[go: up one dir, main page]

RU2258745C1 - Method of refining iron carbon melt - Google Patents

Method of refining iron carbon melt Download PDF

Info

Publication number
RU2258745C1
RU2258745C1 RU2004120599/02A RU2004120599A RU2258745C1 RU 2258745 C1 RU2258745 C1 RU 2258745C1 RU 2004120599/02 A RU2004120599/02 A RU 2004120599/02A RU 2004120599 A RU2004120599 A RU 2004120599A RU 2258745 C1 RU2258745 C1 RU 2258745C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
iron
melt
oxygen
refining
mass
Prior art date
Application number
RU2004120599/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Г.А. Дорофеев (RU)
Г.А. Дорофеев
Е.Х. Шахпазов (RU)
Е.Х. Шахпазов
С.В. Руднев (RU)
С.В. Руднев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное малое предприятие Интермет-Сервис"
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 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное малое предприятие Интермет-Сервис" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное малое предприятие Интермет-Сервис"
Priority to RU2004120599/02A priority Critical patent/RU2258745C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2258745C1 publication Critical patent/RU2258745C1/en

Links

Landscapes

  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Abstract

FIELD: ferrous metallurgy.
SUBSTANCE: proposed method includes refining molten pig iron at selective removal of titanium, silicon, vanadium, chromium, manganese, carbon and phosphorus. Used as oxygen source is solid refining material of 50-500 mm fraction containing mixture of iron oxides with metal weighting compound in form of iron carbon alloy at density of 0.6-1.0 of density of melt being refined at ratio of iron oxide mass to weighting compound mass within (10:90)-(30:70) and consumption of materials from 1 to 35% of mass of melt. Proposed method makes it possible to reduce consumption of oxygen or fully exclude use of oxygen and to ensure additional delivery of original iron into melt due to reduction of its oxides.
EFFECT: enhanced efficiency; increased degree of extraction of useful components.
11 tbl, 3 ex

Description

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к рафинированию жидкого доменного чугуна с использованием избирательного удаления из расплава таких элементов как титан, кремний, ванадий, хром, марганец, углерод и фосфор.The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to the refining of liquid blast furnace iron using selective removal from the melt of elements such as titanium, silicon, vanadium, chromium, manganese, carbon and phosphorus.

Известен способ рафинирования железоуглеродистых сплавов, при котором удаление примесей осуществляют кислородом, вводимым в реакционную зону в виде газообразного дутья через фурму и в виде твердого окислителя, в качестве которого наиболее часто применяют прокатную окалину, железную руду и железорудные окатыши [1].A known method of refining iron-carbon alloys, in which the removal of impurities is carried out with oxygen introduced into the reaction zone in the form of gaseous blast through a lance and in the form of a solid oxidizing agent, which is most often used mill scale, iron ore and iron ore pellets [1].

Способ характеризуется высоким расходом твердых окислителей, образованием большого количества переокисленного шлака, низкой стойкостью футеровки и значительной длительностью процесса перевода примесей в шлак, объясняемой стадийным механизмом перехода кислорода из шлака в расплав вследствие всплывания железорудных материалов к границе раздела фаз металл - шлак.The method is characterized by a high consumption of solid oxidizing agents, the formation of a large amount of peroxidized slag, a low lining resistance, and a significant duration of the process of converting impurities to slag, which is explained by the stage-by-stage mechanism of oxygen transfer from slag to melt due to the floating of iron ore materials to the metal-slag phase boundary.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ комплексной обработки чугуна в ковше перед его заливкой в конвертер с целью удаления из расплава кремния и серы. В основу реализации такой технологии положен принцип организации в рабочем пространстве при продувке чугуна кислородно-топливными и газопорошковыми струями двух обособленных реакционных зон с одновременным или сдвинутым во времени раздельным преимущественным удалением кремния и серы без взаимного соприкосновения шлако- и газообразных продуктов реакций [2].The closest in technical essence and the achieved result is a method of complex processing of cast iron in a ladle before pouring it into a converter in order to remove silicon and sulfur from the melt. The implementation of such a technology is based on the principle of organizing two separate reaction zones with simultaneous or time-shifted separate preferential removal of silicon and sulfur in a workspace when iron is purged with oxygen-fuel and gas-powder jets without mutual contact of slag and gaseous reaction products [2].

Данная технология обеспечивает обескремнивание расплава за счет вдувания через фурму газообразного кислорода, а также попутное частичное удаление марганца, углерода, фосфора и серы. Дополнительное снижение содержания серы осуществляют подачей газопорошковой струи, содержащей такие десульфураторы как известь и магний.This technology provides desiliconization of the melt due to the injection of gaseous oxygen through a tuyere, as well as partial partial removal of manganese, carbon, phosphorus and sulfur. An additional reduction in sulfur content is carried out by supplying a gas-powder jet containing such desulfurizers as lime and magnesium.

Недостатками известного способа являются сложность организации в рабочем пространстве ковша двух независимых реакционных зон, в одной из которых осуществляется десиликонизация расплава, а в другой - его десульфурация, необходимость использования двух фурм и изменения конструкции ковша, включающую в себя установку разделительной перегородки, а также практически неконтролируемое попутное удаление марганца и углерода.The disadvantages of this method are the difficulty of organizing two independent reaction zones in the bucket working space, in one of which melt desiliconization is carried out, and in the other it is desulphurization, the need to use two tuyeres and change the bucket design, including the installation of a dividing wall, as well as practically uncontrolled associated removal of manganese and carbon.

Технической задачей настоящего изобретения является создание способа рафинирования жидкого чугуна, позволяющего сократить расход вдуваемого кислорода или полностью отказаться от его использования.An object of the present invention is to provide a method for refining molten iron, which makes it possible to reduce the consumption of injected oxygen or completely abandon its use.

Ожидаемый технический результат заключается в:The expected technical result is:

- обеспечении избирательного окисления компонентов жидкого чугуна;- providing selective oxidation of the components of molten iron;

- исключении применения неподготовленного железорудного сырья;- the exclusion of the use of unprepared iron ore;

- повышении степени извлечения полезных компонентов в шлак;- increasing the degree of extraction of useful components in the slag;

- снижении расхода газообразного кислорода или полное исключение его применения;- reducing the consumption of gaseous oxygen or the complete exclusion of its use;

- повышении производительности подготовки чугуна к его дальнейшему металлургическому переделу;- increasing the productivity of preparing cast iron for its further metallurgical redistribution;

- дополнительном поступлении первородного железа в расплав в результате восстановления его оксидов.- additional input of primordial iron into the melt as a result of the reduction of its oxides.

Технический результат достигается тем, что в известном способе рафинирования железоуглеродистого расплава, включающем ввод в жидкий чугун кислорода, окисление примесей и перевод продуктов реакции в шлаковую или газовую фазы, по изобретению в качестве источника кислорода используют твердый рафинирующий материал фракцией 50-500 мм, представляющий собой смесь оксидов железа с металлическим утяжелителем в виде железоуглеродистого сплава, плотностью 0,6-1,0 от плотности рафинируемого расплава при соотношении массы оксидов железа к массе утяжелителя в пределах (10:90)-(30:70) и расходе материала в диапазоне от 1 до 35% от массы расплава.The technical result is achieved by the fact that in the known method of refining iron-carbon melt, including introducing oxygen into molten iron, oxidizing impurities and converting the reaction products into slag or gas phases, according to the invention, a solid refining material with a fraction of 50-500 mm, which is a mixture of iron oxides with a metal weighting agent in the form of an iron-carbon alloy with a density of 0.6-1.0 of the density of the refined melt with a ratio of the weight of iron oxides to the weight of the iron divisor in the range of (10:90) - (30:70) and flow rate of the material in the range from 1 to 35% by weight of the melt.

В данном изобретении в качестве источника кислорода для рафинирования предлагается использовать специально подготовленный рафинирующий материал, обладающий плотностью 0,6-1,0 от плотности расплава и состоящий из смеси оксидов железа с металлическим утяжелителем в виде железоуглеродистого сплава. При этом фракция материала составляет 50-500 мм.In this invention, it is proposed to use a specially prepared refining material having a density of 0.6-1.0 of the melt density and consisting of a mixture of iron oxides with a metal weighting agent in the form of an iron-carbon alloy as an oxygen source for refining. The fraction of the material is 50-500 mm.

Принцип работы предлагаемого материала заключается в следующем. После ввода твердой рафинирующей смеси в жидкий железоуглеродистый расплав происходит ее нагрев и расплавление, в результате чего кислород, поступающий из собственных оксидов железа окисляет примеси материала-утяжелителя и железоуглеродистого расплава. Оксиды железа, отдав свой кислород на процесс окисления, восстанавливаются до металлического железа, которое поступает в расплав, обеспечивая дополнительный приход чистого металла.The principle of operation of the proposed material is as follows. After the solid refining mixture is introduced into a liquid iron-carbon melt, it is heated and melted, as a result of which oxygen coming from its own iron oxides oxidizes the impurities of the weighting material and the iron-carbon melt. Iron oxides, having given their oxygen to the oxidation process, are reduced to metallic iron, which enters the melt, providing an additional supply of pure metal.

Основные характеристики новых материалов для рафинирования железоуглеродистых расплавов приведены в таблице 1.The main characteristics of new materials for refining iron-carbon melts are given in table 1.

Таблица 1
Основные характеристики новых материалов для рафинирования железоуглеродистых расплавов
Table 1
Key Features of New Materials for the Refining of Iron-Carbon Melts
МаркаMark Кол-во железорудного наполнителя, %Amount of iron ore filler,% Кол-во утяжелителя, %Amount of weighting agent,% Содержание элементов, %The content of elements,% Плотность материала, кг/м3 The density of the material, kg / m 3 Охлаждающая способность, кВт-ч/тCooling capacity, kWh / t Feобщ Fe commonly O2 O 2 СК20SK20 20twenty 8080 88,788.7 5,65,6 65006500 465465 СК25SK25 2525 7575 87,387.3 7,07.0 63006300 510510

При плотности материала более 1 от плотности расплава и фракции более 500 мм материал может образовывать на дне металлургического агрегата замороженные конгломераты, возникновение которых приводит к так называемому эффекту «мнимого расплавления», то есть к такому положению, когда на подине (дне) в течение длительного времени сохраняется не расплавившийся материал. Это, в свою очередь, может привести к затягиванию процесса рафинирования и к потере производительности.When the material density is more than 1 from the density of the melt and fraction more than 500 mm, the material can form frozen conglomerates at the bottom of the metallurgical unit, the appearance of which leads to the so-called “imaginary melting” effect, that is, to such a position when on the bottom (bottom) for a long the time is not melted material. This, in turn, can lead to a delay in the refining process and loss of productivity.

При плотности менее 0,6 от плотности рафинируемого расплава и диаметре куска менее 50 мм процессы плавления материала будут протекать на поверхности жидкого железоуглеродистого сплава, а скорость окислительно-восстановительных реакций будет существенно ниже в связи с диффузионным механизмом поступления кислорода вглубь ванны.When the density is less than 0.6 of the density of the refined melt and the diameter of the piece is less than 50 mm, the melting of the material will proceed on the surface of the liquid iron-carbon alloy, and the rate of redox reactions will be significantly lower due to the diffusion mechanism of oxygen entering the depth of the bath.

Предварительная подготовка материала позволяет осуществлять доставку кислорода вглубь расплава, что практически недостижимо при использовании различных видов железорудного сырья. При этом ввод данного материала возможен в чугуновозный ковш непосредственно перед подачей в него расплава чугуна или в индукционный миксер. В ряде случаев куски материала могут быть подвергнуты предварительному подогреву, что обеспечит увеличение доли вводимой окускованной смеси.Preliminary preparation of the material allows the delivery of oxygen deep into the melt, which is practically unattainable when using various types of iron ore. In this case, the input of this material is possible in the cast iron ladle immediately before the cast iron melt is fed into it or into the induction mixer. In some cases, pieces of material can be preheated, which will provide an increase in the proportion of the introduced agglomerated mixture.

Выбор того или иного способа ввода нового рафинирующего материала во многом зависит от количества примесей в чугуне подлежащих удалению. При малых значениях удаляемых примесей расход кислорода на их окисление невелик. Следовательно, для процесса перевода этого количества примесей необходимо ввести относительно небольшую массу твердого рафинирующего материала (до 9% от массы расплава), что, в свою очередь, не приведет к резкому охлаждению железоуглеродистого расплава и к потере его жидкотекучести. В этом случае ввод окускованной смеси рекомендуется осуществлять непосредственно в чугуновозный ковш. Удаление больших количеств примесей потребует увеличение расхода кислорода на их окисление, а значит и ввода рафинирующего материала в количествах, превышающих 9%. В этом случае необходим подвод стороннего тепла для процесса рафинирования. В качестве такого дополнительного источника энергии может служить индуктор.The choice of one or another method of introducing a new refining material largely depends on the amount of impurities in the cast iron to be removed. At small values of the removed impurities, the oxygen consumption for their oxidation is small. Therefore, for the process of transferring this amount of impurities, it is necessary to introduce a relatively small mass of solid refining material (up to 9% of the mass of the melt), which, in turn, will not lead to a sharp cooling of the iron-carbon melt and the loss of its fluidity. In this case, the introduction of the agglomerated mixture is recommended to be carried out directly into the cast-iron ladle. Removing large amounts of impurities will require an increase in oxygen consumption for their oxidation, and hence the introduction of refining material in quantities exceeding 9%. In this case, the supply of external heat is necessary for the refining process. An inductor can serve as such an additional energy source.

Рафинирующий материал вводят в расплав в количестве 1-35% от веса расплава, при этом соотношение в нем массы оксидов железа к массе утяжелителя находится в пределах (10:90)-(30:70). Конкретные значения расхода и соотношение масс оксидов железа и утяжелителя в материале определяются исходя из количества примесей чугуна, подлежащих удалению, и из требуемого состава шлака. Например, при деванадации ванадиевого чугуна и получении шлака, содержащего V2O3, кислорода из состава рафинирующего материала должно хватать на окисление примесей, а состав шлака должен быть оптимальным с позиций процесса перевода ванадия в шлак и удержания его в нем.The refining material is introduced into the melt in an amount of 1-35% of the weight of the melt, while the ratio of the mass of iron oxides to the weight of the weighting agent is in the range (10:90) - (30:70). The specific values of the flow rate and the mass ratio of iron oxides and weighting agent in the material are determined based on the amount of iron impurities to be removed and from the required slag composition. For example, when vanadium cast iron is devanded and slag containing V 2 O 3 is obtained, oxygen from the composition of the refining material should be sufficient to oxidize impurities, and the slag composition should be optimal from the standpoint of the process of converting vanadium to slag and retaining it in it.

Важное значение для выбора материала имеет величина охлаждающей способности той или иной его марки и запас тепла в ванне. При недостаточном запасе тепла для реализации изобретения можно применять предлагаемый способ совместно с предварительным подогревом твердого рафинирующего материала или в металлургическом агрегате с возможностью подвода дополнительного количества тепловой энергии (индукционный миксер, установка «печь - ковш»).Of great importance for the choice of material is the value of the cooling ability of one or another of its brands and the heat reserve in the bath. If there is insufficient heat supply for the implementation of the invention, the proposed method can be used in conjunction with preheating of solid refining material or in a metallurgical unit with the possibility of supplying an additional amount of thermal energy (induction mixer, “ladle-furnace” installation).

Выбор того или иного способа ввода нового рафинирующего материала осуществляют на базе следующей методики.The choice of one or another method of introducing a new refining material is carried out on the basis of the following methodology.

Исходные данные, необходимые для расчета:The initial data required for the calculation:

- Химический состав рафинируемого железоуглеродистого расплава: С=4,5%; Si=0,6%; Mn=0,1%; Р=0,04%; S=0,03%.- The chemical composition of the refined iron-carbon melt: C = 4.5%; Si = 0.6%; Mn = 0.1%; P = 0.04%; S = 0.03%.

- Температура жидкого чугуна - 1450°С.- The temperature of molten iron is 1450 ° C.

- Масса рафинируемого расплава - 100 т.- The mass of refined melt - 100 tons

- Марка рафинирующего материала - СК20.- The brand of refining material - SK20.

- Необходимо удалить 0,2% кремния.- It is necessary to remove 0.2% silicon.

Методика расчета.Calculation Methodology.

Снижение температуры расплава допустимо до 1350°С, то есть на 100°С. Определим запас тепла, имеющийся при принятых условиях. Физическое тепло расплава вычислим по формуле [3]:A decrease in the melt temperature is permissible up to 1350 ° С, i.e., by 100 ° С. Determine the heat reserve available under the accepted conditions. The physical heat of the melt is calculated by the formula [3]:

Q=(61,9+0,88×Тчуг)×mчуг Q = (61.9 + 0.88 × T cast iron ) × m cast iron

Q1=(61,9+0,88×1450)×100000=133790 МДж.Q 1 = (61.9 + 0.88 × 1450) × 100000 = 133790 MJ.

Q2=(61,9+0,88×1350)×100000=124990 МДж.Q 2 = (61.9 + 0.88 × 1350) × 100000 = 124990 MJ.

Запас тепла ΔQ=133790-124990=8800 МДж.Heat reserve ΔQ = 133790-124990 = 8800 MJ.

Согласно данным, приведенным в таблице 1, охлаждающая способность СК 20 равна 465 кВт-ч/т или 1674,5 МДж/т. Таким образом, в расплав можно ввести около 8800/1674,5=5,3 т СК20 (5,3% от массы рафинируемого расплава). Это количество материала внесет 296,8 кг кислорода. При химическом составе утяжелителя, аналогичном рафинируемому расплаву наряду с 0,2% кремния, необходимо окислить еще около 25,4 кг кремния (при его полном окислении), для чего потребуется 28,9 кг кислорода. Оставшиеся 267,9 кг кислорода могут окислить 235,8 кг кремния. Из 100 т расплава необходимо удалить 200 кг кремния. Таким образом, в расплав для корректировки химического состава чугуна по кремнию достаточно ввести около 5,3×200/235,8=4,5 т материала СК20. Ввод такого количества рафинирующего материала не приведет к чрезмерному охлаждению расплава и к потере его жидкотекучести. В связи с этим, для рафинирования 100 т железоуглеродистого сплава указанного состава рекомендуется вводить СК20 непосредственно в чугуновозный ковш, не применяя при этом предварительный подогрев рафинирующей смеси.According to the data given in table 1, the cooling capacity of SK 20 is 465 kWh / t or 1674.5 MJ / t. Thus, about 8800 / 1674.5 = 5.3 t of SK20 (5.3% of the mass of the refined melt) can be introduced into the melt. This amount of material will contribute 296.8 kg of oxygen. With the chemical composition of the weighting agent similar to a refined melt, along with 0.2% silicon, it is necessary to oxidize about 25.4 kg of silicon (when it is completely oxidized), for which 28.9 kg of oxygen will be required. The remaining 267.9 kg of oxygen can oxidize 235.8 kg of silicon. 200 kg of silicon must be removed from 100 tons of melt. Thus, to adjust the chemical composition of cast iron in silicon, it is sufficient to introduce about 5.3 × 200 / 235.8 = 4.5 tons of SK20 material into the melt. Entering such an amount of refining material will not lead to excessive cooling of the melt and to the loss of its fluidity. In this regard, for the refining of 100 tons of the iron-carbon alloy of the specified composition, it is recommended to introduce SK20 directly into the iron bucket, without using preliminary heating of the refining mixture.

Избирательность окисления примесей достигается регулированием массы вносимого с материалом кислорода. В условиях недостатка кислорода на полное окисление примесей в первую очередь окисляются те элементы, сродство которых к кислороду больше. Так, например, при одновременном наличии в рафинируемом расплаве кремния и углерода в условиях недостатка кислорода преимущественное развитие получит реакция окисления кремния.The selectivity of the oxidation of impurities is achieved by controlling the mass of oxygen introduced with the material. In conditions of a lack of oxygen for the complete oxidation of impurities, first of all, those elements are oxidized whose affinity for oxygen is greater. So, for example, with the simultaneous presence of silicon and carbon in the refined melt under conditions of oxygen deficiency, the oxidation of silicon will prevail.

Примеры реализации изобретения.Examples of the invention.

Адекватность выдвигаемых положений проверяли для двух случаев.The adequacy of the provisions put forward was checked for two cases.

По первому варианту предлагаемый материал использовали для деванадации ванадиевого чугуна следующего химического состава: С=4,5%; Si=0,4%; Mn=0,1%; V=0,4%. Процесс деванадации осуществляли в индукционной тигельной печи садкой 160 кг без использования кислородного дутья.In the first embodiment, the proposed material was used for the devanization of vanadium cast iron of the following chemical composition: C = 4.5%; Si = 0.4%; Mn = 0.1%; V = 0.4%. The devanation process was carried out in an induction crucible furnace with a cage of 160 kg without the use of oxygen blasting.

Согласно предварительным расчетам для окисления ванадия до V2O3 и перевода его в шлак без использования газообразного кислорода необходимо обеспечение следующего соотношения между количеством рафинируемого чугуна и нового материала (в % от массы садки) - 69,4% - чугун, 30,6% - рафинирующий материал марки СК20 или приблизительно 2,3/1. Тогда теоретический расход материалов на процесс с учетом садки данного агрегата составит 111 кг - чугун и 49 кг - СК20.According to preliminary calculations, for the oxidation of vanadium to V 2 O 3 and its conversion to slag without the use of gaseous oxygen, it is necessary to ensure the following ratio between the amount of refined cast iron and new material (in% of the mass of the charge) - 69.4% - cast iron, 30.6% - refining material brand SK20 or approximately 2.3 / 1. Then the theoretical consumption of materials for the process, taking into account the cage of this unit will be 111 kg - cast iron and 49 kg - SK20.

Всего выполнено три индукционные плавки с целью определения степени деванадации с использованием чугуна и нового материала марки СК20. Химический состав рафинируемого чугуна приведен в таблице 2. Химический состав рафинирующего материала представлен в таблице 3.In total, three induction melts were performed in order to determine the degree of devanation using cast iron and new material of the SK20 brand. The chemical composition of refined cast iron is given in table 2. The chemical composition of refined material is presented in table 3.

Таблица 2
Химический состав рафинируемого чугуна, %
table 2
The chemical composition of refined cast iron,%
FeFe СFROM SiSi VV MnMn РR SS 94,5294.52 4,54,5 0,40.4 0,40.4 0,10.1 0,050.05 0,030,03 Таблица 3
Химический состав рафинирующего материала, %
Table 3
The chemical composition of the refining material,%
Feмет Fe meth Fe2O3 Fe 2 O 3 FeOFeO СFROM SiSi VV MnMn РR SS SiO2 SiO 2 MgOMgO CaOCaO 75,6275.62 18,7018.70 0,220.22 3,603.60 0,320.32 0,320.32 0,080.08 0,040.04 0,0240.024 0,920.92 0,050.05 0,0340,034

Все экспериментальные плавки выполнены в следующей последовательности. В начале в тигель печи загружали чугун, химический состав которого приведен в таблице 2. После его расплавления и нагрева до температуры 1450°С в печь отдавали чушковый рафинирующий материал с геометрической формой в виде усеченной пирамиды со следующими параметрами - высота - 80 мм, ширина основания - 170 мм, длина основания - 240 мм. При этом плотность единичного куска изменялась в узких пределах 6450-6500 кг/м3. Плавки проводили в печи с кислой футеровкой без применения дополнительных шлакообразующих компонентов. Соотношение массы оксидосодержащего наполнителя к массе металлического утяжелителя в рафинирующем материале составило 20:80 или 1:4. На всех плавках фиксировали следующие параметры: массу расплава, массу шлака и температуру металла перед вводом кускового рафинирующего материала.All experimental swimming trunks are performed in the following sequence. In the beginning, pig iron was loaded into the crucible of the furnace, the chemical composition of which is shown in Table 2. After it was melted and heated to a temperature of 1450 ° C, pig refining material with a geometric shape in the form of a truncated pyramid was given with the following parameters - height - 80 mm, base width - 170 mm, base length - 240 mm. In this case, the density of a single piece varied within narrow limits of 6450-6500 kg / m 3 . Smelting was carried out in an acid-lined furnace without the use of additional slag-forming components. The ratio of the mass of the oxide-containing filler to the mass of the metal weighting agent in the refining material was 20:80 or 1: 4. The following parameters were recorded on all heats: melt mass, slag mass, and metal temperature before introducing lump refining material.

После проведения плавок, отобранные пробы металла и шлака анализировали на содержание следующих элементов и соединений:After melting, the selected metal and slag samples were analyzed for the content of the following elements and compounds:

- металл - Fe, С, Si, Mn, V;- metal - Fe, C, Si, Mn, V;

- шлак - SiO2, V2O3, FeO, MnO, CaO, MgO.- slag - SiO 2 , V 2 O 3 , FeO, MnO, CaO, MgO.

Химический состав расплава после деванадации приведен в таблице 4. Химический состав шлака приведен в таблице 5.The chemical composition of the melt after devanization is shown in table 4. The chemical composition of the slag is shown in table 5.

Таблица 4
Химический состав расплава после деванадации, %
Table 4
The chemical composition of the melt after devanation,%
№ плавкиNo. of swimming trunks Feмет Fe meth СFROM VV SiSi MnMn 11 96,2696.26 3,613.61 0,030,03 следыtraces следыtraces 22 96,2896.28 3,563.56 0,050.05 следыtraces следыtraces 33 96,2996.29 3,593,59 0,020.02 следыtraces следыtraces Таблица 5
Химический состав шлака, %
Table 5
The chemical composition of the slag,%
№ плавкиNo. of swimming trunks FeOFeO V2О3 V 2 O 3 SiO2 SiO 2 MnOMnO MgOMgO CaOCaO 11 31,2431.24 19,9519.95 43,0043.00 4,764.76 0,630.63 0,430.43 22 31,4831.48 19,0019.00 43,6343.63 4,794.79 0,650.65 0,440.44 33 31,0531.05 20,2520.25 42,9142.91 4,734.73 0,630.63 0,430.43

Расход материалов на проведение плавок и выход жидкого расплава приведен в таблице 6.The consumption of materials for conducting melts and the output of liquid melt are shown in table 6.

Таблица 6
Расход материалов на проведение плавок и выход жидкого расплава
Table 6
The consumption of materials for conducting melts and the output of liquid melt
№ плавкиNo. of swimming trunks Масса чугуна, кгCast iron mass, kg Масса рафинирующего материала, кгThe mass of refining material, kg Суммарный расход материалов, кгThe total consumption of materials, kg Масса полученного расплава, кгThe mass of the obtained melt, kg 11 107,0107.0 50,050,0 157,0157.0 150,2150.2 22 107,5107.5 5252 159,5159.5 152,5152.5 33 108,3108.3 51,751.7 160,0160,0 153,0153.0

Степень деванадации составила поплавочно:The degree of devanation amounted to float:

1-92%;1-92%;

2-87%;2-87%;

3-94%.3-94%.

В среднем по проведенной серии плавок степень извлечения ванадия в шлак составила 91%, что не ниже аналогичного показателя, характерного для деванадации в кислородном конвертере, а содержание углерода в расплаве в среднем на 1% выше, чем по существующей технологии [1].On average, according to the series of melts, the degree of vanadium extraction into slag amounted to 91%, which is not lower than the corresponding characteristic for devanadation in an oxygen converter, and the carbon content in the melt is on average 1% higher than by the existing technology [1].

По второму варианту новый материал использовали для частичного обезуглероживания расплава чугуна в ковше. Перед исследованием стояла задача снизить содержание углерода с 4,5 до 4,3%. Эксперимент проводили в следующей последовательности. В начале осуществили выплавку чугуна в индукционной тигельной печи садкой 160 кг. Затем полученный расплав перегрели до температуры 1500°С и выпустили в три заранее подготовленных ковша. Предварительная подготовка ковшей заключалась в дозировании в них рафинирующего материала в виде шаров диаметром 80 мм и последующем их совместном нагреве до температуры 700°С. Плотность используемого материала составляла 6470-6520 кг/м3, а соотношение массы оксидосодержащего наполнителя к массе металлического утяжелителя - 20:80 или 1:4. Значения массы отдельных кусков изменялись в пределах 1,50-1,65 кг.In the second embodiment, the new material was used for partial decarburization of the molten iron in the ladle. The study was faced with the task of reducing the carbon content from 4.5 to 4.3%. The experiment was carried out in the following sequence. In the beginning, pig iron was smelted in an induction crucible furnace with a cage of 160 kg. Then the obtained melt was overheated to a temperature of 1500 ° C and released into three pre-prepared ladles. Preliminary preparation of buckets consisted in dosing refining material in them in the form of balls with a diameter of 80 mm and their subsequent joint heating to a temperature of 700 ° C. The density of the material used was 6470-6520 kg / m 3 , and the ratio of the mass of the oxide-containing filler to the mass of the metal weighting agent was 20:80 or 1: 4. The mass values of individual pieces varied in the range of 1.50-1.65 kg.

Химический состав рафинируемого чугуна приведен в таблице 7. Химический состав рафинирующего материала представлен в таблице 8.The chemical composition of refined cast iron is given in table 7. The chemical composition of refined material is presented in table 8.

Таблица 7
Химический состав рафинируемого чугуна, %
Table 7
The chemical composition of refined cast iron,%
FeFe СFROM SiSi MnMn РR SS 94,7794.77 4,504,50 0,500.50 0,150.15 0,050.05 0,030,03 Таблица 8
Химический состав рафинирующего материала, %
Table 8
The chemical composition of the refining material,%
Feмет Fe meth Fe2O3 Fe 2 O 3 FeOFeO СFROM SiSi MnMn РR SS SiO2 SiO 2 MgOMgO CaOCaO 76,1176.11 18,7218.72 0,260.26 3,523.52 0,240.24 0,080.08 0,0320,032 0,0200,020 0,9200.920 0,050.05 0,0340,034

В ходе проведения эксперимента фиксировали следующие параметры: массу расплава в ковше; массу шлака, полученного в результате взаимодействия компонентов рафинирующего материала с расплавом чугуна; температуру чугуна перед выпуском и температуру предварительного нагрева кусков используемой смеси.During the experiment, the following parameters were recorded: the mass of the melt in the ladle; the mass of slag obtained as a result of the interaction of the components of the refining material with the molten iron; the temperature of cast iron before release and the temperature of preheating the pieces of the mixture used.

После полного расплавления кусков рафинирующего материала и завершения реакции окисления углерода отбирали ковшевые пробы металла и шлака. Пробы анализировали на содержание следующих элементов и соединений:After complete melting of the pieces of refining material and completion of the carbon oxidation reaction, ladle samples of metal and slag were taken. Samples were analyzed for the following elements and compounds:

- металл - С, Si, Mn, Р, S;- metal - C, Si, Mn, P, S;

- шлак - SiO2, FeO, MnO, CaO, MgO.- slag - SiO 2 , FeO, MnO, CaO, MgO.

Химический состав расплава после ковшевого обезуглероживания приведен в таблице 9. Химический состав шлака приведен в таблице 10.The chemical composition of the melt after ladle decarburization is shown in table 9. The chemical composition of the slag is shown in table 10.

Таблица 9
Химический состав расплава после ковшевого обезуглероживания, %
Table 9
The chemical composition of the melt after ladle decarburization,%
№ ковшаBucket number СFROM SiSi MnMn РR SS 11 4,2934,293 0,2820.282 0,1150.115 0,0490,049 0,0290,029 22 4,2894,289 0,2800.280 0,1150.115 0,0490,049 0,0290,029 33 4,3054,305 0,2810.281 0,0870,087 0,0480,048 0,0280,028

Таблица 10
Химический состав шлака, %
Table 10
The chemical composition of the slag,%
№ ковшаBucket number FeOFeO SiO2 SiO 2 MnOMnO MgOMgO CaOCaO 11 2,832.83 89,0389.03 6,936.93 0,720.72 0,490.49 22 2,852.85 89,0489.04 6,886.88 0,730.73 0,500.50 33 2,622.62 83,8183.81 12,4412.44 0,670.67 0,460.46 Таблица 11
Материальный баланс процесса рафинирования
Table 11
Material balance of the refining process
№ ковшаBucket number Масса чугуна, кгCast iron mass, kg Масса рафинирующего материала, кгThe mass of refining material, kg Доля рафинирующего материала, %The proportion of refining material,% Суммарный расход материалов, кгThe total consumption of materials, kg Масса расплава, кгMelt mass, kg Масса шлака, кгSlag mass, kg 11 53,053.0 4,74.7 8,878.87 57,757.7 57,1557.15 0,320.32 22 50,050,0 4,54,5 9,009.00 54,554.5 53,9753.97 0,310.31 33 56,056.0 4,94.9 8,758.75 60,960.9 60,3160.31 0,370.37

Как показывают данные таблицы 9, поставленная цель, а именно снижение содержания углерода в расплаве с 4,5 до 4,3% при его обработке новым рафинирующим материалом была полностью достигнута. При этом содержание углерода в полученном металле находится в пределах 4,289-4,305%.As the data in table 9 show, the goal, namely the reduction of the carbon content in the melt from 4.5 to 4.3% when it was processed with new refining material, was fully achieved. Moreover, the carbon content in the obtained metal is in the range of 4.289-4.305%.

Данные, полученные в ходе отработки технологии рафинирования расплава чугуна в индукционной тигельной печи и в разливочном ковше, свидетельствуют об эффективности предлагаемого способа, основанного на использовании твердой смеси железорудных материалов с утяжелителем.The data obtained during the development of the technology for refining cast iron melt in an induction crucible and in a casting ladle indicate the effectiveness of the proposed method based on the use of a solid mixture of iron ore materials with a weighting agent.

Внедрение в производство разработанного способа позволит в ряде случаев отказаться от применения дуплекс - процесса «кислородный конвертер - кислородный конвертер», который используется на металлургических заводах с целью передела природно-легированных чугунов в сталь. По имеющейся схеме на первой стадии (конвертер 1) осуществляют перевод ванадия из расплава ванадиевого чугуна в шлак путем продувки кислородом или воздухом с добавлением в качестве охладителей - окислителей окалины или железорудных окатышей. Продуктами плавки в данном случае являются ванадиевый шлак, который затем используют для получения ванадия и углеродистый полупродукт. На второй стадии передела (конвертер 2) полученный углеродистый полупродукт, из состава которого полностью удалены такие элементы как кремний и марганец, а также значительно снижено содержание в нем углерода путем продувки кислородом, перерабатывают в сталь. Использование нового способа рафинирования железоуглеродистых расплавов позволит перенести операцию деванадации из кислородного конвертера в индукционный миксер с отказом от работы по схеме дуплекс - процесса. Это позволит упростить технологическую цепочку передела природно-легированного ванадием чугуна в сталь и повысить производительность конвертерного цеха по выплавляемой стали.The introduction of the developed method into production will make it possible in some cases to abandon the use of the duplex process - the “oxygen converter - oxygen converter” process, which is used at metallurgical plants with the aim of converting naturally-alloyed cast irons into steel. According to the existing scheme, at the first stage (converter 1), vanadium is transferred from the vanadium cast iron melt to slag by blowing with oxygen or air with the addition of scale and iron ore pellets as coolers. The melting products in this case are vanadium slag, which is then used to produce vanadium and a carbon intermediate. At the second stage of the redistribution (converter 2), the obtained carbon intermediate, from the composition of which elements such as silicon and manganese are completely removed, and its carbon content is significantly reduced by blowing with oxygen, are processed into steel. The use of a new method for refining iron-carbon melts will make it possible to transfer the devanalization operation from an oxygen converter to an induction mixer with the refusal to work according to the duplex-process scheme. This will simplify the technological chain of redistribution of natural alloyed with vanadium cast iron into steel and increase the productivity of the converter shop for smelted steel.

Предлагаемый способ рафинирования железоуглеродистых расплавов за счет использования нового рафинирующего материала является универсальным и может быть применен для перевода в шлак не только кремния и ванадия, но и титана, марганца, хрома и фосфора. Наряду с этим, результаты выполненных исследований позволяют сделать вывод об эффективности использования подобных материалов при частичном обезуглероживании железоуглеродистых сплавов. При этом образующаяся в результате реакции окисления углерода газовая фаза, состоящая из СО и СО2, способствует перемешиванию расплава, усреднению его химического состава и ассимиляции в шлаке неметаллических включений.The proposed method of refining iron-carbon melts through the use of a new refining material is universal and can be used to transfer not only silicon and vanadium, but also titanium, manganese, chromium and phosphorus. Along with this, the results of the studies performed allow us to conclude that the use of such materials is effective for partial decarburization of iron-carbon alloys. In this case, the gas phase formed as a result of the carbon oxidation reaction, consisting of CO and CO 2 , promotes mixing of the melt, averaging of its chemical composition and assimilation of non-metallic inclusions in the slag.

Библиографический списокBibliographic list

1. В.И.Ильин, С.Б.Батуев, Е.В.Шеховцов, О.Н.Кокареко, Ю.А.Дерябин. Отработка технологии деванадации чугуна с использованием неофлюсованных окатышей. Сталь, 2000 г., № 5, с.20-21.1. V.I. Ilyin, S.B. Batuev, E.V. Shekhovtsov, O.N. Kokareko, Yu.A. Deryabin. Testing the technology of cast iron devanadation using non-fluxed pellets. Steel, 2000, No. 5, pp. 20-21.

2. А.Г.Чернятевич, В.Н.Селищев, А.С.Вергун, А.Н.Кравец, К.И.Чубин. Новые разработки по ковшевому рафинированию чугуна перед кислородно-конвертерной плавкой. Сборник трудов 6 конгресса сталеплавильщиков, 2000 г., с.424-430.2. A.G. Chernyatevich, V.N.Selishchev, A.S. Vergun, A.N. Kravets, K.I. Chubin. New developments in ladle refining of cast iron before oxygen converter smelting. Proceedings of the 6th Congress of Steelmakers, 2000, p. 424-430.

3. А.М.Бигеев. Математическое описание и расчеты сталеплавильных процессов. - М.: Металлургия, 1982 г., 160 с.3. A.M. Bigeev. Mathematical description and calculations of steelmaking processes. - M.: Metallurgy, 1982, 160 p.

Claims (1)

Способ рафинирования железоуглеродистого расплава, включающий ввод в расплав кислорода, окисление примесей и перевод продуктов реакции окисления в шлаковую или газовую фазы, отличающийся тем, что в качестве источника кислорода используют твердый рафинирующий материал фракцией 50-500 мм, содержащий смесь оксидов железа с металлическим утяжелителем в виде железоуглеродистого сплава, плотностью 0,6-1,0 от плотности рафинируемого расплава при соотношении массы оксидов железа к массе утяжелителя в пределах (10:90)-(30:70) и расходе материала в диапазоне от 1 до 35% от массы расплава.A method of refining an iron-carbon melt, including introducing oxygen into the melt, oxidizing impurities and converting the oxidation reaction products into slag or gas phases, characterized in that a solid refining material of a fraction of 50-500 mm containing a mixture of iron oxides with a metal weighting agent is used as an oxygen source in the form of an iron-carbon alloy, with a density of 0.6-1.0 of the density of the refined melt with a ratio of the mass of iron oxides to the weight of the weighting agent in the range (10:90) - (30:70) and material consumption in the range ONET from 1 to 35% by weight of the melt.
RU2004120599/02A 2004-07-05 2004-07-05 Method of refining iron carbon melt RU2258745C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004120599/02A RU2258745C1 (en) 2004-07-05 2004-07-05 Method of refining iron carbon melt

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004120599/02A RU2258745C1 (en) 2004-07-05 2004-07-05 Method of refining iron carbon melt

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2258745C1 true RU2258745C1 (en) 2005-08-20

Family

ID=35846082

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004120599/02A RU2258745C1 (en) 2004-07-05 2004-07-05 Method of refining iron carbon melt

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2258745C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2818100C1 (en) * 2021-01-26 2024-04-24 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН Liquid iron refining method

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3807716A (en) * 1969-12-24 1974-04-30 Voest Ag Process for the continuous production of steel by spray-refining and plant for carrying out the process
GB1552662A (en) * 1975-10-06 1979-09-19 Mercier Corp Method of fluidizing and conditioning a molten bath of ferrous metal and slag
SU1675348A1 (en) * 1987-07-08 1991-09-07 Липецкий политехнический институт Method of ladle treatment of iron-carbon melt
RU2156811C1 (en) * 2000-02-15 2000-09-27 Московский государственный институт стали и сплавов (технологический университет) Method for preparing iron-carbon melt at making steel
RU2192479C1 (en) * 2001-07-16 2002-11-10 ООО "НПП "Технология" Method of refining and modifying carbon-iron melt

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3807716A (en) * 1969-12-24 1974-04-30 Voest Ag Process for the continuous production of steel by spray-refining and plant for carrying out the process
GB1552662A (en) * 1975-10-06 1979-09-19 Mercier Corp Method of fluidizing and conditioning a molten bath of ferrous metal and slag
SU1675348A1 (en) * 1987-07-08 1991-09-07 Липецкий политехнический институт Method of ladle treatment of iron-carbon melt
RU2156811C1 (en) * 2000-02-15 2000-09-27 Московский государственный институт стали и сплавов (технологический университет) Method for preparing iron-carbon melt at making steel
RU2192479C1 (en) * 2001-07-16 2002-11-10 ООО "НПП "Технология" Method of refining and modifying carbon-iron melt

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ЧЕРНЯТЕВИЧ А.Г. и др. Новые разработки по ковшевому рафинированию чугуна перед кислородно-конвертерной плавкой. Сборник трудов VI конгресса сталеплавильщиков, 2000, с.424-430. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2818100C1 (en) * 2021-01-26 2024-04-24 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН Liquid iron refining method
RU2820427C1 (en) * 2021-01-26 2024-06-03 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН Liquid iron refining method
RU2823150C1 (en) * 2021-02-01 2024-07-18 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН Method of refining liquid iron and method of producing liquid steel using same
RU2835511C2 (en) * 2021-05-26 2025-02-26 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН Method of refining molten iron

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103627842A (en) Method for enhancing end point carbon content in smelting medium-carbon steel from semisteel and semisteel steelmaking method
CN103642971B (en) Method for increasing the carbon content at the end point of semi-steel steelmaking and semi-steel steelmaking method
KR101018535B1 (en) Refining method of iron alloy
JP5983492B2 (en) Hot metal pretreatment method
CN103627839B (en) Semisteel steelmaking carbon content control method and semisteel steelmaking method
CN103642966B (en) Method for improving high-carbon high-manganese steel converter smelting endpoint carbon content and steelmaking method
JP3721154B2 (en) Method for refining molten metal containing chromium
US4808220A (en) Process for the preparation of refined ferromanganese
CN100371480C (en) Method of directly smelting vanadium alloy steel or vanadium titanium alloy steel using vanadium containing pig iron or sponge iron
RU2135601C1 (en) Method of steel melting in converter
RU2344179C2 (en) Method of continuous processing iron oxide containing materials and device for implementation of this method
RU2258745C1 (en) Method of refining iron carbon melt
RU2136764C1 (en) Method of conversion of vanadium iron in converter
RU2186856C1 (en) Composite blend for smelting alloyed steels
JPH01316409A (en) Method for dephosphorizing molten iron accompanied with scrap melting
RU2177508C1 (en) Method of steel melting in converter
RU2548871C2 (en) Method for direct production of metals from materials containing iron oxides (versions) and device for implementing it
RU2107737C1 (en) Method of steel melting in converter
JP3486886B2 (en) Steelmaking method using two or more converters
JPH0471965B2 (en)
US4190435A (en) Process for the production of ferro alloys
RU2233890C1 (en) Method of making low-carbon steel in oxygen converter
RU2205231C1 (en) Method for converting cast iron in converter
SU1754784A1 (en) Charge for steelmaking in open hearth furnace and method of charging
US11970748B2 (en) Steel decarburization using carbon dioxide

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20190513

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200706