RU2816888C1 - Method of producing steel with specified limit on sulphur content - Google Patents
Method of producing steel with specified limit on sulphur content Download PDFInfo
- Publication number
- RU2816888C1 RU2816888C1 RU2023103590A RU2023103590A RU2816888C1 RU 2816888 C1 RU2816888 C1 RU 2816888C1 RU 2023103590 A RU2023103590 A RU 2023103590A RU 2023103590 A RU2023103590 A RU 2023103590A RU 2816888 C1 RU2816888 C1 RU 2816888C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel
- slag
- metal
- furnace
- amount
- Prior art date
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 87
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 87
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 20
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 title abstract 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 70
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 70
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 52
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 20
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims abstract description 19
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N Calcium oxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 13
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 13
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 claims abstract description 10
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 claims abstract description 10
- 239000004571 lime Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 claims abstract description 9
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 claims abstract description 9
- 239000010436 fluorite Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims abstract description 6
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 27
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 27
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 16
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000009847 ladle furnace Methods 0.000 claims description 6
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 5
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims description 5
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 5
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims description 4
- 238000009849 vacuum degassing Methods 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 11
- 239000000155 melt Substances 0.000 abstract description 8
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 abstract description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 5
- 238000009489 vacuum treatment Methods 0.000 abstract description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 238000000746 purification Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000009851 ferrous metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 abstract description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 abstract 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 9
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 229910001021 Ferroalloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 4
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 4
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 4
- 239000005997 Calcium carbide Substances 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- CLZWAWBPWVRRGI-UHFFFAOYSA-N tert-butyl 2-[2-[2-[2-[bis[2-[(2-methylpropan-2-yl)oxy]-2-oxoethyl]amino]-5-bromophenoxy]ethoxy]-4-methyl-n-[2-[(2-methylpropan-2-yl)oxy]-2-oxoethyl]anilino]acetate Chemical compound CC1=CC=C(N(CC(=O)OC(C)(C)C)CC(=O)OC(C)(C)C)C(OCCOC=2C(=CC=C(Br)C=2)N(CC(=O)OC(C)(C)C)CC(=O)OC(C)(C)C)=C1 CLZWAWBPWVRRGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 2
- 229910000519 Ferrosilicon Inorganic materials 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 2
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 2
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 2
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 2
- PYLLWONICXJARP-UHFFFAOYSA-N manganese silicon Chemical compound [Si].[Mn] PYLLWONICXJARP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005058 metal casting Methods 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000532 Deoxidized steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000604 Ferrochrome Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000616 Ferromanganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 1
- 229910000720 Silicomanganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000003009 desulfurizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000010903 husk Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- DALUDRGQOYMVLD-UHFFFAOYSA-N iron manganese Chemical compound [Mn].[Fe] DALUDRGQOYMVLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N sulfur monoxide Chemical compound S=O XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010435 syenite Substances 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству марок стали с регламентированным нижним пределом по содержанию серы.The invention relates to the field of ferrous metallurgy, in particular to the production of steel grades with a regulated lower limit on sulfur content.
Известен способ внепечной обработки стали [1] (патент RU №2607877, МПК С21С 7/06, опубл. 20.01.2017), который включает отсечку печного шлака, выпуск металла в ковш, подогрев металла в печи-ковше и наведение высокоосновного шлака, десульфурацию металла, наведение низкоосновного шлака, вакуумирование, непрерывную разливку металла и непрерывное перемешивание металла аргоном. При выпуске металла в ковш присаживают 10-12 кг/т стали шлакообразующих материалов в виде извести, алюмокорундовой смеси и карбида кремния при их соотношении (1,0-1,5):(0,20-0,25):(0,10-0,15), соответственно и чушковый алюминий в количестве 1,3-1,4 кг/т стали. После подогрева металла в печи-ковше, наведения высокоосновного шлака и глубокой десульфурации высокоосновый шлак удаляют, затем раскисленную алюминием сталь вакуумируют при остаточном давлении 0,13-0,067 кН/м2. После окончания вакуумирования наводят легкоплавкий низкоосновный шлак без включения электроподогрева, для чего присаживают смесь цемента 28%, сиенитового концентрата 15%, формовочного песка 39%, серпентинита 10%, флюоритового концентрата 3% и углерода 5%. Низкоосновный шлак в количестве 1,5-2,0 кг/т засыпают теплоизолирующей рисовой лузгой. Вводят алюминиевую проволоку на содержание Al=0,025-0,030%, затем - кальцийсодержащую порошковую проволоку в количестве 52 кг и после 5 минутного перемешивания металла аргоном вводят серосодержащую порошковую проволоку в количестве 110 кг, увеличивая содержание серы в металле с 0,002-0,005% до 0,020-0,027%. Разливку металла проводят при перемешивании в сталеразливочном ковше аргоном 50-60% первоначального объема металла.There is a known method of out-of-furnace processing of steel [1] (patent RU No. 2607877, MPK S21S 7/06, published on January 20, 2017), which includes cutting off furnace slag, releasing metal into a ladle, heating the metal in a ladle furnace and introducing highly basic slag, desulfurization metal, introduction of low-basic slag, evacuation, continuous casting of metal and continuous mixing of metal with argon. When releasing metal, 10-12 kg/t of steel slag-forming materials in the form of lime, aluminum-corundum mixture and silicon carbide are added to the ladle at their ratio (1.0-1.5):(0.20-0.25):(0. 10-0.15), respectively, and pig aluminum in the amount of 1.3-1.4 kg/t steel. After heating the metal in a ladle furnace, introducing highly basic slag and deep desulfurization, the highly basic slag is removed, then the aluminum-deoxidized steel is vacuumized at a residual pressure of 0.13-0.067 kN/m 2 . After the evacuation is completed, low-melting low-basic slag is introduced without turning on electric heating, for which a mixture of cement 28%, syenite concentrate 15%, foundry sand 39%, serpentinite 10%, fluorite concentrate 3% and carbon 5% is added. Low-basicity slag in an amount of 1.5-2.0 kg/t is covered with heat-insulating rice husk. Aluminum wire is introduced to an Al content of 0.025-0.030%, then calcium-containing flux-cored wire in the amount of 52 kg and after 5 minutes of stirring the metal with argon, sulfur-containing flux-cored wire is introduced in the amount of 110 kg, increasing the sulfur content in the metal from 0.002-0.005% to 0.020- 0.027%. Metal casting is carried out by stirring 50-60% of the initial volume of metal in a steel-pouring ladle with argon.
Изобретение обеспечивает комплексное рафинирование металла от серы до 0,002-0,005% с последующим легированием ею до 0,020-0,035%, удаление водорода до 0,0002% и оксидных неметаллических включений на основе глинозема до 0,0030-0,0035%, а также снижает продолжительность внепечной обработки.The invention provides complex refining of metal from sulfur to 0.002-0.005% with subsequent alloying with it to 0.020-0.035%, removal of hydrogen to 0.0002% and oxide non-metallic inclusions based on alumina to 0.0030-0.0035%, and also reduces the duration extra-furnace processing.
Недостатками этого способа являются:The disadvantages of this method are:
- увеличение расхода серосодержащей проволоки, что повышает затраты на производство стали;- increased consumption of sulfur-containing wire, which increases the cost of steel production;
- ввод кальцийсодержащей порошковой проволоки и введение серосодержащей порошковой проволоки на последнем этапе внепечной обработки не дает возможности значительному количеству трансформированных неметаллических оксисульфидных включений всплыть в процессе вакуумной обработки, что приводит к ухудшению разливаемости металла и к повышенному браку непрерывно-литой заготовки (НЛЗ);- the introduction of calcium-containing flux-cored wire and the introduction of sulfur-containing flux-cored wire at the last stage of out-of-furnace processing does not allow a significant amount of transformed non-metallic oxysulfide inclusions to float up during vacuum processing, which leads to a deterioration in the pourability of the metal and to increased rejects of the continuously cast billet (CCB);
- присадка ассимилирующей смеси после вакуумной обработки стали уменьшает интенсивность и длительность обработки металла шлакообразующей смесью, что снижает качество очистки стали от неметаллических включений.- the addition of an assimilating mixture after vacuum treatment of steel reduces the intensity and duration of metal treatment with a slag-forming mixture, which reduces the quality of cleaning steel from non-metallic inclusions.
Известен способ внепечной обработки стали [2] (А.Н. Паршиков, М.П. Гуляев, Э.В. Иванов, Е.И. Лейнвебер «Обработка стали для металлокорда кислыми шлаками», Труды IV конгресса сталеплавильщиков, Москва, 1997, с. 264-265), при котором перед выпуском металла из дуговой сталеплавильной печи в ковш присаживают свежеобожженную известь, кварцевый песок и плавиковый шпат; раскисляют и легируют металл присадками ферросилиция и ферромарганца; образовавшийся в ковше кислый шлак по окончании выпуска скачивают, далее наводят основной шлак на установках «печь-ковш» присадками извести и плавикового шпата, при необходимости подогревают металл, затем его вакуумируют; после окончания вакуумирования наводят кислый шлак с основностью 0,7-1,1 и после получении однородного и жидкоподвижного шлака установку нагрева (печь-ковш) отключают и металл отправляют на установку непрерывной разливки стали.There is a known method of extra-furnace processing of steel [2] (A.N. Parshikov, M.P. Gulyaev, E.V. Ivanov, E.I. Leinweber “Treatment of steel for steel cord with acidic slags”, Proceedings of the IV Congress of Steelmakers, Moscow, 1997, pp. 264-265), in which, before releasing the metal from the arc steel-smelting furnace, freshly burnt lime, quartz sand and fluorspar are added to the ladle; deoxidize and alloy the metal with ferrosilicon and ferromanganese additives; the acidic slag formed in the ladle is downloaded at the end of tapping, then the main slag is brought into the furnace-ladle installations with lime and fluorspar additives, if necessary, the metal is heated, then it is evacuated; after the end of the evacuation, acidic slag with a basicity of 0.7-1.1 is introduced and after obtaining a homogeneous and liquid-moving slag, the heating installation (ladle furnace) is turned off and the metal is sent to a continuous steel casting installation.
Недостатками этого способа являются:The disadvantages of this method are:
- повышенная трудоемкость способа за счет необходимости двух-, трехразовой смены состава шлака;- increased labor intensity of the method due to the need to change the composition of the slag two or three times;
- не учтено влияние ввода кальцийсодержащей проволоки на очистку стали от неметаллических включений.- the effect of introducing calcium-containing wire on cleaning steel from non-metallic inclusions is not taken into account.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является способ производства стали с нормируемым содержанием серы [3] (патент RU №2713770, МПК С21С 7/04, опубл. 07.02.2020), включающий выпуск металла в сталеразливочный ковш с отсечкой шлака, присадку рафинирующей шлаковой смеси, корректировку содержания алюминия, внепечную обработку жидкой стали, раскисленной алюминием и десульфурированной до содержания серы не выше 0,025% кальцийсодержащей порошковой проволокой, вводимой в два этапа до и после вакуумирования. После окончания выплавки в дуговой электросталеплавильной печи сталь выпускают в 150-тонный ковш с отсечкой шлака, проводя раскисление, в том числе алюминием, отдают ферросплавы, присаживают шлакообразующие, в частности известь в количестве 800-1000 кг и алюмокорундовую смесь с содержанием 60-80% Al2O3 в количестве 80-130 кг, что обеспечивает содержание серы в металле не выше 0,025%. Затем ковш с жидким металлом передают на установку внепечной обработки стали, где производят нагрев металла, продувку аргоном, доведение химического состава плавки до требуемого с помощью ферросплавов, в частности силикомарганца, ферросилиция, феррохрома, отбирают пробы для проведения химического анализа стали. При содержании серы, превышающем нижний предел марочного содержания на 0,015-0,025%, начинают присадку материала с содержанием 50-100% SiO2 порциями по 50 кг, контролируя содержание серы в металле, а завершают присадку при содержании серы, превышающем нижний предел марочного содержания на 0,005-0,010%. Общий расход материала с содержанием 50-100% SiO2 на плавку составляет до 300 кг. После доведения температуры и химического состава металла до требуемых значений при необходимости проводят окончательную корректировку содержания алюминия в металле путем присадки 0,01-0,2 кг/т алюминиевой проволоки. Затем скачивают шлак и плавку переставляют на вакууматор. Перед вакуумированием вводят первую порцию кальцийсодержащей порошковой проволоки - 115-120 м из расчета присадки в металл кальция в количестве 10,5-11 кг (50-80% от общего количества кальция, необходимого для модифицирования стали). После ввода первой порции кальцийсодержащей проволоки проводят вакуумирование металла в течение 15 минут. Затем вводят вторую порцию кальцийсодержащей порошковой проволоки - 50-55 м из расчета присадки в металл кальция количестве 4,5-5 кг (20-50% от общего количества кальция). После обработки кальцийсодержащей порошковой проволокой возможно проведение продувки, например, аргоном в течение 2-10 мин для удаления образовавшихся включений. При отклонении содержания серы от требуемых значений проводят окончательное легирование стали путем введения серосодержащей порошковой проволоки. После этого ковш с жидким металлом передают на разливку, в процессе которой отбирают пробы для определения химического состава металла и наличия неметаллических включений.The closest technical solution adopted for the prototype is a method for producing steel with a standardized sulfur content [3] (patent RU No. 2713770, MPK S21S 7/04, published 02/07/2020), including the release of metal into a steel-pouring ladle with slag cut-off, additive refining slag mixture, adjustment of aluminum content, extra-furnace treatment of liquid steel, deoxidized with aluminum and desulphurized to a sulfur content of not more than 0.025% with calcium-containing flux-cored wire, introduced in two stages before and after evacuation. After the end of smelting in an electric arc furnace, the steel is released into a 150-ton ladle with slag cut off, deoxidation is carried out, including with aluminum, ferroalloys are released, slag-forming agents are added, in particular lime in an amount of 800-1000 kg and an aluminum-corundum mixture with a content of 60-80% Al2O3 in an amount of 80-130 kg, which ensures the sulfur content in the metal does not exceed 0.025%. Then the ladle with liquid metal is transferred to an after-furnace steel processing unit, where the metal is heated, purged with argon, the chemical composition of the melt is brought to the required level using ferroalloys, in particular silicomanganese, ferrosilicon, ferrochrome, and samples are taken for chemical analysis of the steel. When the sulfur content exceeds the lower limit of the grade content by 0.015-0.025%, begin adding material containing 50-100% SiO2 in 50 kg portions, controlling the sulfur content in the metal, and complete the addition when the sulfur content exceeds the lower limit of the grade content by 0.005 -0.010%. The total consumption of material containing 50-100% SiO2 per melt is up to 300 kg. After bringing the temperature and chemical composition of the metal to the required values, if necessary, a final adjustment of the aluminum content in the metal is carried out by adding 0.01-0.2 kg/t of aluminum wire. Then the slag is downloaded and the melt is transferred to a degasser. Before vacuuming, the first portion of calcium-containing flux-cored wire is introduced - 115-120 m based on the calcium metal additive in the amount of 10.5-11 kg (50-80% of the total amount of calcium required for modifying steel). After introducing the first portion of calcium-containing wire, the metal is evacuated for 15 minutes. Then a second portion of calcium-containing flux-cored wire is introduced - 50-55 m based on the calcium metal additive in the amount of 4.5-5 kg (20-50% of the total amount of calcium). After treatment with calcium-containing flux-cored wire, it is possible to purge, for example, with argon for 2-10 minutes to remove the formed inclusions. If the sulfur content deviates from the required values, final alloying of the steel is carried out by introducing sulfur-containing flux-cored wire. After this, the ladle with liquid metal is transferred to casting, during which samples are taken to determine the chemical composition of the metal and the presence of non-metallic inclusions.
Недостатками этого способа являются:The disadvantages of this method are:
- не исключаются случаи необходимости легирования стали серосодержащей порошковой проволокой;- cases of the need to alloy steel with sulfur-containing flux-cored wire cannot be excluded;
- модифицирование металла кальцием в два этапа, приводит к увеличению затрат на производство стали.- modification of the metal with calcium in two stages leads to an increase in the cost of steel production.
Техническим результатом изобретения является: гарантированное получение регламентированного содержания серы в готовом металле без использования серосодержащей порошковой проволоки, уменьшение содержания в стали тугоплавких неметаллических включений и улучшение разливаемости стали, снижение брака.The technical result of the invention is: guaranteed production of the regulated sulfur content in the finished metal without the use of sulfur-containing flux-cored wire, reduction of the content of refractory non-metallic inclusions in the steel and improvement of steel pourability, reduction of scrap.
Указанный технический результат обеспечивается благодаря тому, что в способе производства стали с регламентированным пределом по содержанию серы, осуществляют деванадацию чугуна путем продувки кислородом и получение металла-полупродукта, выплавку стали из металла-полупродукта в кислородном конвертере, внепечную обработку жидкой стали, вакуумирование, модифицирование стали кальцием, очистительную продувку стали, непрерывную разливку стали, в соответствии с изобретением продувку металла-продукта в кислородном конвертере производят кислородом до содержания углерода на 0,05-0,30% ниже нижнего предела регламентированного марочного содержания, а отсечку шлака производят устройством, устанавливаемым в сталевыпускное отверстие конвертера до начала выпуска стали, при этом в начале слива стали, в течение 1-5 с, в сталеразливочный ковш присаживают карбид кальция или смесь на его основе в количестве 50-180 кг/пл, и при наполнении сталеразливочного ковша сталью на 25-60%, присаживают ферросплавы в количестве, необходимом для конкретной марки стали, затем, по ходу слива стали из конвертера в сталеразливочный ковш, присаживают шлакообразующую смесь в виде извести в количестве 300-700 кг/пл и кремнеземсодержащие добавки с содержанием от 50 до 75% SiO2 в количестве 300-700 кг на плавку, после чего, во время внепечной обработки жидкой стали, производят наведение «густого» и не полностью гомогенного шлака с использованием обожжённой извести в количестве 300-800 кг/пл и разжижителей шлака в виде плавикового шпата или глиноземсодержащих материалов, корректировку химического состава по содержанию элементов, регламентированных для конкретной марки стали, в случае необходимости получения регламентированного содержания водорода в стали, производят вакуумную обработку, при этом, за 5-10 минут до отдачи плавки на вакууматор, шлак разжижают до необходимой жидкоподвижности и присаживают корундовый нейтрализатор шлака с содержанием Al2O3 более 90%, в количестве 0,5-1,0 кг на тонну стали, после окончания внепечной обработки производят модифицирование стали кальцийсодержащими материалами с последующей очистительной продувкой стали аргоном, без оголения зеркала металла, до температуры, на 35-45°С выше температуры ликвидус заданной марки стали.The specified technical result is ensured due to the fact that in the method of producing steel with a regulated limit on sulfur content, cast iron is devanadized by blowing with oxygen and the production of semi-product metal, steel smelting from semi-product metal in an oxygen converter, out-of-furnace processing of liquid steel, vacuum degassing, modification of steel calcium, steel purification, continuous casting of steel, in accordance with the invention, purging of the metal product in an oxygen converter is carried out with oxygen until the carbon content is 0.05-0.30% below the lower limit of the regulated grade content, and slag is cut off using a device installed in the steel outlet of the converter before the start of steel production , while at the beginning of steel draining, within 1-5 s, calcium carbide or a mixture based on it is added to the steel-pouring ladle in an amount of 50-180 kg/pl, and when the steel-pouring ladle is filled with steel by 25-60%, ferroalloys are added to amount required for a specific grade of steel, then, while draining the steel from the converter into the steel-pouring ladle, add a slag-forming mixture in the form of lime in an amount of 300-700 kg/pl and silica-containing additives containing from 50 to 75% SiO2 in an amount of 300-700 kg per melt, after which, during the out-of-furnace processing of liquid steel, “thick” and not completely homogeneous slag is produced using burnt lime in an amount of 300-800 kg/pl and slag thinners in the form of fluorspar or alumina-containing materials, adjustment of the chemical composition according to the content of elements regulated for a specific grade of steel, if it is necessary to obtain the regulated hydrogen content in steel, vacuum treatment is carried out, while 5-10 minutes before transferring the melt to the degasser, the slag is liquefied to the required fluidity and attached corundum slag neutralizer containing Al2O3 more than 90%, in an amount of 0.5-1.0 kg per ton of steel, after the end of the out-of-furnace treatment, the steel is modified with calcium-containing materials, followed by cleaning purification of the steel with argon, without exposing the metal surface, to a temperature 35-45 ° C higher than the temperature liquidus of a given steel grade.
Кроме этого, выплавку стали производят в кислородном конвертере из металла-продукта при продувке кислородом с расходом 400-500 м3/мин.In addition, steel is smelted in an oxygen converter from the metal product when blown with oxygen at a flow rate of 400-500 m 3 /min.
Кроме этого, при сливе стали из конвертера, в ковш отдают кремнеземсодержащие добавки для снижения основности и сульфидную емкость шлак внепечной обработки.In addition, when steel is drained from the converter, silica-containing additives to reduce basicity and sulfide capacity from out-of-furnace processing slag are returned to the ladle.
Кроме этого, внепечную обработку стали на установке «печь-ковш» производят с использованием «густого» и не полностью гомогенного шлака, а при необходимости проведения вакуумной обработки стали, разжижение шлака производят перед передачей металла на вакууматор.In addition, out-of-furnace processing of steel in a ladle furnace installation is carried out using “thick” and not completely homogeneous slag, and if it is necessary to carry out vacuum processing of steel, the slag is liquefied before transferring the metal to a degasser.
Известно, что одной из важнейших задач внепечной обработки стали является наведение высокоосновного жидкоподвижного шлака, основными компонентами для формирования которого являются известь и разжижители шлака (плавиковый шпат, глиноземсодержащие материалы), присаживаемые на поверхность металла в сталеразливочном ковше. Раннее наведение такого шлака является необходимым условием для качественной подготовки металла к разливке и позволяет решить следующие задачи:It is known that one of the most important tasks of out-of-furnace steel processing is the formation of highly basic liquid-moving slag, the main components for the formation of which are lime and slag diluents (fluorspar, alumina-containing materials), attached to the metal surface in a steel-pouring ladle. Early addition of such slag is a necessary condition for high-quality preparation of metal for casting and allows solving the following problems:
- повысить КПД нагрева металла;- increase the efficiency of metal heating;
- уменьшить восстановление фосфора из шлака в металл;- reduce the recovery of phosphorus from slag into metal;
- создать условия для ассимиляции неметаллических включений из металла в шлак;- create conditions for the assimilation of non-metallic inclusions from metal into slag;
- обеспечить защиту металла от вторичного окисления;- provide protection of the metal from secondary oxidation;
- уменьшить теплопотери во время разливки металла на МНЛЗ.- reduce heat loss during metal casting on a continuous casting machine.
При этом высокоосновный гомогенный шлак обладает высокой десульфурирующей способностью, которая возрастает при увеличении основности шлака (СаО/SiO2) и уменьшении его окисленности (содержании в шлаке FeO).At the same time, highly basic homogeneous slag has a high desulfurizing ability, which increases with increasing basicity of the slag (CaO/SiO2) and decreasing its oxidation (FeO content in the slag).
Внепечная обработка марок стали с регламентированным нижним пределом по содержанию серы по традиционному способу наведения шлака, зачастую приводило к содержанию серы в металле ниже нижнего предела.Extra-furnace processing of steel grades with a regulated lower limit on the sulfur content using the traditional method of introducing slag often led to the sulfur content in the metal below the lower limit.
Предложенные авторами технологические решения, направленные на изменение химического состава и жидкоподвижности шлака внепечной обработки стали которые гарантируют получение регламентированное содержание серы в готовом металле.The technological solutions proposed by the authors are aimed at changing the chemical composition and fluid mobility of the slag from the out-of-furnace processing of steel, which guarantee the production of the regulated sulfur content in the finished metal.
Сущность предложенного способа заключается в следующем.The essence of the proposed method is as follows.
Производство стали осуществляли дуплекс-процессом из ванадиевого чугуна. Чугун, на первой стадии процесса, подвергали деванадации. Из полученного металла-полупродукта выплавляли сталь.Steel production was carried out using the duplex process from vanadium cast iron. Cast iron, at the first stage of the process, was subjected to devanadation. Steel was smelted from the resulting semi-product metal.
Продувку металла-полупродукта в конвертере производили кислородом с расходом 400-500 м3/мин до содержания углерода на 0,05-0,30% ниже нижнего предела регламентированного марочного содержания. Для наведения шлака использовали известь с расходом 2500-4500 кг/пл и специальные кремний- и марганецсодержащие добавки с расходом 500-1200 кг/пл и 100-700 кг/пл, соответственно. Указанные расходы извести, кремний- и марганецсодержащих материалов обеспечивают оптимальный процесс формирования конвертерного шлака по ходу продувки, протекание процесса дефосфорации и т.д. После окончания продувки отбирали пробы металла из конвертера. При получении результатов химического анализа, металл из конвертера сливали в сталеразливочный ковш. Для снижения попадания переокисленного конвертерного шлака в ковш, шлак отсекали устройством, устанавливаемое в сталевыпускное отверстие конвертера перед сливом плавки (или до её начала). В начале слива в течение 1 - 5 секунд присаживали карбид кальция или смесь на его основе, в количестве 50-180 кг/пл. Использование в указанных количествах карбида кальция, не содержащего в своем составе алюминий, или смеси на его основе, позволяет провести процесс раскисления металла при выпуске из конвертера, исключая образование тугоплавких оксидных соединений на основе алюминия. При наполнении ковша металлом на 25-60% присаживали ферросплавы в количестве, необходимом для конкретной марки стали. В процессе слива металла из конвертера в ковш присаживали твердую шлакообразующую смесь (ТШС), состоящая из извести в количестве 300-700 кг на плавку и кремнеземсодержащей добавки с содержанием SiO2 от 50% до 75%, в количестве 300-700 кг на плавку. Расход ТШС в количестве менее 300 кг/пл не обеспечивает достаточную ассимиляцию всплывающих неметаллических включений и вредных примесей. При отдаче ТШС в количестве более 700 кг/пл происходит захолаживание расплава за счет большого количества присаживаемых материалов, при этом увеличивается объем формирующегося жикоподвижного шлака и его сульфидная емкость, что не позволяет гарантированно получать металл с регламентированным нижним пределом содержания серы. После окончания слива металла, производили отбор пробы металла из сталеразливочного ковша, осуществляли продувку металла аргоном в течение не менее 3 минут. После этого ковш с металлом передавали в отделение внепечной обработки стали.The semi-product metal was purged in the converter with oxygen at a flow rate of 400-500 m 3 /min until the carbon content was 0.05-0.30% below the lower limit of the regulated grade content. To direct the slag, lime was used with a consumption of 2500-4500 kg/pl and special silicon- and manganese-containing additives with a consumption of 500-1200 kg/pl and 100-700 kg/pl, respectively. The indicated consumption of lime, silicon- and manganese-containing materials ensures the optimal process of forming converter slag during blowing, the course of the dephosphorization process, etc. After the end of the purging, metal samples were taken from the converter. Upon receipt of the results of the chemical analysis, the metal from the converter was poured into a steel-pouring ladle. To reduce the entry of over-oxidized converter slag into the ladle, the slag was cut off with a device installed in the steel outlet of the converter before draining the melt (or before it began). At the beginning of the drain, calcium carbide or a mixture based on it was added for 1 - 5 seconds in an amount of 50-180 kg/pl. The use of calcium carbide in the specified quantities, which does not contain aluminum, or a mixture based on it, allows the process of deoxidation of the metal upon release from the converter, eliminating the formation of refractory oxide compounds based on aluminum. When filling the ladle with metal by 25-60%, ferroalloys were added in the amount required for a specific steel grade. During the process of draining the metal from the converter, a solid slag-forming mixture (SFM) was added to the ladle, consisting of lime in an amount of 300-700 kg per heat and a silica-containing additive with a SiO2 content of 50% to 75%, in an amount of 300-700 kg per heat. Consumption of TShS in an amount of less than 300 kg/pl does not provide sufficient assimilation of floating non-metallic inclusions and harmful impurities. When TSS is released in an amount of more than 700 kg/pl, the melt cools down due to a large amount of added materials, while the volume of the formed liquid-moving slag and its sulfide capacity increases, which does not allow for a guaranteed production of metal with a regulated lower limit of sulfur content. After the metal was drained, a metal sample was taken from the steel-pouring ladle, and the metal was purged with argon for at least 3 minutes. After this, the ladle with metal was transferred to the out-of-furnace steel processing department.
Во время внепечной обработки металла на агрегате «печь-ковш», наведение шлака производили с использованием обожжённой извести в количестве 300-800 кг/пл и разжижителей. При этом расход разжижителей шлака должен обеспечивать получение «густого» и не полностью гомогенного шлака. При необходимости, производили дополнительный подогрев металла и корректировку его химического состава по содержанию элементов, регламентированных для конкретной марки стали. Далее металл подвергали модифицированию кальцием, производили очистительную продувку аргоном без оголения зеркала металла, после чего металл передавали на установку непрерывной разливки стали.During out-of-furnace processing of metal on a ladle furnace unit, slag removal was carried out using burnt lime in an amount of 300-800 kg/pl and diluents. In this case, the consumption of slag diluents should ensure the production of “thick” and not completely homogeneous slag. If necessary, additional heating of the metal was carried out and its chemical composition was adjusted according to the content of elements regulated for a specific steel grade. Next, the metal was subjected to calcium modification, purifying blowing with argon was carried out without exposing the metal surface, after which the metal was transferred to a continuous steel casting plant.
При необходимости получения регламентированного содержания водорода в стали, металл подвергали вакуумной обработке. За 5-10 минут до отдачи металла на вакууматор, шлак разжижижали до необходимой жидкоподвижности и присаживали корундовый нейтрализатор шлака с содержанием Al2O3 более 90% в количестве 0,5-1,0 кг на тонну стали. Модифицирование стали кальцием производили после окончания вакуумной обработки. Очистительную продувку металла аргоном производили перед отдачей плавки на установку непрерывной разливки стали, без оголения зеркала металла, до температуры на 35-45°С выше температуры ликвидуса заданной марки стали.If it was necessary to obtain a regulated hydrogen content in steel, the metal was subjected to vacuum treatment. 5-10 minutes before the metal was transferred to the degasser, the slag was liquefied to the required liquid mobility and a corundum slag neutralizer with an Al 2 O 3 content of more than 90% was added in an amount of 0.5-1.0 kg per ton of steel. The modification of steel with calcium was carried out after the end of vacuum treatment. Cleaning purging of the metal with argon was carried out before sending the melt to the continuous casting plant, without exposing the metal mirror, to a temperature 35-45°C above the liquidus temperature of a given steel grade.
Предлагаемая технология были опробована и, в дальнейшем, внедрена в конвертерном цехе №1 АО «ЕВРАЗ Нижнетагильский металлургический комбинат». Использование данной технологии обеспечивает гарантированное производство марок стали с регламентированным нижним пределом по содержанию серы, исключая получение плавок с химическим составом, не соответствующим требованиям потребителя.The proposed technology was tested and subsequently implemented in converter shop No. 1 of EVRAZ Nizhny Tagil Iron and Steel Works JSC. The use of this technology ensures guaranteed production of steel grades with a regulated lower limit for sulfur content, excluding the production of melts with a chemical composition that does not meet consumer requirements.
В таблице 1 представлены результаты использования разработанной технологии.Table 1 presents the results of using the developed technology.
Анализ патентов и научно-технической информации не выявил использования новых существенных признаков, используемых в предлагаемом решении. Следовательно, предлагаемое изобретение соответствует критерию «изобретательский уровень».Analysis of patents and scientific and technical information did not reveal the use of new essential features used in the proposed solution. Therefore, the proposed invention meets the “inventive step” criterion.
Источники информации:Information sources:
[1] патент RU №2607877 «Способ внепечной обработки стали», МПК С21С 7/06, опубликованного 20.01.2017;[1] patent RU No. 2607877 “Method of out-of-furnace processing of steel”, IPC S21S 7/06, published 01/20/2017;
[2] А.Н. Паршиков, М.П. Гуляев, Э.В. Иванов, Е.И. Лейнвебер, «Обработка стали для металлокорда кислыми шлаками», Труды IV конгресса сталеплавильщиков, Москва, 1997, с. 264-265;[2] A.N. Parshikov, M.P. Gulyaev, E.V. Ivanov, E.I. Leinweber, “Processing of steel for steel cord with acidic slags,” Proceedings of the IV Congress of Steelmakers, Moscow, 1997, p. 264-265;
[3] патент RU №2713770 «Способ производства стали с нормируемым содержанием серы», МПК С21С 7/04, опубликованного 07.02.2020.[3] patent RU No. 2713770 “Method for the production of steel with standardized sulfur content”, IPC S21S 7/04, published 02/07/2020.
Claims (3)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2816888C1 true RU2816888C1 (en) | 2024-04-08 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4586956A (en) * | 1985-07-17 | 1986-05-06 | Labate M D | Method and agents for producing clean steel |
| FR2542761B1 (en) * | 1983-03-15 | 1987-10-16 | Vallourec | PROCESS FOR MANUFACTURING HIGH-MACHINABILITY STEELS |
| RU2607877C2 (en) * | 2015-06-10 | 2017-01-20 | Открытое акционерное общество "Волжский трубный завод" | Method for off-furnace steel treatment |
| RU2713770C1 (en) * | 2019-05-31 | 2020-02-07 | Публичное акционерное общество "Трубная металлургическая компания" (ПАО "ТМК") | Method for production of steel with standardized content of sulfur |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2542761B1 (en) * | 1983-03-15 | 1987-10-16 | Vallourec | PROCESS FOR MANUFACTURING HIGH-MACHINABILITY STEELS |
| US4586956A (en) * | 1985-07-17 | 1986-05-06 | Labate M D | Method and agents for producing clean steel |
| RU2607877C2 (en) * | 2015-06-10 | 2017-01-20 | Открытое акционерное общество "Волжский трубный завод" | Method for off-furnace steel treatment |
| RU2713770C1 (en) * | 2019-05-31 | 2020-02-07 | Публичное акционерное общество "Трубная металлургическая компания" (ПАО "ТМК") | Method for production of steel with standardized content of sulfur |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108950129B (en) | Production method for controlling large-scale inclusions in medium-carbon manganese steel continuous casting round billet | |
| CN111254254A (en) | Preparation method of steel for sulfur-containing engineering machinery | |
| RU2608865C2 (en) | Method of desulphurising steel | |
| CN112322958A (en) | Low-carbon aluminum-containing steel and smelting control method thereof | |
| CN114318108A (en) | Production method of ultra-low-aluminum high-purity industrial pure iron | |
| CN104498661A (en) | Control method for high-carbon steel content | |
| KR100941841B1 (en) | A method of manufacturing austenite stainless steel | |
| KR950013823B1 (en) | Method of making steel | |
| CN102041355A (en) | Ladle slag modifier for stainless steel refining process | |
| CN113005261A (en) | Comprehensive deoxidation and desulfurization process for smelting stainless steel by using small-capacity AOD furnace | |
| RU2816888C1 (en) | Method of producing steel with specified limit on sulphur content | |
| RU2533263C1 (en) | Method of dry steel production | |
| JPS6241290B2 (en) | ||
| KR20130014924A (en) | Manufacturing method of duplex stainless steel | |
| RU2713770C1 (en) | Method for production of steel with standardized content of sulfur | |
| RU2818526C1 (en) | Low-silicon steel production method | |
| RU2166550C2 (en) | Method of producing low-silicon steel | |
| JPH0741824A (en) | Production of high cleanliness steel | |
| KR100406411B1 (en) | Method of deoxidize molten steel for hard steel wire rods at steel tapping | |
| CN111254248B (en) | Method for controlling total aluminum of heavy rail steel U75V | |
| KR101018167B1 (en) | Method for Manufacturing Steel with Low Sulfur | |
| US2049091A (en) | Manufacture of metallic alloys | |
| RU2460807C1 (en) | Manufacturing method of high-carbon steel with further continuous pouring to small-section workpiece | |
| RU2201458C1 (en) | Method of modification of steel | |
| KR910006640B1 (en) | Making process for high pure steel |