RU2102498C1

RU2102498C1 - Method of ladle treatment of high-carbon steel

Info

Publication number: RU2102498C1
Application number: RU97104997A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Александрович Дюдкин; Юрий Израилевич Бать; Владимир Маркович Титиевский; Самуил Ефимович Гринберг
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Завод "Универсальное Оборудование"
Priority date: 1997-04-07
Filing date: 1997-04-07
Publication date: 1998-01-20

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: aluminum is introduced into melt before introduction of silicocalcium which consumption is preset with consideration of the calcium assimilation degree depending on assimilated aluminum and content of sulfur in melt. Lower limit of calcium content is determined by expression [Ca]=0.01[A]=0.0016%. Upper limit of calcium content in melt with sulfur content in melt equals to 0.014% is determined by expression [Ca]= 0.036[A]+0.0026%. If sulfur content in metal exceeds 0.014%, the upper limit of calcium content is determined by expression [Ca]=0.0037% - 0.042[S], where [Ca] is content of calcium dissolved in metal, %; [Al] is content of aluminum dissolved in metal, %: [S] is content of sulfur dissolved in metal, %. EFFECT: higher efficiency.

Description

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно, к способу внепечной обработки высокоуглеродистой стали. The invention relates to ferrous metallurgy, and in particular, to a method for out-of-furnace treatment of high carbon steel.

Известен способ получения высококачественной стали, согласно которому металл рафинируют в ковше шлаками, а раскисление проводят сначала силикокальцием, а затем алюминием (SU, авт.свид. N 447434, кл. С 21 С 5/04, 7/06, 1975). Данный способ выбран в качестве прототипа. A known method of producing high-quality steel, according to which the metal is refined in the ladle by slag, and deoxidation is carried out first with silicocalcium and then with aluminum (SU, auth. Certificate. N 447434, class C 21 C 5/04, 7/06, 1975). This method is selected as a prototype.

Недостатком способа является то, что при обработке стали силикокальцием и алюминием не учитывается содержание серы в металле. Поэтому при определенных соотношениях кальция, алюминия и серы в расплаве могут образовываться твердые неметаллические включения в виде Al₂O₃ и СаS, которые, с одной стороны, ухудшают разливаемость стали, а с другой являются концентраторами напряжений, способствующими развитию усталостных дефектов, особенно в высоконагруженных деталях.The disadvantage of this method is that when processing steel with silicocalcium and aluminum, the sulfur content in the metal is not taken into account. Therefore, at certain ratios of calcium, aluminum, and sulfur, solid non-metallic inclusions in the form of Al ₂ O ₃ and CaS can form in the melt, which, on the one hand, worsen the spillability of steel, and on the other hand, are stress concentrators that contribute to the development of fatigue defects, especially in highly loaded ones details.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать способ внепечной обработки высокоуглеродистой стали алюминием и кальцием таким образом, чтобы была обеспечена возможность глобуляризации сульфидных включений и перевода твердого глинозема в жидкое состояние при температуре разливки алюминаты кальция. Такая обработка повысила бы литейные и механические свойства стали. Эта задача решается путем установления определенной последовательности ввода алюминия и кальция в расплав, а также установления оптимального соотношения между количеством вводимого кальция, количеством алюминия и содержанием серы в металле. The basis of the invention is the task to improve the method of out-of-furnace treatment of high-carbon steel with aluminum and calcium so that it is possible to globularize sulfide inclusions and transfer solid alumina to a liquid state at a casting temperature of calcium aluminates. Such processing would enhance the casting and mechanical properties of steel. This problem is solved by establishing a certain sequence of introducing aluminum and calcium into the melt, as well as establishing the optimal ratio between the amount of introduced calcium, the amount of aluminum and the sulfur content in the metal.

Сущность изобретения состоит в том, что в способе внепечной обработки высокоуглеродистой стали, включающем ввод в расплав алюминия и силикокальция, алюминий вводят в расплав перед вводом силикокальция, а расход силикокальция устанавливают с учетом степени усвоения кальция в зависимости от усвоенного алюминия и содержания серы в расплаве. При этом нижний предел содержания кальция в расплаве определяют по выражению [Ca] ≥ 0,01[Al] + 0,0016, а верхний предел определяют при содержании серы в расплаве до 0,014% по выражению [Ca] ≤ 0,036 [Al] + 0,0026, или [Ca] ≤ 0,0037% 0,042 [S] при содержании серы в металле более 0,014% где [Ca] cодержание кальция,растворенного в металле, [Al] cодержание алюминия,растворенного в металле, [S] cодержание серы, растворенной в металле,
Силикокальций предпочтительно вводить в ковш в виде порошковой проволоки. Такой способ ввода силикокальция в металл обеспечивает возможность тонкого регулирования количества вводимого кальция в зависимости от содержания алюминия и серы в металле.The essence of the invention lies in the fact that in the method of out-of-furnace treatment of high-carbon steel, which includes introducing aluminum and silicocalcium into the melt, aluminum is introduced into the melt before introducing silicocalcium, and the silicocalcium flow rate is set taking into account the degree of calcium absorption depending on the acquired aluminum and the sulfur content in the melt. The lower limit of the calcium content in the melt is determined by the expression [Ca] ≥ 0.01 [Al] + 0.0016, and the upper limit is determined by the sulfur content in the melt up to 0.014% by the expression [Ca] ≤ 0.036 [Al] + 0 , 0026, or [Ca] ≤ 0.0037% 0.042 [S] when the sulfur content in the metal is more than 0.014% where [Ca] is the content of calcium dissolved in the metal, [Al] is the content of aluminum dissolved in the metal, [S] is the sulfur content dissolved in metal
Silicocalcium is preferably introduced into the bucket in the form of a cored wire. This method of introducing silicocalcium into the metal provides the ability to finely control the amount of calcium introduced, depending on the content of aluminum and sulfur in the metal.

Общим с прототипом существенным признаком изобретения является ввод в расплав алюминия и силикокальция. An essential feature of the invention common with the prototype is the introduction of aluminum and silicocalcium into the melt.

Отличительными от прототипа существенными признаками изобретения являются: ввод алюминия в расплав перед вводом силикокальция; расход силикокальция устанавливают с учетом степени усвоения кальция в зависимости от усвоенного алюминия и содержания серы в расплаве. При этом нижний предел содержания кальция в расплаве определяют по выражению [Ca] ≥ 0,01 [Al] + 0,0016, а верхний предел определяют при содержании серы в расплаве до 0,014% по выражению [Ca] ≤ 0,036 [Al] + 0,0026, или [Ca] ≤ 0,0037% - 0,042n [S] при содержании серы в расплаве более 0,014%
Дополнительным признаком является ввод силикокальция в расплав в виде порошковой проволоки.Distinctive features of the prototype of the essential features of the invention are: the introduction of aluminum into the melt before entering silicocalcium; the consumption of silicocalcium is established taking into account the degree of assimilation of calcium, depending on the assimilated aluminum and the sulfur content in the melt. The lower limit of the calcium content in the melt is determined by the expression [Ca] ≥ 0.01 [Al] + 0.0016, and the upper limit is determined by the sulfur content in the melt up to 0.014% by the expression [Ca] ≤ 0.036 [Al] + 0 , 0026, or [Ca] ≤ 0.0037% - 0.042n [S] when the sulfur content in the melt is more than 0.014%
An additional feature is the introduction of silicocalcium into the melt in the form of a cored wire.

Между существенными признаками изобретения и техническим результатом - повышением литейных и механических свойств стали существует причинно-следственная связь, которая поясняется следующим. Between the essential features of the invention and the technical result - an increase in the casting and mechanical properties of steel, there is a causal relationship, which is illustrated by the following.

Как показали исследования, ввод силикокальция в предварительно раскисленную алюминием сталь превращает глинозем в алюминаты кальция, которые остаются жидкими при температурах разливки стали. При этом содержание кальция в системе СаО Аl₂О должно находиться в определенных соотношениях. Как недостаток, так и избыток кальция могут препятствовать образованию жидких алюминатов кальция. При этом, как показали исследования, при содержании серы в металле до 0,014% должно быть выдержано определенное соотношение между растворенным кальцием и алюминием, а при содержании серы в металле более 0,014% должно быть обеспечено определенное соотношение между растворенным кальцием и содержанием серы в расплаве.As studies have shown, introducing silicocalcium into steel pre-deoxidized by aluminum turns alumina into calcium aluminates, which remain liquid at casting temperatures of steel. Moreover, the calcium content in the system CaO Al ₂ About must be in certain proportions. Both deficiency and excess calcium can inhibit the formation of liquid calcium aluminates. At the same time, studies have shown that with a sulfur content in the metal of up to 0.014%, a certain ratio between dissolved calcium and aluminum must be maintained, and with a sulfur content in the metal of more than 0.014%, a certain ratio between dissolved calcium and the sulfur content in the melt must be ensured.

Таким образом, для обеспечения требуемых литейных и механических свойств стали необходимо введение в расплав строго определенного количества кальция, что и достигается при выполнении приведенных выше соотношений. Thus, to ensure the required casting and mechanical properties of steel, it is necessary to introduce a strictly defined amount of calcium into the melt, which is achieved by fulfilling the above ratios.

Пример. Выплавленную в кислородном конвертере сталь У8 раскисляли в ковше алюминием в количестве 0,3 кг на тонну стали. В конечной пробе содержание серы и алюминия в стали было 0.010% и 0,010% Затем в ковш вводили в виде порошковой проволоки силикокальция СК-30. Пределы допустимого количества вводимого силикокальция определяли следующим образом. Example. Steel U8 smelted in an oxygen converter was deoxidized in a ladle with aluminum in an amount of 0.3 kg per ton of steel. In the final sample, the sulfur and aluminum content in the steel was 0.010% and 0.010%. Then, SK-30 silicocalcium was introduced into the ladle in the form of a flux-cored wire. The permissible amount of introduced silicocalcium was determined as follows.

Минимально допустимое количество усвоенного кальция определяли в соответствии с зависимостью
[Ca] ≥ 0,01 [Al] + 0,0016%
[Ca] ≤ 0,01 0,01 + 0,0016 0,0017%
Минимально допустимое количество вводимого силикокальция СК-30 при коэффициенте усвоения 0,16 составляет
0,0017 /(0,16•0,30) 0,035% или 0,35 кг/т
В соответствии с зависимостью [Ca] ≤ 0,036 [Al] + 0,0026% определяли максимально допустимое количество усвоенного кальция
[Ca] ≤ 0,036•0,01 + 0,0026 0,0032%
Количество силикокальция СК-30 при коэффициенте усвоения 0,16 составляет
0,0032 / (0,16•0,30) 0,066% или 0,66 кг/т.The minimum allowable amount of absorbed calcium was determined in accordance with the dependence
[Ca] ≥ 0.01 [Al] + 0.0016%
[Ca] ≤ 0.01 0.01 + 0.0016 0.0017%
The minimum allowable amount of SK-30 silicocalcium administered with an assimilation coefficient of 0.16 is
0.0017 / (0.16 • 0.30) 0.035% or 0.35 kg / t
In accordance with the dependence [Ca] ≤ 0.036 [Al] + 0.0026%, the maximum permissible amount of assimilated calcium was determined
[Ca] ≤ 0.036 • 0.01 + 0.0026 0.0032%
The amount of silicocalcium SK-30 with an assimilation coefficient of 0.16 is
0.0032 / (0.16 • 0.30) 0.066% or 0.66 kg / t.

В ковш было введено 0,55 кг/т силикокальция СК-30 в виде порошковой проволоки. Остаточное содержание кальция в металле составило 0,0025% Температура металла в промежуточном ковше составила 1537^oС. При скорости разливки 0,6 м/мин металл ковша был разлит полностью в круглую заготовку без потерь и затягивания стаканов. Качество металлопродукции по поверхностным дефектам, неметаллическим включениям отвечало требованиям нормативной документации при повышенных показателях ударной вязкости на образцах с острым надрезом (КС) 3,0-3,2 кгм/мм².0.55 kg / t SK-30 silicocalcium in the form of flux-cored wire was introduced into the bucket. The residual calcium content in the metal was 0.0025%. The temperature of the metal in the tundish was 1537 ^° C. At a casting speed of 0.6 m / min, the ladle metal was completely poured into a round billet without loss and tightening of the glasses. The quality of metal products according to surface defects, non-metallic inclusions met the requirements of regulatory documentation with increased impact toughness on samples with a sharp notch (CS) of 3.0-3.2 kgm / mm ² .

Пример 2. Выплавленную в кислородном конвертере сталь У8 раскисляли в ковше алюминием в количестве 0,37 кг/т. В конечной пробе сталь имела содержание серы и алюминия 0,025% и 0,020% соответственно. Температура металла составляла 1570^oС. Затем в ковш вводили силикокальций СК-30 в виде порошковой проволоки.Example 2. Steel U8 smelted in an oxygen converter was deoxidized in a ladle with aluminum in an amount of 0.37 kg / t. In the final sample, the steel had a sulfur and aluminum content of 0.025% and 0.020%, respectively. The metal temperature was 1570 ^° C. Then SK-30 silicocalcium was introduced into the ladle in the form of a cored wire.

Пределы допустимых количеств вводимого силикокальция определяли следующим образом. The permissible amounts of introduced silicocalcium were determined as follows.

Минимально допустимое количество усвоенного кальция определяли по зависимости
[Ca] ≥> 0,01 [Al] + 0,0016%
[Ca] ≥ 0,01•0,020 + 0,0016 0,0018%
Минимально допустимое количество вводимого силикокальция СК-30 при коэффициенте усвоения 0,16 составляет
0,0018 / (0,16•0,30) 0,039% или 0,39 кг/т.The minimum allowable amount of absorbed calcium was determined by the dependence
[Ca] ≥> 0.01 [Al] + 0.0016%
[Ca] ≥ 0.01 • 0.020 + 0.0016 0.0018%
The minimum allowable amount of SK-30 silicocalcium administered with an assimilation coefficient of 0.16 is
0.0018 / (0.16 • 0.30) 0.039% or 0.39 kg / t.

В соответствии с зависимостью [Ca] ≤ 0,0037% 0,042[S] определяли максимально допустимое количество усвоенного кальция
[Ca] ≤ 0,0037 0,042 [S] 0,025 0,0027%
Количество силикокальция СК-30 при коэффициенте усвоения 0,16 составляет
0,0027 / (0,16•0,30) 0,056% или 0,56 кг/т.In accordance with the dependence [Ca] ≤ 0.0037% 0.042 [S] the maximum allowable amount of absorbed calcium was determined
[Ca] ≤ 0.0037 0.042 [S] 0.025 0.0027%
The amount of silicocalcium SK-30 with an assimilation coefficient of 0.16 is
0.0027 / (0.16 • 0.30) 0.056% or 0.56 kg / t.

В ковш в виде порошковой проволоки ввели 0,4 кг/т силикокальция. Остаточное содержание кальция в металле составило 0,0020% Температура металла в промежуточном ковше составила 1540^oС. При скорости разливки 0,6 м/мин металл был разлит полностью. Качество металла по неметаллическим включениям удовлетворительное. Металлопродукция имела однородную структуру, высокие пластические характеристики и ударную вязкость на образцах с острым надрезом 2,9-3,1 кгм/мм².0.4 kg / t silicocalcium was introduced into the bucket in the form of cored wire. The residual calcium content in the metal was 0.0020%. The temperature of the metal in the tundish was 1540 ^° C. At a casting speed of 0.6 m / min, the metal was completely cast. The quality of metal in non-metallic inclusions is satisfactory. Metal products had a homogeneous structure, high plastic characteristics and impact strength on specimens with a sharp notch of 2.9-3.1 kgm / mm ² .

Claims

A method for the out-of-furnace treatment of high-carbon steel, comprising introducing aluminum and silicocalcium into the melt, characterized in that the aluminum is introduced into the melt before the silicocalcium is introduced, and the silicocalcium consumption is set taking into account the degree of calcium absorption depending on the absorbed aluminum and the sulfur content in the melt, while the lower limit the calcium content in the melt is determined by the expression [Ca] 0.01 [Al] + 0.0016% and the upper limit is determined when the sulfur content in the melt is up to 0.014% by the expression [Ca] 0.036 [Al] + 0.0026% or [Ca ] 0.0037% 0.042 [S] with sulfur content s in the metal is more than 0.014% where [Ca] is the content of calcium dissolved in the metal, [Al] is the content of aluminum dissolved in the metal, [S] is the content of sulfur dissolved in the metal,