RU2319751C2 - Method for deoxidation and alloying of metal melts - Google Patents
Method for deoxidation and alloying of metal melts Download PDFInfo
- Publication number
- RU2319751C2 RU2319751C2 RU2005128231/02A RU2005128231A RU2319751C2 RU 2319751 C2 RU2319751 C2 RU 2319751C2 RU 2005128231/02 A RU2005128231/02 A RU 2005128231/02A RU 2005128231 A RU2005128231 A RU 2005128231A RU 2319751 C2 RU2319751 C2 RU 2319751C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- slag
- ferroalloys
- alloying
- steel
- deoxidation
- Prior art date
Links
Landscapes
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
Abstract
Description
Данное изобретение относится к металлургии, в частности к разработке способа раскисления и легирования жидких металлических расплавов ферросплавами преимущественно мелких фракций.This invention relates to metallurgy, in particular to the development of a method for the deoxidation and alloying of liquid metal melts with ferroalloys of predominantly small fractions.
Раскисление жидкого металлического расплава достигается введением в него раскислителей, например кремния и марганца, которые наряду с хромом во многих случаях являются и легирующими элементами. Например, кремний является легирующим элементом в графитированной стали и высококремнистом чугуне, марганец - в группе сталей на базе 110Г13Л и износостойких чугунов, хром - в высоколегированных нержавеющих, жаростойких, жаропрочных сталях и износостойких чугунах, а совместно с марганцем - в кавитационностойких сталях.The deoxidation of a liquid metal melt is achieved by introducing deoxidizers into it, for example silicon and manganese, which, in addition to chromium, in many cases are also alloying elements. For example, silicon is an alloying element in graphite steel and high-silicon cast iron, manganese is in the group of steels based on 110G13L and wear-resistant cast irons, chromium is in high-alloy stainless, heat-resistant, heat-resistant steels and wear-resistant cast irons, and together with manganese, in cavitation-resistant steels.
Данные элементы вводят в расплав в виде ферросплавов, т.к., имея высокое сродство к кислороду, они очень легко окисляются. Наибольшее сродство к кислороду среди этих элементов имеет кремний.These elements are introduced into the melt in the form of ferroalloys, because, having a high affinity for oxygen, they are very easily oxidized. The highest affinity for oxygen among these elements is silicon.
Эффективность применения ферросплавов зависит от формы, размеров и массы кусков, температурного режима плавки, состава и количества шлака в рабочем пространстве плавильного агрегата.The effectiveness of the use of ferroalloys depends on the shape, size and weight of the pieces, the temperature of the melting, the composition and amount of slag in the working space of the smelting unit.
При понижении температуры расплава железа растворимость кислорода в нем уменьшается [0]=-(6320/Т)+2,734, а эффективность раскисления увеличивается [1].With decreasing temperature of the molten iron, the solubility of oxygen in it decreases [0] = - (6320 / T) +2,734, and the efficiency of deoxidation increases [1].
Следует отметить, что особенно большой угар кремния бывает при раскислении низкоуглеродистой высокохромистой стали, температура которой после продувки кислородом находится в пределах 1870÷1930°С [8].It should be noted that a particularly large loss of silicon occurs during the deoxidation of low-carbon high-chromium steel, the temperature of which after purging with oxygen is in the range of 1870–1930 ° С [8].
Большое значение на величину усвоения базового элемента ферросплава оказывает размер его куска, чем меньше кусок, тем меньше усвоение элемента - раскислителя. Например, уменьшение количества кусков (углеродистого феррохрома) размерами менее 50 мм с 10 до 5% снизило потери хрома при легировании мартеновской ванны на 15% [3].Of great importance on the amount of assimilation of the basic element of the ferroalloy is the size of its piece, the smaller the piece, the less the assimilation of the deoxidizing element. For example, a decrease in the number of pieces (carbon ferrochrome) of sizes less than 50 mm from 10 to 5% reduced the loss of chromium during alloying of an open-hearth bath by 15% [3].
Между тем, в Государственных стандартах обозначены размеры и количество мелких фракций, допускаемых поставке потребителям в общей массе ферросплава. Массовая доля продуктов в партии с размером кусков 20÷50 мм для ферромарганца ГОСТ 4755-78 и с размером кусков до 40 мм для феррохрома ГОСТ 4757-79 составляет 10%.Meanwhile, the State standards indicate the size and quantity of small fractions allowed for delivery to consumers in the total mass of ferroalloy. The mass fraction of products in a batch with a piece size of 20 ÷ 50 mm for GOST 4755-78 ferromanganese and with a piece size up to 40 mm for GOST 4757-79 ferrochrome is 10%.
Практически на всех заводах для осадочного раскисления и легирования применяют ферросилиций, ферромарганец и феррохром с размером куска не менее 50 мм. По данным [6] ферросплавы необходимо вводить в крупных кусках, лучше в подогретом виде.In almost all plants, ferrosilicon, ferromanganese and ferrochrome with a piece size of at least 50 mm are used for sedimentary deoxidation and alloying. According to [6], ferroalloys must be introduced in large pieces, preferably in a heated form.
Таким образом, у заказчиков скапливается избыток мелких фракций ферросплавов, применение которых по прямому назначению, т.е. раскислению или легированию расплава в печи, экономически неэффективно. Частично можно решить эту проблему легирования доводкой металла в ковше, но химический состав металла в этом случае будет известен только после разливки. Этот прием можно применять для сплавов с широким интервалом содержания элементов, например для стали 110Г13Л, где содержание марганца находится в пределах 11,5÷15,0 мас.%, что не вызывает опасений непопадания в заданный предел. Кроме того, температура выпуска данной стали в среднем на 100°С ниже температуры выпуска сталей низколегированных марок. Наибольший угар кремния будет при его введении после окислительного периода в низкоуглеродистую сталь с температурой выше 1630°С. Причины повышенного окисления ферросплавов мелких фракций следующие. При введении в ванну дуговой или индукционной печи ферросплавов они некоторое время плавают на поверхности расплава. Это связано с тем, что их плотность меньше или приближается к плотности жидких чугуна и стали - 6,8÷7,2 г/см3, а плотность шлака - 2,9÷3,69 г/см3 [2].Thus, customers accumulate an excess of small fractions of ferroalloys, the use of which for its intended purpose, i.e. deoxidation or alloying of the melt in the furnace is economically inefficient. Partially, this problem of alloying with metal finishing in the ladle can be solved, but the chemical composition of the metal in this case will be known only after casting. This technique can be used for alloys with a wide range of element contents, for example, for steel 110G13L, where the manganese content is in the range of 11.5–15.0 wt.%, Which does not raise fears that it will not fall within the specified limit. In addition, the production temperature of this steel is on average 100 ° C lower than the temperature of production of low alloy steels. The greatest loss of silicon will be upon its introduction after the oxidation period into low-carbon steel with a temperature above 1630 ° C. The reasons for the increased oxidation of small fraction ferroalloys are as follows. When ferroalloys are introduced into the bath of an arc or induction furnace, they float for some time on the surface of the melt. This is due to the fact that their density is less or close to the density of liquid cast iron and steel - 6.8 ÷ 7.2 g / cm 3 , and the density of the slag - 2.9 ÷ 3.69 g / cm 3 [2].
Значения кажущейся плотности ферросплавов приведены в табл.1 [2].The values of the apparent density of ferroalloys are given in table 1 [2].
Под действием высокой температуры кремний, марганец и хром будут окисляться атмосферой печи, состоящей из О2, СО, СО2. При образовании корочки на верхней части шлака, когда печь временно отключается, период контакта ферросплавов с газами увеличивается.Under the action of high temperature, silicon, manganese and chromium will be oxidized by the atmosphere of the furnace, consisting of O 2 , CO, CO 2 . When a crust forms on the upper part of the slag, when the furnace is temporarily turned off, the period of contact of the ferroalloys with gases increases.
Оксиды жидкого шлака также будут окислять марганец и, особенно, кремний. Основные реакции окисления и термодинамические параметры реакций приведены в табл.2 [1].Liquid slag oxides will also oxidize manganese and, especially, silicon. The main oxidation reactions and the thermodynamic parameters of the reactions are given in Table 2 [1].
Где ΔGo 1873 - энергия Гиббса при 1873 К;Where ΔG o 1873 - Gibbs energy at 1873 K;
К1873 - константа равновесия реакции при 1873 К;K 1873 - reaction equilibrium constant at 1873 K;
[i] - содержание элемента в металлической фазе;[i] is the content of the element in the metal phase;
(InOm) - содержание оксида в шлаке.(I n O m ) is the oxide content in the slag.
Представленные в табл.2 значения ΔGo 1873 и К1873 показывают, что интенсивность окисления элементов в газовой фазе больше, чем в расплаве (см. реакции 1, 5, 8 и 2, 6, 9), а со шлаком не реагирует лишь хром (реакция 10).The values of ΔG o 1873 and K 1873 presented in Table 2 show that the rate of oxidation of elements in the gas phase is greater than in the melt (see reactions 1, 5, 8 and 2, 6, 9), and only chromium does not react with slag (reaction 10).
Повышенный угар мелких фракций ферросплавов связан с их большой площадью поверхности, т.е. реакционной поверхностью.The increased burning of small fractions of ferroalloys is associated with their large surface area, i.e. reaction surface.
Следует отметить, что подаче в печь ферросплавов ручным способом одинаковое по массе их количество попадает в плавильное пространство за разные промежутки времени. Более крупные ферросплавы загружаются быстрей на 5÷10 минут, что сокращает продолжительность восстановительного периода и, как следствие, угар базовых элементов ферросплава.It should be noted that manually feeding ferroalloys into the furnace by the same method, their quantity enters the melting space at different time intervals. Larger ferroalloys load faster by 5 ÷ 10 minutes, which reduces the duration of the recovery period and, as a result, the waste of the basic elements of the ferroalloy.
Особенно тяжелые условия для усвоения кремния и хрома при получении высококремнистых и низколегированных хромистых чугунов в вагранках. Например, если плавка кремнистого чугуна производится в конце работы вагранки, угар кремния при вводе 75%-ного ферросилиция достигает 70% и более, а при вводе 45%-ного ферросилиция - 50% [4]. Это связано с особенностями конструкции вагранки. Ферросплавы расплавляются в газовом потоке вместе с шихтой, а не в жидком металле, где окисление элементов протекает менее интенсивно (см. табл.1, реакции 1 и 2).Particularly difficult conditions for the absorption of silicon and chromium in the production of high-silicon and low-alloy chromium cast irons in cupolas. For example, if silicon iron is melted at the end of the cupola operation, silicon burn-off with the introduction of 75% ferrosilicon reaches 70% or more, and with the introduction of 45% ferrosilicon - 50% [4]. This is due to the design features of the cupola. Ferroalloys are melted in a gas stream together with a charge, and not in a liquid metal, where the oxidation of elements proceeds less intensely (see Table 1, reactions 1 and 2).
Для снижения угара кремния и марганца при предварительном раскислении низкоуглеродистой стали стараются максимально уплотнить печь с целью поддержания в ее рабочем пространстве восстановительной атмосферы и присаживать ферросплавы в крупных кусках [6].To reduce the fumes of silicon and manganese during preliminary deoxidation of low-carbon steel, they try to compact the furnace as much as possible in order to maintain a reducing atmosphere in its working space and to plant ferroalloys in large pieces [6].
Большой угар хрома происходит при выплавке низкоуглеродистых высокохромистых сталей. После продувки кислородом сталь с температурой 1870÷1930°С раскисляют введением ФС45 до содержания 0,15÷0,30 мас.% кремния и присаживают низкоуглеродистый феррохром [8], например ФХ005, температура стали в этот момент превышает 1700°С. Куски феррохрома нагревают для более быстрого растворения в стали. Введение мелких (размером до 40 мм) фракций при такой температуре металла вызывает повышенный угар хрома.A large fume of chromium occurs during the smelting of low-carbon high-chromium steels. After purging with oxygen, steel with a temperature of 1870 ÷ 1930 ° C is deoxidized by the introduction of FS45 to a content of 0.15 ÷ 0.30 wt.% Silicon and low-carbon ferrochrome is added [8], for example ФХ005, the temperature of the steel at this moment exceeds 1700 ° C. Pieces of ferrochrome are heated to dissolve more quickly in steel. The introduction of small (up to 40 mm in size) fractions at such a temperature of the metal causes an increased fume of chromium.
Следует отметить, что высокохромистые шлаки более вязкие и будут задерживать мелкие куски феррохрома на своей поверхности.It should be noted that high-chromium slag is more viscous and will retain small pieces of ferrochrome on its surface.
Легкоокисляющийся алюминий обычно присаживают в сталеплавильную ванну на штанге. Для этого кусок алюминия весом 6÷8 кг обворачивают концом металлического прута или приваривают прут к находящемуся в теле алюминия металлическому штырю. Такую штангу с алюминием погружают с усилием в объем стали. Этот способ снижения угара раскислителя не подходит при вводе в сталь большого количества кусков ферросплавов.Easily oxidizable aluminum is usually seated in a steel bath on a bar. To do this, a piece of aluminum weighing 6 ÷ 8 kg is wrapped with the end of a metal rod or a rod is welded to a metal pin in the body of aluminum. Such a rod with aluminum is immersed with force into the volume of steel. This method of reducing deoxidant fumes is not suitable when a large number of pieces of ferroalloys are introduced into steel.
Известен способ легирования стали, согласно которому ферросплав вводят в расплав в виде кусков, на поверхность которых нанесен слой алюминий-содержащего материала. При этом в расплаве металла образуются локальные зоны, размер которых регулируют изменением толщины слоя алюминий содержащего материала, а растворение легирующего элемента должно происходить в локальной зоне с пониженным содержанием кислорода, выделенной из объема металла и превышающей размер куска ферросплава на 0,1÷17,5 мм - [10].A known method of alloying steel, according to which the ferroalloy is introduced into the melt in the form of pieces, on the surface of which a layer of aluminum-containing material is applied. In this case, local zones are formed in the molten metal, the size of which is controlled by a change in the thickness of the layer of aluminum-containing material, and the alloying element should dissolve in the local zone with a reduced oxygen content extracted from the metal volume and exceeding the size of a piece of ferroalloy by 0.1 ÷ 17.5 mm - [10].
Известен также аналогичный способ обработки стали, заключающийся в том, что раскислитель получают в виде композита с алюминием в качестве легкоплавкого матричного компонента и частицами сплава на основе железа в качестве тугоплавкого армирующего компонента, а растворение композитного раскислителя в жидкой стали начинают при отношении их плотностей не менее 0,5, продолжают при непрерывном его повышении до 1,0÷1,1 и заканчивают при 0,9÷1,1. В процессе растворения алюминия композитный раскислитель диспергирует на отдельные фрагменты [11].There is also a similar method for processing steel, which consists in the fact that the deoxidizer is obtained in the form of a composite with aluminum as a low-melting matrix component and particles of an alloy based on iron as a high-melting reinforcing component, and the dissolution of the composite deoxidizer in liquid steel begins when their density ratio is not less than 0.5, continue with its continuous increase to 1.0 ÷ 1.1 and end at 0.9 ÷ 1.1. During the dissolution of aluminum, a composite deoxidizer disperses into individual fragments [11].
Теми же авторами [14] указывается, что способ предназначен для раскисления стали алюминием. Алюминий в композите выполняет роль раскислителя, а частицы железа или сплава на его основе - утяжелителя. Массовые доли матричного и армирующего компонентов находятся в пределах 25/75÷50/50, а размер частиц стали или чугуна составляет 0,5÷10 мм [15].The same authors [14] indicate that the method is intended for deoxidation of steel with aluminum. Aluminum in the composite acts as a deoxidizing agent, and particles of iron or an alloy based on it act as a weighting agent. Mass fractions of the matrix and reinforcing components are in the range 25 / 75–50 / 50, and the particle size of steel or cast iron is 0.5–10 mm [15].
Представленные способы отличаются только тем, что во втором случае может быть залито жидким алюминием несколько кусков легирующего элемента.The presented methods differ only in that in the second case several pieces of the alloying element can be filled with liquid aluminum.
Оба способа легирования имеют существенные недостатки:Both alloying methods have significant disadvantages:
1. Формирование слоя алюминия на всех кусках легирующих ферросплавов, особенно крупных, приведет к большому расходу алюминия, который имеет очень высокую стоимость.1. The formation of an aluminum layer on all pieces of alloying ferroalloys, especially large ones, will lead to a large consumption of aluminum, which has a very high cost.
2. Плотность алюминия 2,7 г/см3, т.е. меньше плотности шлака и при легировании стали ферросилицием ФК45, ФС75 значение средней плотности куска ферросплава с алюминием уменьшится до значения плотности жидкого шлака. С плавающих кусков ферросплава будет угорать алюминий, а в случае их ошлакования возникнет необходимость топить их гребками. Особенно это неудобно при легировании по второму способу, где расход алюминия значительно выше.2. The density of aluminum is 2.7 g / cm 3 , i.e. less slag density and when alloying steel with ferrosilicon ФК45, ФС75 the average density of a piece of ferroalloy with aluminum will decrease to the density of liquid slag. Aluminum will die from the floating pieces of the ferroalloy, and if they are slagged, it will become necessary to heat them with strokes. This is especially inconvenient when alloying according to the second method, where the aluminum consumption is much higher.
3. Кажущаяся плотность других ферросплавов ФМн, ФХ, ФСХ ниже или приближается к плотности жидкой стали. Композит из ферросплава и алюминия будет иметь среднюю плотность ниже, чем ферросплав, значит его погружение в объем расплава будет замедлятся.3. The apparent density of other ferroalloys ФМн, ФХ, ФСХ is lower or closer to the density of liquid steel. A composite of ferroalloy and aluminum will have an average density lower than a ferroalloy, so its immersion in the volume of the melt will slow down.
4. Применение данного способа для легирования стали относительно тяжелыми металлами - Мо, W тоже не эффективно. Ферромолибден (ρ=9 кг/см3) обладает повышенной тугоплавкостью и практически не окисляется в жидкой ванне. Ферровольфрам либо загружают в шихту, либо добавляют в период доводки, когда металл уже раскислен [12].4. The use of this method for alloying steel with relatively heavy metals - Mo, W is also not effective. Ferromolybdenum (ρ = 9 kg / cm 3 ) has a high refractoriness and practically does not oxidize in a liquid bath. Ferro-tungsten is either loaded into the charge or added during the finishing period when the metal is already deoxidized [12].
5. В случае повышения содержания алюминия в стали сверх 0,06% заметно увеличивается ее загрязненность неметаллическими включениями, т.к. глиноземистые включения плохо удаляются из жидкой стали [16].5. In the case of an increase in the aluminum content in steel in excess of 0.06%, its contamination with non-metallic inclusions noticeably increases, since alumina inclusions are poorly removed from liquid steel [16].
Известно устройство для ввода присадок в расплав [16]:утяжелитель (чугун, сталь, тяжелые металлы, их сплавы) выполнен с одним и более отверстиями, заполненными присадкой (Ti, В, Al, ЩЗМ, РЗМ), или присадка закреплена на утяжелителе и частично заключена в оболочку, или утяжелитель частично заключен в оболочку из присадки. Отношение массы присадки к массе утяжелителя равно 1:(2÷8).A device for introducing additives into the melt [16] is known: a weighting agent (cast iron, steel, heavy metals, their alloys) is made with one or more holes filled with an additive (Ti, B, Al, ЩЗМ, РЗМ), or the additive is mounted on a weighting agent and partially enclosed in a shell, or a weighting agent partially enclosed in a shell of an additive. The ratio of the mass of the additive to the mass of the weighting agent is 1: (2 ÷ 8).
Этот способ раскисления не подходит применительно к ферросплавам, к тому же дорог, т.к. требует дополнительного переплава утяжелителя, алюминия, либо выполнения отверстия в утяжелителе и заварки отверстия после помещения в него кусковых раскислителей (В, ЩЗМ, РЗМ).This method of deoxidation is not suitable for ferroalloys, moreover, it is expensive, because requires additional remelting of the weighting agent, aluminum, or making holes in the weighting agent and welding the hole after placing lump deoxidizers (B, SCHZM, REM) in it.
Известен способ легирования, когда для уменьшения угара кремния при выплавке высококремнистых чугунов в вагранке прибегают к заливке высокопроцентного ферросилиция в чушки чугуна развесом 10÷20 кг. Угар кремния при таком способе ввода высокопроцентного ферросилиция снижается до 25÷40% [4]. Авторы отмечают, что этот способ легирования в обычных условиях литейного цеха не только технически не удобен, но и экономически невыгоден.There is a known alloying method when, in order to reduce the fumes of silicon during the smelting of high-silicon cast iron in a cupola, they resort to pouring high-percentage ferrosilicon into pig iron pigments weighing 10–20 kg. Silicon burn with this method of introducing high-percentage ferrosilicon is reduced to 25–40% [4]. The authors note that this method of alloying under normal conditions of the foundry is not only technically not convenient, but also economically disadvantageous.
Недостатки данного способа весьма существенны:The disadvantages of this method are very significant:
1. Угар кремния все равно очень высок, оболочка из чугуна кардинально не решает проблему.1. The fume of silicon is still very high, the shell of cast iron does not fundamentally solve the problem.
2. Заливка чугуном требует дополнительного повторного переплава чугуна.2. Cast iron casting requires additional re-casting of cast iron.
3. Метод не применим для раскисления и легирования сталей из-за присутствия чугуна. Заливка ферросилиция сталью вызовет дополнительный угар кремния и экономически не целесообразна.3. The method is not applicable for the deoxidation and alloying of steels due to the presence of cast iron. Filling ferrosilicon with steel will cause additional fumes of silicon and is not economically feasible.
Таким образом, в настоящее время не существует эффективного способа раскисления и легирования металлических расплавов в рабочем пространстве плавильного агрегата ферросплавами, обладающими высокой окислительной способностью, наибольшие потери при этом наблюдаются при использовании мелких фракций - до 50 мм.Thus, at present, there is no effective method for deoxidation and alloying of metal melts in the working space of the melting unit with ferroalloys with high oxidizing ability, the largest losses are observed when using fine fractions up to 50 mm.
Целью изобретения является повышение эффективности раскисления и легирования металлических расплавов в плавильном агрегате ферросплавами преимущественно мелких фракций.The aim of the invention is to increase the efficiency of deoxidation and alloying of metal melts in the melting unit with ferroalloys of predominantly small fractions.
Поставленная цель достигается разработкой способа подготовки ферросплавов, технологии раскисления и легирования ими металлических расплавов в плавильных агрегатах.This goal is achieved by the development of a method for the preparation of ferroalloys, the technology of deoxidation and alloying of metal melts in smelting units.
Подготовка ферросплавов к раскислению или легированию заключается в том, что с целью исключения или уменьшения продолжительности контакта ферросплавов с газовой средой и шлаком в рабочем пространстве плавильного агрегата на поверхности ферросплавов формируют защитную рубашку из оксидной фазы, в качестве которой используется шлак. Для этого изготавливают формы с наполнителем из песка, горелой земли или отработанного кирпича, закладывают в них 3÷5 кг ферросплавов с размером в поперечнике 10÷40 мм и заливают шлаком, который скачивают из печи - как обязательную технологическую операцию. Толщина шлаковой рубашки - 10÷20 мм. Соотношение массы ферросплав/шлак составляет 1:(0,5÷0,6) и 1:(0,2÷0,4) для ферросилиция ФС65 и ферромарганца ФМн88 соответственно.The preparation of ferroalloys for deoxidation or alloying consists in the fact that in order to eliminate or reduce the duration of contact of the ferroalloys with the gaseous medium and slag, a protective jacket is formed on the surface of the ferroalloys from the oxide phase, which uses slag. To do this, molds are made with a filler of sand, burnt earth or spent bricks, 3 ÷ 5 kg of ferroalloys with a diameter of 10 ÷ 40 mm are laid in them and poured with slag, which is downloaded from the furnace - as an obligatory technological operation. The thickness of the slag shirt is 10 ÷ 20 mm. The mass ratio of ferroalloy / slag is 1: (0.5 ÷ 0.6) and 1: (0.2 ÷ 0.4) for ferrosilicon FS65 and ferromanganese FMn88, respectively.
Эффективность различных вариантов раскисления определяли на плавках высоколегированных сталей в дуговых сталеплавильных печах ДСП-6 с основной футеровкой методом окисления примесей. После проведения окислительного периода по общепринятой технологии и скачивания окислительного шлака термопарой погружения замеряли температуру стали и при 1610°С определяли содержание в ней химических элементов. Затем присадками извести наводили шлак и раскисляли сталь одинаковым количеством ферросилиция ФС65 с учетом угара 20%. Часть ферросилиция находилась в оболочке из шлака. Для этого куски ФС65 различных фракций взвешивали, закладывали в форму по 4 кг в случае мелких фракций, а затем в нее скачивали шлак из печи с учетом получения толщины оболочки 10÷15 мм. Ошлакованные куски взвешивали, излишек шлака обтачивали. Во всех вариантах ФС65 закидывали в печь в течение 5 минут и через 10 минут металл перемешивали и брали на анализ. Параллельно сталь раскисляли ферромарганцем до получения 0,18÷0,22 мас.% марганца.The effectiveness of various deoxidation options was determined on melts of high alloy steels in DSP-6 arc steelmaking furnaces with the main lining by the method of impurity oxidation. After the oxidation period was carried out according to the generally accepted technology and the oxidizing slag was loaded with an immersion thermocouple, the steel temperature was measured and the content of chemical elements in it was determined at 1610 ° С. Then lime was added to the slag with lime additives and the steel was deoxidized with the same amount of FS65 ferrosilicon taking into account 20% fumes. Part of the ferrosilicon was in a shell of slag. For this, pieces of FS65 of various fractions were weighed, laid in a 4 kg form in the case of small fractions, and then slag was downloaded from the furnace taking into account a shell thickness of 10-15 mm. The slagged pieces were weighed, the excess slag was grinded. In all variants, FS65 was cast into the furnace for 5 minutes and after 10 minutes the metal was mixed and taken for analysis. In parallel, steel was deoxidized with ferromanganese to obtain 0.18 ÷ 0.22 wt.% Manganese.
Для определения эффективности легирования высокомарганцевой стали провели легирование различными фракциями ферромарганца. Низкоуглеродистую сталь после окислительного периода раскисляли ферросилицием до содержания 0,60÷0,65 мас.% кремния, одновременно присадками извести наводили шлак, а затем проводили легирование доменным ферромарганцем. После проплавления ферромарганца металл перемешивали, шлак раскисляли порошками ФС65 и коксом и брали пробу для определения химического анализа стали. Доводку по марганцу проводили добавками в печь одинаковых количеств среднеуглеродистого ферромарганца ФМн88 в различном виде. Все операции были проведены строго по существующей базовой технологии. Характеристика ферросплавов и результаты исследований приведены в табл.3. Результаты химического анализа брали как среднее от пяти плавок.To determine the efficiency of alloying high manganese steel, alloying was carried out with various fractions of ferromanganese. After the oxidation period, low-carbon steel was deoxidized by ferrosilicon to the content of 0.60–0.65 wt.% Silicon; at the same time, slag was added by lime additives and then alloyed with blast furnace ferromanganese. After the penetration of ferromanganese, the metal was mixed, the slag was deoxidized with FS65 powders and coke, and a sample was taken to determine the chemical analysis of steel. Manganese refinement was carried out by adding to the furnace equal amounts of medium-carbon ferromanganese FMn88 in various forms. All operations were carried out strictly according to the existing basic technology. Characterization of ferroalloys and research results are given in table.3. The results of chemical analysis were taken as an average of five heats.
где Кэ - коэффициент эффективности раскисления (легирования);where K e is the coefficient of efficiency of deoxidation (alloying);
Кэ=Δ[Me]i/Δ[Ме]баз,To e = Δ [Me] i / Δ [Me] bases ,
где Δ[Me]i, баз - разница по содержанию элементов до и после раскисления (легирования) в опытном и в базовом вариантах (№1, 5).where Δ [Me] i, bases is the difference in the content of elements before and after deoxidation (alloying) in the experimental and basic versions (No. 1, 5).
Представленные результаты показывают, что при использовании мелких фракций ферросилиция с размером куска от 25 до 45 мм для предварительного раскисления низкоуглеродистой стали с температурой более 1600°С угар кремния значительно выше, чем при использовании ферросилиция крупных фракций, эффективность раскисления в данном случае чуть больше 53% (вар.2). Применение мелких фракций ферросилиция в оболочке из шлака (вар.3, 4) позволяет по результатам приблизиться к базовому варианту раскисления (вар.1). Преимуществом предложенного способа является возможность дальнейшего повышения эффективности раскисления (Кэ>1) за счет различных комбинаций, например, сначала вводить ошлакованные куски. Это подтверждается тем, что плотность холодного основного шлака примерно равна 3,5 г/см, а средняя плотность жидких основных шлаков - 3 г/см3. В конце окислительного периода шлак не бывает плотным, т.к. в шлаковом слое находятся всплывающие газовые пузыри [13]. Следовательно, начинать раскисление стали необходимо с ошлакованных ферросплавов, т.е. когда окислительный потенциал шлака велик и плотность окислительного шлака ниже плотности твердого шлака. Ферросилиций, имеющий температуру плавления 1320÷1330°С, расплавится быстрее шлаковой оболочки и растворится в жидкой стали, при этом контакт кремния с атмосферой печи и печным шлаком практически будет исключен. После прекращения кипения металла, снижения его температуры и наведения основного шлака присадками извести возможна присадка крупных кусков обычного ферросилиция и ферромарганца.The presented results show that when using small fractions of ferrosilicon with a piece size of 25 to 45 mm for preliminary deoxidation of low-carbon steel with a temperature of more than 1600 ° C, the carbon loss is significantly higher than when using ferrosilicon of large fractions, the deoxidation efficiency in this case is slightly more than 53% (var. 2). The use of small fractions of ferrosilicon in a slag shell (var. 3, 4) allows the results to approach the basic version of deoxidation (var. 1). An advantage of the proposed method is the possibility of further increasing the efficiency of deoxidation (K e > 1) due to various combinations, for example, first introduce slagged pieces. This is confirmed by the fact that the density of cold basic slag is approximately 3.5 g / cm, and the average density of liquid basic slag is 3 g / cm 3 . At the end of the oxidation period, the slag is not dense, because pop-up gas bubbles are in the slag layer [13]. Therefore, it is necessary to begin the deoxidation of steel from slagged ferroalloys, i.e. when the oxidizing potential of slag is large and the density of oxidizing slag is lower than the density of solid slag. Ferrosilicon, having a melting point of 1320 ÷ 1330 ° C, will melt faster than the slag shell and dissolve in liquid steel, while the contact of silicon with the atmosphere of the furnace and furnace slag will be practically eliminated. After stopping the boiling of the metal, lowering its temperature and inducing the main slag with lime additives, it is possible to add large pieces of ordinary ferrosilicon and ferromanganese.
В случае доводки высокомарганцевых расплавов мелкими фракциями ФМн88 эффективность их использования выше, чем в случае с ферросилицием во время предварительного раскисления. Это связано с меньшими температурой расплава (~1500°С) и содержанием в нем кислорода, большей плотностью ферромарганца. Тем не менее, применение ошлакованного ферромарганца необходимо, т.к. его стоимость высока, в 2÷3 раза больше стоимости ферросилиция, а затраты на подготовку вполне окупаются.When fine-manganese melts are refined with small fractions of FMn88, their efficiency is higher than in the case of ferrosilicon during preliminary deoxidation. This is due to lower melt temperature (~ 1500 ° С) and oxygen content in it, and higher density of ferromanganese. However, the use of slagged ferromanganese is necessary because its cost is high, 2–3 times more than the cost of ferrosilicon, and the cost of preparation is fully paid off.
Эффективность использования мелких фракций ФХ005 проверяли при выплавке стали 12Х18Н10Т в ДСП-6. После продувки стали (5,2 т) кислородом и предварительного раскисления ферросилицием ФС45 открывали свод печи и присаживали 0,6 т ФХ005 и 0,5 т кусков лома Б-26 одинакового размера и химического анализа. Характеристика ферросплавов и результаты анализов приведены в табл.4.The effectiveness of the use of fine fractions ФХ005 was checked during steelmaking 12Х18Н10Т in DSP-6. After purging steel (5.2 t) with oxygen and preliminary deoxidation with ferrosilicon FS45, the furnace arch was opened and 0.6 tons of ФХ005 and 0.5 tons of pieces of scrap B-26 of the same size and chemical analysis were planted. Characterization of ferroalloys and analysis results are given in table 4.
%Δ [Cr],
%
Примечание: цифры по содержанию элементов - есть среднее значение по результатам пяти плавок.Note: figures on the content of elements - there is an average value according to the results of five heats.
Представленные результаты показывают, что при введении мелких фракций ФХ005 в расплав с очень высокой температурой более чем на 1/3 часть увеличивает угар хрома. Часть мелких фракций (10÷15%) осталась на 8÷10 минут на шлаке, который остыл с верхней стороны после открытия свода печи. После включения печи и разжижения шлака все куски феррохрома погрузились в металл. Недостаточная эффективность (вар.3) связана с увеличением времени плавки на 10 минут из-за замедленного погружения ошлакованных кусков в металл.The presented results show that, when small fractions of ФХ005 are introduced into the melt with a very high temperature, more than 1/3 of the chrome increases its fumes. Part of the fine fractions (10–15%) remained for 8–10 minutes on slag, which cooled on the upper side after the furnace arch was opened. After turning on the furnace and liquefying the slag, all pieces of ferrochrome were immersed in metal. Insufficient efficiency (var. 3) is associated with an increase in smelting time by 10 minutes due to the slow immersion of slagged pieces in metal.
Уменьшение количества ошлакованных кусков до 50% позволило повысить эффективность легирования более чем на 10%.Reducing the amount of slagged pieces to 50% made it possible to increase the alloying efficiency by more than 10%.
Предложенный способ раскисления и легирования имеет следующие преимущества.The proposed method of deoxidation and alloying has the following advantages.
1. Снижает угар базовых элементов на 10÷15%.1. Reduces the fumes of basic elements by 10 ÷ 15%.
2. Обеспечивает повторное использование шлаков с высоким содержанием MnO и Cr2О3 при выплавке высоколегированных сталей и позволяет частично восстанавливать легирующий элемент.2. Provides reuse of slag with a high content of MnO and Cr 2 O 3 in the smelting of high alloy steels and allows partial recovery of the alloying element.
3. Позволяет меньше остужать ванну при больших порциях легирующего ферросплава за счет его использования в горячей шлаковой оболочке, т.е. непосредственно после заливки ферросплава шлаком.3. Allows less cooling of the bath with large portions of alloying ferroalloy due to its use in a hot slag shell, ie immediately after pouring the ferroalloy with slag.
4. Позволяет при необходимости остудить металл, ошлакованные куски вводят в холодном состоянии, т.к. на расплавление шлака требуется дополнительное тепло.4. Allows, if necessary, to cool the metal, slagged pieces are introduced in a cold state, because additional heat is required to melt the slag.
5. При сортировке ферросплавов параллельно возможно отделить пылевидную фракцию и очень мелкие фракции 2÷10 мм, которые в дальнейшем необходимо использовать для диффузионного раскисления или доводки в ковше.5. When sorting ferroalloys in parallel, it is possible to separate the pulverulent fraction and very small fractions of 2 ÷ 10 mm, which in the future must be used for diffusion deoxidation or refinement in the ladle.
6. Отпадает операция просушки ферросплавов, т.к. они заливаются горячим шлаком.6. The operation of drying ferroalloys disappears, because they are filled with hot slag.
ЛитератураLiterature
1. Сидоренко М.Ф. Теория и технология электроплавки стали. - М.: Металлургия, 1985, 270 с.1. Sidorenko M.F. Theory and technology of steel electric melting. - M.: Metallurgy, 1985, 270 p.
2. Производство электростали. Тематический отраслевой сборник №8. Ред. А.Н.Морозов. - М.: Металлургия, 1980, 119 с.2. Production of electric steel. Thematic branch collection No. 8. Ed. A.N. Morozov. - M.: Metallurgy, 1980, 119 p.
3. Хитрик С.И., Емелин Б.Н., Ем А.П. и др. Электрометаллургия феррохрома. - М.: Металлургия, 1968, 147 с.3. Khitrik S.I., Emelin B.N., Em A.P. and others. Electrometallurgy of ferrochrome. - M.: Metallurgy, 1968, 147 p.
4. Александров Н.Н., Клочнев Н.И. Технология получения и свойства жаростойких чугунов. - М.: Машиностроение, 1964, 170 с.4. Alexandrov N.N., Klochnev N.I. The technology of production and properties of heat-resistant cast irons. - M.: Mechanical Engineering, 1964, 170 p.
5. Житнов С.В., Давыдов Н.Г., Братчиков С.Г. Высокомарганцевые сплавы. - М.: Металлургия, 1995, 302 с.5. Zhitnov S.V., Davydov N.G., Bratchikov S.G. High manganese alloys. - M.: Metallurgy, 1995, 302 p.
6. Ойкс Г.Н., Трубин Н.Г. Металлургия стали. - М.: Металлургия, 1970, 621 с.6. Oyks G.N., Trubin N.G. Metallurgy of steel. - M.: Metallurgy, 1970, 621 p.
7. Сойфер В.М., Кузнецов Л.Н. Дуговые печи в сталелитейном цехе. - М.: Металлургия, 1989, 176 с.7. Soifer V.M., Kuznetsov L.N. Arc furnaces in a steel shop. - M.: Metallurgy, 1989, 176 p.
8. Литейное производство / Учебное пособие. 2 изд. - М.: Машиностроение, 1987, 256 с.8. Foundry / Textbook. 2nd ed. - M.: Mechanical Engineering, 1987, 256 pp.
9. Бородулин Г.М., Мошкевич Е.И. Нержавеющая сталь. - М.: Металлургия, 1973, 320 с.9. Borodulin G.M., Moshkevich E.I. Stainless steel. - M.: Metallurgy, 1973, 320 p.
10. Патент №2218421. Исаев Г.А., Кудрин В.А., Исаев П.Г. Способ легирования стали. БИПМ №34, 2003, 534 с.10. Patent No. 22218421. Isaev G.A., Kudrin V.A., Isaev P.G. The method of alloying steel. BIPM No. 34, 2003, 534 s.
11. Патент №2208053. Тен Э.Б. Способ обработки стали. БИМП №19, 2003, 684 с.11. Patent No. 2208053. Ten E.B. The method of processing steel. BIMP No. 19, 2003, 684 pp.
12. Краткий справочник электросталевара. Справочник. Каблуковский А.Ф., Молчанов О.Е., Каблуковская М.А. - М.: Металлургия, 1994, 352 с.12. A quick reference to electric steel. Directory. Kablukovsky A.F., Molchanov O.E., Kablukovskaya M.A. - M.: Metallurgy, 1994, 352 p.
13. Металлургия стали. Бигеев А.М.: Учебник для вузов. - 2-е изд. - М.: Металлургия, 1988, 480 с.13. Metallurgy of steel. Bigeev A.M .: Textbook for universities. - 2nd ed. - M.: Metallurgy, 1988, 480 p.
14. Тен Э.Б., Петровский П.В. Железо-алюминиевый композитный раскислитель жидкой стали. Труды V съезда литейщиков России. Москва, 2001, с.178-180.14. Ten E.B., Petrovsky P.V. Iron-aluminum composite liquid steel deoxidizer. Proceedings of the V Congress of Foundry Workers of Russia. Moscow, 2001, p. 178-180.
15. Патент №2192495. Тен Э.Б. Раскислитель. БИМП №31, 2002, 464 с.15. Patent No. 2192495. Ten E.B. Deoxidizing agent. BIMP No. 31, 2002, 464 p.
16. Патент №26054. Устройство для ввода присадок в расплав. Криночкин Э.В., Карпов А.А., Щербаков С.А. и др. БИПМ №31, 2002, 573 с.16. Patent No. 26054. A device for introducing additives into the melt. Krinochkin E.V., Karpov A.A., Scherbakov S.A. and other BIPM No. 31, 2002, 573 S.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005128231/02A RU2319751C2 (en) | 2005-09-09 | 2005-09-09 | Method for deoxidation and alloying of metal melts |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005128231/02A RU2319751C2 (en) | 2005-09-09 | 2005-09-09 | Method for deoxidation and alloying of metal melts |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005128231A RU2005128231A (en) | 2007-03-20 |
| RU2319751C2 true RU2319751C2 (en) | 2008-03-20 |
Family
ID=37993768
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005128231/02A RU2319751C2 (en) | 2005-09-09 | 2005-09-09 | Method for deoxidation and alloying of metal melts |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2319751C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2524607C2 (en) * | 2012-10-25 | 2014-07-27 | Открытое акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" (ОАО "Корпорация "Росхимзащита") | Method of producing recoverable carbon dioxide absorber |
-
2005
- 2005-09-09 RU RU2005128231/02A patent/RU2319751C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2524607C2 (en) * | 2012-10-25 | 2014-07-27 | Открытое акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" (ОАО "Корпорация "Росхимзащита") | Method of producing recoverable carbon dioxide absorber |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005128231A (en) | 2007-03-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4286984A (en) | Compositions and methods of production of alloy for treatment of liquid metals | |
| RU2244025C2 (en) | Sintered agglomerates and method for producing the same | |
| RU2319751C2 (en) | Method for deoxidation and alloying of metal melts | |
| US3172758A (en) | Oxygen process for producing high | |
| Mishra | Steelmaking practices and their influence on properties | |
| RU2285050C1 (en) | Method and production line for steel-making process | |
| RU2542157C1 (en) | Method of steelmaking in arc furnace | |
| Dutta et al. | Secondary steelmaking | |
| RU2376101C1 (en) | Complex exothermal mixture | |
| Lubyanoi et al. | Application of alloyed cast iron to increase the durability of products of the mining and metallurgical industry | |
| Huss et al. | The Melting Mechanism of Hydrogen Direct Reduced Iron in Liquid Slag | |
| SU1044641A1 (en) | Method for alloying steel with manganese | |
| SU655727A1 (en) | Method of remelting light-weight metal charge | |
| Rutskii et al. | The Impact of the Production Stages of Grade D Steel on its Contamination and the Chemical Composition of Nonmetallic Inclusions | |
| RU2148088C1 (en) | Method for vanadium cast iron conversion | |
| RU2186856C1 (en) | Composite blend for smelting alloyed steels | |
| RU2102497C1 (en) | Method of melting vanadium-containing steel in electric arc furnace | |
| JP3465801B2 (en) | Method for refining molten Fe-Ni alloy | |
| RU2142516C1 (en) | Method of pig iron smelting in arc furnace | |
| SU1242530A1 (en) | Method of producing steel | |
| Sunulahpašić et al. | INTENSIFICATION OF LOW-CARBON STEEL DESULPHURISATION IN THE INDUCTION FURNACE | |
| SU1740480A1 (en) | High-strength cast iron | |
| SU1089149A1 (en) | Method for smelting rail steel | |
| RU2149191C1 (en) | Method of steel treatment in ladle | |
| US3372022A (en) | Process for alloying metallic melts |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070910 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20090320 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090910 |