[go: up one dir, main page]

RU2166549C1 - Composite blend for melting of steel (variant) - Google Patents

Composite blend for melting of steel (variant) Download PDF

Info

Publication number
RU2166549C1
RU2166549C1 RU2000107631/02A RU2000107631A RU2166549C1 RU 2166549 C1 RU2166549 C1 RU 2166549C1 RU 2000107631/02 A RU2000107631/02 A RU 2000107631/02A RU 2000107631 A RU2000107631 A RU 2000107631A RU 2166549 C1 RU2166549 C1 RU 2166549C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
carbon
iron
oxygen
charge
melting
Prior art date
Application number
RU2000107631/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Г.А. Дорофеев
С.З. Афонин
Л.Н. Шевелев
А.М. Седых
В.И. Тамбовский
О.Б. Орионов
А.А. Каменских
А.А. Карпов
Original Assignee
Дорофеев Генрих Алексеевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Дорофеев Генрих Алексеевич filed Critical Дорофеев Генрих Алексеевич
Priority to RU2000107631/02A priority Critical patent/RU2166549C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2166549C1 publication Critical patent/RU2166549C1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy, more particularly melting of steel in electric furnaces and converters. SUBSTANCE: composite blend for melting of steel comprises, wt %: oxide iron-containing material, 0.5-30; and iron-carbon alloy is semi product of pretreatment of liquid cast iron with oxygen to desired carbon content, the balance. Sum of components K and carbon in semi product is 0.05- 4.5 %. Semi product comprises 0.05-0.40% (K) in amount that assures affinity thereof to oxygen when blend is heated to temperature of lower than 1500 C and which is equal and/or than higher that that of carbon. Composite blend further comprises carbon in free state, ratios of ingredients, wt %: oxide iron containing material, 0.5-30; free carbon, 0.1-8; desired carbon content, the balance. Ratio of sum of free and bonded carbon and oxygen in blend is equal or greater than stoichiometric amount. EFFECT: higher purity of the blend and wider sphere of application thereof. 7 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к составу шихтового материала для производства стали, в частности, для выплавки стали в электропечах и конвертерах. The invention relates to ferrous metallurgy, specifically to the composition of the charge material for the production of steel, in particular, for the smelting of steel in electric furnaces and converters.

Известна композиционная шихта для выплавки стали, содержащая железоуглеродистый сплав и оксидный материал при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Железоуглеродистый сплав - 50-95
Оксидный материал - 5-50
при этом оксидный материал содержит 0,25-99,5% свободных оксидов металлов, имеющих сродство к кислороду, равное и/или меньшее, чем углерод [1].
Known composite mixture for steelmaking, containing iron-carbon alloy and oxide material in the following ratio of components, wt.%:
Iron-carbon alloy - 50-95
Oxide material - 5-50
wherein the oxide material contains 0.25-99.5% of free metal oxides having an affinity for oxygen equal to and / or less than carbon [1].

Однако известная шихта не обладает достаточной ее чистотой, что обусловлено наличием остаточных концентраций хрома, ванадия, бора и др. элементов, содержащихся в металлической составляющей - железоуглеродистых сплавах в виде чугуна или стали. Она не обладает также стабильностью состава по этим элементам, что ограничивает область ее применения и не позволяет использовать ее для выплавки высокопрочных сталей, сталей для отдельных видов метизов, в частности металлокорда, производства энергетических установок и крупных поковок в атомной энергетике. However, the known charge does not have sufficient purity, which is due to the presence of residual concentrations of chromium, vanadium, boron and other elements contained in the metal component - iron-carbon alloys in the form of cast iron or steel. It also does not have a stable composition for these elements, which limits its scope and does not allow its use for smelting high-strength steels, steels for certain types of hardware, in particular steel cord, production of power plants and large forgings in nuclear energy.

Другим недостатком известной шихты является завышенное содержание в ней оксидного материала и соответственно оксидов железа, вносимых им, а также отсутствие регламентации соотношения между количеством кислорода и углерода в шихте. В частности, при 50% оксидного материала количество оксидов железа существенно превышает их стехиометрическое значение по реакции с углеродом, что приводит к появлению избытка оксидов железа, переходящих в металл и шлак и увеличивающих концентрацию кислорода в расплаве. Одновременно с этим доля углерода, окисляемого кислородом, поступающим из оксидов железа, возрастает, достигая 100%. Эндотермический характер этой реакции приводит к повышенным затратам электроэнергии. Вместе взятые, эти факторы также сужают сферу применения известной шихты. Another disadvantage of the known charge is the overestimated content of oxide material and, accordingly, iron oxides introduced by it, as well as the lack of regulation of the ratio between the amount of oxygen and carbon in the charge. In particular, at 50% oxide material, the amount of iron oxides significantly exceeds their stoichiometric value by reaction with carbon, which leads to the appearance of an excess of iron oxides, which convert to metal and slag and increase the oxygen concentration in the melt. At the same time, the proportion of carbon oxidized by oxygen coming from iron oxides increases, reaching 100%. The endothermic nature of this reaction leads to increased energy costs. Taken together, these factors also narrow the scope of the known charge.

Желательный технический результат изобретения - повышение чистоты шихты и расширение сферы ее использования. Этот результат достигается тем, что для выплавки стали применяют композиционную шихту, включающую оксидный железосодержащий материал, залитый железоуглеродистым сплавом. В качестве железоуглеродистого сплава используют полупродукт предварительной обработки жидкого чугуна кислородом до заданного содержания углерода при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Оксидный железосодержащий материал - 0,5-30
Полупродукт - Остальное
при этом сумма компонентов и углерода в полупродукте равна 0,05-4,5%. Полупродукт содержит компоненты в количестве, обеспечивающем в шихте при нагреве до температуры ниже 1500oC их сродство к кислороду, равное и/или большее, чем у углерода, то есть от 0,05 до 0,40%.
The desired technical result of the invention is to increase the purity of the charge and expand the scope of its use. This result is achieved by the fact that for the smelting of steel, a composite charge is used, including oxide iron-containing material, cast with an iron-carbon alloy. As an iron-carbon alloy, an intermediate of pretreatment of molten iron with oxygen to a predetermined carbon content is used in the following ratio of ingredients, wt.%:
Iron oxide material - 0.5-30
Intermediate - Else
the sum of the components and carbon in the intermediate is 0.05-4.5%. The intermediate product contains components in an amount that provides in the charge when heated to a temperature below 1500 o C their affinity for oxygen, equal and / or greater than that of carbon, that is, from 0.05 to 0.40%.

Шихта дополнительно может содержать 0,1-8 мас.% углерода в свободном состоянии при соотношении суммы свободного и связанного углерода и кислорода в шихте, равном или большем стехиометрического. Желаемым техническим результатом является также снижение затрат электроэнергии при выплавке стали. Этот результат достигается тем, что для выплавки стали применяют композиционную шихту, содержащую оксидный железосодержащий материал и полупродукт предварительной обработки жидкого чугуна кислородом до заданного содержания углерода, и дополнительно углерод в свободном состоянии при соотношении суммы свободного и связанного углерода и кислорода в шихте, равном или большем стехиометрического, при этом перечисленные компоненты взяты в следующем соотношении мас.%:
Оксидный железосодержащий материал - 0,5-30
Свободный углерод, - 0,1-8
Полупродукт - Остальное
Известно, что прочность связи элементов с кислородом, определяющая степень окисления и остаточную концентрацию элементов в ванне, зависит от концентрации и коэффициента активности элементов и их оксидов соответственно в расплаве и шлаке, а также температуры [2].
The charge may additionally contain 0.1-8 wt.% Carbon in the free state with a ratio of the sum of free and bound carbon and oxygen in the charge equal to or greater than the stoichiometric. The desired technical result is also a reduction in energy costs in steelmaking. This result is achieved by the fact that, for steel smelting, a composite charge is used containing iron oxide-containing material and an intermediate pre-treatment of molten iron with oxygen to a given carbon content, and additionally carbon in a free state with a ratio of the sum of free and bound carbon and oxygen in the charge equal to or greater stoichiometric, while the listed components are taken in the following ratio, wt.%:
Iron oxide material - 0.5-30
Free carbon - 0.1-8
Intermediate - Else
It is known that the bond strength of elements with oxygen, which determines the degree of oxidation and the residual concentration of elements in the bath, depends on the concentration and activity coefficient of elements and their oxides in the melt and slag, respectively, as well as temperature [2].

В известной шихте максимальную концентрацию и активность по сравнению с другими элементами имеет углерод. В связи с этим его сродство к кислороду существенно превышает сродство к кислороду других элементов. Поэтому в процессе плавления такой шихты преимущественное развитие получает реакция окисления углерода кислородом, поступающим из оксидного материала. При этом окисление углерода начинается с температуры плавления металлической основы шихты, равной для чугуна 1150oC, и ускоряется по мере повышения температуры расплава.In a known charge, carbon has a maximum concentration and activity compared to other elements. In this regard, its affinity for oxygen significantly exceeds the affinity for oxygen of other elements. Therefore, in the process of melting such a mixture, the reaction of carbon oxidation by oxygen coming from the oxide material is predominantly developed. In this case, the oxidation of carbon begins with the melting temperature of the metal base of the mixture, which is equal to 1150 o C for cast iron, and accelerates with increasing melt temperature.

Одновременно с началом окисления углерода протекает окисление кремния, марганца, ванадия, бора и других элементов, поскольку их сродство к кислороду в области пониженных температур (1200-1400oC) соизмеримо со сродством углерода к кислороду. Однако повышение температуры, происходящее в процессе нагрева расплавленной шихты, резко снижает сродство к кислороду указанных элементов, увеличивая одновременно сродство углерода к кислороду. При достижении температуры порядка 1500oC сродство к кислороду кремния, ванадия, бора, марганца, хрома становится меньше, чем у углерода. По этой причине степень их окисления уменьшается, а остаточная концентрация элементов увеличивается. В силу этого известная шихта всегда содержит остаточные концентрации элементов.Simultaneously with the onset of carbon oxidation, oxidation of silicon, manganese, vanadium, boron, and other elements proceeds, since their affinity for oxygen at low temperatures (1200-1400 o C) is comparable with the affinity of carbon for oxygen. However, the temperature increase that occurs during the heating of the molten mixture sharply reduces the affinity for oxygen of these elements, while increasing the affinity of carbon for oxygen. When reaching a temperature of the order of 1500 o C, the affinity for oxygen of silicon, vanadium, boron, manganese, chromium becomes less than that of carbon. For this reason, their oxidation state decreases, and the residual concentration of elements increases. Because of this, a known charge always contains residual concentrations of elements.

Шихта, содержащая в качестве составляющей полупродукт предварительной обработки жидкого чугуна кислородом, обладает повышенной чистотой и содержит значительно меньше остаточных элементов. Это достигается благодаря тому, что при продувке жидкого чугуна кислородом, которую начинают по температуре 1280-1300oC, преимущественное развитие получают реакции окисления кремния, ванадия, марганца, хрома и других элементов. Окисление углерода, хотя и имеет место, протекает однако значительно медленнее по сравнению с другими элементами. Вследствие этого железоуглеродистый расплав имеет пониженную остаточную концентрацию элементов. Содержание углерода в расплаве при этом может регулироваться в широких пределах, начиная от сохранения его исходной концентрации и, заканчивая 0,05-0,10% что открывает возможности значительного варьирования содержания углерода в металлической основе композиционной шихты.The mixture, containing as a component the intermediate of pretreatment of molten iron with oxygen, has high purity and contains significantly less residual elements. This is due to the fact that when blowing molten iron with oxygen, which begins at a temperature of 1280-1300 o C, the primary development is the oxidation of silicon, vanadium, manganese, chromium and other elements. Carbon oxidation, although it does take place, proceeds, however, much more slowly compared to other elements. As a result, the iron-carbon melt has a reduced residual concentration of elements. The carbon content in the melt can be regulated in a wide range, from maintaining its initial concentration and ending with 0.05-0.10%, which opens up the possibility of a significant variation in the carbon content in the metal base of the composite charge.

Преимущественное окисление примесей чугуна при замедленном окислении углерода или даже его полном отсутствии достигается за счет действия двух основных факторов. Прежде всего, это пониженная температура жидкого чугуна, составляющая 1250-1350oC. При этой температуре сродство примесей чугуна к кислороду превышает сродство углерода, что и создает условия для более полного окисления примесей и снижения их остаточной концентрации при сохранении возможности одновременного регулирования степени окисления углерода.The predominant oxidation of pig iron impurities during slow oxidation of carbon or even its complete absence is achieved due to the action of two main factors. First of all, this is the lowered temperature of liquid cast iron, amounting to 1250-1350 o C. At this temperature, the affinity of cast iron impurities for oxygen exceeds the affinity of carbon, which creates conditions for a more complete oxidation of impurities and a decrease in their residual concentration while maintaining the possibility of simultaneously controlling the degree of carbon oxidation .

Другим важным фактором является замедленная диффузия кислорода в жидком расплаве при температурах 1200-1400oC. Как известно, скорость окисления углерода определяется интенсивностью переноса кислорода в объеме металла [2]. Поэтому замедление диффузии кислорода приводит к уменьшению скорости окисления углерода. Изменяя темп доставки кислорода вглубь расплава, можно регулировать в значительных пределах степень окисления углерода и его конечную концентрацию в железоуглеродистом сплаве.Another important factor is the delayed diffusion of oxygen in a liquid melt at temperatures of 1200-1400 o C. As is known, the rate of carbon oxidation is determined by the rate of oxygen transfer in the metal volume [2]. Therefore, a slowdown in the diffusion of oxygen leads to a decrease in the rate of carbon oxidation. By varying the rate of oxygen delivery deep into the melt, the degree of carbon oxidation and its final concentration in the iron-carbon alloy can be regulated to a considerable extent.

Благоприятное влияние на этот процесс оказывает то обстоятельство, что кислородный потенциал газообразного кислорода во много раз меньше, чем оксидов железа, являющихся источником кислорода в известном материале. Поэтому замена оксидов железа газообразным кислородом при получении полупродукта снижает интенсивность поступления кислорода в металл, позволяя за счет этого снизить скорость окисления углерода и регулировать ее в широких пределах. A favorable effect on this process is provided by the fact that the oxygen potential of gaseous oxygen is many times less than the iron oxides, which are the source of oxygen in the known material. Therefore, the replacement of iron oxides with gaseous oxygen upon receipt of the intermediate reduces the rate of oxygen supply to the metal, thereby reducing the rate of carbon oxidation and regulating it over a wide range.

Таким образом, полупродукт предварительной обработки жидкого чугуна в отличие от железоуглеродистого сплава, входящего в состав известной шихты, содержит меньшую остаточную суммарную концентрацию нежелательных примесей и растворенного в металле углерода, которую можно регулировать в пределах от 0,05 до 4,5%. Thus, the intermediate product of the pretreatment of liquid iron, unlike the iron-carbon alloy, which is part of the known charge, contains a lower residual total concentration of undesirable impurities and carbon dissolved in the metal, which can be adjusted in the range from 0.05 to 4.5%.

Предлагаемый состав композиционной шихты обосновывается следующим. Использование шихты, в которой количество полупродукта составляет более 99,5% (выше верхнего предела), а количество оксидного материала соответственно меньше 0,5% (ниже нижнего предела), приводит к неполному окислению ванадия, хрома и других высококачественных элементов вследствие недостатка в шихте кислорода и его пониженной активности. Это увеличивает степень загрязнения шихты нежелательными примесями и ограничивают область ее использования, так как при этом ухудшается качество стали из-за перехода в нее примесей, содержащихся в шихте. The proposed composition of the composite charge is justified as follows. The use of a mixture in which the amount of intermediate is more than 99.5% (above the upper limit), and the amount of oxide material, respectively, is less than 0.5% (below the lower limit), leads to the incomplete oxidation of vanadium, chromium and other high-quality elements due to the lack of charge oxygen and its reduced activity. This increases the degree of contamination of the charge with undesirable impurities and limits the area of its use, since it deteriorates the quality of steel due to the passage of impurities contained in the charge into it.

При использовании шихты с содержанием полупродукта ниже 70% (ниже нижнего предела) и оксидного материала соответственно выше 30% (выше верхнего предела), снижается степень восстановления оксидов железа. Недовосстановленные оксиды, попадая в шлак, увеличивают его окисленность и повышают содержание кислорода в жидком расплаве. Одновременно с этим концентрация углерода в ванне по расплавлению получается низкой, что затрудняет дальнейший нагрев ванны и достижение заданной температуры металла на выпуске. При этом также увеличивается расход электроэнергии и длительность доводки плавки что ухудшает показатели плавки и является нежелательным. When using a mixture with an intermediate content below 70% (below the lower limit) and oxide material, respectively, above 30% (above the upper limit), the degree of reduction of iron oxides is reduced. Unreduced oxides, falling into the slag, increase its oxidation and increase the oxygen content in the liquid melt. At the same time, the carbon concentration in the bath by melting is low, which makes it difficult to further heat the bath and achieve a predetermined metal temperature at the outlet. At the same time, the energy consumption and the duration of the melting refinement also increase, which worsens the melting performance and is undesirable.

Заявляемое соотношение железоуглеродистого полупродукта и оксидного материала в шихте соответственно в пределах 70-99,5 и 0,5-30% отвечает условиям достижения повышенной чистоты шихты и расширения областей ее применения. The claimed ratio of iron-carbon intermediate and oxide material in the mixture, respectively, in the range of 70-99.5 and 0.5-30% meets the conditions for achieving high purity of the mixture and expanding its areas of application.

При данном соотношении компонентов в шихте обеспечивается полное доокисление элементов типа ванадия, хрома и др., сохранившихся в исходной металлической составляющей - полупродукте, что исключает загрязнение стали оксидами и нитридами этих элементов. With this ratio of components in the charge, complete oxidation of elements such as vanadium, chromium, etc., which are preserved in the initial metal component — the intermediate, is ensured, which eliminates the contamination of steel with oxides and nitrides of these elements.

По мере относительного возрастания доли оксидного материала в шихте выше 0,5% и соответственно полупродукта ниже 99,5% количество кислорода, содержащегося в шихте, оказывается достаточным для окисления примесей, сохранившихся в полупродукте после его обработки кислородом, а также части углерода. Одновременно повышение содержания оксидов железа в шихте, требующее повышенных расходов энергии на расплавление, сдерживает резкое повышение температуры расплава, образующегося в результате плавления металлической основы композиционной шихты. Это увеличивает время на удаление примесей в полупродукте. В сочетании с пониженной температурой это облегчает удаление нежелательных примесей и гарантирует высокую чистоту расплава, получаемого в результате плавления шихты. As the proportion of the oxide material in the charge increases above 0.5% and, accordingly, the intermediate is below 99.5%, the amount of oxygen contained in the mixture is sufficient to oxidize the impurities stored in the intermediate after its treatment with oxygen, as well as part of the carbon. At the same time, an increase in the content of iron oxides in the charge, which requires increased energy expenditures for melting, inhibits a sharp increase in the temperature of the melt resulting from the melting of the metal base of the composite charge. This increases the time to remove impurities in the intermediate. In combination with a low temperature, this facilitates the removal of unwanted impurities and ensures high purity of the melt resulting from the melting of the charge.

При увеличении доли оксидного материала выше 30% и соответственно доли полупродукта ниже 70% часть оксидов железа оказывается в избытке. Неизрасходованные на окисление примесей сплава и углерода оксиды железа начинают поступать в шлак. При этом резко повышается концентрация кислорода в шлаке и металле, ухудшая его качество и удлиняя продолжительность обработки металла. Одновременно с этим снижается концентрация углерода ниже требуемой. По этим причинам предложенное соотношение компонентов шихты в пределах 70-99,5 и 0,5-30% является оптимальным. With an increase in the fraction of oxide material above 30% and, accordingly, the proportion of the intermediate below 70%, some of the iron oxides is in excess. Iron oxides unspent on the oxidation of impurities of the alloy and carbon begin to flow into the slag. At the same time, the oxygen concentration in the slag and metal increases sharply, worsening its quality and lengthening the processing time of the metal. At the same time, the carbon concentration is lower than required. For these reasons, the proposed ratio of the components of the charge in the range of 70-99.5 and 0.5-30% is optimal.

Ограничение в составе полупродукта содержания элементов, имеющих сродство к кислороду, равное и/или большее, чем у углерода при температурах ниже 1500oC, нижним пределом 0,05% создает условия для уменьшения количества нежелательных примесей, переходящих в сталь из шихты в результате поступления в ванну чистого металла с минимальным содержанием микропримесей. Разбавление металлической ванны чистым расплавленным железоуглеродистым сплавом снижает концентрацию этих примесей, оказывающих отрицательное влияние на свойства стали. Одновременно это позволяет расширить сортамент выплавляемых сталей. Дальнейшее снижение содержания в шихте нежелательных примесей ниже 0,05% нецелесообразно, так как при этом резко увеличивается время рафинирования шихты от этих примесей и возрастает ее себестоимость. Это затрудняет широкое использование такой шихты. Кроме того, с технической точки зрения, дальнейшее снижение концентрации примесей перестает оказывать неблагоприятное влияние на свойства стали.The limitation in the composition of the intermediate product of the content of elements having an affinity for oxygen, equal to and / or greater than that of carbon at temperatures below 1500 o C, a lower limit of 0.05% creates the conditions for reducing the amount of undesirable impurities passing into the steel from the mixture as a result of into a bath of pure metal with a minimum content of trace elements. Dilution of the metal bath with a pure molten iron-carbon alloy reduces the concentration of these impurities, which have a negative effect on the properties of steel. At the same time, this allows us to expand the range of smelted steels. A further decrease in the content of undesirable impurities in the mixture below 0.05% is impractical, since this sharply increases the time of refining the mixture from these impurities and increases its cost. This complicates the widespread use of such a mixture. In addition, from a technical point of view, a further decrease in the concentration of impurities ceases to have an adverse effect on the properties of steel.

Ввод дополнительного углерода в свободном состоянии в состав шихты в пределах 0,1-8% позволяет изменять в широких пределах долю углерода, окисляемого кислородом оксидов железа и кислородом, вдуваемым в ванну. Это открывает возможности регулировать теплофизические свойства композиционной шихты в процессе ее расплавления и рафинирования от эндотермических до экзотермических. Объясняется это тем, что окисление углерода оксидами железа носит резко выраженный эндотермический характер, а газообразным кислородом, наоборот, экзотермический характер. Поэтому варьирование содержания свободного углерода делает возможным управление температурой шихты в процессе ее расплавления, а следовательно, сродством элементов к кислороду и степенью окисления нежелательных примесей. The introduction of additional carbon in the free state in the composition of the mixture in the range of 0.1-8% allows you to widely change the proportion of carbon oxidized by oxygen, iron oxides and oxygen, blown into the bath. This opens up the possibility of regulating the thermophysical properties of the composite charge during its melting and refining from endothermic to exothermic. This is explained by the fact that the oxidation of carbon by iron oxides has a pronounced endothermic character, and gaseous oxygen, on the contrary, is exothermic. Therefore, varying the content of free carbon makes it possible to control the temperature of the charge in the process of its melting, and therefore, the affinity of the elements for oxygen and the degree of oxidation of undesirable impurities.

При содержании свободного углерода менее 0,1% эффект дополнительного ввода углерода получается незначительным и не окупает затрат на его ввод. When the content of free carbon is less than 0.1%, the effect of additional input of carbon is insignificant and does not cover the costs of its introduction.

Введение в состав шихты более 8% технически сложно, что удорожает процесс ее получения и снижает эффективность, а также увеличивает нестабильность содержания углерода от чушки к чушке. Предлагаемые пределы 0,1-8% являются оптимальными, позволяя получить максимальный технический результат при минимальных затратах и обеспечивает получение постоянства содержания углерода в шихте. The introduction of more than 8% into the composition of the charge is technically difficult, which increases the cost of its production and reduces efficiency, and also increases the instability of the carbon content from pig to pig. The proposed limits of 0.1-8% are optimal, allowing you to get the maximum technical result at the lowest cost and provides a constant carbon content in the charge.

Соотношения количества углерода и кислорода должно быть на уровне, равном или большем стехиометрического. Если оно меньше стехиометрического, то в избытке оказываются оксиды железа, не прореагировавшие с углеродом и оставшиеся не востребованными. Это нежелательно по двум причинам:
- затраты энергии на окисление углерода оксидами железа при этом достигают максимума из-за эндотермического характера этой реакции;
- избыток оксидов железа переходит в шлак и металл, увеличивая окисленность металла, что увеличивает расход раскислителей и усложняет доводку металла в стальковше.
The ratio of carbon to oxygen should be at a level equal to or greater than the stoichiometric. If it is less than stoichiometric, then iron oxides that do not react with carbon and remain unclaimed are in excess. This is undesirable for two reasons:
- energy costs for the oxidation of carbon by iron oxides in this case reach a maximum due to the endothermic nature of this reaction;
- excess iron oxides passes into slag and metal, increasing the oxidation of the metal, which increases the consumption of deoxidizing agents and complicates the finishing of the metal in the steel ladle.

Следовательно, при соотношении C/O меньше стехиометрического увеличиваются энергозатраты и содержание растворенного в металле кислорода. Эти факторы сужают сферу применения композиционной шихты. Therefore, when the C / O ratio is less than the stoichiometric, the energy consumption and the content of oxygen dissolved in the metal increase. These factors narrow the scope of the composite charge.

Если соотношение C/O равно стехиометрическому, то из двух отмеченных выше негативных факторов один исчезает, а именно, при этом не будет наблюдаться избытка оксидов железа. Поэтому устраняется отрицательное влияние оксидов железа на окисленность металла. Воздействие второго фактора - дополнительные энергозатраты сохранятся, хотя несколько уменьшатся. If the C / O ratio is equal to the stoichiometric one, then of the two negative factors noted above, one disappears, namely, there will be no excess of iron oxides. Therefore, the negative effect of iron oxides on the oxidation of the metal is eliminated. The impact of the second factor - additional energy costs will remain, although they will slightly decrease.

При соотношении C/O больше стехиометрического при расплавлении композиционной шихты после окончания реакции обезуглероживания в расплаве получается избыток растворенного в металле углерода. Последний окисляется газообразным кислородом, давая ванне дополнительный приход энергии от этой эндотермической реакции. When the C / O ratio is greater than the stoichiometric when the composite mixture is melted, after the end of the decarburization reaction in the melt, an excess of carbon dissolved in the metal is obtained. The latter is oxidized by gaseous oxygen, giving the bath an additional supply of energy from this endothermic reaction.

Пример. Example.

Предложенную шихту получали на разливочных машинах чугуна, заливая жидким железоуглеродистым расплавом различного состава оксидных материалов, получая за счет этого шихту с различным соотношением оксидного материала и металлического полупродукта. Исходным материалом для получения полупродукта служил ванадийсодержащий чугун, имеющий следующий средний состав, мас.%: 4,05-4,4 C; 0,17-0,31 Mn; 0,25-0,60 Si; 0,41-0,59 V; 0,51-0,73 Cr; 0,15-0,25 Ti; 0,05-0,07 P; 0,03-0,05 S. The proposed mixture was obtained on cast iron casting machines, pouring liquid iron-carbon melt of various compositions of oxide materials, thereby obtaining a mixture with a different ratio of oxide material and metal intermediate. The starting material for the intermediate was vanadium-containing cast iron, having the following average composition, wt.%: 4.05-4.4 C; 0.17-0.31 Mn; 0.25-0.60 Si; 0.41-0.59 V; 0.51-0.73 Cr; 0.15-0.25 Ti; 0.05-0.07 P; 0.03-0.05 S.

Технология получения полупродукта включала в себя заливку жидкого чугуна в конвертер и последующую его продувку кислородом и/или воздухом без ввода извести. Удельный расход воздушного дутья колебался в пределах 70-250 м3/т полупродукта. Регулирование температуры ванны и скорости окисления углерода и других примесей осуществляли за счет изменения температуры заливаемого чугуна, ввода охлаждающих присадок (окалины, руды), изменения количества и состава дутья, покачивания конвертера.The technology for producing the intermediate product included pouring liquid iron into the converter and then purging it with oxygen and / or air without adding lime. The specific consumption of air blast ranged from 70-250 m 3 / t of intermediate. The temperature of the bath and the rate of oxidation of carbon and other impurities were controlled by changing the temperature of cast iron, introducing cooling additives (scale, ore), changing the amount and composition of the blast, and shaking the converter.

После предварительной обработки жидкого чугуна кислородсодержащим дутьем получали полупродукт, имеющий следующий состав, мас.%: 0,03-3,8 C; 0,01-0,05 Mn; 0,03-0,07 Si; 0,01-0,09 V; 0,01-0,20 Cr; 0,03-0,15 P; 0,02-0,07 S. After pretreatment of molten iron with oxygen-containing blast, an intermediate product was obtained having the following composition, wt.%: 0.03-3.8 C; 0.01-0.05 Mn; 0.03-0.07 Si; 0.01-0.09 V; 0.01-0.20 Cr; 0.03-0.15 P; 0.02-0.07 S.

В условиях эксперимента установлено, что при температуре ванны по ходу продувки, не превышающей 1350-1450oC, ванадий, хром, титан окисляются практически полностью - до следов, измеряемых сотыми долями процента. При этом окисление углерода либо не идет, либо протекает с относительно малой скоростью. Это обеспечивает сохранение содержания углерода или небольшое снижение его концентрации до уровня 28-38%. Повышение температуры выше 1450-1500oC резко увеличивает скорость окисления углерода и затормаживает практически полностью окисление ванадия, хрома, титана.Under the conditions of the experiment, it was found that at the temperature of the bath along the purge, not exceeding 1350-1450 o C, vanadium, chromium, titanium are oxidized almost completely - to traces measured in hundredths of a percent. In this case, carbon oxidation either does not occur, or proceeds at a relatively low rate. This ensures the conservation of carbon content or a slight decrease in its concentration to the level of 28-38%. An increase in temperature above 1450-1500 o C sharply increases the rate of carbon oxidation and inhibits the oxidation of vanadium, chromium, and titanium almost completely.

Регулирование температуры ванны позволяет получать полупродукт высокой чистоты с минимальным остаточным содержанием вредных и нежелательных микропримесей и любым содержанием углерода - от 0,03 до 4,5%. The temperature control of the bath allows you to get a high-purity intermediate with a minimum residual content of harmful and undesirable microimpurities and any carbon content from 0.03 to 4.5%.

Полупродукт заливали в мульды разливочной машины на оксидный материал, предварительно загруженный в мульды. Температуру чугуна поддерживали в пределах 1220-1310oC. Далее полученную шихту проплавляли в 100 т дуговой печи, фиксируя продолжительность периода плавления и общие энергозатраты на плавку в целом. Сортамент выплавляемых марок стали включал в себя электротехнические анизотропные стали и углеродистые стали для металлокорда. Результаты плавок представлены в таблице.The intermediate was poured into the molds of the filling machine on oxide material previously loaded into the molds. The temperature of cast iron was maintained in the range 1220-1310 o C. Next, the resulting mixture was melted in 100 tons of an arc furnace, fixing the duration of the melting period and the total energy consumption for melting as a whole. The range of smelted steel grades included electrical anisotropic steels and carbon steel for steel cord. The results of swimming trunks are presented in the table.

Приведенные данные подтверждают, что предложенная шихта позволяет повысить эффективность электроплавки за счет уменьшения длительности плавления и сокращения расхода электроэнергии на плавку на 3-15%. Полученные из этой шихты стали по содержанию вредных и нежелательных примесей типа цинка, олова, свинца, меди, мышьяка, хрома, молибдена отвечали требованиям стандарта. Поэтому предложенная шихта может быть рекомендована к использованию для получения сталей, чистой по вредным и нежелательным примесям. The data presented confirm that the proposed mixture allows to increase the efficiency of electric melting by reducing the duration of melting and reducing the energy consumption for melting by 3-15%. The contents of harmful and undesirable impurities, such as zinc, tin, lead, copper, arsenic, chromium, and molybdenum, obtained from this charge became standard. Therefore, the proposed mixture can be recommended for use to obtain steels that are clean on harmful and undesirable impurities.

Перечень использованной литературы
1. Патент РФ N 2044061, кл. C 21 C, 5/04 опуб. 20.09.95, Бюл. N 26. "Композиционная шихта для выплавки стали".
List of used literature
1. RF patent N 2044061, class. C 21 C, 5/04 publ. 09/20/95, Bull. N 26. "Composite charge for steelmaking."

2. М. Я. Меджибожский. Основы термодинамики и кинетика сталеплавильных процессов. Киев-Донецк. Головное изд-во "Виша школа", 1986. 2. M. Ya. Medzhibozhsky. Fundamentals of thermodynamics and kinetics of steelmaking processes. Kiev-Donetsk. Head Publishing House "Vicha School", 1986.

Claims (6)

1. Композиционная шихта для выплавки стали, содержащая оксидный железосодержащий материал и железоуглеродистый сплав, отличающаяся тем, что в качестве железоуглеродистого сплава она содержит полупродукт предварительной обработки жидкого чугуна кислородом до заданного содержания углерода при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Оксидный железосодержащий материал - 0,5 - 30
Полупродукт - Остальное
при этом сумма компонентов и углерода в полупродукте равна 0,05 - 4,5%.
1. Composite charge for steelmaking, containing oxide iron-containing material and iron-carbon alloy, characterized in that as the iron-carbon alloy, it contains an intermediate of pretreatment of molten iron with oxygen to a predetermined carbon content in the following ratio of ingredients, wt.%:
Iron oxide material - 0.5 - 30
Intermediate - Else
the sum of the components and carbon in the intermediate is 0.05 - 4.5%.
2. Шихта по п.1, отличающаяся тем, что полупродукт содержит компоненты в количестве, обеспечивающем в шихте при нагреве до температуры ниже 1500oC их сродство к кислороду, равное и/или большее, чем у углерода.2. The mixture according to claim 1, characterized in that the intermediate product contains components in an amount that provides in the mixture when heated to a temperature below 1500 o C their affinity for oxygen, equal to and / or greater than that of carbon. 3. Шихта по п.2, отличающаяся тем, что полупродукт содержит 0,05 - 0,40% компонентов. 3. The mixture according to claim 2, characterized in that the intermediate product contains 0.05 - 0.40% of the components. 4. Шихта по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит 0,1 - 8 мас. % углерода в свободном состоянии при соотношении суммы свободного и связанного углерода и кислорода в шихте, равном или большем стехиометрического. 4. The mixture according to claim 1, characterized in that it additionally contains 0.1 to 8 wt. % carbon in the free state with a ratio of the sum of free and bound carbon and oxygen in the charge equal to or greater than the stoichiometric. 5. Шихта по п.1, отличающаяся тем, что она содержит оксидный железосодержащий материал, залитый полупродуктом предварительной обработки жидкого чугуна кислородом до заданного содержания углерода. 5. The mixture according to claim 1, characterized in that it contains an oxide of iron-containing material, filled with an intermediate of pretreatment of molten iron with oxygen to a predetermined carbon content. 6. Композиционная шихта для выплавки стали, содержащая оксидный железосодержащий материал и железоуглеродистый сплав, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит углерод в свободном состоянии, а в качестве железоуглеродистого сплава она содержит полупродукт предварительной обработки жидкого чугуна кислородом до заданного содержания углерода при соотношении суммы свободного и связанного углерода и кислорода в шихте, равном или большем стехиометрического, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Оксидный железосодержащий материал - 0,5 - 30
Свободный углерод - 0,1 - 8
Полупродукт - Остальное
6. Composite charge for steelmaking, containing an oxide iron-containing material and an iron-carbon alloy, characterized in that it additionally contains carbon in a free state, and as an iron-carbon alloy, it contains an intermediate product of pretreatment of molten iron with oxygen to a predetermined carbon content with a ratio of the amount of free and bound carbon and oxygen in a mixture equal to or greater than stoichiometric, in the following ratio of components, wt.%:
Iron oxide material - 0.5 - 30
Free carbon - 0.1 - 8
Intermediate - Else
RU2000107631/02A 2000-03-30 2000-03-30 Composite blend for melting of steel (variant) RU2166549C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000107631/02A RU2166549C1 (en) 2000-03-30 2000-03-30 Composite blend for melting of steel (variant)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000107631/02A RU2166549C1 (en) 2000-03-30 2000-03-30 Composite blend for melting of steel (variant)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2166549C1 true RU2166549C1 (en) 2001-05-10

Family

ID=20232511

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000107631/02A RU2166549C1 (en) 2000-03-30 2000-03-30 Composite blend for melting of steel (variant)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2166549C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2483123C1 (en) * 2012-03-13 2013-05-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курганский государственный университет" Method of making composite tool material
RU2647432C2 (en) * 2016-08-01 2018-03-15 Общество с ограниченной ответственностью "ЧерметИнформСистемы" Method for steel making in oxygen converter
RU2667929C1 (en) * 2017-06-20 2018-09-25 Общество с ограниченной ответственностью "ЧерметИнформСистемы" Semi-finished product for steel-making

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3807986A (en) * 1971-06-09 1974-04-30 Lukens Steel Co Combination iron and iron oxide briquette and method of using
GB1458228A (en) * 1972-12-29 1976-12-08 Schulten Baumer U Pig iron
SU985063A1 (en) * 1981-09-04 1982-12-30 Донецкий Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Method of producing steel in electric arc furnace
WO1995023660A1 (en) * 1994-03-04 1995-09-08 Aktsionernoe Obschestvo Zakrytogo Tipa 'intermet-Service & Co.' Improvements in metallurgical conversion
RU2044061C1 (en) * 1993-08-19 1995-09-20 Научно-производственное малое предприятие "Интермет-Сервис" Composition burden for steel melting
RU2087546C1 (en) * 1994-03-30 1997-08-20 Товарищество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное малое предприятие "Интермет-Сервис" Pig for metallurgical conversion
RU2092571C1 (en) * 1994-04-05 1997-10-10 Акционерное общество закрытого типа "Интермет-Сервис и К" Composite charge for making steel

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3807986A (en) * 1971-06-09 1974-04-30 Lukens Steel Co Combination iron and iron oxide briquette and method of using
GB1458228A (en) * 1972-12-29 1976-12-08 Schulten Baumer U Pig iron
SU985063A1 (en) * 1981-09-04 1982-12-30 Донецкий Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Method of producing steel in electric arc furnace
RU2044061C1 (en) * 1993-08-19 1995-09-20 Научно-производственное малое предприятие "Интермет-Сервис" Composition burden for steel melting
WO1995023660A1 (en) * 1994-03-04 1995-09-08 Aktsionernoe Obschestvo Zakrytogo Tipa 'intermet-Service & Co.' Improvements in metallurgical conversion
RU2087546C1 (en) * 1994-03-30 1997-08-20 Товарищество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное малое предприятие "Интермет-Сервис" Pig for metallurgical conversion
RU2092571C1 (en) * 1994-04-05 1997-10-10 Акционерное общество закрытого типа "Интермет-Сервис и К" Composite charge for making steel

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2483123C1 (en) * 2012-03-13 2013-05-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курганский государственный университет" Method of making composite tool material
RU2647432C2 (en) * 2016-08-01 2018-03-15 Общество с ограниченной ответственностью "ЧерметИнформСистемы" Method for steel making in oxygen converter
RU2667929C1 (en) * 2017-06-20 2018-09-25 Общество с ограниченной ответственностью "ЧерметИнформСистемы" Semi-finished product for steel-making

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3169058A (en) Decarburization, deoxidation, and alloy addition
CN111763795B (en) Chromium-removing and carbon-protecting method for smelting Cr-containing molten iron by top-bottom combined blown converter and application
CN101886218B (en) Steel making method of J55-grade 37Mn5 oil casing pipe
US4514220A (en) Method for producing steel in a top-blown vessel
RU2166549C1 (en) Composite blend for melting of steel (variant)
CN107675069A (en) Using CO2+O2The method that potassium steel during manganese is smelted is protected in decarburization is realized in mixed gas blowing
CN106811685A (en) Smelting method of low-carbon high-manganese steel
RU2135601C1 (en) Method of steel melting in converter
RU2092571C1 (en) Composite charge for making steel
US5425797A (en) Blended charge for steel production
JP4022266B2 (en) Stainless steel melting method
RU2140458C1 (en) Vanadium cast iron conversion method
US5897684A (en) Basic oxygen process with iron oxide pellet addition
US3012875A (en) Metallurgical process
JP3282544B2 (en) Demanganese method for high chromium molten iron alloy
JPH0297611A (en) Cold iron source melting method
US3234011A (en) Process for the production of steel
KR20150044288A (en) Method for recovering chromium from slag in an electric-arc furnace
RU2228368C1 (en) Method of production of steel
CN111235352B (en) Method and system for preparing vanadium-rich slag and low-vanadium alloy from low-vanadium alloy and AOD (argon oxygen decarburization) duplex
JP2010001533A (en) METHOD FOR PRODUCING Mn ALLOY
RU2278169C2 (en) Method for production of chromium-manganese stainless steel
JP4184855B2 (en) Method for adjusting Cr content in molten steel
SU857271A1 (en) Method of producing high-strength steel
Ashok et al. Process evaluation of AOD stainless steel making in Salem Steel Plant, SAIL

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190331