RU2044063C1

RU2044063C1 - Method for making low-alloyed steel with niobium

Info

Publication number: RU2044063C1
Application number: RU93036116A
Authority: RU
Inventors: Ю.В. Липухин; А.Ф. Каблуковский; А.Р. Камалов; С.И. Ябуров; А.Н. Никулин; О.С. Бобкова; В.А. Ермаченков; А.И. Агарышев; С.М. Чумаков; В.Я. Тишков; Ю.В. Гавриленко; В.С. Дьяконова; В.А. Котрехов; В.С. Фомин; Ю.А. Анисимов; С.Т. Мендекинов; О.Е. Молчанов; Н.К. Дулесов
Original assignee: Институт металлургической технологии
Priority date: 1993-07-12
Filing date: 1993-07-12
Publication date: 1995-09-20

Abstract

FIELD: ferrous metallurgy. SUBSTANCE: introduced simultaneously into melt of killed steel are reducing agents and powdery material containing niobium oxide in form of mixture of niobium oxide with granulated calcium and material taken from group including aluminum, ferrosilicon, calcium-silicon with the following contents of components, mas. niobium oxide 54-66; calcium 9-25; the balance, material taken from group including aluminium, ferrosilicon, calcium-silicon. In this case, mixture is introduced into melt in the amount of (22-29)N kg/t of steel, where N is required content of niobium in finished steel, mass. EFFECT: higher efficiency. 6 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству стали с применением обработки расплава в ковше для рафинирования и легирования стали. The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to the production of steel using melt processing in a ladle for refining and alloying of steel.

Известен способ производства легированных ниобием мелкозернистых качественных сталей с использованием ввода в расплав порошковой проволоки, содержащей в качестве наполнителя порошок феррониобия [1]
Недостатками известного способа являются высокая трудоемкость изготовления порошков требуемого гранулометрического состава из металлического феррониобия, повышенные материальные и энергетические затраты при изготовлении феррониобия из оксида ниобия или из концентратов его содержащих, необходимость значительного перегрева металла для компенсации потерь тепла при расплавлении тугоплавкого феррониобия, большая вероятность загрязнения металла оксидными включениями, образующимися в расплаве при взаимодействии ниобия с кислородом, и, как следствие, значительный относительный угар ниобия (10-20% ).A known method for the production of niobium alloyed fine-grained high-quality steels using a flux-cored wire containing ferroniobium powder as a filler in the melt [1]
The disadvantages of this method are the high complexity of the manufacture of powders of the required particle size distribution from metallic ferroniobium, increased material and energy costs in the manufacture of ferroniobium from niobium oxide or from concentrates containing it, the need for significant overheating of the metal to compensate for heat loss during melting of refractory ferroniobium, a high probability of metal contamination with oxide inclusions formed in the melt during the interaction of niobium with oxygen, and, as a result, a significant relative burnout of niobium (10-20%).

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату к изобретению является способ производства стали, заключающийся в выплавке, раскислении стали и вводе легирующего компонента ниобия следующим образом. В находящуюся в ковше жидкую сталь присаживают восстановители (алюминий, кремний и т. п.) и затем вдувают с помощью пневмонагнетателя порошкообразную ниобиевую руду в струе аргона через огнеупорную фурму. Оксид ниобия восстанавливается до металлического ниобия и растворяется в стали, при этом устраняются потери ниобия в виде тонкой пыли и повышается его усвоение [2]
Недостатками известного способа являются нестабильность восстановления ниобия из-за относительно низкой концентрации восстановителей в зоне контакта их с частицами и каплями ниобиевой руды, что приводит к частичному всплыванию невосстановившегося оксида ниобия в шлак и значительному разбросу по усвоению ниобия, образование неметаллических включений на базе оксидов алюминия, кремния и марганца с низкой основностью, которые медленно всплывают и потому загрязняют расплав и имеют высокую температуру плавления; высокий расход аргона и связанная с этим необходимость обогрева металла в сталеплавильном агрегате или дополнительного нагрева металла в агрегатах типа печь-ковш.The closest in technical essence and the achieved result to the invention is a method for the production of steel, which consists in smelting, deoxidizing steel and introducing an alloying component of niobium as follows. Reducing agents (aluminum, silicon, etc.) are placed in the liquid steel in the bucket and then powder niobium ore in an argon stream is blown using an air blower through a refractory lance. Niobium oxide is reduced to niobium metal and dissolves in steel, this eliminates the loss of niobium in the form of fine dust and increases its absorption [2]
The disadvantages of this method are the instability of the recovery of niobium due to the relatively low concentration of reducing agents in the zone of their contact with particles and drops of niobium ore, which leads to a partial float of unreduced niobium oxide in the slag and a significant dispersion in the assimilation of niobium, the formation of non-metallic inclusions based on aluminum oxides, silicon and manganese with low basicity, which slowly float up and therefore pollute the melt and have a high melting point; high consumption of argon and the associated need for heating the metal in the steelmaking unit or additional heating of the metal in units such as a ladle furnace.

Предлагаемое изобретение устраняет указанные недостатки. The present invention eliminates these disadvantages.

Это достигается тем, что в способе производства стали с ниобием, включающим выплавку стали и введение в расплав восстановителей и порошкообразного материала, содержащего оксид ниобия, восстановители и материал, содержащий оксид ниобия, вводят одновременно в виде смеси оксида ниобия с гранулированным кальцием и одним из следующей группы материалов: алюминий, ферросилиций, силикокальций, при следующем соотношении компонентов в смеси, мас. оксид ниобия 54-66; кальций 9-25; материал, выбранный из группы: алюминий, ферросилиций, силикокальций остальное, причем смесь вводят в расплав в количестве (22-29)N кг на одну тонну стали, где N требуемое содержания ниобия в готовой стали, мас. This is achieved by the fact that in the method for the production of steel with niobium, comprising the smelting of steel and the introduction of reducing agents and a powder material containing niobium oxide into the melt, reducing agents and a material containing niobium oxide are simultaneously introduced as a mixture of niobium oxide with granular calcium and one of the following groups of materials: aluminum, ferrosilicon, silicocalcium, in the following ratio of components in the mixture, wt. niobium oxide 54-66; calcium 9-25; a material selected from the group: aluminum, ferrosilicon, silicocalcium rest, the mixture being introduced into the melt in an amount of (22-29) N kg per ton of steel, where N is the required niobium content in the finished steel, wt.

В частных случаях смесь может иметь следующие составы, мас. 1) оксид ниобия 60-64; кальций 18-25; алюминий 11-19; 2) оксид ниобия 54-62; кальций 14-24; ферросилиций 14-24; 3) оксид ниобия 62-66; кальций 9-17; силикокальций 21-25. In particular cases, the mixture may have the following compositions, wt. 1) niobium oxide 60-64; calcium 18-25; aluminum 11-19; 2) niobium oxide 54-62; calcium 14-24; ferrosilicon 14-24; 3) niobium oxide 62-66; calcium 9-17; silicocalcium 21-25.

Смесь можно вводить в расплав в виде порошковой оболочковой проволоки со скоростью 1,5-3,5 м/с или в виде брикетов, покрытых оболочкой. The mixture can be introduced into the melt in the form of a flux-cored wire at a speed of 1.5-3.5 m / s or in the form of coated briquettes.

Предлагаемый способ позволяет снизить материальные и энергетические затраты на легирование стали, повысить чистоту стали по сере и неметаллическим включениям, а также выход годного по содержанию ниобия в готовой стали. The proposed method allows to reduce material and energy costs for alloying steel, to increase the purity of steel by sulfur and non-metallic inclusions, as well as the yield of suitable niobium content in the finished steel.

Указанные соотношения компонентов смеси обеспечивают получение металлического ниобия в результате экзотермических восстановительных реакций, который растворяется в жидкой стали, и легкоплавких неметаллических продуктов реакции на основе CaO Al₂O₃ и CaO SiO₂, по составу близких к эвтектическим и обладающих высоким межфазным натяжением на границе металл-шлак, вследствие чего эти продукты реакции легко всплывают на поверхность расплава и поглощаются шлаком. Благодаря высокой сульфидной емкости образовавшихся неметаллических продуктов последние активно поглощают растворенную в стали серу при всплывании и удаляют ее в шлак.The indicated ratios of the components of the mixture provide the production of niobium metal as a result of exothermic reduction reactions, which dissolves in liquid steel, and low-melting non-metallic reaction products based on CaO Al ₂ O ₃ and CaO SiO ₂ , which are close in composition to eutectic and have a high interfacial tension at the metal interface -slag, as a result of which these reaction products easily float to the surface of the melt and are absorbed by the slag. Due to the high sulfide capacity of the resulting non-metallic products, the latter actively absorb the sulfur dissolved in the steel upon surfacing and remove it to slag.

Введение смеси в количестве (22-29) N кг на 1 т стали, где N требуемое содержание ниобия в готовой стали, мас. обеспечивает гарантированное получение требуемого содержания ниобия в готовой стали. Выход за указанные пределы коэффициента (22-29) не позволяет получить сталь с требуемым содержанием ниобия и вынуждает либо проводить дополнительную корректирующую обработку расплава, удлиняя технологический цикл, либо отбраковывать сталь. The introduction of the mixture in an amount of (22-29) N kg per 1 ton of steel, where N is the required niobium content in the finished steel, wt. provides guaranteed obtaining the required niobium content in the finished steel. Exceeding the specified limits of the coefficient (22-29) does not allow to obtain steel with the required niobium content and forces either to carry out additional corrective processing of the melt, lengthening the technological cycle, or to reject steel.

Введение смеси в виде оболочковой проволоки позволяет повысить стабильность результатов и технологичность процесса легирования, а скорость подачи проволоки 1,5-3,5 м/c обеспечивает доставку смеси на заданную глубину расплава, определяемую упругостью паров кальция. The introduction of the mixture in the form of a sheathed wire improves the stability of the results and the manufacturability of the alloying process, and the wire feed speed of 1.5-3.5 m / s ensures the delivery of the mixture to a given melt depth, determined by the vapor pressure of calcium.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

П р и м е р 1. Выплавляют сталь марки 09Г2БЮ. Из сталеплавильного агрегата разливают сталь в ковш емкостью 5,00 т и раскисляют. Затем в ковш с расплавом вводят оболочковую проволоку с наполнителем, состоящим, мас. оксид ниобия 62,1; гранулированный кальций 20,2, алюминий 16,3; в количестве 1,6 кг/т со скоростью 1,5 м/с. После ввода проволоки металл перемешивают аргоном в течение 2 мин и разливают на 1-т слитки. До и после ввода проволоки отбирают пробы металла на химический анализ. От проката, полученного из слитков, отбирают пробы для определения балла неметаллических включений. PRI me R 1. Smelted steel grade 09G2BYU. Steel is poured from the steelmaking unit into a 5.00 t bucket and deoxidized. Then, a sheathed wire with a filler consisting of, by weight, is introduced into the ladle with the melt. niobium oxide 62.1; granular calcium 20.2, aluminum 16.3; in the amount of 1.6 kg / t at a speed of 1.5 m / s. After entering the wire, the metal is stirred with argon for 2 minutes and poured into 1 ton ingots. Before and after the input of the wire, metal samples are taken for chemical analysis. Samples are taken from rolled stock obtained from ingots to determine the score of non-metallic inclusions.

Аналогичным образом осуществляли плавки 2, 3, 4. Similarly carried out swimming trunks 2, 3, 4.

Составы использованных смесей приведены в табл.1. результаты испытаний полученных сталей и технологические параметры плавок в табл.2. The compositions of the mixtures used are given in table 1. test results of the obtained steels and technological parameters of the heat in table 2.

Предлагаемый способ производства низколегированной стали с ниобием позволяет снизить расход материалов за счет повышения усвояемости ниобия, повысить степень десульфурации стали и снизить загрязненность неметаллическими включениями без применения дополнительной обработки стали, кроме того, снижается время обработки стали и обеспечивается ее заданный состав. The proposed method for the production of low alloy steel with niobium allows to reduce the consumption of materials by increasing the digestibility of niobium, to increase the degree of desulfurization of steel and to reduce contamination by non-metallic inclusions without the use of additional processing of steel, in addition, the processing time of steel is reduced and its specified composition is ensured.

Claims

1. METHOD FOR PRODUCING LOW-ALLOYED STEEL WITH NIOBIUM, including smelting and deoxidation of steel, introduction of reductants and a powder material containing niobium oxide into the melt, characterized in that the reductants and a material containing niobium oxide are introduced simultaneously as a mixture of niobium oxide with granular calcium and a material selected from the group: aluminum, ferrosilicon, silicocalcium, in the following ratio of components in the mixture, wt.

Niobium oxide 54 66
Calcium 9 25
Material selected from the group:
aluminum, ferrosilicon, silicocalcium
moreover, the mixture is introduced into the melt in the amount of (22 29) · N kg per 1 ton of steel, where N is the required niobium content in the finished steel, wt.

2. The method according to claim 1, characterized in that a mixture of the following composition, wt.

Niobium oxide 60 64
Calcium 18 25
Aluminum 11 19
3. The method according to claim 1, characterized in that a mixture of the following composition, wt.

Niobium oxide 54 62
Calcium 14 24
Ferrosilicon 14 24
4. The method according to claim 1, characterized in that a mixture of the following composition, wt.

Niobium oxide 62 66
Calcium 9 17
Silcalcium 21 25
5. The method according to claim 1, characterized in that the mixture is introduced into the melt in the form of a sheathed wire with a speed of 1.5 to 3.5 m / s.

6. The method according to claim 1, characterized in that the mixture is introduced into the melt in the form of coated briquettes.