RU2810468C1 - Method for casting semi-finished steel with high titanium content - Google Patents
Method for casting semi-finished steel with high titanium content Download PDFInfo
- Publication number
- RU2810468C1 RU2810468C1 RU2023102619A RU2023102619A RU2810468C1 RU 2810468 C1 RU2810468 C1 RU 2810468C1 RU 2023102619 A RU2023102619 A RU 2023102619A RU 2023102619 A RU2023102619 A RU 2023102619A RU 2810468 C1 RU2810468 C1 RU 2810468C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- slag
- steel
- content
- paragraphs
- aluminum
- Prior art date
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 71
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 71
- 239000010936 titanium Substances 0.000 title claims abstract description 42
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 36
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000005266 casting Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 85
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 40
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 38
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 34
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 17
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000000047 product Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims abstract description 7
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 39
- 229910004261 CaF 2 Inorganic materials 0.000 claims description 27
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims description 23
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 15
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 12
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 claims description 7
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 6
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 claims description 3
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 claims description 3
- 230000029142 excretion Effects 0.000 claims description 3
- 239000004571 lime Substances 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 2
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract description 3
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 29
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 29
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 23
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 23
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical class [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 3
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001200 Ferrotitanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 Fe-70%Ti or Fe-35%Ti Chemical compound 0.000 description 1
- 229910015189 FeOx Inorganic materials 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003087 TiOx Inorganic materials 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000011020 pilot scale process Methods 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- HLLICFJUWSZHRJ-UHFFFAOYSA-N tioxidazole Chemical compound CCCOC1=CC=C2N=C(NC(=O)OC)SC2=C1 HLLICFJUWSZHRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003608 titanium Chemical class 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к литью стального полуфабриката с высоким содержанием титана.The invention relates to the casting of semi-finished steel products with a high titanium content.
Стали FeTiB2 привлекают большое внимание благодаря их соответствующему высокому модулю упругости E, низкой плотности и высокому пределу прочности при растяжении, что делает их весьма перспективными для автомобильной промышленности, где снижение веса транспортных средств и безопасность являются постоянными задачами. Однако эти стали сложны в производстве из-за ограничений, связанных с формированием выделений. Таким образом, были разработаны различные решения для изготовления таких сталей и, в частности, для решения проблем с литейными свойствами.FeTiB2 steels have attracted much attention due to their corresponding high modulus E, low density and high tensile strength, making them highly promising for the automotive industry where vehicle weight reduction and safety are ongoing challenges. However, these steels are difficult to produce due to limitations associated with the formation of precipitates. Thus, various solutions have been developed for the production of such steels and, in particular, to solve problems with casting properties.
US 20130174942 раскрывает сталь FeTiB2, включающую 2,5 - 7,2% масс. Ti, которую разливают при температуре литья, не превышающей более чем на 40°C температуру ликвидуса указанной стали. Это позволяет иметь мелкодисперсную микроструктуру.US 20130174942 discloses FeTiB2 steel comprising 2.5 - 7.2% wt. Ti, which is cast at a casting temperature not exceeding the liquidus temperature of the specified steel by more than 40°C. This allows for a fine microstructure.
EP 3612657 раскрывает конкретный состав стали, в котором содержание свободного Ti в стали составляет по меньшей мере 0,95%, и благодаря этому содержанию свободного Ti структура стали остается в основном ферритной при любой температуре ниже температуры ликвидуса. В результате твердость стали в горячем состоянии значительно снижается по сравнению со сталями, известного уровня техники, так что литейные свойства повышаются. Отливку предпочтительно выполнять в виде тонких слябов.EP 3612657 discloses a particular steel composition in which the free Ti content of the steel is at least 0.95%, and due to this free Ti content the structure of the steel remains substantially ferritic at any temperature below the liquidus temperature. As a result, the hot hardness of the steel is significantly reduced compared to prior art steels, so that the casting properties are improved. Casting is preferably performed in the form of thin slabs.
Однако каким бы ни был метод литья, требуется, чтобы жидкая сталь поступала на разливочную станцию с соответствующими составом, температурой и вязкостью. Для этих конкретных марок эта стадия является одной из самых сложных. В процессе выплавки стали, в зависимости от состава шлака и температуры, некоторые компоненты шлака могут выделяться. В случае с высоким содержанием титана титан имеет тенденцию распределяться и мигрировать в сторону шлака, а поскольку оксиды титана имеют тенденцию выделяться при температуре литья, скорость кристаллизации шлака резко возрастает. Подходящая скорость кристаллизации при изготовлении стали это когда можно отбирать пробы расплавленного металла, в то время как такой шлак все еще покрывает расплавленный металл, чтобы избежать контакта с воздухом.However, whatever the casting method, it is required that the liquid steel enters the casting station with the appropriate composition, temperature and viscosity. For these specific brands, this stage is one of the most difficult. During the steelmaking process, depending on the slag composition and temperature, some slag components may be released. In the case of high titanium content, titanium tends to distribute and migrate towards the slag, and since titanium oxides tend to precipitate at casting temperature, the rate of slag crystallization increases sharply. An appropriate crystallization rate in steelmaking is when molten metal can be sampled while such slag is still covering the molten metal to avoid contact with air.
Таким образом, существует потребность в способе литья, позволяющем отливать стальные полуфабрикаты с высоким содержанием титана, т.е. превышающим 3,5% масс.Thus, there is a need for a casting process capable of casting semi-finished steel products with a high titanium content, i.e. exceeding 3.5% wt.
Эта проблема решается способом согласно изобретению, в котором выполняют следующие стадии:This problem is solved by the method according to the invention, in which the following steps are performed:
A/ добавление алюминия в жидкую сталь таким образом, чтобы жидкая сталь содержала по меньшей мере 0,1% масс. алюминия,A/ adding aluminum to liquid steel so that the liquid steel contains at least 0.1 wt.%. aluminum,
B/ добавление в жидкую сталь минеральных соединений, содержащих алюминий и/или кальций и, необязательно, магний и CaF2, для достижения и поддержания состава шлака, в котором отношение CaO к Al2O3 (CaO/Al2O3) составляет 0,7 - 2, шлак, содержащий до 25% масс. CaF2,B/ adding mineral compounds containing aluminum and/or calcium and, optionally, magnesium and CaF 2 to liquid steel to achieve and maintain a slag composition in which the ratio of CaO to Al 2 O 3 (CaO/Al 2 O 3 ) is 0 ,7 - 2, slag containing up to 25% wt. CaF2 ,
C/ добавление титана в жидкую сталь для достижения заданного состава,C/ adding titanium to liquid steel to achieve a given composition,
D/ отливка стали в виде полуфабриката.D/ steel casting in the form of a semi-finished product.
Способ по изобретению также может включать следующие необязательные характеристики, рассматриваемые отдельно или в соответствии со всеми возможными техническими комбинациями:The method according to the invention may also include the following optional characteristics, considered separately or in accordance with all possible technical combinations:
- количество добавляемого алюминия такое, чтобы жидкая сталь содержала более 0,2% масс. алюминия, предпочтительно более 0,4% масс.- the amount of added aluminum is such that the liquid steel contains more than 0.2 wt.%. aluminum, preferably more than 0.4 wt.%.
- стальной полуфабрикат содержит бор с минимальным массовым содержанием, удовлетворяющим следующему уравнению: %B≥0,45x%Ti-1,35%,- the semi-finished steel product contains boron with a minimum mass content that satisfies the following equation: %B≥0.45x%Ti-1.35%,
- между стадиями А и В осуществляется стадия нагрева жидкой стали,- between stages A and B, the stage of heating liquid steel is carried out,
- после стадии С выполняют стадию добавления бора,- after stage C, the stage of adding boron is performed,
- добавление бора осуществляется на стадии В,- boron is added at stage B,
- на стадии B добавляют шпат CaF2, чтобы получить состав с содержанием CaF2 6 - 15% масс.,- at stage B, CaF 2 spar is added to obtain a composition with a CaF 2 content of 6 - 15% wt.,
- на стадии В добавляют магнезию, чтобы получить в составе шлака содержание MgO 5 - 15% масс.,- at stage B, magnesia is added to obtain a MgO 5 content of 15 wt.% in the slag composition,
- на стадии В добавляют минеральные соединения для получения состава шлака, в котором отношение CaO к Al2O3 (CaO/Al2O3) составляет 0,9 - 1,3,- at stage B, mineral compounds are added to obtain a slag composition in which the ratio of CaO to Al 2 O 3 (CaO/Al 2 O 3 ) is 0.9 - 1.3,
- добавление минеральных соединений осуществляют до получения состава шлака, в котором отношение CaO к Al2O3 (CaO/Al2O3) составляет 1,4 - 2, причем шлак дополнительно содержит 6 - 12 % масс. CaF2,- the addition of mineral compounds is carried out until a slag composition is obtained, in which the ratio of CaO to Al 2 O 3 (CaO/Al 2 O 3 ) is 1.4 - 2, and the slag additionally contains 6 - 12% wt. CaF2 ,
- стальной полуфабрикат имеет целевое содержание титана по меньшей мере 5,8% масс.,- the semi-finished steel product has a target titanium content of at least 5.8% by weight,
- минеральные соединения выбраны из извести, шпата и магнезии,- mineral compounds selected from lime, spar and magnesia,
- стальной полуфабрикат имеет следующий массовый состав:- semi-finished steel product has the following mass composition:
0,01% ≤ С ≤ 0,2%0.01% ≤ C ≤ 0.2%
3,5% ≤ Ti ≤ 10 %3.5% ≤ Ti ≤ 10%
(0,45 xTi) - 1,35% ≤ B ≤ (0,45 xTi) + 0,70%(0.45 xTi) - 1.35% ≤ B ≤ (0.45 xTi) + 0.70%
S ≤ 0,03%S ≤ 0.03%
Р ≤ 0,04%P ≤ 0.04%
N ≤ 0,05%N ≤ 0.05%
О ≤ 0,05%O ≤ 0.05%
и необязательно содержащий:and optionally containing:
Si ≤ 1,5%Si ≤ 1.5%
Мn ≤ 3%Мn ≤ 3%
Al ≤ 1,5%Al ≤ 1.5%
Ni ≤ 1%Ni ≤ 1%
Мо ≤ 1%Mo ≤ 1%
Cr ≤ 3%Cr ≤ 3%
Cu ≤ 1%Cu ≤ 1%
Nb ≤ 0,1%Nb ≤ 0.1%
V ≤ 0,5%V ≤ 0.5%
и включающий выделения TiB2 и, необязательно, Fe2B, остальное составляют Fe и неизбежные примеси, возникающие в результате обработки.and including excretions of TiB 2 and, optionally, Fe 2 B, the balance being Fe and inevitable impurities resulting from processing.
Изобретение также относится к сталеплавильному шлаку, имеющему следующий массовый состав:The invention also relates to steelmaking slag having the following mass composition:
35% ≤ CaO ≤ 55%,35% ≤ CaO ≤ 55%,
15% ≤ Al2О3 ≤55%,15% ≤ Al 2 O 3 ≤55%,
при соблюдении 0,7 ≤ CaO2/Al2O3≤ 2,subject to 0.7 ≤ CaO 2 /Al 2 O 3 ≤ 2,
0% ≤ MgO≤ 15%,0% ≤ MgO≤ 15%,
TiOx<20%TiO x <20%
менее 1% каждого из следующих соединений B2O3, SiO2, CrOx, MnO, NiO, FeOx, S,less than 1% each of the following compounds B 2 O 3 , SiO 2 , CrO x , MnO, NiO, FeO x , S,
0%≤CaF2 ≤ 25%0%≤CaF 2 ≤ 25%
остальные представляют собой оксиды, образующиеся из примесей, присутствующих в расплавленном металле.the rest are oxides formed from impurities present in the molten metal.
В одном осуществлении способа согласно изобретению жидкая сталь (также называемая расплавленным металлом), которая может поступать либо из электродуговой печи, либо из любого сталеплавильного устройства, такого как кислородная печь или конвертер, подвергается стадии раскисления. На этой стадии жидкая сталь обычно имеет температуру около 1650°C. Для проведения раскисления алюминий добавляют к расплавленному металлу, обычно во время выпуска металла в ковш, чтобы способствовать гомогенной реакции раскисления. Согласно изобретению, алюминий добавляют таким образом, чтобы его количество в расплавленном металле превышало или равнялось 0,1% масс., что превышает обычное количество, необходимое для раскисления жидкой стали. В предпочтительном осуществлении алюминий добавляют таким образом, чтобы его содержание в расплавленном металле превышало или равнялось 0,2% масс. В предпочтительном осуществлении оно превышает или равно 0,4% масс. Образующиеся при этом оксиды мигрируют к верхней части расплавленного металла и увеличивают количество шлака. Количество добавляемого алюминия зависит от приемлемого количества оксидов титана в шлаке для ограничения кристаллизации шлака и от параметров, которые контролируют распределение титана, таких как состав расплавленного металла, состав шлака и температура. Среди этих параметров основными параметрами являются содержание титана в расплавленном металле, легирующих элементов в расплавленном металле, таких как бор, марганец, хром…, которые могут изменить равновесие шлак/металл, соответствующая температура расплавленного металла и шлака, массовое отношение шлак/расплавленный металл, состав шлака. Следует избегать других оксидов шлака, восстанавливаемых титаном, таких как SiO2, B2O3, чтобы ограничить распределение титана. Расчеты термодинамического равновесия шлак/металл могут быть выполнены при наличии термодинамических моделей и баз термодинамических данных.In one embodiment of the method according to the invention, liquid steel (also called molten metal), which can come from either an electric arc furnace or any steelmaking device such as an oxygen furnace or converter, is subjected to a deoxidation step. At this stage, the liquid steel usually has a temperature of about 1650°C. To perform deoxidation, aluminum is added to the molten metal, usually while the metal is being tapped into a ladle, to promote a homogeneous deoxidation reaction. According to the invention, aluminum is added in such a way that its amount in the molten metal is greater than or equal to 0.1% by weight, which is more than the usual amount required to deoxidize liquid steel. In a preferred embodiment, aluminum is added so that its content in the molten metal is greater than or equal to 0.2% by weight. In a preferred embodiment, it is greater than or equal to 0.4% by weight. The resulting oxides migrate to the top of the molten metal and increase the amount of slag. The amount of aluminum added depends on the acceptable amount of titanium oxides in the slag to limit slag crystallization and on the parameters that control the distribution of titanium, such as molten metal composition, slag composition and temperature. Among these parameters, the main parameters are the content of titanium in the molten metal, alloying elements in the molten metal such as boron, manganese, chromium... which can change the slag/metal equilibrium, the corresponding temperature of the molten metal and slag, the mass ratio of slag/molten metal, composition slag. Other titanium-reducible slag oxides such as SiO 2 , B 2 O 3 should be avoided to limit titanium distribution. Calculations of slag/metal thermodynamic equilibrium can be performed if thermodynamic models and thermodynamic databases are available.
Термодинамические расчеты выполняют для оптимизации как количества добавляемого алюминия, так и состава шлака на основе конечного целевого содержания TiOx в шлаке, состава расплавленного металла и температуры в процессе рафинирования. Для каждой марки стали стадии процесса рафинирования содержание алюминия в расплавленном металле и составе шлака оптимизируется для ограничения распределения титана и обеспечения целевого содержания TiOx и ограничения кристаллизации шлака.Thermodynamic calculations are performed to optimize both the amount of aluminum added and the composition of the slag based on the final target TiO x content of the slag, the composition of the molten metal and the temperature during the refining process. For each grade of steel in the refining process, the aluminum content of the molten metal and slag composition is optimized to limit titanium distribution and achieve target TiO x content and limit slag crystallization.
Для определения оптимальных условий рассчитывают получение TiOx и закристаллизованной фракции в шлаке в зависимости от непостоянства температуры и состава расплавленного металла и шлака. Все эти расчеты хорошо известны специалистам в области производства стали. Если модель и база данных недоступны, равновесие шлак/металл может быть рассчитано в лабораторном или в полупромышленном масштабе для моделирования промышленных условий.To determine the optimal conditions, the production of TiO x and the crystallized fraction in the slag is calculated depending on the variability of temperature and composition of the molten metal and slag. All these calculations are well known to those skilled in the steel industry. If a model and database are not available, slag/metal equilibrium can be calculated on a laboratory or pilot scale to simulate industrial conditions.
Добавление алюминия позволяет раскислить расплавленную сталь, а также снизить содержание TiOх в шлаке. Частично кристаллизация шлака происходит за счет выделения титанатов, причем титанаты представляют собой соединения оксида титана с другим оксидом, таким как оксид алюминия. За счет снижения содержания TiOx в шлаке ограничивается выделение титанатов, что приводит к снижению доли кристаллов. Природа и скорость кристаллизации титанатов могут быть более или менее сложными в зависимости от состава шлака.The addition of aluminum allows you to deoxidize the molten steel, as well as reduce the TiO x content in the slag. Part of the crystallization of the slag occurs due to the release of titanates, the titanates being compounds of titanium oxide with another oxide, such as aluminum oxide. By reducing the TiO x content in the slag, the release of titanates is limited, which leads to a decrease in the proportion of crystals. The nature and rate of crystallization of titanates can be more or less complex depending on the composition of the slag.
Затем, согласно способу изобретения, минеральные соединения, содержащие алюминий, и/или кальций, и/или магний; такие как известь Ca(OH)2 или магнезия MgO, и до 25% масс. шпата CaF2 добавляют в расплав металла. В соответствии с изобретением эти добавки осуществляют для достижения и поддержания состава шлака, в котором отношение CaO к Al2O3 (C/A) составляет 0,7 - 2. Этот состав позволяет ограничить скорость кристаллизации оксидов титана, присутствующих в шлаке, за счет максимального увеличения содержания серы в шлаке.Then, according to the method of the invention, mineral compounds containing aluminum and/or calcium and/or magnesium; such as lime Ca(OH) 2 or magnesia MgO, and up to 25% wt. CaF 2 spar is added to the molten metal. In accordance with the invention, these additives are carried out to achieve and maintain a slag composition in which the ratio of CaO to Al 2 O 3 (C/A) is 0.7 - 2. This composition makes it possible to limit the rate of crystallization of titanium oxides present in the slag by maximizing the sulfur content in the slag.
Ограничение содержания TiOx благодаря добавлению алюминия действительно должно быть связано с оптимизацией состава шлака для оптимизации природы и количества титанатов и ограничения их выделения в шлаке, чтобы способствовать низкой кристаллизации шлака при температуре разливки.Limiting the TiO x content due to the addition of aluminum should indeed be associated with optimizing the composition of the slag to optimize the nature and amount of titanates and limiting their release in the slag to promote low crystallization of the slag at casting temperature.
В предпочтительном осуществлении, когда отношение составляет 1,4 - 2, шлак дополнительно содержит 6 - 25% масс. шпата CaF2 и более предпочтительно 6 - 12% масс. шпата CaF2. Как рассчитать и контролировать это отношение, хорошо известно специалистам в области производства стали. В другом осуществлении отношение С/А составляет 0,9 - 1,3 и шлак содержит 5 - 15% масс. магнезии. В третьем осуществлении это отношение составляет 1,4 - 2 и шлак содержит 6 - 12% масс. шпата CaF2 и 5 - 15% масс. оксида магния MgO. Магнезия позволяет снизить температуру ликвидуса шлака. Этот последний состав позволяет дополнительно ограничить скорость кристаллизации оксидов титана. Магнезия может быть добавлена к расплаву и/или может поступать непосредственно из огнеупоров, окружающих расплавленный металл в сталеплавильном резервуаре. Специалист в данной области техники знает из опыта, какое количество магнезии будет растворено из огнеупоров и какое количество необходимо добавить для достижения требуемого содержания.In a preferred embodiment, when the ratio is 1.4 - 2, the slag additionally contains 6 - 25 wt.%. spar CaF 2 and more preferably 6 - 12% wt. spar CaF 2 . How to calculate and control this ratio is well known to those skilled in the steel industry. In another embodiment, the C/A ratio is 0.9 - 1.3 and the slag contains 5 - 15 wt.%. magnesia. In the third embodiment, this ratio is 1.4 - 2 and the slag contains 6 - 12 wt.%. spar CaF 2 and 5 - 15% wt. magnesium oxide MgO. Magnesia allows you to reduce the liquidus temperature of the slag. This latter composition makes it possible to further limit the rate of crystallization of titanium oxides. Magnesia may be added to the melt and/or may come directly from the refractories surrounding the molten metal in the steelmaking vessel. One skilled in the art will know from experience what amount of magnesia will be dissolved from the refractories and what amount must be added to achieve the required content.
Благодаря такому контролю состава шлака и добавлению алюминия шлак содержит строго менее 20% масс. оксидов титана. Во всех осуществлениях состав конечного шлака включает менее 1% масс. B2O3, менее 1% масс. SiO2, менее 1% масс. CrOх, менее 1% масс. MnO, менее 1% масс. NiO, менее 1% масс. FeOx. В способе согласно изобретению, нет необходимости в удалении шлака перед переходом к следующей стадии, что сокращает время обработки стали.Thanks to this control of the slag composition and the addition of aluminum, the slag contains strictly less than 20 wt.%. titanium oxides. In all implementations, the composition of the final slag includes less than 1% of the mass. B 2 O 3 , less than 1% wt. SiO 2 , less than 1% wt. CrO x , less than 1% wt. MnO, less than 1% wt. NiO, less than 1% wt. FeOx . In the method according to the invention, there is no need to remove slag before proceeding to the next stage, which reduces the processing time of the steel.
После стадии добавления минеральных компонентов в расплав добавляют титан в таком количестве, чтобы достичь целевого содержания в конечном полупродукте, которое по меньшей мере выше или равно 3,5% масс. Это номинальный состав. Этот титан может быть добавлен в виде кусков губчатого титана или ферротитана, такого как Fe-70%Ti или Fe-35%Ti, или проволоки из чистого Ti или ферротитана.After the stage of adding mineral components, titanium is added to the melt in such an amount as to achieve the target content in the final intermediate product, which is at least higher than or equal to 3.5 wt%. This is the nominal composition. This titanium may be added in the form of pieces of titanium sponge or ferrotitanium such as Fe-70%Ti or Fe-35%Ti, or pure Ti or ferrotitanium wire.
После добавления титана шлак имеет следующий состав:After adding titanium, the slag has the following composition:
35% ≤ CaO ≤ 55%,35% ≤ CaO ≤ 55%,
15% ≤ Al2О3 ≤55%,15% ≤ Al 2 O 3 ≤55%,
при соблюдении 0,7 ≤ CaO2/Al2O3≤ 2,subject to 0.7 ≤ CaO 2 /Al 2 O 3 ≤ 2,
0% ≤ MgO≤ 15%,0% ≤ MgO≤ 15%,
TiOx<20%TiO x <20%
менее 1% каждого из следующих соединений B2O3, SiO2, CrOx, MnO, NiO, FeOx, S,less than 1% each of the following compounds B 2 O 3 , SiO 2 , CrO x , MnO, NiO, FeO x , S,
0%≤CaF2 ≤ 25%0%≤CaF 2 ≤ 25%
остальное представляет собой оксиды, образующиеся из примесей, присутствующих в расплавленном металле.the rest are oxides formed from impurities present in the molten metal.
Затем приготовленную таким образом жидкую сталь направляют на разливочную станцию для отливки в виде полуфабриката. Температура и ниже или равна T|iquidus+ 40°C, T|iquidus обозначает температуру ликвидуса стали. В данном случае она составляет, например, около 1330°C. Под полуфабрикатом понимают стальной сляб, толстую полосу или тонкий сляб или любую другую продукцию, изготовленную методами непрерывной отливки, вертикальной отливки, горизонтальной отливки, отливки в валках, отливки тонких слябов, отливки полосы.The liquid steel thus prepared is then sent to a casting station for casting as a semi-finished product. Temperature and below or equal to T |iquidus + 40°C, T |iquidus denotes the liquidus temperature of the steel. In this case it is, for example, about 1330°C. Semi-finished product means steel slab, thick strip or thin slab or any other product manufactured by continuous casting, vertical casting, horizontal casting, roll casting, thin slab casting, strip casting.
В другом осуществлении способа согласно изобретению отливаемый полуфабрикат содержит по меньшей мере 2% бора, бора, который добавляют после стадии добавления минеральных компонентов путем введения кусков ферробора, таких как Fe-18%B или проволоки из ферробора. В наиболее предпочтительном осуществлении это добавление осуществляют во время стадии добавления минеральных компонентов.In another embodiment of the method according to the invention, the cast semi-finished product contains at least 2% boron, boron, which is added after the step of adding mineral components by introducing pieces of ferroboron, such as Fe-18%B or ferroboron wire. In the most preferred embodiment, this addition is carried out during the step of adding mineral components.
В предпочтительном осуществлении стальной полуфабрикат имеет следующий состав, с массовым содержанием:In a preferred embodiment, the semi-finished steel product has the following composition, with a mass content:
0,01% ≤ С ≤ 0,2%0.01% ≤ C ≤ 0.2%
3,5% ≤ Ti ≤ 10 %3.5% ≤ Ti ≤ 10%
(0,45 xTi) - 1,35% ≤ B ≤ (0,45 xTi) + 0,70%(0.45 xTi) - 1.35% ≤ B ≤ (0.45 xTi) + 0.70%
S ≤ 0,03%S ≤ 0.03%
Р ≤ 0,04%P ≤ 0.04%
N ≤ 0,05%N ≤ 0.05%
О ≤ 0,05%O ≤ 0.05%
и необязательно содержащий:and optionally containing:
Si ≤ 1,5%Si ≤ 1.5%
Мn ≤ 3%Мn ≤ 3%
Al ≤ 1,5%Al ≤ 1.5%
Ni ≤ 1%Ni ≤ 1%
Мо ≤ 1%Mo ≤ 1%
Cr ≤ 3%Cr ≤ 3%
Cu ≤ 1%Cu ≤ 1%
Nb ≤ 0,1%Nb ≤ 0.1%
V ≤ 0,5%V ≤ 0.5%
и включающий выделения TiB2 и необязательно Fe2B, остальное составляют Fe и неизбежные примеси, возникающие в результате обработки.and including excretions of TiB 2 and optionally Fe 2 B, the balance being Fe and inevitable impurities resulting from processing.
Этот предпочтительный состав позволяет стали оставаться в основном ферритной при любой температуре ниже температуры ликвидуса и, таким образом, снижает проблемы литейных свойств.This preferred composition allows the steel to remain substantially ferritic at any temperature below the liquidus temperature and thus reduces castability problems.
Один из способов, с помощью которого производитель стали может реализовать способ согласно изобретению, заключается в том, чтобы сначала определить целевое содержание титана в конечном полуфабрикате и температуру отливки этого конечного полуфабриката. Затем, чтобы определить, какой состав шлака он хочет иметь в рамках данного изобретения, т.е. оставаться в заданном диапазоне отношения С/А, потенциально добавлять шпат, количество MgO, привносимое огнеупорами… в зависимости от объема кристаллизации, он может допустить при отливке. Наконец, расчет с использованием известных моделей количества алюминия и других минеральных добавок, необходимых для достижения заданного состава шлака.One way in which a steel manufacturer can implement the method of the invention is to first determine the target titanium content of the final semi-finished product and the casting temperature of that final semi-finished product. Then, to determine what slag composition he wants to have within the scope of this invention, i.e. stay within a given C/A ratio range, potentially adding spar, the amount of MgO introduced by refractories... depending on the amount of crystallization it can allow during casting. Finally, calculation using known models of the amount of aluminum and other mineral additives required to achieve a given slag composition.
Для всех ранее упомянутых осуществлений различные операции, выполняемые с жидкой сталью, могут выполняться в одних и тех же емкостях, в разных емкостях, в зависимости от конфигурации установки. Никакого специального оборудования, кроме того, которое обычно используется в сталелитейном цехе, не требуется.For all previously mentioned embodiments, the various operations performed with the liquid steel may be performed in the same containers, in different containers, depending on the configuration of the installation. No special equipment other than what is typically used in a steel foundry is required.
ПримерыExamples
Следующие испытания, представленные ниже, не носят ограничительного характера и должны рассматриваться только в иллюстративных целях. Они иллюстрируют положительные признаки настоящего изобретения.The following tests presented below are not restrictive and should be considered for illustrative purposes only. They illustrate the positive features of the present invention.
РасчетCalculation
Расчет выполняют с использованием термодинамических моделей, как описано ранее, и которые известны специалистам в данной области техники. Рассматриваемая температура шлака составляет 1350°С.The calculation is performed using thermodynamic models as described previously and which are known to those skilled in the art. The considered slag temperature is 1350°C.
Рассматриваемыми параметрами являются количество титана в отливках полуфабриката (%Ti), отношение C/A с %CaO и %Al2O3 в шлаке, количество CaF2 (или шпата) в шлаке и целевой максимум содержания TiOх в шлаке. Расчет выполнен из расчета 15 кг шлака на тонну горячего металла.The parameters considered are the amount of titanium in the semi-finished castings (%Ti), the C/A ratio with %CaO and %Al 2 O 3 in the slag, the amount of CaF 2 (or spar) in the slag and the target maximum TiO x content in the slag. The calculation is based on 15 kg of slag per ton of hot metal.
Содержание магнезии MgO в шлаке всегда считается равным 10% масс.The magnesia content MgO in the slag is always considered to be 10% by weight.
Расчет выполнен из расчета 15 кг шлака на тонну горячего металла.The calculation is based on 15 kg of slag per ton of hot metal.
С учетом всех этих условий рассчитан процент кристаллизации шлака, представляющий объемную долю твердой фазы по отношению к общему объему шлака. Термодинамический расчет дает характер и количество оксидов, выделяющихся в жидкий шлак, зная объем жидкого шлака, можно определить объемное процентное содержание закристаллизовавшегося шлака.Taking into account all these conditions, the percentage of slag crystallization was calculated, representing the volume fraction of the solid phase in relation to the total volume of the slag. Thermodynamic calculation gives the nature and amount of oxides released into the liquid slag; knowing the volume of the liquid slag, it is possible to determine the volume percentage of crystallized slag.
- Добавление алюминия- Adding aluminum
В этой серии примеров целевое содержание титана в конечном продукте варьировалось в диапазоне 2,5 - 10%. Отношение С/А задают равным 1,1, CaF2 не добавляют.In this series of examples, the target titanium content of the final product varied in the range of 2.5 - 10%. The C/A ratio is set to 1.1, CaF 2 is not added.
Все параметры и результаты суммированы в таблице 1 ниже, номера испытаний, отмеченные звездочкой *, не соответствуют изобретению.All parameters and results are summarized in Table 1 below, test numbers marked with an asterisk * do not correspond to the invention.
Из этой серии испытаний, когда целевое содержание титана в конечном продукте превышает или равно 3,5%, добавление алюминия необходимо для уменьшения количества TiOx в шлаке и, таким образом, предотвращения кристаллизации шлака.From this series of tests, when the target titanium content of the final product is greater than or equal to 3.5%, the addition of aluminum is necessary to reduce the amount of TiO x in the slag and thus prevent crystallization of the slag.
- Отношение С/А- S/A ratio
В этой серии примеров целевое содержание титана в конечном продукте равно 8 или 10. Отношение С/А варьировалось в диапазоне 0,5 - 2,3, CaF2 не добавляют.In this series of examples, the target titanium content of the final product is 8 or 10. The C/A ratio was varied from 0.5 to 2.3, and no CaF 2 was added.
Количество добавляемого алюминия задают равным 0,4%.The amount of aluminum added is set to 0.4%.
Все параметры и результаты суммированы в таблице 2 ниже, номера испытаний, отмеченные звездочкой *, не соответствуют изобретению. Как объяснялось ранее, приемлемая величина скорости кристаллизации зависит от процесса, но приемлемой скоростью кристаллизации для изготовления стали является ситуация, когда шлак покрывает поверхность расплавленного металла, но при этом остается возможность отбора проб в расплавленном металле.All parameters and results are summarized in Table 2 below, test numbers marked with an asterisk * do not correspond to the invention. As explained previously, the acceptable crystallization rate is process dependent, but an acceptable crystallization rate for steelmaking is when the slag covers the surface of the molten metal, but it is still possible to sample the molten metal.
Из этой серии испытаний добавление минеральных соединений для получения состава шлака в диапазоне C/A согласно изобретению позволяет снизить скорость кристаллизации шлака.From this series of tests, the addition of mineral compounds to obtain a slag composition in the C/A range according to the invention allows the rate of crystallization of the slag to be reduced.
- Влияние CaF2 на добавку алюминия- Effect of CaF 2 on aluminum addition
В этой серии примеров целевое содержание титана в конечном продукте задают равным 8%.In this series of examples, the target titanium content of the final product is set to 8%.
Отношение С/А задают равным 1,1 и содержание шпата (CaF2) варьируется в диапазоне 0 - 20% масс.The C/A ratio is set to 1.1 and the spar content (CaF 2 ) varies in the range of 0 - 20 wt%.
Содержание алюминия рассчитывают таким образом, чтобы содержание оксидов титана в шлаке составляло 5 %.The aluminum content is calculated so that the content of titanium oxides in the slag is 5%.
Все параметры и результаты суммированы в таблице 3 ниже.All parameters and results are summarized in Table 3 below.
Добавление CaF2 позволяет уменьшить количество алюминия, необходимое для снижения содержания TiOx в шлаке и, таким образом, ограничить кристаллизацию.The addition of CaF 2 reduces the amount of aluminum required to reduce the TiO x content in the slag and thus limit crystallization.
- Влияние CaF2 на скорость кристаллизации- Effect of CaF 2 on the rate of crystallization
В этой серии примеров целевое содержание титана в конечном продукте зафиксировано равным 8%.In this series of examples, the target titanium content of the final product is fixed at 8%.
Отношение С/А варьировалось в диапазоне 1,1 - 2 и содержание шпата (CaF2) составляло либо 0, либо 12% масс.The C/A ratio varied in the range of 1.1 - 2 and the spar content (CaF 2 ) was either 0 or 12 wt%.
Содержание алюминия зафиксировано равным 0,4%.The aluminum content is fixed at 0.4%.
Все параметры и результаты суммированы в таблице 4 ниже.All parameters and results are summarized in Table 4 below.
Добавление шпата CaF2 позволяет дополнительно ограничить скорость кристаллизации шлака.The addition of CaF 2 spar makes it possible to further limit the rate of slag crystallization.
Пилотные испытанияPilot tests
Проводят пилотные испытания, чтобы воспроизвести поведение стали в небольшом масштабе. Расплавленный металл, исходный состав которого приведен в таблице 5, заливают в тигель из магнезии, помещенный в печь при заданных условиях температуры и атмосферы. Наличие аргона и, следовательно, неокисляющей атмосферы связано с конфигурацией пилотной установки и не является необходимым в промышленных условиях. Затем поверх расплавленного металла добавляют шарики шлака, состав которых приведен в таблице 5. Результаты по кристаллизации также приведены в таблице 5.Pilot tests are carried out to reproduce the behavior of steel on a small scale. The molten metal, the initial composition of which is given in Table 5, is poured into a magnesia crucible placed in a furnace under specified temperature and atmospheric conditions. The presence of argon and therefore a non-oxidizing atmosphere is related to the configuration of the pilot plant and is not necessary in industrial settings. Then slag balls are added on top of the molten metal, the composition of which is given in Table 5. The crystallization results are also shown in Table 5.
Испытание A608 выполняют методом, который не соответствует изобретению, в то время как пять других испытаний соответствуют изобретению. Для этого испытания к стали добавляют стандартное количество алюминия для раскисления, не более чем в способе согласно изобретению.Test A608 is performed using a method that is not in accordance with the invention, while the other five tests are in accordance with the invention. For this test, a standard amount of aluminum is added to the steel for deoxidation, no more than in the method according to the invention.
Испытание A608 является единственным, демонстрирующим кристаллизацию шлака при температуре отливки, что препятствует дальнейшей отливке стали. Таким образом, способ согласно изобретению, позволяет избежать кристаллизации шлака при требуемой температуре литья.Test A608 is the only one to demonstrate slag crystallization at casting temperature, which prevents further steel casting. Thus, the method according to the invention avoids crystallization of the slag at the required casting temperature.
Кроме того, предотвращается способ, соответствующий распределению титана, и, таким образом, требуется меньше добавлять титана для достижения целевого состава.In addition, a pattern corresponding to the distribution of titanium is prevented, and thus less titanium is required to be added to achieve the target composition.
Claims (46)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IBPCT/IB2020/056418 | 2020-07-08 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2810468C1 true RU2810468C1 (en) | 2023-12-27 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6174347B1 (en) * | 1996-12-11 | 2001-01-16 | Performix Technologies, Ltd. | Basic tundish flux composition for steelmaking processes |
| JP2007231372A (en) * | 2006-03-01 | 2007-09-13 | Nisshin Steel Co Ltd | Method for producing aluminum-killed steel |
| US20130174942A1 (en) * | 2006-09-06 | 2013-07-11 | Arcelormittal France | Steel plate for producing light structures and method for producing said plate |
| RU2608865C2 (en) * | 2011-01-14 | 2017-01-25 | Ньюкор Корпорейшн | Method of desulphurising steel |
| KR102100799B1 (en) * | 2018-11-08 | 2020-04-14 | 주식회사 포스코 | Refinery slag and method for refining hot metal |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6174347B1 (en) * | 1996-12-11 | 2001-01-16 | Performix Technologies, Ltd. | Basic tundish flux composition for steelmaking processes |
| JP2007231372A (en) * | 2006-03-01 | 2007-09-13 | Nisshin Steel Co Ltd | Method for producing aluminum-killed steel |
| US20130174942A1 (en) * | 2006-09-06 | 2013-07-11 | Arcelormittal France | Steel plate for producing light structures and method for producing said plate |
| RU2608865C2 (en) * | 2011-01-14 | 2017-01-25 | Ньюкор Корпорейшн | Method of desulphurising steel |
| KR102100799B1 (en) * | 2018-11-08 | 2020-04-14 | 주식회사 포스코 | Refinery slag and method for refining hot metal |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2017249489B2 (en) | Gray cast iron inoculant | |
| JPH09263820A (en) | Production of cluster-free aluminum killed steel | |
| JPH02205617A (en) | Production of clean steel | |
| AU2002318875B2 (en) | Metallurgical product of carbon steel, intended especially for galvanization, and processes for its production | |
| RU2810468C1 (en) | Method for casting semi-finished steel with high titanium content | |
| JP2002167647A (en) | Si KILLED STEEL HAVING EXCELLENT FATIGUE STRENGTH AND ITS PRODUCTION METHOD | |
| KR100711410B1 (en) | Highly Ductile Steel Sheet and Method of Manufacturing the Same | |
| CN106929635A (en) | Steel ingot and its manufacture method | |
| JP4780084B2 (en) | Titanium killed steel material with good surface properties and method for producing the same | |
| JP4510787B2 (en) | Method for producing Fe-Ni-based permalloy alloy having excellent magnetic properties | |
| JP4653629B2 (en) | Method for producing Ti-containing chromium-containing molten steel | |
| JP2023532437A (en) | METHOD FOR CASTING STEEL SEMI-PRODUCTS WITH HIGH TITANIUM CONTENT | |
| KR101239555B1 (en) | The method for manufacturing the Ti bearing ferritic stainless steel improved the equiaxed structure ratio | |
| US3951645A (en) | Steelmaking practice for production of a virtually inclusion-free semi-killed product | |
| JP5073951B2 (en) | Manufacturing method of steel for machine structural use with excellent machinability and strength characteristics | |
| JP4107801B2 (en) | Method for producing Fe-Ni-based permalloy alloy having excellent magnetic properties | |
| JP2008266706A (en) | Method for continuously casting ferritic stainless steel slab | |
| CA2147614C (en) | Continuous-cast and steel product having dispersed fine particles | |
| JP3807377B2 (en) | Ca treatment method for low Al molten steel | |
| US5534084A (en) | Continuous-cast slab and steel product having dispersed fine particles | |
| RU2026364C1 (en) | Method for making non-aging steel | |
| JP2000063927A (en) | Production of stainless steel | |
| JP2000256804A (en) | Austenitic stainless steel excellent in hot workability and corrosion resistance and its production | |
| JPH11320033A (en) | Method for casting molten ferritic stainless steel | |
| JPH11279626A (en) | Production of titanium-deoxidizing extra-low carbon steel |