до отметки 0,5 с последующим их реверсированием в указанных пределах до конца обработки. Газ, проходя через слой жидкого металла, барботирует ванну, что способствует интенсивному перемешиванию расплава. Увеличение интенсивности перемешивания является, в свою очередь, основным условием ускорения процесса удаления неметаллических включений из металла. При необходимости совместно с плазменной струей для раскисления стали вводят алюминий. В ковше происходит выравнивание химического состава и температуры металла (стали) по высоте ковша, так как при серийной разливке стали необходима химическая однородность металла. После окончания обработки металла производится разливка металла. Процессом управляют путем регулирования мощности нагрева, расходом газообразного рабочего тела, введением присадок, а также контролем состава и температуры металла.After melting, a metal sample is taken to determine its chemical composition. Determine the amount of necessary additives to adjust the chemical composition of the metal. After that, they give melting to the ladle, which is fed to the refining section under the exhaust gas exhaust probe. A water-cooled lined lid is installed on the bucket, in which plasmatrons with the possibility of a fixed longitudinal movement are installed in the water-cooled lined caissons. Some plasmatrons are intended for the upper purge of metal in the bucket, and the rest for the lower purge. This is due to the fact that there is significant temperature non-uniformity in height of the bucket after melting, with cooler layers of metal in the lower part of the bucket, and to average the metal by chemical composition and temperature, the metal is treated with high-temperature plasma jets at two levels, creating neutral atmosphere due to the use of inert gas or nitrogen as a plasma-forming. The current and the working gas flow rate are established in the upper purge plasmatrons, bring them to the operating mode, and move them to the slag surface. High-temperature plasma flows destroy the slag surface, while the plasmatrons are immersed to a depth at which the output nozzle of each plasmatron is introduced to the interface of the slag-metal interface. Continuing the upper purge, corrective additives are introduced into the near-nozzle zone of the plasmatrons. The plasmatrons are launched for lower purging, they are moved in the melt to a depth of 0.9 of the metal height in the bucket, then they are returned to the level of 0.5 with their subsequent reversal within the indicated limits until the end of processing. Gas passing through a layer of liquid metal sparges the bath, which contributes to intensive mixing of the melt. An increase in the intensity of mixing is, in turn, the main condition for accelerating the process of removing non-metallic inclusions from the metal. If necessary, aluminum is introduced together with a plasma jet for steel deoxidation. In the ladle, the chemical composition and temperature of the metal (steel) are equalized to the height of the ladle, since chemical homogeneity of the metal is necessary during serial casting of steel. After the end of metal processing, metal is cast. The process is controlled by controlling the heating power, the flow rate of the gaseous working fluid, the introduction of additives, as well as the control of the composition and temperature of the metal.
Пример 1. В процессе обработки сталь с химическим составом, мас.%: С=0,18-0,20; Si=0,12-0,14; Mn=0,41-0,43; S=0,045-0,048; P=0,042-0,044 выпускают из мартеновской печи в 250-т ковш. Температура стали в ковше составляет 1595°С. На ковш устанавливают футерованную водоохлаждаемую крышку, в которой в кессонах вмонтированы шесть плазмотронов мощностью 500 кВт. Три плазмотрона служат для верхней продувки, а три - для нижней продувки. Устанавливают ток и рабочий расход азота в плазмотронах верхней продувки, выводят их на рабочий режим. Досылают плазмотроны на границу поверхности раздела шлак-металл. Удельный расход азота составляет 0,0288 м3/(т·мин). Обработку расплава осуществляли в течение 5 мин. Затем в ковш через воронку в крышке вводили обессеривающие добавки и запускали три плазмотрона нижней продувки. Плазмотроны перемещали вертикально в реверсивном режиме от 0,9 высоты металла до 0,5. Уровень заглубления плазмотронов определяли по меткам, выполненным на внешнем корпусе над крышкой ковша. Затем в ковш при помощи трайбаппарата вводили порошковую проволоку с наполнением алюминия. Расход алюминиевой проволоки к объему ковша составил 0,001 кг/кг, а масса затраченной алюминиевой проволоки составила 250 кг. Время работы плазмотронов нижнего уровня составил 10 мин. Удельный расход азота при совместной продувке составил 0,1152 м3/(т·мин). Расход азота в плазмотронах контролировали ротаметрами. Объем затраченного азота составил 324 м3. Общее время обработки 15 мин. Затраты электроэнергии составили 625 кВт·ч. После окончания обработки сталь имела следующий химический состав, мас.%: С=0,18-0,21; Si=0,13-0,14; Mn=0,41-0,43; S=0,025-0,028; Р=0,022-0,025.Example 1. In the process of processing steel with a chemical composition, wt.%: C = 0.18-0.20; Si = 0.12-0.14; Mn = 0.41-0.43; S = 0.045-0.048; P = 0.042-0.044 is discharged from the open-hearth furnace into a 250-ton bucket. The temperature of the steel in the ladle is 1595 ° C. A lined water-cooled lid is installed on the bucket, in which six plasmatrons with a power of 500 kW are mounted in caissons. Three plasma torches are used for upper purge, and three - for lower purge. They establish the current and the working flow of nitrogen in the plasmatrons of the upper purge, bring them to the operating mode. The plasmatrons are sent to the boundary of the slag-metal interface. The specific nitrogen flow rate is 0.0288 m 3 / (t · min). The melt was processed for 5 minutes. Then, desulfurizing additives were introduced into the bucket through the funnel in the lid and three low-pressure plasmatrons were launched. Plasmatrons were moved vertically in reverse mode from 0.9 metal heights to 0.5. The depth of plasmatrons was determined by the marks made on the outer casing above the ladle lid. Then, a flux-cored wire with aluminum filling was introduced into the bucket using a tribameter. The consumption of aluminum wire to the bucket volume was 0.001 kg / kg, and the mass of spent aluminum wire was 250 kg. The operating time of the lower level plasmatrons was 10 minutes. The specific nitrogen flow rate for joint blowing was 0.1152 m 3 / (t · min). The nitrogen flow in the plasmatrons was controlled by rotameters. The volume of spent nitrogen was 324 m 3 . The total processing time of 15 minutes Electricity costs amounted to 625 kWh. After processing, the steel had the following chemical composition, wt.%: C = 0.18-0.21; Si = 0.13-0.14; Mn = 0.41-0.43; S = 0.025-0.028; P = 0.022-0.025.
Пример 2. При продувке расплава аргоном с исходными параметрами, приведенными в примере 1, время верхней продувки сократилось до 2,5 мин, а нижней продувки - до 5 мин. При этом объем затраченного аргона составил 160 м3, а суммарные затраты электроэнергии - 360 кВт·ч.Example 2. When purging the melt with argon with the initial parameters shown in example 1, the time of the upper purge was reduced to 2.5 minutes, and the lower purge to 5 minutes. At the same time, the volume of spent argon was 160 m 3 , and the total energy consumption was 360 kW · h.
В процессе внепечного рафинирования продувкой аргоном в ковше выявлена возможность разливки обработанной аргоном легированной стали при температурах на 30-50°С ниже, чем обычной нерафинированной, без ухудшения характеристик разливки, при этом снижается содержание в расплаве не только кислорода, но и водорода и азота.During out-of-furnace refining with argon purging in the ladle, the possibility of casting argon-treated alloy steel at temperatures 30–50 ° C lower than that of ordinary unrefined without deterioration of casting characteristics was revealed, while the content of the melt not only oxygen but also hydrogen and nitrogen decreases.
Анализ результатов выявил положительное влияние обработки металла аргоном на качество стали.An analysis of the results revealed a positive effect of metal processing with argon on the quality of steel.
Применение более дешевого газа - азота, позволило получать низколегированные стали с нитридным упрочнением без применения при выплавке азотированных ферросплавов.The use of a cheaper gas, nitrogen, made it possible to obtain low alloy steels with nitride hardening without the use of nitrided ferroalloys in smelting.
Как видно из примеров, предлагаемый способ обработки расплава позволяет интенсифицировать массообмен между газоплазменным потоком и расплавом, более эффективно проводить рафинирование металла, добиться однородности химического состава металла в обрабатываемом объеме, сократить тепловые потери на обработку.As can be seen from the examples, the proposed method of processing the melt allows one to intensify the mass transfer between the gas-plasma flow and the melt, more efficiently refine the metal, achieve uniformity of the chemical composition of the metal in the treated volume, and reduce heat loss for processing.
Claims (2)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA200505093A UA77127C2 (en) | 2005-05-30 | 2005-05-30 | Method for out-of-furnace steel treatment |
| UAA200505093 | 2005-05-30 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2302472C1 true RU2302472C1 (en) | 2007-07-10 |
Family
ID=37505622
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005131043/02A RU2302472C1 (en) | 2005-05-30 | 2005-10-06 | Method of off-furnace treatment of steel |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2302472C1 (en) |
| UA (1) | UA77127C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2608865C2 (en) * | 2011-01-14 | 2017-01-25 | Ньюкор Корпорейшн | Method of desulphurising steel |
-
2005
- 2005-05-30 UA UAA200505093A patent/UA77127C2/en unknown
- 2005-10-06 RU RU2005131043/02A patent/RU2302472C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2608865C2 (en) * | 2011-01-14 | 2017-01-25 | Ньюкор Корпорейшн | Method of desulphurising steel |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| UA77127C2 (en) | 2006-10-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2761852C1 (en) | Method for slag release during production of steel with ultra-low phosphorus content and method for production of steel with ultra-low phosphorus content | |
| JP5904237B2 (en) | Melting method of high nitrogen steel | |
| CA2143712C (en) | Steelmaking degassing method and apparatus | |
| CN102191357B (en) | Method and improved device for argonoxygen refining of low-carbon ferrochrome | |
| CN105624367B (en) | The purifier and method of a kind of control nitrogen content of molten steel | |
| JP2018131651A (en) | Method for melting high-nitrogen low-oxygen steel | |
| KR20060130124A (en) | Method for producing low carbon steel | |
| RU2302472C1 (en) | Method of off-furnace treatment of steel | |
| RU2674186C1 (en) | Procedure for melting steel in converter | |
| RU2285050C1 (en) | Method and production line for steel-making process | |
| JP2729458B2 (en) | Melting method of low nitrogen steel using electric furnace molten steel. | |
| US3929458A (en) | Process for the elaboration of chrome steels | |
| JP2582316B2 (en) | Melting method of low carbon steel using vacuum refining furnace | |
| JP2001516397A (en) | Method of manufacturing steel by filling molten pig iron in an electric furnace | |
| Dutta et al. | Secondary steelmaking | |
| JPS646243B2 (en) | ||
| US11970748B2 (en) | Steel decarburization using carbon dioxide | |
| JP7384294B2 (en) | Molten iron refining method | |
| RU2254380C1 (en) | Method of production of rail steel | |
| JPS61235506A (en) | Heating up method for molten steel in ladle | |
| JPH02217412A (en) | Method for refining dead soft steel with vacuum degassing treatment | |
| RU1803461C (en) | Wear-resistant cast iron | |
| SU1331896A1 (en) | Method of microalloying steel with active elements | |
| RU2214458C1 (en) | Method of production of steel in steel-making unit | |
| RU2103379C1 (en) | Method of smelting low-carbon steels |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091007 |