RU2026403C1

RU2026403C1 - Alloy for deoxidation and modifying of steel

Info

Publication number: RU2026403C1
Authority: RU
Inventors: Гиви Николаевич Звиададзе; Гурам Венедиктович Кашакашвили; Омар Шиоевич Микадзе; Нодар Отарович Гвамберия; Борис Георгиевич Гогичаишвили; Тамаз Александрович Шатиришвили; Константин Шалвович Надареишвили; Тамаз Иванович Бучукури; Георгий Тамазович Гогилашвили
Original assignee: Руставский металлургический комбинат
Priority date: 1991-07-15
Filing date: 1991-07-15
Publication date: 1995-01-09

Abstract

FIELD: ferrous metallurgy. SUBSTANCE: proposed alloy containing manganese, silicon, calcium, magnesium, nickel, carbon, phosphorus, sulfur, iron has additionally barium at the following ratio of components, wt.-%: manganese 30-35; aluminium 15-20; silicon 10-15; barium 3-10; calcium 2-6; magnesium 3-4.5; nickel 1.0-1.5; zinc 1-3; carbon 0.1-0.2; sulfur 0.02-0.007; phosphorus 0.003-0.005, and iron - the rest. Uptake degree of basic alloy element after steel working is increased and represents: uptake of Mn and Si is 96.8-97.8% and 94.5-96.6%, respectively. Desulfurization of worked steel with alloy is 70-80%. Deoxidation degree is increased up to 98.5-99.2%. Mechanical properties of steel were increased. Use of alloy ensures to carry out deoxidation, desulfurization and degassing processes of steel simultaneously. EFFECT: enhanced quality of steel worked with alloy, broadened technology. 4 tbl

Description

Изобретение относится к черной металлургии и используется при раскислении и модифицировании стали. The invention relates to ferrous metallurgy and is used in the deoxidation and modification of steel.

Известен сплав для раскисления стали следующего состава, мас.%: Марганец 50-70 Алюминий 10-25 Углерод 0,7-2,0 Кремний 0,9-5,0 Железо Остальное [1]
К недостаткам указанного сплава следует отнести следующее: его производство основано на сплавлении металлических компонентов, таких как, например, ферромарганец, который является дефицитным материалом, имеющим широкое использование в сталеплавильном производстве; высокая себестоимость сплава, поскольку исходным сырьем являются дорогостоящие дефицитные металлические материалы и полупродукты металлургического производства; состав сплава не позволяет получать после обработки сталь повышенного качества, в первую очередь по содержанию вредных примесей, неметаллических включений.Known alloy for deoxidation of steel of the following composition, wt.%: Manganese 50-70 Aluminum 10-25 Carbon 0.7-2.0 Silicon 0.9-5.0 Iron The rest [1]
The disadvantages of this alloy include the following: its production is based on the fusion of metal components, such as, for example, ferromanganese, which is a scarce material that is widely used in steelmaking; high cost of the alloy, since the source of raw materials are expensive scarce metal materials and intermediate products of metallurgical production; the alloy composition does not allow to obtain high-quality steel after processing, primarily in terms of the content of harmful impurities, non-metallic inclusions.

Известен сплав для раскисления и модифицирования стали для раскисления и модифицирования стали следующего состава, мас.%: Марганец 48-60 Кремний 28-32 Алюминий 6-12 Кальций 0,4-3,0 Магний 0,3-2,0 Углерод 0,06-0,3 Фосфор 0,04-0,35 Сера 0,01-0,02 Железо Остальное [2]
Cущественными недостатками указанного сплава являются: для получения известного сплава применяются ферросплавы, которые являются раскислителями и используются в сталеплавильном производстве, кроме того, они дефицитные и дорогостоящие материалы; сплав содержит довольно высокое количество фосфора (0,04-0,35 мас.%), которое переходит в сталь и снижает ее качество.Known alloy for deoxidation and modification of steel for deoxidation and modification of steel of the following composition, wt.%: Manganese 48-60 Silicon 28-32 Aluminum 6-12 Calcium 0.4-3.0 Magnesium 0.3-2.0 Carbon 0, 06-0.3 Phosphorus 0.04-0.35 Sulfur 0.01-0.02 Iron Else [2]
Significant disadvantages of this alloy are: to obtain the known alloy, ferroalloys are used, which are deoxidizers and are used in steelmaking, in addition, they are scarce and expensive materials; the alloy contains a rather high amount of phosphorus (0.04-0.35 wt.%), which goes into steel and reduces its quality.

В качестве прототипа предлагается сплав для раскисления и модифицирования стали следующего состава, мас. %: Марганец 27-32 Алюминий 26-30 Кремний 20-22 Кальций 0,6-4,0 Магний 0,5-2,8 Никель 0,4-0,8 Цинк 0,5-2,7 Углерод 0,07-0,11 Фосфор 0,01-0,02 Сера 0,005-0,008 Железо Остальное [3]
Известный сплав не позволяет активно воздействовать на степень удаления таких газов из стали как азот, водород. Кроме того, при обработке стали известным сплавом, имеющим сложный химический состав, в случае необходимости обработки большими количествами сплава жидкой стали возрастает количество неметаллических включений в стали, в первую очередь таких как Al₂O₃. При относительно высокой раскислительной способности известного сплава, содержащего такие элементы как Са и Mg, отмечается перерасход этих элементов, их быстротечный угар в первые периоды обработки, тем самым возможности обработки известным сплавом используются неполностью.As a prototype, an alloy is proposed for deoxidation and modification of steel of the following composition, wt. %: Manganese 27-32 Aluminum 26-30 Silicon 20-22 Calcium 0.6-4.0 Magnesium 0.5-2.8 Nickel 0.4-0.8 Zinc 0.5-2.7 Carbon 0.07 -0.11 Phosphorus 0.01-0.02 Sulfur 0.005-0.008 Iron Else [3]
The known alloy does not allow to actively influence the degree of removal of gases from steel such as nitrogen, hydrogen. In addition, when treating steel with a known alloy having a complex chemical composition, if necessary, treatment with large quantities of liquid steel alloy increases the number of non-metallic inclusions in steel, primarily such as Al ₂ O ₃ . With a relatively high deoxidizing ability of the known alloy containing elements such as Ca and Mg, an overrun of these elements is noted, their fleeting fumes in the first periods of processing, thereby the processing capabilities of the known alloy are not fully used.

Вариации состава сплава в заявленных пределах элементов позволяют достичь известной степени десульфурации стали, превышение этих показателей только за счет технологических мероприятий известный сплав не позволяет. Variations in the composition of the alloy within the stated limits of the elements make it possible to achieve a certain degree of desulfurization of steel; exceeding these indicators only due to technological measures does not allow the known alloy.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей сплава и улучшения качества обработанной стали сплавом. The aim of the invention is to expand the technological capabilities of the alloy and improve the quality of the treated steel alloy.

Это достигается тем, что предлагаемый сплав содержит марганец, алюминий, кремний, кальций, магний, никель, цинк, углерод, фосфор, серу, железо и дополнительно содержит барий при следующем соотношении компонентов, мас.% : Марганец 30-35 Алюминий 15-20 Кремний 10-15 Барий 3-10 Кальций 2-6 Магний 3-4,5 Никель 1,0-1,5 Цинк 1,0-3,0 Углерод 0,1-0,2 Сера 0,02-0,007 Фосфор 0,003-0,005 Железо Остальное
Пример выплавки предлагаемого сплава.This is achieved by the fact that the proposed alloy contains manganese, aluminum, silicon, calcium, magnesium, nickel, zinc, carbon, phosphorus, sulfur, iron and additionally contains barium in the following ratio, wt.%: Manganese 30-35 Aluminum 15-20 Silicon 10-15 Barium 3-10 Calcium 2-6 Magnesium 3-4.5 Nickel 1.0-1.5 Zinc 1.0-3.0 Carbon 0.1-0.2 Sulfur 0.02-0.007 Phosphorus 0.003 -0.005 Iron Else
An example of smelting of the proposed alloy.

Выплавка стали осуществлялась в индукционной печи емкостью 1 т в графитовом тигле. Steel was smelted in an induction furnace with a capacity of 1 ton in a graphite crucible.

Состав шихты, мас.%:
Шлам производства
электролитической двуокиси марганца (ЭДМ) 32-38
Отсевы подготовки вторичного алюминиевого сырья 40-50
Барийсодержащий шлам литопонного производства 5-10
Отсев обожженного доломита Остальное
Химический состав шлама производства ЭДМ, мас.%: Mn 20,5-26,6; Ni 0,2; SiO₂ 20-21,4; MnO₂ 3,3; CaO 4,7; Fe₂O₃ 3,4; Al₂O₃ 4,6; MgO 1,2; P 0,30; cульфиды и оксиды других элементов - остальное.The composition of the mixture, wt.%:
Sludge production
electrolytic manganese dioxide (EDM) 32-38
Screenings for the preparation of secondary aluminum raw materials 40-50
Barium-containing sludge from lithoponic production 5-10
Screening of Calcined Dolomite Else
The chemical composition of the sludge produced by EDM, wt.%: Mn 20.5-26.6; Ni 0.2; SiO ₂ 20-21.4; MnO ₂ 3.3; CaO 4.7; Fe ₂ O ₃ 3.4; Al ₂ O ₃ 4.6; MgO 1.2; P 0.30; sulfides and oxides of other elements - the rest.

Химические составы отсевов подготовки вторичного алюминиевого сырья, мас.%:
а) отсева алюминиевой стружки (ТУ 48-26-52-82) Al 40-55; Si 5,6; Mg 0,35; Zn 1,9; Ni 1,20; Mn 0,26; Fe 14-15; оксиды железа, алюминия и других элементов остальное;
б) химический состав отхода отсева вторичного алюминиевого сырья, мас.% : Al 25-30; Si 6,2; Mg 0,2; Zn 2,2; Ni 0,87; Mn 0,15; Fe 15-18; окиси железа, алюминия и других элементов - остальное. Металлургический выход 25-30% Крупность, мм Не более 1,5 Содержание класса минус 0,05 мм, % 15-20
Отход отсева вторичного алюминия не удовлетворяет ТУ 48-21-52-82 и представляет некондиционный отход отсева вторичного алюминия.Chemical compositions of screenings for the preparation of secondary aluminum raw materials, wt.%:
a) screening of aluminum chips (TU 48-26-52-82) Al 40-55; Si 5.6; Mg 0.35; Zn 1.9; Ni 1.20; Mn 0.26; Fe 14-15; oxides of iron, aluminum and other elements;
b) the chemical composition of the screening waste of secondary aluminum raw materials, wt.%: Al 25-30; Si 6.2; Mg 0.2; Zn 2.2; Ni 0.87; Mn 0.15; Fe 15-18; oxides of iron, aluminum and other elements - the rest. Metallurgical yield 25-30% Coarseness, mm Not more than 1.5 Content grade minus 0.05 mm,% 15-20
The secondary aluminum screening waste does not satisfy TU 48-21-52-82 and represents substandard secondary aluminum screening waste.

Химический состав отсева обожженного доломита, мас.%: SiO₂ 2,0; Al₂O₃ 2,0; Fe₂O₃ 0,3; MgO 36,0; CaO 55,0; H₂O 2,20; CO₂ 2,5.The chemical composition of the screening of calcined dolomite, wt.%: SiO ₂ 2,0; Al ₂ O ₃ 2.0; Fe ₂ O ₃ 0.3; MgO 36.0; CaO 55.0; H ₂ O 2.20; CO ₂ 2.5.

Полезный ископаемый доломит обжигают в барабанных печах, после обжига рассеивают. Фракцию более 3 мм используют в металлургических производствах, а менее 5 мм является отсевом обожженного доломита, которая получается после рассева и не имеет IV. Mineral dolomite is fired in drum furnaces; after firing, it is dispersed. A fraction of more than 3 mm is used in metallurgical industries, and less than 5 mm is a screening of calcined dolomite, which is obtained after sieving and does not have IV.

Химический состав барийсодержащего шлама литопонного производства, мас. %: BaS 8-10; BaSO₄ 10-15; BaCO₃ 40-50; C 5-12; SiO₂ 5-10; Fe_общ. 3-5; Fe₂O₃ 2-3; сульфиды других элементов - остальное.The chemical composition of barium-containing sludge lithoponic production, wt. %: BaS 8-10; BaSO ₄ 10-15; BaCO ₃ 40-50; C 5-12; SiO ₂ 5-10; Fe _commonly 3-5; Fe ₂ O ₃ 2-3; sulfides of other elements - the rest.

Шлам, содержащий соединения бария, является отходом литопонного производства, который образуется в результате гидрохимической обработки сульфидбариевого сплава. Sludge containing barium compounds is a waste of lithoponic production, which is formed as a result of hydrochemical treatment of barium sulfide alloy.

Указанный шлам не имеет ГОСТ, ОСI, IV и является некондиционным отходом литопонного производства. The specified sludge does not have GOST, OSI, IV and is substandard waste of lithoponic production.

Химические составы предлагаемого сплава и прототипа приведены в табл. 1 (сплавы 1-3 - предлагаемые, сплавы 4 и 5 - выходящие за пределы предлагаемого, сплав 6 - прототип). The chemical compositions of the proposed alloy and prototype are given in table. 1 (alloys 1-3 - offered, alloys 4 and 5 - beyond the scope of the proposed, alloy 6 - prototype).

Содержание бария менее заявляемого, например 2,5%, не способствует уменьшению неметаллических включений в обработанной сплавом стали. The barium content less than the claimed, for example 2.5%, does not contribute to the reduction of non-metallic inclusions in the alloy treated steel.

Кроме того, не обеспечиваются высокие механические свойства обработанной стали. In addition, high mechanical properties of the treated steel are not ensured.

При содержании бария более заявляемого предела, например 11%, сплав растрескивается в процессе охлаждения, образуется большое количество мелочи, что влечет за собой потери при транспортировке. Растрескивание сплава объясняется образованием легкоплавких соединений бария с цинком, которые обусловливают неоднородность физико-механических свойств сплава, который становится неоднородным по структуре. When the barium content is more than the declared limit, for example 11%, the alloy cracks during cooling, a large amount of fines is formed, which entails transportation losses. Cracking of the alloy is explained by the formation of fusible compounds of barium with zinc, which cause the heterogeneity of the physicomechanical properties of the alloy, which becomes heterogeneous in structure.

Пример внепечной обработки стали. An example of out-of-furnace steel processing.

Сталь выплавляли в мартеновской печи емкостью 200 т. Сталь выпускали в ковш емкостью 200 т. Заявляемый и известный сплавы подавали в твердом состоянии в ковш по мере наполнения ковша в количестве 1,5% от массы стали. Сталь после обработки разливали в изложницы. Steel was smelted in an open-hearth furnace with a capacity of 200 tons. Steel was produced in a ladle with a capacity of 200 tons. The inventive and known alloys were fed in a solid state to the ladle as the ladle was filled in an amount of 1.5% by weight of steel. Steel after processing was poured into molds.

Химический состав стали до обработки сплавом, мас.%: C 0,21; Mn 0,15; P 0,035; S 0,04. The chemical composition of the steel before alloy processing, wt.%: C 0.21; Mn 0.15; P 0.035; S 0.04.

Результаты обработки стали предлагаемым и известным сплавами приведены в табл. 2-4. The results of the processing of steel proposed and known alloys are given in table. 2-4.

Анализ результатов обработки стали сплавом показывает, что степень условия основных элементов сплава обрабатываемой стали увеличивается и составляет, %: Mn 96,8-97,8; Si 94,5-96,6 по сравнению с прототипом соответственно 95,6 и 92,8. Степень десульфурации обработанной стали сплавом составляет 70-80% по сравнению с прототипом 55%. Степень раскисления увеличивается и составляет 98,5-99,2% по сравнению с прототипом 96,7%. Увеличиваются механические свойства стали. Относительное удлинение составляет 32,5-36,8% по сравнению с прототипом 29,2%, относительное сужение 60,7-63,2% по сравнению с прототипом 54,8%. The analysis of the results of processing steel with alloy shows that the degree of condition of the main elements of the alloy of the processed steel increases and is,%: Mn 96.8-97.8; Si 94.5-96.6 in comparison with the prototype, respectively, 95.6 and 92.8. The degree of desulfurization of the treated steel alloy is 70-80% compared with the prototype 55%. The degree of deoxidation increases and is 98.5-99.2% compared with the prototype 96.7%. The mechanical properties of steel increase. The relative elongation is 32.5-36.8% compared with the prototype 29.2%, the relative narrowing 60.7-63.2% compared with the prototype 54.8%.

Обработка стального расплава заявляемым сплавом обеспечивает уменьшение содержания стали азота, которое составляет соответственно 3,9 ˙10^-4-2,2˙ 10^-4% [N₂] . При обработке стали известным сплавом содержание водорода и азота составляет соответственно 7,3 ˙10^-4 [N₂].Steel melt processing the claimed alloy provides a reduction in the nitrogen content of steel, which is respectively 3.9 ˙10 -2,2˙ 10 ^-4 ^-4% [N _2]. When processing steel with a known alloy, the hydrogen and nitrogen contents are 7.3 ˙ 10 ^-4 [N ₂ ], respectively.

Приведенные данные соответствуют о расширении технологических возможностей сплава. Таким образом, сплав позволяет одновременное проведение процессов раскисления, десульфурации и дегазации стали, т.е. уменьшение содержания азота в обработанной сплавом стали. The data presented correspond to the expansion of technological capabilities of the alloy. Thus, the alloy allows simultaneous deoxidation, desulfurization and degassing of steel, i.e. reduction of nitrogen content in alloy-treated steel.

Использование предлагаемого сплава позволяет значительно упростить технологию внепечной обработки жидкой стали с целью раскисления барийсодержащими сплавами. При раскислении стали сплавами с бариевыми ЩЗМ необходимо предварительно обработать сталь алюминием. При использовании предлагаемого сплава эта операция исключается, так как обработка стали в данном случае алюминием и барием протекает одновременно. The use of the proposed alloy can significantly simplify the technology of out-of-furnace treatment of liquid steel with the aim of deoxidation with barium-containing alloys. When deoxidizing steel with barium alloys, it is necessary to pre-treat the steel with aluminum. When using the proposed alloy, this operation is excluded, since the processing of steel in this case with aluminum and barium proceeds simultaneously.

Кроме того, сплав способствует снижению общего содержания оксидных неметаллических включений в обработанной сплавом стали. Общее содержание оксидных включений обработанной стали заявляемым сплавом составляет 0,01-0,0054% по сравнению с прототипом 0,022%. Сплав способствует уменьшению глиноземистых включений, содержание которых в стали составляет после обработки 42,5-32,8% Al₂O₃ по сравнению с прототипом 65,27%.In addition, the alloy helps to reduce the total content of oxide non-metallic inclusions in the alloy treated steel. The total oxide content of the treated steel of the inventive alloy is 0.01-0.0054% in comparison with the prototype 0,022%. The alloy helps to reduce alumina inclusions, the content of which in the steel after processing is 42.5-32.8% Al ₂ O ₃ in comparison with the prototype 65.27%.

Сравнение показателей прокатки обработанной стали сплавами показывает, что при обработке стали заявляемыми сплавами в конечной продувке I сорт составляет 99,5-99,8%, II cорт 0,5-0,2%, а брак составляет всего 0,01%, а после обработки стали известным сплавом I сорт 97,8%, II сорт 3,77%, а брак 0,03%. A comparison of the rolling indices of machined steel by alloys shows that when machining steel with the claimed alloys in the final purge, grade I is 99.5-99.8%, grade II is 0.5-0.2%, and reject is only 0.01%, and after processing the steel with a known alloy, grade I is 97.8%, grade II is 3.77%, and scrap is 0.03%.

Предлагаемый сплав позволяет повысить выход I сорта и улучшить качество стали. The proposed alloy allows to increase the output of grade I and improve the quality of steel.

Claims

ALLOY FOR DIVIDING AND MODIFICATION OF STEEL, containing manganese, aluminum, silicon, calcium, magnesium, nickel, zinc, carbon, phosphorus, sulfur, iron, characterized in that it additionally contains barium in the following ratio, wt.%:
Manganese - 30 - 35
Aluminum - 15 - 20
Silicon - 10 - 15
Barium - 3 - 10
Calcium - 2 - 6
Magnesium - 3 - 4,5
Nickel - 1.0 - 1.5
Zinc - 1.0 - 3.0
Carbon - 0.1 - 2.0
Sulfur - 0.02 - 0.007
Phosphorus - 0.003 - 0.005
Iron - Else