RU2564205C1

RU2564205C1 - Method of producing especially-low-carbon steel

Info

Publication number: RU2564205C1
Application number: RU2014128794/02A
Authority: RU
Inventors: Петр Александрович Мишнев; Сергей Викторович Никонов; Михаил Валерьевич Жиронкин; Алексей Владимирович Краснов; Илья Геннадьевич Петенков; Артем Викторович Митрофанов; Константин Борисович Бикин; Екатерина Борисовна Белуничева
Original assignee: Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь")
Priority date: 2014-07-14
Filing date: 2014-07-14
Publication date: 2015-09-27

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: method includes the metal output to the steel-ladle at metal temperature at least 1630°C, vacuum decarburisation for 15-20 minutes, at pressure in the vacuum chamber below 0.2 kPa, then pressure in the vacuum chamber is increased to at least 20 kPa, then aluminium is added together with lime in quantity ensuring aluminium content in the metal at least 0.01% and slag basicity 0.8-1.4, then at least after 2 minutes aluminium is added on the basis of its content in metal at least 0.04%, metal is alloyed and treated by calcium in amount of 0.1-0.35 kg of calcium per 1 ton of metal, then steel-ladle is supplied for pouring.

EFFECT: exclusion of pulling of the immersed and casting sleeves during the steel casting due to reduced quantity of the non-metal inclusions, increased output of good metal due to large number of slabs cast under fixed conditions without abrupt casting speed change and significant level variation of the metal in the crystalliser.

2 tbl

Description

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству особонизкоуглеродистых сталей с внепечной обработкой и разливкой на установках непрерывной разливки стали.The invention relates to the field of ferrous metallurgy, in particular to the production of especially low carbon steels with out-of-furnace treatment and casting in continuous casting plants.

Одной из проблем при разливке особонизкоулеродистой стали, раскисленной преимущественно алюминием, является закупорка погружных разливочных стаканов продуктами раскисления, что приводит к необходимости их досрочной замены. Стальные заготовки, разлитые при замене стакана, имеют заведомо высокую загрязненность неметаллическими включениями и азотом и поэтому переводятся в менее ответственное назначение, либо направляются на переплав. В ряде случаев отложения неметаллических включений попадают в кристаллизатор и затягиваются фронтом кристаллизации в разливаемую заготовку, что при дальнейшей горячей деформации заготовки приводит к повышенной отсортировке проката по дефектам поверхности. В связи с этим технология производства особонизкоуглеродистой стали должна обеспечивать минимальную загрязненность металла неметаллическими включениями перед разливкой, что повысит технологичность процесса разливки, его производительность и снизит отсортировку проката по дефектам поверхности.One of the problems when casting especially low-carbon steel, deoxidized mainly by aluminum, is the clogging of submersible filling glasses with deoxidation products, which leads to the need for their early replacement. Steel billets spilled during the replacement of the glass have obviously high contamination by non-metallic inclusions and nitrogen and therefore are transferred to a less responsible destination, or sent to remelting. In some cases, deposits of non-metallic inclusions fall into the mold and are pulled by the crystallization front into the cast billet, which, with further hot deformation of the billet, leads to increased sorting of the rolled products by surface defects. In this regard, the technology for the production of especially low carbon steel should ensure minimal contamination of the metal with non-metallic inclusions before casting, which will increase the manufacturability of the casting process, its productivity and reduce the sorting of rolled products by surface defects.

Известен способ производства стали, включающий отсечку печного шлака и наведение нового высокоосновного шлака с содержанием FeO менее 1%, первичное глубокое раскисление стали при выпуске из печи и окончательное раскисление стали в ковше алюминием, вакуумирование, измерение активности кислорода и содержания серы в стали, расчет количества вводимого в сталь кальция и продувку ее аргоном. Количество кальция определяют с учетом заданного содержания CaO в неметаллических включениях, содержания серы, активности кислорода в стали и содержания CaO и Al₂O₃ в шлаке перед обработкой кальцием [Патент RU 2427650, МПК C21C 7/00, 2009].A known method of steel production, including cutting off furnace slag and introducing a new highly basic slag with an FeO content of less than 1%, primary deep deoxidation of steel upon discharge from the furnace, and final deoxidation of steel in the ladle with aluminum, evacuation, measurement of oxygen activity and sulfur content in steel, calculation of the amount introduced into the steel calcium and purging it with argon. The amount of calcium is determined taking into account the given CaO content in non-metallic inclusions, sulfur content, oxygen activity in steel and the content of CaO and Al ₂ O ₃ in the slag before calcium treatment [Patent RU 2427650, IPC C21C 7/00, 2009].

Недостаток способа заключается в том, что расчет концентрации кальция в расплаве основан на необходимости получения алюминатов кальция с учетом ряда компонентов шлака, но не учитывает режимы аргонной продувки и не в полной мере учитывает окисленность шлака, что не позволяет точно рассчитать необходимое количество кальцийсодержащего модификатора. Кроме того, приведенные в экспериментах отношения (CaO)/(Al₂O₃) в шлаке не позволяют в полной мере удалить образовавшиеся в результате модифицирования неметаллические включения.The disadvantage of this method is that the calculation of the concentration of calcium in the melt is based on the need to obtain calcium aluminates, taking into account a number of slag components, but does not take into account the argon purge regimes and does not fully take into account the slag oxidation, which does not allow to accurately calculate the required amount of calcium-containing modifier. In addition, the (CaO) / (Al ₂ O ₃ ) ratios given in the experiments in the slag do not completely remove non-metallic inclusions formed as a result of the modification.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ внепечной обработки стали, включающий выплавку металла в сталеплавильном агрегате, выпуск плавки в сталеразливочный ковш, ввод раскислителей и вакуумирование. Выпуск стали производят при содержании углерода в металле не более 0,03%, а во время выпуска в сталеразливочный ковш присаживают высокоуглеродистый ферромарганец. Вакуумирование производят в два этапа с различным остаточным давлением и расходом аргона для перемешивания. В процессе вакуумирования производят легирование металла ниобием, титаном и алюминием [Патент RU 2437942, МПК C21C 7/10, 2010].Closest to the technical nature of the present invention is a method of out-of-furnace steel processing, including the smelting of metal in a steelmaking unit, the release of melting into a steel pouring ladle, the introduction of deoxidants and evacuation. Steel is produced when the carbon content in the metal is not more than 0.03%, and at the time of production, high-carbon ferromanganese is placed in the steel pouring ladle. Evacuation is carried out in two stages with different residual pressure and flow rate of argon for mixing. In the process of evacuation produce alloying of metal with niobium, titanium and aluminum [Patent RU 2437942, IPC C21C 7/10, 2010].

Недостаток этого способа - не оптимальный состав образовавшихся в результате внепечной обработки неметаллических включений на основе Al₂O₃, что может приводить к нестабильной разливке металла, вследствие закупоривания неметаллическими включениями разливочных отверстий на участке сталеразливочный ковш - промежуточный ковш и промежуточный ковш - кристаллизатор.The disadvantage of this method is not the optimal composition of non-metallic inclusions formed on the basis of Al ₂ O ₃ formed as a result of out-of-furnace processing, which can lead to unstable casting of metal, due to clogging by non-metallic inclusions of casting holes in the section of a steel-pouring ladle - an intermediate ladle and an intermediate ladle - crystallizer.

Технический результат изобретения - снижение количества неметаллических включений в особонизкоуглеродистых сталях, что исключает затягивание погружных и разливочных стаканов при разливке, обеспечивает увеличение выхода годного металла за счет большего количества слябов, разлитых в стационарных режимах (без резкого перепада скорости разливки и значительного колебания уровня металла в кристаллизаторе), снижает уровень отсортировки проката по дефектам поверхности.The technical result of the invention is to reduce the number of non-metallic inclusions in especially low carbon steels, which eliminates the tightening of immersion and casting glasses during casting, provides an increase in metal yield due to a greater number of slabs cast in stationary conditions (without a sharp drop in casting speed and significant fluctuation of the metal level in the mold ), reduces the level of sorting of rolled products by surface defects.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе производства особонизкоуглеродистой стали, включающем выплавку металла в сталеплавильном агрегате, выпуск металла в сталь-ковш, внепечную обработку, вакуумное обезуглероживание, разливку стали, согласно изобретению выпуск металла в сталь-ковш осуществляют при температуре металла не менее 1630°C, вакуумное обезуглероживание проводят в течение 15-20 мин, при давлении в вакуумкамере менее 0,2 кПа, после чего повышают давление в вакуумкамере до не менее 20 кПа, затем присаживают алюминий совместно с известью в количестве, обеспечивающем получение содержания в металле алюминия не менее 0,01% и основности шлака 0,8-1,4, после чего, не менее чем через 2 мин, присаживают алюминий из расчета получения его в металле не менее 0,04%, производят легирование металла и осуществляют обработку металла кальцием в количестве 0,1-0,35 кг кальция на тонну металла, после чего сталь-ковш подают на разливку.The specified technical result is achieved by the fact that in the method of producing particularly low carbon steel, including the smelting of metal in a steelmaking unit, the release of metal into a steel ladle, after-furnace treatment, vacuum decarburization, steel casting, according to the invention, the metal is released into the steel ladle at a metal temperature of not less than 1630 ° C, vacuum decarburization is carried out for 15-20 minutes, at a pressure in the vacuum chamber of less than 0.2 kPa, after which the pressure in the vacuum chamber is increased to at least 20 kPa, then alum together with lime in an amount that ensures that the aluminum content in the metal is not less than 0.01% and the slag basicity is 0.8-1.4, after which, not less than 2 minutes later, aluminum is added to the base in order to obtain it in the metal not less than 0.04%, they alloy the metal and process the metal with calcium in the amount of 0.1-0.35 kg of calcium per ton of metal, after which the steel ladle is fed to the casting.

Сущность предложенного способа заключается в следующем.The essence of the proposed method is as follows.

Выпуска металла из сталеплавильного агрегата при температуре не менее 1630°C необходим для обеспечения требуемой температуры металла перед разливкой. При температуре металла менее 1630°C возникает необходимость применения химического подогрева металла кислородом на УВС, что ведет к образованию большого числа неметаллических включений и увеличению расхода алюминия.The release of metal from the steelmaking unit at a temperature of at least 1630 ° C is necessary to ensure the required temperature of the metal before casting. When the metal temperature is less than 1630 ° C, there is a need to use chemical heating of the metal with oxygen at the combustion chamber, which leads to the formation of a large number of non-metallic inclusions and an increase in aluminum consumption.

Проведение вакуумного обезуглероживания в течение 15-20 мин при давлении в вакуумкамере менее 0,2 кПа необходимо для обеспечения требуемого содержания углерода в стали. Вакуумное обезуглероживание в течение менее 15 мин и при давлении более 0,2 кПа не позволяют достичь требуемого содержания углерода в стали. Вакуумное обезуглероживание в течение более 20 мин не приводит к дальнейшему значительному снижению содержания углерода в стали и экономически не целесообразно.Carrying out vacuum decarburization for 15-20 minutes at a pressure in the vacuum chamber of less than 0.2 kPa is necessary to ensure the required carbon content in the steel. Vacuum decarburization for less than 15 min and at a pressure of more than 0.2 kPa does not allow to achieve the required carbon content in the steel. Vacuum decarburization for more than 20 minutes does not lead to a further significant decrease in the carbon content in steel and is not economically feasible.

Повышение давления до не менее 20 кПа необходимо для проведения технологических операций присадки извести и алюминия, чтобы исключить формирование окислительной атмосферы в вакуумной камере.An increase in pressure to at least 20 kPa is necessary for carrying out technological operations of lime and aluminum additives in order to prevent the formation of an oxidizing atmosphere in a vacuum chamber.

Присадка алюминия осуществляется двумя порциями, для повышения эффективности раскисления металла и шлака и снижения расхода алюминия.Additive of aluminum is carried out in two portions, to increase the efficiency of deoxidation of metal and slag and reduce aluminum consumption.

Присадка алюминия совестно с известью в количестве, обеспечивающем получение содержания в металле алюминия не менее 0,01% и основности шлака 0,8-1,4, гарантирует получение раскисленного шлака с оптимальными ассимилирующими свойствами по отношению к продуктам раскисления стали алюминием. Присадка алюминия в количестве, обеспечивающем получение содержания алюминия в металле менее 0,01%, приводит к менее качественному раскислению шлака и способствует образованию неметаллических включений. Присадка извести в количестве, обеспечивающем основность меньшую 0,8 или большую 1,4, снижает эффективность образования модифицированных неметаллических включений и их удаление из металла в шлак.The aluminum additive, together with lime, in an amount that provides an aluminum content of at least 0.01% and a slag basicity of 0.8-1.4, guarantees deoxidized slag with optimal assimilating properties with respect to aluminum steel deoxidation products. The aluminum additive in an amount that ensures the aluminum content in the metal is less than 0.01% leads to lower quality slag deoxidation and contributes to the formation of non-metallic inclusions. The lime additive in an amount providing a basicity of less than 0.8 or greater than 1.4, reduces the efficiency of the formation of modified non-metallic inclusions and their removal from metal to slag.

Повторная присадка алюминия раннее 2 мин после ввода первой присадки алюминия совместно с известью приводит к изменению свойств шлака и снижает эффективное модифицирование неметаллических включений.Re-addition of aluminum early 2 min after entering the first aluminum additive together with lime leads to a change in the properties of slag and reduces the effective modification of non-metallic inclusions.

Присадка алюминия из расчета получения содержания алюминия в металле не менее 0,04% обеспечивает получение заданного содержания алюминия в металле, которое свидетельствует о глубоком раскислении металла.The aluminum additive, based on the calculation of the aluminum content in the metal of at least 0.04%, provides the specified aluminum content in the metal, which indicates a deep deoxidation of the metal.

Ввод в глубину расплава кальцийсодержащего реагента из расчета 0,1-0,35 кг кальция на тонну стали обеспечивает эффективное модифицирование неметаллических включений на основе оксида алюминия. Ввод большего, либо меньшего количества кальцийсодержащего реагента не позволяет модифицировать неметаллические включения, перевести их в жидкое состояние, эффективно удалять из металла и исключить их отложения на разливочных стаканах.The introduction of a calcium-containing reagent into the depth of the melt at the rate of 0.1-0.35 kg of calcium per ton of steel provides an effective modification of non-metallic inclusions based on aluminum oxide. The introduction of a greater or lesser amount of calcium-containing reagent does not allow to modify non-metallic inclusions, transfer them to a liquid state, effectively remove them from the metal and exclude their deposits on pouring glasses.

Пример реализации способа.An example implementation of the method.

Предложенный способ производства особонизкоуглеродистой стали был реализован в кислородно-конвертерном цехе. После выплавки, металл выпускали в сталь-ковш, осуществляли внепечную обработку, вакуумное обезуглероживание и разливку стали. Было произведено 6 опытных плавок.The proposed method for the production of extra low carbon steel was implemented in an oxygen-converter shop. After smelting, the metal was discharged into a steel ladle, out-of-furnace treatment, vacuum decarburization and casting of steel were carried out. It was made 6 experimental swimming trunks.

Условия проведения экспериментов приведены в таблице 1. Примеры 1-3 с соблюдением предложенных технических параметров, примеры 4-5 с не соблюдением некоторых параметров.The experimental conditions are shown in table 1. Examples 1-3 in compliance with the proposed technical parameters, examples 4-5 in non-compliance with some parameters.

Результаты экспериментов представлены в таблице 2. Из представленных результатов видно, что при выполнении всех предложенных технических решений (примеры 1-3) разливка стали производится стабильно без замен погружных стаканов по причине отложений неметаллических включений, значительного изменения уровня металла в кристаллизаторе, а отсортировка готового проката по дефектам сталеплавильного происхождения не превышает 1,1%. Напротив, при невыполнении предложенных технических решений (примеры 4-5) процесс разливки протекает не стабильно, а отсортировка готового проката по дефектам сталеплавильного происхождения достигает 16,6%.The experimental results are presented in table 2. It can be seen from the presented results that when all the proposed technical solutions (examples 1-3) are fulfilled, the steel is cast stably without replacing the immersion nozzles due to deposits of non-metallic inclusions, a significant change in the level of the metal in the mold, and sorting of finished products for defects of steelmaking origin does not exceed 1.1%. On the contrary, if the proposed technical solutions (examples 4-5) are not followed, the casting process does not proceed stably, and the sorting of finished products by defects of steelmaking origin reaches 16.6%.

Таким образом, предложенный способ производства особонизкоуглеродистой стали позволяет снизить отсортировку холоднокатаного проката по поверхностным дефектам сталеплавильного происхождения, а также повысить технологичность получения непрерывнолитых заготовок из данной стали.Thus, the proposed method for the production of ultra-low carbon steel allows to reduce the sorting of cold-rolled steel according to surface defects of steelmaking origin, as well as to increase the manufacturability of producing continuously cast billets from this steel.

Claims

Method for the production of very low carbon steel, including smelting of metal in a steel-smelting unit, metal discharge into a steel-ladle, after-furnace treatment, vacuum decarburization and steel casting, characterized in that the metal is released into steel-ladle at a temperature of at least 1630 ° C, vacuum decarburization is carried out for 15-20 minutes at a pressure in the vacuum chamber of less than 0.2 kPa, after which the pressure in the vacuum chamber is increased to at least 20 kPa, then aluminum is added together with lime in an amount that provides the aluminum content in the metal is not less than 0.01% and the slag basicity is 0.8-1.4, after which, after no less than 2 minutes, aluminum is added to the metal in the calculation of obtaining it at least 0.04%, and the metal is alloyed and they process the metal with calcium in an amount of 0.1-0.35 kg of calcium per ton of metal, after which the steel ladle is fed to the casting.