RU2031139C1

RU2031139C1 - Method of treating steel

Info

Publication number: RU2031139C1
Application number: SU904801365A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Яковлевич Наконечный; Сергей Евгеньевич Кадинцев; Владимир Иванович Романенко; Александр Юрьевич Зайцев; Василий Александрович Арсентьев; Анатолий Васильевич Петров; Виктор Лукич Кучер; Владимир Григорьевич Мизин; Анатолий Владимирович Сатин; Лидия Николаевна Кологривова
Original assignee: Анатолий Яковлевич Наконечный
Priority date: 1990-03-23
Filing date: 1990-03-23
Publication date: 1995-03-20

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: the heat treated manganese-containing material is fed as the product recovered from a manganese-containing ore and having a melting point of 1.150-1300°C with a Mn/Fe ratio of 0.8-2.5 till the ladle is filled with metal to 1/8-1/10 of its height, and a reducing agent is added during metal tapping and the feed is discontinued till the ladle is filled to 1/2 of its height. EFFECT: more efficient treatment method. 1 tbl

Description

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к обработке стали в ковше. The invention relates to the field of ferrous metallurgy, namely to the processing of steel in a ladle.

Наиболее близким является "Способ рафинирования стали в сталеразливочном ковше" (см. заявку Япония N 63-20409, МКИ С21С необходимого, а во-вторых, этот расход трудно регулируемый, потому что количество окислившегося таким образом алюминия может колебаться от 20 до 80%. The closest is the "Method of steel refining in a steel pouring ladle" (see Japan application N 63-20409, MKI C21C necessary, and secondly, this flow rate is difficult to control, because the amount of aluminum so oxidized can vary from 20 to 80%.

Целью способа является повышение качества стали и степени извлечения марганца при сокращении времени обработки. The aim of the method is to improve the quality of steel and the degree of extraction of manganese while reducing processing time.

Температура металла, выпускаемого из конвертера в ковш, составляет 1600-1650^оС, поэтому для интенсивного плавления термообработанного оксидного марганецсодержащего материала одним из условий является более низкая температура плавления.The temperature of metal discharged from the converter into the ladle is 1600-1650 ^{° C,} so intensive melting heat-treated manganese oxide material with one of the conditions is a low melting point.

В заявляемом способе температура плавления материала составляет 1150-1300^оС, что обеспечивает его быстрое плавление при попадании на поверхность металлического расплава. Наличие в составе материала оксидов железа также способствует ускорению его плавления, потому что температура плавления оксидов железа существенно ниже, чем температура плавления оксидов марганца. Оксиды железа в материале являются легкоплавкой составляющей этого материала и способствуют ускорению его плавления. Ускоренное плавление материала практически исключает его "заметалливание", т.е. намораживание слоя металла на поверхности оксидного материала в процессе его плавления. Тем самым обеспечивается интенсивное распространение оксидного материала по всей поверхности металлического расплава, которое предохраняет металл от вторичного окисления, а также является теплозащитой.In the inventive method, the melting temperature of the material is 1150-1300 ^about With, which ensures its rapid melting when it hits the surface of a metal melt. The presence of iron oxides in the material also helps to accelerate its melting, because the melting point of iron oxides is significantly lower than the melting point of manganese oxides. Iron oxides in the material are a low-melting component of this material and contribute to the acceleration of its melting. The accelerated melting of the material virtually eliminates its “sweeping”, i.e. freezing a metal layer on the surface of the oxide material during its melting. This ensures the intensive distribution of oxide material over the entire surface of the metal melt, which protects the metal from secondary oxidation, as well as thermal protection.

Уменьшение вторичного окисления металла способствует повышению его качества, а интенсивное плавление его дает возможность раньше, чем обычно (1/3-1/2 высоты ковша), подать этот материал в ковш и более полно провести процесс восстановления марганца. Reducing the secondary oxidation of the metal improves its quality, and its intense melting makes it possible earlier than usual (1 / 3-1 / 2 of the bucket height) to feed this material into the bucket and more fully carry out the manganese reduction process.

Ранее образование на поверхности металлического расплава слоя полурасплавившегося оксидного материала, практически полностью экранирующего поверхность металла, способствует рациональному использованию восстановителя, потому, что температура в зоне реакции поддерживается на уровне температуры плавления оксидного материала, т.е. не выше 1300^оС, вплоть до полного его расплавления и, следовательно, резко снижается угар восстановителя, что дает возможность осуществить не только экономное его расходование, но и повысить качество стали за счет снижения в ее составе неметаллических включений - продуктов окисления восстановителя.Previously, the formation on the surface of a metal melt of a layer of a semi-molten oxide material that almost completely shields the metal surface promotes the rational use of the reducing agent, because the temperature in the reaction zone is maintained at the level of the melting temperature of the oxide material, i.e. not higher than 1300 ^о С, up to its complete melting and, therefore, reducing agent fumes sharply decreases, which makes it possible to carry out not only its economical consumption, but also to improve the quality of steel due to a decrease in its composition of non-metallic inclusions - oxidation products of the reducing agent.

Таким образом, достигается высокая степень восстановления марганца, процесс восстановления заканчивается до окончания выпуска металла в ковш. В случае попадания в ковш конвертерного шлака, часть которого даже при наличии отсечки шлака в конвертере попадает в ковш, резко снижается возможность полного восстановления из конвертерного шлака фосфорного, потому что к моменту попадания в ковш конвертерного шлака в поверхностном слое металла отсутствует избыточное содержание восстановителя, так как процесс восстановления марганца уже закончен. Thus, a high degree of reduction of manganese is achieved, the recovery process ends before the metal is released into the bucket. If converter slag enters the ladle, some of which, even if slag is cut off in the converter, enters the ladle, the possibility of complete recovery of phosphorus from converter slag is sharply reduced, because by the time the converter slag enters the ladle in the surface metal layer there is no excessive content of reducing agent, so how the manganese recovery process is already completed.

Следовательно, восстановление фосфора происходит в медленном диффузионном режиме, лимитирующим звеном которого являются транспортные процессы подачи исходных веществ в зону реакции - оксидов фосфора из шлакового расплава на поверхность металла и восстановителя из объема металла на его поверхность. Эти процессы идут медленно, так как практически отсутствует перемешивание металла и шлака. Кроме того, конвертерный шлак, попадая в ковш, смешивается с остаточным шлаком, образовавшимся после восстановления марганца, что также, во-первых, снижает концентрацию фосфора, а, во-вторых, усугубляет транспоpт оксидов фосфора в зону реакции. Consequently, phosphorus recovery occurs in a slow diffusion mode, the limiting link of which are the transport processes of supplying the starting materials to the reaction zone — phosphorus oxides from the slag melt to the metal surface and a reducing agent from the metal volume to its surface. These processes are slow, since there is practically no mixing of metal and slag. In addition, converter slag, falling into the ladle, mixes with the residual slag formed after manganese reduction, which also, firstly, reduces the concentration of phosphorus, and, secondly, aggravates the transport of phosphorus oxides to the reaction zone.

Температурный интервала плавления продукта, выделенного из марганцевожелезистой руды, обусловлен необходимостью получения прочного оксидного материала, что достигается его термообработкой. Температура плавления выделенного продукта более 1300^оС отрицательно оказывается при применении этого материала для легирования, потому что не обеспечивает интенсивного распространения оксидного материала по всей поверхности металлического расплава, которое предохраняет металл от вторичного окисления. Поэтому температуру обработки выделенного продукта выбирают такой, чтобы температура плавления продукта не превышала 1300^оС и была не ниже 1150^оС.The temperature range of the melting product isolated from manganese-iron ore, due to the need to obtain a strong oxide material, which is achieved by heat treatment. The melting point of the isolated product over 1300 ^{° C} is negative when using this material for doping, because they do not provide intensive distribution of oxide material over the entire surface of the metal melt, which prevents the metal from secondary oxidation. Therefore, the isolated product processing temperature is selected such that the melting point of the product does not exceed 1300 ^{° C} and not lower than 1150 ^o C.

Соотношение марганца к железу, равное 0,8-2,5, выбрано для интенсификации плавления материала на поверхности металлического расплава. При соотношении марганца к железу более 2,5 процесс плавления замедляется из-за образования значительного "заметалливания" материала, а соотношение менее 0,8 является следствием значительного разбавления материала оксидами железа, приводит к снижению степени восстановления марганца, повышению расхода материала на легирование, ухудшению качества стали. The ratio of manganese to iron, equal to 0.8-2.5, was chosen to intensify the melting of the material on the surface of the metal melt. When the ratio of manganese to iron is more than 2.5, the melting process slows down due to the formation of a significant "noticeable" material, and a ratio of less than 0.8 is a consequence of a significant dilution of the material with iron oxides, leads to a decrease in the degree of reduction of manganese, an increase in the consumption of material for alloying, and deterioration quality steel.

Подача оксидного материала в ковш ранее, чем по наполнению его металлом на 1/10 высоты, нецелесообразна, так как в это время еще не сформирована поверхность металла из-за высокой энергии падающей струи металла, что может привести к вовлечению больших порций оксидного материала в объем металла, а при подаче восстановителя реакция может носить взрывной характер, в результате чего возможны выбросы металла из ковша. The supply of oxide material to the bucket earlier than filling it with metal at 1/10 of the height is impractical, since at this time the metal surface has not yet been formed due to the high energy of the incident metal stream, which can lead to the involvement of large portions of oxide material in the volume metal, and when the reducing agent is supplied, the reaction can be explosive, as a result of which metal emissions from the bucket are possible.

Осуществлять подачу оксидного материала после наполнения ковша металлом более чем на 1/8 его высоты также нецелесообразно, так как уменьшается время на восстановление марганца из оксидного материала, а при протекании реакции восстановления марганца после попадания в ковш конвертерного шлака произойдет интенсивное восстановление фосфора, что ухудшит качество металла. Кроме того, конвертерный шлак снизит концентрацию марганца в шлаковом расплаве, что уменьшит степень восстановления марганца. It is also inexpedient to supply oxide material after filling the ladle with metal by more than 1/8 of its height, since the time for the reduction of manganese from the oxide material is reduced, and if the manganese reduction reaction takes place after converter slag enters the ladle, intensive phosphorus reduction will occur, which will degrade the quality metal. In addition, converter slag will reduce the concentration of manganese in the slag melt, which will reduce the degree of reduction of manganese.

Подачу восстановителя необходимо осуществить в ковш после образования на поверхности металла слоя оксидного материала, но не позже, чем по наполнению ковша металлом на 1/2 его высоты. Тем самым обеспечивается максимально полное в этих условиях восстановление марганца, процесс восстановления заканчивается к окончанию выпуска металла в ковш, расход восстановителя легко регулируется расходом оксидного материала, не требуется повышенный расход восстановителя, что способствует повышению качества стали. The supply of the reducing agent must be carried out in the bucket after the formation of a layer of oxide material on the metal surface, but no later than by filling the bucket with metal at 1/2 its height. This ensures the most complete reduction of manganese under these conditions, the recovery process ends by the end of the metal release into the ladle, the reducing agent consumption is easily regulated by the consumption of oxide material, and an increased reducing agent consumption is not required, which helps to improve the quality of steel.

П р и м е р. Лабораторные плавки согласно способа обработки стали проводили в индукционной печи ИСТ-006 садкой 60 кг, в качестве металлошихты использовали окисленный полупродукт кислородно-конвертерного производства следующего химического состава, мас. % : С 0,03-0,06; Mn 0,05-0,07; S 0,025-0,028; Р_н.б. 0,020; Температуру металла контролировали термопарой погружения типа ВР 5/20.PRI me R. Laboratory smelting according to the method of processing steel was carried out in an induction furnace IST-006 with a charge of 60 kg, the oxidized intermediate of the oxygen-converter production of the following chemical composition, wt. %: C 0.03-0.06; Mn 0.05-0.07; S 0.025-0.028; R _n.b. 0.020; The metal temperature was controlled by an immersion thermocouple of type BP 5/20.

Пробы для определения содержания марганца и фосфора путем химического анализа отбирали после расплавления металла и перед разливкой стали. Samples for determining the content of manganese and phosphorus by chemical analysis were taken after molten metal and before casting steel.

В качестве шлакообразующих использовали свежеобожженную известь и плавиковый шпат, в качестве термообработанного оксидного марганцевого материала железо-марганцевые окатыши. Freshly calcined lime and fluorspar were used as slag-forming substances, and iron-manganese pellets were used as heat-treated oxide manganese material.

Опытные плавки проводили по следующей технологии. После расплавления металла в печь присаживали шлакообразующие и после образования гомогенного шлакового расплава металл нагревали до температуры 1610-1620^оС. Затем отключали печь и выпускали металл в ковш. Во время выпуска в ковш давали марганцевый материал (окатыши) следующего состава, мас.%: Mn_общ. 22-34,6; Fe_общ 31,4-13,13; SiO₂ 39,83-27,18; CaO 0,8-15,4; MgO 1,31-3,94; Al₂O₃ 4,41-5,03; S 0,14-0,16; P 0,11-0,56 и восстановитель. В качестве восстановителя использовали вторичный алюминий марки АВ-86.Experimental swimming trunks were carried out according to the following technology. After melting, metal and slag furnace sits down after formation of the homogeneous molten slag metal heated to a temperature ^of 1610-1620 C. Then, the oven was turned off, and discharged into a metal bucket. During release, manganese material (pellets) of the following composition was given into the bucket, wt.%: Mn _total. 22-34.6; Fe _total 31.4-13.13; SiO ₂ 39.83-27.18; CaO 0.8-15.4; MgO 1.31-3.94; Al ₂ O ₃ 4.41-5.03; S 0.14-0.16; P 0.11-0.56 and a reducing agent. As a reducing agent used secondary aluminum grade AB-86.

Плавку согласно способа прототипа осуществляли следующим образом. После расплавления шихты в печь давали марганцевую руду состава, мас.%: SiO₂ 2,47; MnO 81; MgO 2,68; CaO 5,13; Al₂O₃ 7,18; Fe_общ 1,41; Р 0,105; S 0,025. для предварительной обработки металла и наведения шлака, содержащего оксид марганца, подогревали металл до температуры 1610-1620^оС. Затем жидкую сталь и шлак выпускали в ковш и добавляли восстановитель (алюминий марки АВ-86) и перемешивали путем вдувания газообразного аргона через кварцевую трубку. Продувку вели в течение 4 мин под давлением 0,2 атмосферы.Melting according to the prototype method was carried out as follows. After melting the mixture into the furnace, manganese ore of the composition was obtained, wt.%: SiO ₂ 2.47; MnO 81; MgO 2.68; CaO 5.13; Al ₂ O ₃ 7.18; Fe _total 1.41; P 0.105; S 0.025. pretreatment of metal and slag guided containing manganese oxide, a metal heated to a temperature of 1610-1620 ^C. Then, the molten steel and slag produced in the ladle and a reducing agent (aluminum AB-86 brand) and stirred by blowing argon gas through a quartz tube. Purge was carried out for 4 min under a pressure of 0.2 atmosphere.

Технологические параметры заявляемого и известного способов и полученные результаты представлены в таблице, температура плавления марганцевого оксидного термообработанного материала 1150-1300^оС, соотношение Mn/Fe= 0,8-2,5, моменты подачи материала и восстановителя (плавки 2-4).Process parameters of the claimed and known methods and results are shown in the table, the melting point of manganese oxide precooked material ^about 1150-1300 C, the ratio of Mn / Fe = 0,8-2,5, moments feed material and a reducing agent (melting 2-4).

На плавках 1,5-13 при отклонении технологических параметров от заявляемых пределов наблюдается уменьшение степени извлечения марганца и степени дефосфорации, увеличении времени обработки стали. On melts 1.5-13 with a deviation of the technological parameters from the claimed limits, there is a decrease in the degree of extraction of manganese and the degree of dephosphorization, an increase in the processing time of steel.

На плавке 14, проводимой по технологии прототипа, наблюдается резкое уменьшение степени извлечения марганца, степени дефосфорации и увеличение времени обработки стали. On melting 14, carried out according to the technology of the prototype, there is a sharp decrease in the degree of extraction of manganese, the degree of dephosphorization and an increase in the time of processing steel.

Claims

METHOD OF STEEL TREATMENT, including the release of non-oxidized metal into the ladle, the introduction of heat-treated oxide manganese-containing material and a reducing agent, characterized in that, in order to improve the quality of steel and the degree of extraction of manganese while reducing processing time, the heat-treated oxide manganese-containing material is supplied in the form of a product obtained from manganese - iron ore, with a melting point of 1150 - 1300 ^o With a ratio of Mn / Fe = 0.8 - 2.5 by filling the bucket with metal at 1 / 8-1 / 10 of its height, and the reducing agent is introduced into the process e release metal to fill the bucket at 1/2 of its height.