RU2441924C1 - Steel circulation degassing method - Google Patents
Steel circulation degassing method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2441924C1 RU2441924C1 RU2010126231/02A RU2010126231A RU2441924C1 RU 2441924 C1 RU2441924 C1 RU 2441924C1 RU 2010126231/02 A RU2010126231/02 A RU 2010126231/02A RU 2010126231 A RU2010126231 A RU 2010126231A RU 2441924 C1 RU2441924 C1 RU 2441924C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- metal
- argon
- vacuum chamber
- steel
- jets
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при внепечном рафинировании стали путем циркуляционного вакуумирования.The invention relates to ferrous metallurgy and can be used for out-of-furnace steel refining by circulating evacuation.
Известен способ циркуляционного вакуумирования стали, включающий подачу транспортирующего газа (аргона) во всасывающий патрубок, в котором расход газа (аргона) для ковшей емкостью 100-400 т (наиболее употребительных в высокопроизводительных кислородо-конверторных и электросталеплавильных цехах) принимается в диапазоне от 400 л/мин до 1200 л/мин, что соответствует удельному расходу аргона (3-4)·10-3 м3/(мин·т) [Морозов А.Н. Внепечное вакуумирование стали. / А.Н.Морозов, М.М.Стрекаловский, Г.И.Чернов, Я.Е.Кацнельсон. - М.: Металлургия, 1975. - С.143-154].A known method of circulating evacuation of steel, including the supply of a transporting gas (argon) to the suction pipe, in which the flow of gas (argon) for ladles with a capacity of 100-400 tons (the most common in high-performance oxygen-converter and electric steel-making shops) is taken in the range from 400 l / min up to 1200 l / min, which corresponds to a specific consumption of argon (3-4) · 10 -3 m 3 / (min · t) [Morozov A.N. Out-of-furnace degassing of steel. / A.N. Morozov, M.M. Strekalovsky, G.I. Chernov, Ya.E. Katsnelson. - M .: Metallurgy, 1975. - S.143-154].
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому способу является способ циркуляционного вакуумирования стали, включающий ввод аргона в металл во всасывающем патрубке и в вакуумной камере горизонтальными струями в радиальном направлении с соотношением расходов аргона через всасывающий патрубок и вакуумную камеру в пределах (1:1)-(2:1) соответственно. Ввод аргона в металл в вакуумной камере осуществляется через 16 фурм диаметром 3 мм. Параметры вакуумной обработки при этом: емкость ковша (масса плавки) 250 т, скорость отсоса 1500 кг/час, расход аргона через патрубок составляет от 240 до 300 м3/час (16-20)·10-3 м3/(мин·т), расход аргона в вакуум-камере составляет от 120 до 300 м3/час (8-20)·10-3 м3/(мин·т) [Производство стали с ультранизкими содержаниями углерода и азота на заводе фирмы «Ниппон Кокан» в Фукуяма. // Новости черной металлургии за рубежом. 1996. №2. С.37-39].The closest in technical essence and the achieved effect to the proposed method is a method of circulating evacuation of steel, comprising introducing argon into the metal in the suction pipe and in the vacuum chamber with horizontal jets in the radial direction with a ratio of argon flow rates through the suction pipe and vacuum chamber within (1: 1 ) - (2: 1) respectively. Argon is introduced into the metal in a vacuum chamber through 16 lances with a diameter of 3 mm. The vacuum treatment parameters are: bucket capacity (smelting mass) 250 t, suction speed 1,500 kg / h, argon consumption through the nozzle is from 240 to 300 m 3 / h (16-20) · 10 -3 m 3 / (min · t), the argon consumption in the vacuum chamber is from 120 to 300 m 3 / h (8-20) · 10 -3 m 3 / (min · t) [Steel production with ultra-low contents of carbon and nitrogen at the Nippon Kokan plant In Fukuyama. // News of ferrous metallurgy abroad. 1996. No2. S.37-39].
Недостатком этого способа является высокий удельный расход аргона, требующий применения вакуум-насосов повышенной производительности - 6 кг/(час·т) (1500 кг/час:250 т) по сравнению с обычной производительностью (около 3 кг/(час·т)). Это связано с увеличением затрат на стоимость аргона, производство пара и водоподготовку.The disadvantage of this method is the high specific consumption of argon, which requires the use of vacuum pumps of increased productivity - 6 kg / (h · t) (1500 kg / h: 250 t) compared with the usual capacity (about 3 kg / (h · t)) . This is due to an increase in the cost of argon, steam production and water treatment.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является снижение расхода энергоносителей (аргона, пара, воды) на вакуумирование стали при гарантированном получении ультранизких содержаний углерода и газов (водорода, азота).The problem to which the invention is directed is to reduce the consumption of energy carriers (argon, steam, water) for evacuation of steel with guaranteed receipt of ultra-low contents of carbon and gases (hydrogen, nitrogen).
Техническим результатом изобретения является снижение общего расхода вводимого в вакуумную камеру аргона и уменьшение требуемой производительности вакуумного насоса (относительно прототипа) при гарантированном получении ультранизких содержаний углерода и газов.The technical result of the invention is to reduce the total consumption of argon introduced into the vacuum chamber and reduce the required performance of the vacuum pump (relative to the prototype) with guaranteed production of ultra-low contents of carbon and gases.
Указанная задача решается тем, что в способе циркуляционного вакуумирования стали, включающем опускание патрубков вакуумной камеры в ковш с металлом, снижение давления над металлом, ввод аргона во всасывающий патрубок и в вакуумую камеру горизонтальными струями в радиальном направлении с соотношением расходов аргона через всасывающий патрубок и вакуумную камеру в пределах (1:1)-(2:1) соответственно, согласно изобретению, аргон вводят со звуковой скоростью истечения до содержания [С] в металле в интервале 0,040-0,001%.This problem is solved by the fact that in the method of circulating evacuation of steel, which includes lowering the nozzles of the vacuum chamber into the ladle with metal, reducing the pressure above the metal, introducing argon into the suction nozzle and into the vacuum chamber by horizontal jets in the radial direction with the ratio of argon flow rates through the suction nozzle and vacuum the chamber in the range of (1: 1) - (2: 1), respectively, according to the invention, argon is introduced at a sound velocity of expiration to the content of [C] in the metal in the range of 0.040-0.001%.
Кроме того, аргон в вакуумной камере в металл вводят плоскими струями шириной при входе их в металл 0,5-1 мм и длиной 6-14 мм.In addition, argon in a vacuum chamber is introduced into the metal with flat jets with a width of 0.5-1 mm and a length of 6-14 mm when they enter the metal.
Кроме того, общий расход аргона в вакуумной камере составляет (5-7,9)·10-3 м3/(т·мин).In addition, the total consumption of argon in a vacuum chamber is (5-7.9) · 10 -3 m 3 / (t · min).
Кроме того, аргон в вакуумной камере в металл вводят пульсирующими струями.In addition, argon in a vacuum chamber is introduced into the metal by pulsating jets.
Известно, что удаление из металла углерода и растворенного газа хорошо описывается кинетическим уравнением первого порядка:It is known that the removal of carbon and dissolved gas from a metal is well described by a first-order kinetic equation:
, ,
где С, C0 - текущая и начальная концентрации углерода или газа;where C, C 0 - current and initial concentration of carbon or gas;
F/Vm - удельная поверхность раздела фаз металл-газ.F / V m is the specific metal-gas phase interface.
Продувка аргоном плоскими струями в приведенном режиме в условиях пониженного остаточного давления приводит к созданию скоростных струй, дробящихся в объеме металла на множество мелких пузырьков, увеличивая во много крат значение F/Vm и тем самым скорость и эффективность обезуглероживания и дегазации.Argon flushing with flat jets in the reduced mode under conditions of reduced residual pressure leads to the creation of high-speed jets, crushing in the metal volume into many small bubbles, increasing the F / V m value many times and thereby the speed and efficiency of decarburization and degassing.
Кроме того, в околоструйном пространстве происходит разгон металла. Наличие градиента скоростей в объеме металла приводит к образованию зон пониженного давления с выделением в них пузырьков растворенного газа, т.е. происходит так называемое явление газовой кавитации, которая, как известно, возникает при определенном отношенииIn addition, metal acceleration occurs in the near-jet space. The presence of a velocity gradient in the metal volume leads to the formation of zones of reduced pressure with the release of dissolved gas bubbles in them, i.e. the so-called phenomenon of gas cavitation occurs, which, as you know, occurs with a certain ratio
(обычно = 0,3-1,0), (usually = 0.3-1.0)
где ρ, V - плотность и скорость расплава;where ρ, V is the density and velocity of the melt;
Δр - разность между общим и парциальным давлением газа в данной точке.Δр is the difference between the total and partial pressure of the gas at a given point.
Таким образом, наряду с пузырьками аргона в объеме металла в вакуум-камере дополнительно возникают и находятся пузырьки выделяющегося газа (СО, Н2, N2). Эти пузырьки термодинамически неустойчивые при атмосферном давлении, в условиях пониженного давления, особенно в вакуум-камере, энергично растут, увеличивая еще больше эффект рафинирования металла.Thus, along with argon bubbles in the metal volume in the vacuum chamber, bubbles of evolved gas (CO, H 2 , N 2 ) also appear and are located. These bubbles are thermodynamically unstable at atmospheric pressure, under conditions of reduced pressure, especially in a vacuum chamber, grow vigorously, increasing even more the effect of metal refining.
Верхние значения диапазона удельного расхода аргона выбраны из условий недопущения выбросов металла в вакуум-провод установки, нижние - для условий при продувке аргоном со звуковой скоростью, обеспечивающих возникновение газовой кавитации.The upper values of the specific argon flow rate range are selected from the conditions for preventing metal emissions into the vacuum conduit of the installation, and the lower ones are for conditions when purging with argon at a sound speed, which ensures the occurrence of gas cavitation.
Применение пульсирующего потока аргона позволяет дополнительно интенсифицировать перемешивание металла и процесс массопереноса в объеме металла к поверхности раздела «металл - инертный газ» и увеличить контактную поверхность металла и газа без увеличения расхода инертного газа.The use of a pulsating argon flow allows one to further intensify the mixing of the metal and the mass transfer process in the metal volume to the metal – inert gas interface and increase the contact surface of the metal and gas without increasing the inert gas consumption.
Изобретение позволяет гарантированно получать ультранизкие содержания углерода (не более 0,002-0,003%) и газов (водорода (не более 1-2 см3/100 г), азота (не более 0,003-0,004% при использовании шихты чистой по нитридообразующим элементам, например по титану и др.) при вакуумировании нераскисленной стали и низкие содержания газов (водорода не более 1 см3/100 г и азота (не более 0,004%) при вакуумировании даже раскисленной стали.The invention allows guaranteed to receive the content of ultra-low carbon (less than 0.002-0.003%) and gas (hydrogen (no more than 2.1 cm 3 / 100g), nitrogen (less than 0.003-0.004% when using a batch of pure nitride elements, such as titanium et al.) for evacuating the non-deoxidized steel and low concentrations of gases (hydrogen is not more than 1 cm 3/100 g and nitrogen (less than 0.004%) even killed steel during evacuation.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет гарантированно получать ультранизкие содержания углерода и вредных газов без повышения текущих издержек и ввода дополнительных мощностей для производства пара и подготовленной воды.Thus, the proposed method allows guaranteed to obtain ultra-low content of carbon and harmful gases without increasing current costs and commissioning additional capacities for the production of steam and prepared water.
Пример реализации предлагаемого способа иллюстрируется на фиг.1-5.An example implementation of the proposed method is illustrated in figures 1-5.
На фиг.1 представлен циркуляционный вакууматор.Figure 1 shows the circulation vacuum.
На фиг.2 представлен разрез А-А циркуляционного вакууматора.Figure 2 presents a section aa of a circulation vacuum degasser.
На фиг.3 представлен разрез Б-Б циркуляционного вакууматора.Figure 3 presents a section bB of the circulation vacuum.
На фиг.4 представлен вид В циркуляционного вакууматора.Figure 4 presents a view In a circulating vacuum.
На фиг.5 и 6 представлено сравнительное количество образующихся пузырьков газа при вводе аргона в металл плоскими струями (фиг.5) и обычными (круглыми) струями (фиг.6).Figures 5 and 6 show the comparative number of gas bubbles formed when argon is introduced into the metal by flat jets (Fig. 5) and conventional (round) jets (Fig. 6).
Позициями (фиг.1-6) обозначены: 1 - ковш, 2 - вакуумная камера, 3 - всасывающий патрубок, 4 - сливной патрубок, 5 - расплавленный металл, 6 - фурма для ввода струи аргона.Positions (figures 1-6) are indicated: 1 - bucket, 2 - vacuum chamber, 3 - suction pipe, 4 - drain pipe, 5 - molten metal, 6 - tuyere for introducing an argon stream.
Способ осуществляют образом.The method is carried out in a manner.
Ковш 1 устанавливают под вакуумную камеру 2 RH-установки, у ковша имеется два патрубка, один из которых всасывающий 3, а другой - сливной 4. В нижнюю часть всасывающего патрубка 3 и в вакуумную камеру 2 начинают вдувать аргон. Затем RH-установку опускают патрубками 3 и 4 в металл 5 в ковше 1, включают вакуум-насос, и расплавленный металл 5, вследствие разности давлений между вакуумной камерой 2 и атмосферой, поднимается по обоим патрубкам 3, 4 на барометрическую высоту в вакуумную камеру. Вводимые через фурмы 6 со звуковыми скоростями струи аргона приводят к возникновению огромной дополнительной реакционной поверхности, интенсифицируя и углубляя процесс обезуглероживания и дегазации расплавленного металла 5. Из сливного патрубка 4 дегазированный металл, попадая снова в ковш 1, смешивается с находящимся в ней расплавленным металлом 5, уменьшая содержание углерода и газов. По окончании процесса циркуляции металла насос отключают, RH-установку поднимают и прекращают подачу аргона.The
Пример 1Example 1
При производстве стали IF-типа требуется иметь сверхнизкий уровень содержания атомов внедрения, особенно [С]≤0,003% и [N]≤0,0035%. При выплавке в кислородном конвертере железоуглеродистый нераскисленный полупродукт выпускают в ковш. При выпуске присаживают точно необходимое количество углерода для предварительного раскисления, устанавливая перед ваккумированием на RH-установке содержание [С]=0,02-0,04% и [О]=0,04-0,05%. Далее ковш с металлом подают на RH-установку. До начала вакуумирования (за 0,5-1 минуту) во всасывающий патрубок и в вакуумную камеру начинают подавать аргон с расходом, исключающим заход металла в фурмы. Затем RH-установку опускают патрубками в металл в ковше. После достижения Рост=300 мм рт.ст. в патрубок и в вакуумную камеру вводят аргон со звуковой скоростью при отношении расходов в патрубке и в вакуумной камере 1:1 и вакуумируют при Рост≤1 мм рт.ст. в течение 15-20 мин. Затем за 4-5 мин до окончания расход аргона уменьшают до обычного уровня и для связывания С, О, S, N в металл вводят необходимое количество алюминия, титана и ниобия. Спустя 5-7 минут после этого насос останавливают. RH-установку поднимают и подачу аргона прекращают.In the production of IF-type steel, it is required to have an extremely low level of interstitial atoms, especially [C] ≤0.003% and [N] ≤0.0035%. When smelted in an oxygen converter, the iron-carbon unoxidized intermediate is discharged into the ladle. At the release, exactly the required amount of carbon is added for preliminary deoxidation, setting the contents of [C] = 0.02-0.04% and [O] = 0.04-0.05% before vacuuming on the RH-unit. Next, the metal bucket is fed to the RH installation. Before the start of evacuation (in 0.5-1 minute), argon is fed into the suction pipe and into the vacuum chamber with a flow rate that excludes the entry of metal into the tuyeres. Then the RH installation is lowered by nozzles into the metal in the bucket. After reaching R ost = 300 mm RT.article argon is introduced into the nozzle and into the vacuum chamber at a sound speed with a flow ratio of 1: 1 in the nozzle and in the vacuum chamber and vacuum at P ost ≤1 mm Hg. within 15-20 minutes Then, 4–5 min before the end, the argon flow rate is reduced to the usual level and the required amount of aluminum, titanium, and niobium is introduced into the metal to bind C, O, S, N. 5-7 minutes after this, the pump is stopped. RH-installation is raised and the flow of argon is stopped.
Пример 2Example 2
Из кислородного конвертера выпускают железоуглеродистый полупродукт с [С]=0,04%, металл подают на RH-установку. Вводят аргон в патрубок и в вакуумную камеру плоскими струями в количестве, исключающем заход металла в плоские фурмы. Опускают RH-установку в металл в ковше и увеличивают расход аргона в патрубке и в вакуумной камере до 5·10-3 м3/(т·мин). Вводят аргон плоскими горизонтальными струями размером 0,51 мм×6 мм со звуковой скоростью. Затем по достижении [С]=0,002-0,001% расход аргона снижают до обычного уровня (4,0-4,5)·10-3 м3/(т·мин), присаживают раскислители (алюминий, титан, ниобий) и вакуумируют еще 5-7 мин. После этого насос отключают, RH-установку поднимают и прекращают подачу аргона.An iron-carbon intermediate with [C] = 0.04% is released from the oxygen converter, the metal is fed to the RH unit. Argon is introduced into the nozzle and into the vacuum chamber with flat jets in an amount excluding the entry of metal into the flat tuyeres. The RH installation is lowered into the metal in the bucket and the argon consumption in the nozzle and in the vacuum chamber is increased to 5 · 10 -3 m 3 / (t · min). Argon is introduced by flat horizontal jets of size 0.51 mm × 6 mm with sound speed. Then, upon reaching [C] = 0.002-0.001%, the argon consumption is reduced to the usual level (4.0-4.5) · 10 -3 m 3 / (t · min), deoxidants are added (aluminum, titanium, niobium) and vacuum another 5-7 minutes After that, the pump is turned off, the RH installation is raised and the argon supply is stopped.
Пример 3Example 3
Железоуглеродистый полупродукт выпускают из кислородного конвертера при [С]=0,02-0,04%, корректируют [О] присаживанием углерода в ковш до [О]=0,04-0,05% и подают на RH-установку. Затем подают в патрубок и в вакуумную камеру аргон, опускают RH-установку, включают вакуумный насос и подают аргон со звуковой скоростью плоскими струями размером 1 мм×14 мм с расходом 7,9·10-3 м3/(т·мин) в патрубок и в вакуумную камеру соответственно в интервале [С]=0,040-0,001%. По достижении [С]=0,002-0,001% интенсивность ввода аргона понижают до обычной (4,0-4,5)·10-3 м3/(т·мин), присаживают алюминий, титан, ниобий и вакуумируют еще 6-8 мин. Затем насос отключают, RH-установку поднимают и прекращают подачу аргона.The iron-carbon intermediate is discharged from the oxygen converter at [C] = 0.02-0.04%, corrected [O] by planting carbon in the bucket to [O] = 0.04-0.05%, and fed to the RH unit. Then argon is fed into the nozzle and into the vacuum chamber, the RH installation is lowered, the vacuum pump is turned on, and argon is fed at a sound speed with 1 mm × 14 mm flat jets with a flow rate of 7.9 · 10 -3 m 3 / (t · min) the nozzle and into the vacuum chamber, respectively, in the interval [C] = 0.040-0.001%. Upon reaching [C] = 0.002-0.001%, the argon input intensity is reduced to normal (4.0-4.5) · 10 -3 m 3 / (t · min), aluminum, titanium, niobium are added and vacuum is applied for another 6-8 min Then the pump is turned off, the RH-installation is raised and the flow of argon is stopped.
Пример 4Example 4
Выполняется как в примере 1, но при этом аргон в вакуумную камеру вводят пульсирующими струями.It is carried out as in example 1, but argon is introduced into the vacuum chamber by pulsating jets.
Изобретение позволяет гарантированно получать ультранизкие содержания углерода и газов (водорода, азота) при снижении расхода энергоносителей на вакуумирование стали.The invention allows guaranteed to obtain ultra-low content of carbon and gases (hydrogen, nitrogen) while reducing energy consumption for evacuation of steel.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010126231/02A RU2441924C1 (en) | 2010-06-29 | 2010-06-29 | Steel circulation degassing method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010126231/02A RU2441924C1 (en) | 2010-06-29 | 2010-06-29 | Steel circulation degassing method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2441924C1 true RU2441924C1 (en) | 2012-02-10 |
Family
ID=45853644
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010126231/02A RU2441924C1 (en) | 2010-06-29 | 2010-06-29 | Steel circulation degassing method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2441924C1 (en) |
-
2010
- 2010-06-29 RU RU2010126231/02A patent/RU2441924C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Производство стали с ультранизкими содержаниями углерода и азота на заводе «Ниппон Кокан» в Фукуяма. - Новости черной металлургии за рубежом. - М.: Металлургия, 1996, №2, с.37-39. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6838419B2 (en) | Melting method of high nitrogen and low oxygen steel | |
KR100723376B1 (en) | Vaccum degassing apparatus | |
RU2441924C1 (en) | Steel circulation degassing method | |
KR101796088B1 (en) | Refining method of alloy steel | |
CN113621759B (en) | Method for improving RH refining effect by adopting hydrogen | |
JP2767674B2 (en) | Refining method of high purity stainless steel | |
JPH05239534A (en) | Method for melting non-oriented electric steel sheet | |
JPH05171253A (en) | Method for desulfurizing molten steel | |
JPS6021207B2 (en) | Manufacturing method of ultra-low carbon molten steel | |
KR100213326B1 (en) | Refining method of r.h vacuum degasing and the same device | |
JPH05214430A (en) | Method for vacuum-refining molten steel | |
JPH06116626A (en) | Method for smelting low carbon steel by using vacuum refining furnace | |
RU2754337C1 (en) | Method for production of nitrogen-doped steel in bucket | |
JP3118606B2 (en) | Manufacturing method of ultra-low carbon steel | |
JP7468567B2 (en) | Method for denitrification of molten steel | |
SU1331896A1 (en) | Method of microalloying steel with active elements | |
JPH1161237A (en) | Production of extra-low carbon steel by vacuum refining | |
JP3785257B2 (en) | Method for degassing stainless steel | |
SU1454866A1 (en) | Method of intermittent evacuation of steel | |
RU2002816C1 (en) | Process of degassing and desulfurization of stainless steel | |
JPH02267213A (en) | Method for vacuum-decarbonizing molten steel | |
JPH01268815A (en) | Vacuum degassing treatment of molten steel | |
RU2406768C1 (en) | Procedure for steel degassing | |
JPH05209214A (en) | Production of extremely low carbon and extremely low nitrogen steel | |
SU692862A1 (en) | Method of steel production |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130630 |