RU2380431C1 - Nitriding method of steel - Google Patents
Nitriding method of steel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2380431C1 RU2380431C1 RU2008134839/02A RU2008134839A RU2380431C1 RU 2380431 C1 RU2380431 C1 RU 2380431C1 RU 2008134839/02 A RU2008134839/02 A RU 2008134839/02A RU 2008134839 A RU2008134839 A RU 2008134839A RU 2380431 C1 RU2380431 C1 RU 2380431C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- slag
- ladle
- nitrogen
- tuyeres
- Prior art date
Links
Landscapes
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам производства стали с применением вакуумирования.The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to methods for the production of steel using vacuum.
Известны азотсодержащие стали, обладающие повышенной ударной вязкостью при отрицательных температурах за счет нитридного и карбонитридного упрочнений [1]. Необходимые свойства таких сталей достигаются при легировании стали азотированными ферросплавами. Однако производство сплавов азотированного феррованадия сопряжено с высокими затратами, они дорогостоящи и при введении их в сталь степень усвоения азота низка.Nitrogen-containing steels are known that have increased toughness at low temperatures due to nitride and carbonitride hardening [1]. The necessary properties of such steels are achieved by alloying steel with nitrided ferroalloys. However, the production of nitrided ferrovanadium alloys is associated with high costs, they are expensive and, when introduced into steel, the degree of nitrogen assimilation is low.
Известен также способ получения рельсовой стали, включающий выплавку стали в печи, ее выпуск в ковш, раскисление и последующую продувку стали в ковше газообразным азотом через фурму, при котором газообразный азот подают через щелевую донную огнеупорную фурму, имеющую толщину щели до 0,1 мм, в течение 15-30 мин с расходом 40-65 нм3/ч при давлении (6-8)·105 Па и общим расходом азота 0,10-0,30 нм3/т жидкой стали [2].There is also known a method of producing rail steel, including smelting steel in a furnace, its pouring into a ladle, deoxidation and subsequent purging of steel in a ladle with gaseous nitrogen through a lance, in which gaseous nitrogen is fed through a slotted bottom refractory lance having a gap thickness of up to 0.1 mm, within 15-30 minutes with a flow rate of 40-65 nm 3 / h at a pressure of (6-8) · 10 5 Pa and a total nitrogen flow rate of 0.10-0.30 nm 3 / t of liquid steel [2].
Техническими недостатками данного способа являются:The technical disadvantages of this method are:
- нестабильное усвоение азота при продувке и получение различных значений ударной вязкости при прочем равном химическом составе;- unstable assimilation of nitrogen during purging and obtaining different values of impact strength with other equal chemical composition;
- повышенный уровень загрязненности рельсовой стали оксидными неметаллическими включениями в связи с использованием азота недостаточной степени чистоты по концентрации кислорода;- an increased level of contamination of rail steel with non-metallic oxide inclusions due to the use of nitrogen of insufficient degree of purity in oxygen concentration;
- снижение механических свойств рельсов в связи с высокой концентрацией в рельсовой стали оксидных неметаллических включений;- reduction of the mechanical properties of rails due to the high concentration of oxide non-metallic inclusions in the rail steel;
- низкая производительность при азотировании.- low productivity with nitriding.
Известен выбранный в качестве прототипа способ выплавки и вакуумирования стали, включающий выплавку металла, обработку рафинировочным шлаком, вакуумом, при котором металл в ковше вначале обрабатывают основным восстановительным шлаком посредством слива металла из печи в ковш на твердые шлакообразующие материалы с одновременной продувкой расплава аргоном с интенсивностью 0,01-0,07 м3/т·мин и через 30-90 с с основным окислительным шлаком и аргоном с интенсивностью продувки 0,2-0,8 первоначальной продувки в течение 30-180 с, после чего удаляют 20-40% массы шлака, присаживают нейтрализатор и осуществляют вакуумирование металла [3].A known method of smelting and evacuating steel selected as a prototype is known, including smelting metal, processing with refining slag, vacuum, in which the metal in the ladle is first treated with the main reducing slag by pouring metal from the furnace into the ladle onto solid slag-forming materials while simultaneously blowing the melt with argon with an intensity of 0 , 01-0.07 m 3 / t · min and after 30-90 s with the main oxidizing slag and argon with a purge intensity of 0.2-0.8 of the initial purge for 30-180 s, after which 20-40% is removed m ssy slag sits down converter and perform vacuuming metal [3].
Техническими недостатками данного способа выплавки и вакуумирования стали являются:Technical disadvantages of this method of smelting and evacuation of steel are:
- невозможность проведения операции азотирования из-за применения аргона в качестве используемого газа;- the impossibility of the operation of nitriding due to the use of argon as the gas used;
- невозможность совмещения операции снижения содержания кислорода и оксидных неметаллических включений с операцией по насыщению стали азотом из-за использования аргона.- the impossibility of combining the operation of reducing the oxygen content and oxide non-metallic inclusions with the operation to saturate the steel with nitrogen due to the use of argon.
Желаемыми техническими результатами изобретения являются: сокращение затрат при азотировании стали, уменьшение концентрации кислорода в стали и уровня загрязненности неметаллическими включениями; повышение ударной вязкости при отрицательных температурах.The desired technical results of the invention are: reducing costs during nitriding of steel, reducing the concentration of oxygen in steel and the level of contamination with non-metallic inclusions; increase in toughness at low temperatures.
Для этого предложен способ азотирования стали, включающий вакуумирование стали в ковше с одновременной продувкой инертным газом через донные пористые фурмы под высокоосновным шлаком, отличающийся тем, что продувку в ковше при вакуумировании проводят через донные пористые фурмы азотом с интенсивностью 3-25 м3/ч и расходом 0,02-0,35 м3/т стали под шлаком с окисленностью не более 1,2% FeO и отношением СаО/SiO2 2,1-2,8, причем высоту шлака в ковше обеспечивают равной 80-150 мм.To this end, a method of steel nitriding is proposed, which includes evacuating steel in a ladle while simultaneously blowing with inert gas through porous bottom tuyeres under highly basic slag, characterized in that purging in the ladle during evacuation is carried out through bottom porous tuyeres with nitrogen with an intensity of 3-25 m 3 / h and with a flow rate of 0.02-0.35 m 3 / t of steel under the slag with an oxidation of not more than 1.2% FeO and a CaO / SiO 2 ratio of 2.1-2.8, the slag height in the ladle being equal to 80-150 mm.
Заявляемые пределы подобраны экспериментальным путем.The claimed limits are selected experimentally.
Продувку стали азотом через пористые фурмы проводят с расходом 0,02-0,35 м3/т и интенсивностью 3-25 м3/ч, выбраными исходя из следующих предпосылок. При снижении расхода менее 0,02 нм3/т выплавляемой стали и интенсивности менее 3 м3/ч происходит снижение скорости насыщения стали азотом. При повышении расхода более 0,35 нм3/т и интенсивности продувки стали азотом более 25 нм3/ч на тонну выплавляемой стали происходит интенсивное вспенивание стали и шлака в ковше, что затрудняет обработку в связи с выплесками стали и шлака из ковша в камеру вакууматора, что приводит к аварийным режимам работы.The purging of steel with nitrogen through porous lances is carried out with a flow rate of 0.02-0.35 m 3 / t and an intensity of 3-25 m 3 / h, selected on the basis of the following premises. With a decrease in flow rate of less than 0.02 nm 3 / t of smelted steel and intensity of less than 3 m 3 / h, the rate of steel saturation with nitrogen decreases. With an increase in flow rate of more than 0.35 nm 3 / t and the intensity of steel purging with nitrogen more than 25 nm 3 / h per ton of steel being melted, intensive foaming of steel and slag in the ladle occurs, which complicates the processing due to splashes of steel and slag from the ladle into the vacuum chamber , which leads to emergency operation.
При увеличении окисленности шлака более 1,2% FeO при обработке стали происходят аварийные ситуации, связанные с резким вскипанием стали в ковше и выбросами в танк вакууматора, вследствие чего процесс дальнейшего вакуумирования прекращается.When slag oxidation increases by more than 1.2% FeO during steel processing, emergency situations occur due to sharp boiling of steel in the ladle and emissions of the vacuum tank into the tank, as a result of which the further evacuation process stops.
Отношение СаО/SiO2, равное 2,1-2,8, выбрано исходя из того, что при снижении соотношения ниже 2,1 не обеспечивается требуемый уровень загрязненности стали оксидными экзогенными включениями из-за эрозии футеровки стальковша ковшевым шлаком, кроме того, жидкотекучесть шлаков не позволяет эффективно насыщать сталь азотом в связи с быстрым удалением пузырьков азота через шлак. При увеличении данного соотношения более 2,8 шлаки получаются «густыми» и тугоплавкими, что затрудняет процесс присадки азотообразующих ферросплавов (ванадия, титана, алюминия и др.) в сталь, так как прохождение ферросплавов через слой шлака затрудняется и в связи с отсутствием в стали необходимых нитридообразующих элементов, присаживаемых ферросплавами, процесс азотирования стали замедляется, а следовательно, продолжительность вакуумной обработки увеличивается.The ratio of CaO / SiO 2 equal to 2.1-2.8 was chosen on the basis that, when the ratio is lower than 2.1, the required level of contamination of the steel with oxide exogenous inclusions is not ensured due to erosion of the steel lining of the ladle by ladle slag, in addition, fluidity slag does not allow to effectively saturate steel with nitrogen due to the rapid removal of nitrogen bubbles through the slag. With an increase in this ratio of more than 2.8, the slags are “thick” and refractory, which complicates the process of adding nitrogen-forming ferroalloys (vanadium, titanium, aluminum, etc.) to steel, since the passage of ferroalloys through the slag layer is difficult due to the absence of steel necessary nitride-forming elements, seated with ferroalloys, the process of steel nitriding slows down, and therefore, the duration of the vacuum treatment increases.
При высоте шлака в ковше менее 80 мм низкая высота шлака не обеспечивает защиту металла от поглощения газов из атмосферы. При высоте шлака более 150 мм увеличивается продолжительность обработки на вакууматоре.When the slag height in the ladle is less than 80 mm, the low slag height does not protect the metal from the absorption of gases from the atmosphere. With a slag height of more than 150 mm, the processing time on the vacuum increases.
Заявляемый способ азотирования стали был реализован при производстве рельсовой стали марки НЭ76Ф с обработкой на вакууматоре камерного типа VD. Выплавленная сталь в сталеразливочном ковше после подогрева на агрегате «ковш-печь» подавалась для обработки на вакууматор. При этом обеспечивали содержание в ковшевом шлаке не более 1,2% FeO и отношение СаО/SiO2, равное 2,1-2,8. Высота шлака в ковше составляла 80-150 мм. При высоте шлака более 150 мм производили скачивание шлака машиной для скачивания шлака через борт сталеразливочного ковша. Перед созданием разряжения ковш с металлом устанавливали в камеру и начинали продувку азотом через пористые донные фурмы с интенсивностью 3-25 м3/ч и расходом 0,02-0,35 м3/т стали. Далее надвигалась крышка вакууматора и в течение до 5 мин создавалось давление менее 0,3 торр. Длительность выдержки под вакуумом составляла 15-60 мин. После операции обработки вакуум снимался, открывалась крышка и ковш подавался на непрерывную разливку. Разливку стали проводили на 4-ручьевых МНЛЗ с сечением кристаллизатора 300×330 мм. Далее проводили нагрев непрерывнолитых заготовок в печи с шагающими балками и прокатку на рельсы типа P65.The inventive method of nitriding steel was implemented in the production of rail steel grade NE76F with processing on a chamber type vacuum cleaner VD. Smelted steel in a steel-pouring ladle after heating on a ladle-furnace unit was fed to a vacuum vessel for processing. At the same time, the content in the ladle slag was not more than 1.2% FeO and the CaO / SiO 2 ratio equal to 2.1-2.8. The slag height in the ladle was 80-150 mm. At a slag height of more than 150 mm, slag was downloaded by a slag loading machine through the side of a steel pouring ladle. Before creating a vacuum, the bucket with metal was installed in the chamber and nitrogen purging was started through porous bottom tuyeres with an intensity of 3-25 m 3 / h and a flow rate of 0.02-0.35 m 3 / t of steel. Then the vacuum cap was approaching and within 5 minutes a pressure of less than 0.3 torr was created. The exposure time under vacuum was 15-60 minutes. After the processing operation, the vacuum was removed, the lid was opened and the ladle was fed to continuous casting. Steel was cast on 4-strand continuous casting machines with a mold section of 300 × 330 mm. Then, continuously cast billets were heated in a walking beam furnace and rolled to P65 rails.
При использовании заявляемого способа снижен расход азотированных ванадийсодержащих ферросплавов на 0,5-0,7 кг/т выплавляемой стали.When using the proposed method, the consumption of nitrided vanadium-containing ferroalloys is reduced by 0.5-0.7 kg / t of smelted steel.
Содержание кислорода снижено до 12-20 ppm, содержание азота 100-250 ppm. Длина строчки оксидных включений сокращена с 1,5 мм до 0,5 мм. Ударная вязкость термоупрочненных рельсов увеличена с 25 Дж/см2 до 45 Дж/см2.The oxygen content is reduced to 12-20 ppm, the nitrogen content is 100-250 ppm. The line length of oxide inclusions is reduced from 1.5 mm to 0.5 mm. Impact strength of heat-strengthened rails increased from 25 J / cm 2 to 45 J / cm 2 .
Источники информацииInformation sources
1. Филиппенков А.А. Ванадийсодержащие стали для отливок. - Екатеринбург: УРО РАН. - 2001. -345 с.1. Filippenkov A.A. Vanadium-containing steels for castings. - Yekaterinburg: Ural Branch of the Russian Academy of Sciences. - 2001. -345 p.
2. Патент РФ №2161205, кл С21С 7/00, 7/072.2. RF patent No. 2161205, class C21C 7/00, 7/072.
3. А.с №968078, кл С21С 7/10.3. A.s No. 968078, class C21C 7/10.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008134839/02A RU2380431C1 (en) | 2008-08-25 | 2008-08-25 | Nitriding method of steel |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008134839/02A RU2380431C1 (en) | 2008-08-25 | 2008-08-25 | Nitriding method of steel |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2380431C1 true RU2380431C1 (en) | 2010-01-27 |
Family
ID=42122111
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008134839/02A RU2380431C1 (en) | 2008-08-25 | 2008-08-25 | Nitriding method of steel |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2380431C1 (en) |
-
2008
- 2008-08-25 RU RU2008134839/02A patent/RU2380431C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101074895B1 (en) | Method of denitrifying molten steel | |
CN109628705B (en) | RH refining method of low-carbon stainless steel | |
CN113416812A (en) | Nitrogen reduction method for high-alloy and high-vanadium steel | |
CN105624367A (en) | Refining device and method for controlling nitrogen content of molten steel | |
RU2380431C1 (en) | Nitriding method of steel | |
JP4686917B2 (en) | Melting method of molten steel in vacuum degassing equipment | |
RU2415180C1 (en) | Procedure for production of rail steel | |
RU2233339C1 (en) | Method of making steel | |
RU2461635C1 (en) | Method of steel out-of-furnace processing by calcium | |
KR20100045053A (en) | Method for refining ferritic stainless steel containing titanium | |
RU2398890C1 (en) | Procedure for refining rail steel in ladle | |
RU2394918C2 (en) | Procedure for melting and degassing rail steel | |
RU2754337C1 (en) | Method for production of nitrogen-doped steel in bucket | |
RU2786736C2 (en) | Method for producing corrosion-resistant titanium steel | |
RU2460807C1 (en) | Manufacturing method of high-carbon steel with further continuous pouring to small-section workpiece | |
RU2425154C1 (en) | Procedure for refining rail steel in ladle-furnace | |
JP7480751B2 (en) | METHOD FOR DENITRATION OF MOLTEN STEEL AND METHOD FOR PRODUCING STEEL | |
CN111876558B (en) | Method for producing peritectic high-strength steel based on LF + VD process and accurately controlling carbon content | |
RU2732840C1 (en) | Steel melting method in oxygen converter | |
RU2681961C1 (en) | Method of producing extremely low-carbon steel | |
RU2254380C1 (en) | Method of production of rail steel | |
RU2574529C1 (en) | Method of producing of low alloyed pipe steel | |
RU2214458C1 (en) | Method of production of steel in steel-making unit | |
RU2640108C1 (en) | Method of producing tube steel | |
RU2016088C1 (en) | Method of out-of-furnace treatment of steel |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120826 |