: 4: four
У1U1
35 DO 4; 1 Изобретение относитс к области черной металлургии, конкретно к производству стали и сплавов с повышенЦ1ЫМ содержанием азота. Целью изобретени вл етс повыше ние эффективности азотировани стали снижение расхода азота и алюмини , сокращение времени продувки стали аэбтом. Цель достигаетс за счет того,что увеличиваетс врем ,в течение которо го в зоне всплывани пузырей поддерживаетс избыточна койцеитраци алюмини . Предлагаемый способ осуществл етс в два периода: первый период (под готовительный) - создание благопри т ных термодинамических условий дл насыщени стали азотом, а также част )1чное осуществление азотировани стели в случае продувки азотом{второй период - осуществле нне интенсивного азотировани стали. Создание благопри тных термодина («ических условий дл насыщени стали азота в первом периоде осуществ етс за счет интенсивного перемешивани металла по всему объему ковша , что щйЕводИт к быстрому-раскисле1ШЮ металла кремнием и марганцем в0еденйЬ8 и в металл во врем его. слива в сталеразливочный ковш. КроШ того, высока иитенсивность проjr ysKH стали азотом, например азотом (0,бр-а,70 . ч) в первые 5-10% продолжительности продувки приводит : эффективному очищению стали от неметаллических включений, в частносnv оксидов увсташвающих в верхние слои металла и залутьгаающихс в пшаке,что дополнительно обеспечивает снижение окисленности стали. Таким образом,раскисл ющее действие кгремни и марганца стали и высока . интенсивность продувки,способствуюИ1а удалению оксидов в шлак,обеспечивают резкое снижение парциалъиого давлени кислорода в металле, создава благопри тные термодинамические услови дл насыщени стали азотом. Следует отметить,что по мере снижени окисленности стали и улучшени термодинамических условий дл насыщени ее азотом, происходит часч ичное азотирование стали в первом периоде в случае продувки азотом. 342 за счет регламентированного режима ввода алюмини и продувки азотом. В этот период при продувке с интенсивностью 0,40-0,50 м/т.ч алюми-т НИИ вводитс в зону всплывани пузырей с интенсивностью 0,17-0,22 кг/с. При такой интенсивности продувки стали азотом обеспечиваетс минимальна скорость вымывани алюмини из зоны всплывани пузырей. Минимальна скорость вымывани алюмини из зоны всплывани пузьфей и одновременный при этом ввод алюмини с интенсивностью 0,17-0,22 кг/с обеспечивают увеличение времени нахождени избыточной концентрации алюмини в зоне всплывани пузырей. Все это способствует значительному увеличению скорости насыщени стали азотом. На промышленных плавках массой 350 т установлено,что в сталеразливочном ковше в первые 5-10% продо жительности общей продувки, сталь нужно продувать газом, например азотом с интенсивностью 0,60-0,70 м /т хч, Продувкв: стали азотом менее 5% продолжительности общей продувки приводит к снижению содержани азота в стали на 0,0030-0,0037% вследствие ее повышенной окисленности, продувка более 10% - к увеличению длительности общей продувки. Продувка стали азотсж в первые 5-10% продолжительности общей продувки с интенсивностью менее 0,60м /т.ч приводит к снижению содержани азота в стали на 0,003-0,004% вследствие повьпвенной окисленности стали, а с интенсивностью более 0,70 м/т-чк сильным выбросам металла из ковша и к снижению выхода годного мёталла , а также создает аварийные ситуации на установке внепечной обработки металла. Интенсивность продувки стали азотом при одновременном вводе в зону всплывани пузырей алюмини с расходом 0,17-0,22 кг/с должна составл ть 0,40-0,50 м/ТЧ. Продувка стали азотом с интенсивностью менее 0,40 м/т-ч при одновременном вводе ,в зону всплывани пузырей алюмини с указанным расходом приводит к увеличению времени азотировани стали и всей продувки на 7-11 мин,а с интенсивностью более 0,50 м /т-ч - к увеличению времени азотировани стали и всей продувки на .13-20 мин, к перерасходу алюмини , на 115-200 кг. Введение алюмини в зону всплывани пузырей должно осуществл тьс с интенсивностью 0,17-0,22 кг/с при одновременной продувке стали азотом с интенсивностью 0,40-0,50м /т-ч. Введение алюмини в зону всплывани пузырей с расходом менее 0,17кг/ при одновременной продувке стали азо том с интенсивностью 0,40-0,50 м/ /т-ч приводит к увеличению времени азотировани стали на 9-15 мин и вследствие этого всей продувки,а с расходом более 0,22 кг/с - к увеличе нию расхода алюмини на 60-100 кг. Ввод алюмини в зону всплывающих пузырей должен заканчиватьс к моменту 90-95% общего времени продув ки., Окончание ввода алюмини в зону всплывающих пузырей к моменту менее 90% всего времени продувки приводит к снижению содержани азота в готовой стали на О,0025-0,0035%,а после 95% - к неравномерному распределению алюмини по объему ковша вследствие недостаточного количества времени на перемешивание стали после окончани ввода алюмини . Так, перепад концентраций алюмини по высоте ковша (дА1 А1д,„ц) составл ет О,О16-0„023%. Осуществлены опытные продувки плавок стали массой 350 т в сталераз ливочном ковше. Установлено,что в первые 5-10% продолжительности продувки сталь можно продувать инертными и (или) восстановительными газами (оксидом углерода) и (или) их смесью с азотом с указанными выше параметрами. Введение алюмини в виде порошка в зону пузырей азота приводит к эффективному легированию стали азотом 1 вследствие увеличени площади поверхности контакта-алюмини с газом. Введение алюмини в жидком состо нии в зону всплывани пузырей азота приводитк эффективному легированию стали азотом вследствие возрастани поверхности контакта алюмини с газом. Примеры промышленного опробовани предлагаемого способа. В 350-тонном конвертере выплавили металл следующего химического состава , %: 0,080 углерода; 0,10 марганца; 0,008 фосфора; 0,018 серы стемпературой 1660с. Металл слили в 385-тонный сталеразливочный ковш, присажива по ходу слива 0,4 т кокса; 0,2 т 45% ферросилици , 8 т SiMh; 0,9 т FeV; т SiCa. Получили сталь следующего химического состава,%: углерода 0,15; кремни 0,40; марганца 1,33; фосфора 0,010} серы 0,018; азота 0,0073. На установке внепечной обработки металлов сталь в ковше продули азотом с интенсивностью 0,60 в течение 2 мин,что составило 7% времени от общей продолжительности продувки. Осуществили отбор проб металла. Содержание азота в стали повысилось до 0,0076%. После этого начали вводить алюминий в виде порошка фракции 0,2-0,5 мм в зону вспльгаани пузырей с интенсивностью 0,20 кг/с при одновременной продувке азотом с интенсивностью 0,45 м/т-ч и закончили продувку. В готовом металлле получили 0,0159% азота. Дл определени оптимальной интенсивности продувки стали азотом и времени продувки в первом периоде,оптимальной интенсивности ввода алюмини в зону всплывани пузырей во втором периоде продувки, а также оптимального времени окончани ввода алюмини были проведены опытные продувки стали 14Г2АФ азотом в385-тонном сталеразливочном ковше. Полученые результаты приведены в таблице.35 DO 4; 1 The invention relates to the field of ferrous metallurgy, specifically to the production of steel and alloys with elevated nitrogen content. The aim of the invention is to increase the efficiency of nitriding of steel, reducing the consumption of nitrogen and aluminum, and reducing the time for purging the steel with aebit. The goal is achieved by increasing the time during which excessive aluminum coceiration is maintained in the bubbling zone. The proposed method is carried out in two periods: the first period (preparatory) —creating favorable thermodynamic conditions for saturating the steel with nitrogen, and also often) performing the nitriding of the stele in the case of nitrogen purging {the second period — the intensive nitriding of the steel. The creation of favorable thermodynamic conditions for saturating the steel of nitrogen in the first period is due to the intensive mixing of the metal throughout the ladle, which leads to a rapid increase of the metal with silicon and manganese 8 and into the metal during pouring it into the casting ladle. Moreover, the high intensity of pro jr ysKH has become nitrogen, for example, nitrogen (0, br-a, 70 h) in the first 5-10% of the duration of purging results: effective cleaning of steel from non-metallic inclusions, in particular nv oxides in the upper layers of metal and entrained in pshak, which additionally reduces the oxidation of steel.Thus, the deoxidizing effect of silicon and manganese on steel and high purging intensity, which contributes to the removal of oxides in the slag, provide a sharp decrease in the fractional oxygen pressure in the metal, creating favorable thermodynamic conditions to saturate the steel with nitrogen. It should be noted that as the oxidation of the steel decreases and the thermodynamic conditions improve to saturate it with nitrogen, hourly nitrogen occurs tion of steel in the first period in the case of a nitrogen purge. 342 due to the regulated mode of input of aluminum and purging with nitrogen. During this period, when purging with an intensity of 0.40-0.50 m / t.ch, an alumi-nite, the research institute is introduced into the bubbling zone with an intensity of 0.17-0.22 kg / s. At this intensity of steel purging with nitrogen, the rate of aluminum leaching from the bubble bubbling zone is minimal. The minimal rate of elution of aluminum from the zone of floating puff and the simultaneous input of aluminum with an intensity of 0.17-0.22 kg / s provide an increase in the residence time of an excessive concentration of aluminum in the zone of bubbling of bubbles. All this contributes to a significant increase in the rate of saturation of the steel with nitrogen. In industrial melts with a mass of 350 tons, it was found that in the steel-teeming ladle in the first 5-10% of the total purge duration, steel should be flushed with gas, for example, nitrogen with an intensity of 0.60-0.70 m / t hh, Purval: steel with nitrogen less than 5 % of the total purge duration leads to a decrease in the nitrogen content of steel by 0.0030-0.0037% due to its increased oxidation, and a purge of more than 10% leads to an increase in the duration of the total purge. Purging the steel with nitrogen in the first 5–10% of the total purge duration with an intensity of less than 0.60 m / t leads to a decrease in the nitrogen content of steel by 0.003-0.004% due to the progressive oxidation of the steel, and with an intensity of more than 0.70 m / t. chk strong emissions of metal from the bucket and to reduce the yield of the metal, and also creates emergency situations at the out-of-furnace metal processing plant. The intensity of purging steel with nitrogen, while simultaneously introducing aluminum into the bubbling zone at a rate of 0.17-0.22 kg / s, should be 0.40-0.50 m / PM. Purging the steel with nitrogen with an intensity of less than 0.40 m / t-h while simultaneously introducing aluminum into the bubbling zone of aluminum with the indicated flow rate increases the nitriding of steel and the entire purge by 7-11 minutes, and with an intensity of more than 0.50 m / t-h - to an increase in the time of nitriding of steel and the entire purge for .13–20 min, to overrun of aluminum, by 115–200 kg. The introduction of aluminum into the bubble bubbling zone should be carried out with an intensity of 0.17-0.22 kg / s while simultaneously blowing steel with nitrogen with an intensity of 0.40-0.50 m / t-h. The introduction of aluminum into the bubble bubbling zone with a flow rate of less than 0.17 kg / while simultaneously blowing steel with nitrogen with an intensity of 0.40-0.50 m / t – h leads to an increase in the steel nitriding time by 9-15 minutes and, consequently, the entire blowing , and with a consumption of more than 0.22 kg / s, an increase in the consumption of aluminum by 60–100 kg. Entering aluminum into the bubble zone should end by the time of 90-95% of the total purge time. Finishing the entry of aluminum into the bubble zone by less than 90% of the total blowing time results in a decrease in nitrogen content in the finished steel on O, 0025-0, 0035%, and after 95% - to an uneven distribution of aluminum by volume of the bucket due to insufficient time for mixing the steel after the end of the input of aluminum. Thus, the difference in aluminum concentrations over the height of the bucket (dA1 A1d, n) is O, O16-0 023%. Experimental blow-downs of melts of steel weighing 350 tons in a steel casting ladle are carried out. It has been established that in the first 5-10% of the duration of blowing steel can be blown with inert and (or) reducing gases (carbon oxide) and (or) their mixture with nitrogen with the parameters indicated above. The introduction of aluminum in the form of a powder into the zone of nitrogen bubbles leads to an effective alloying of the steel with nitrogen 1 due to an increase in the surface area of the contact aluminum with gas. The introduction of aluminum in the liquid state in the zone of bubbling nitrogen bubbles results in the efficient doping of steel with nitrogen due to the increased contact surface of aluminum with gas. Examples of industrial testing of the proposed method. In the 350-ton converter smelted metal of the following chemical composition,%: 0.080 carbon; 0.10 manganese; 0,008 phosphorus; 0.018 sulfur with a temperature of 1660s. The metal was poured into a 385-ton teeming ladle, with 0.4 tons of coke being seated along the drain; 0.2 t 45% ferrosilicon, 8 t SiMh; 0.9 t FeV; t SiCa. Got steel the following chemical composition,%: carbon 0.15; silicon 0.40; manganese 1.33; phosphorus 0,010} sulfur 0,018; nitrogen 0.0073. At the out-of-furnace treatment of metals, the steel in the ladle was purged with nitrogen with an intensity of 0.60 for 2 minutes, which was 7% of the total duration of the purge. Sampled metal samples. The nitrogen content in the steel increased to 0,0076%. After that, aluminum began to be introduced in the form of a powder with a fraction of 0.2-0.5 mm into the bubble zone with an intensity of 0.20 kg / s, while simultaneously purging with nitrogen with an intensity of 0.45 m / t-h, and the blowing was completed. In the finished metal received 0,0159% nitrogen. In order to determine the optimal intensity of steel purging with nitrogen and the purging time in the first period, the optimal intensity of introducing aluminum into the bubble bubbling zone in the second purging period, as well as the optimal end time for introducing aluminum, nitrogen nitrogen was purged with a 385-ton steel casting ladle. The results are shown in the table.
Предлагаемый способ легировани стали азотом имеет значительные преимущества по сравненспо с известным: увеличение содержани азота в стали в 1,2 раза, снижение расхода алюмини на 0,157 кг/т стали, сокраще ,ние времени продувки в 1,А раза,снижение расхода азота на продувку на 0,28 м/т стали.The proposed method of steel doping with nitrogen has significant advantages compared with the known: an increase in nitrogen content in steel by 1.2 times, a decrease in aluminum consumption by 0.157 kg / ton of steel, a reduction in blowing time, 1 time, A, a decrease in nitrogen consumption for blowing by 0.28 m / t steel.