RU2218421C1

RU2218421C1 - Method of alloying steel

Info

Publication number: RU2218421C1
Application number: RU2002105964A
Authority: RU
Inventors: Г.А. Исаев; В.А. Кудрин; П.Г. Исаев
Original assignee: Московский государственный вечерний металлургический институт
Priority date: 2002-03-07
Filing date: 2002-03-07
Publication date: 2003-12-10

Abstract

FIELD: ferrous metallurgy; alloying steel in steel-teeming ladle. SUBSTANCE: proposed method includes application of aluminum- containing material layer on surfaces of ferro-alloy lumps. Alloying element is dissolved in local zone at reduced content of oxygen separated from volume of metal by aluminum-containing material; it exceeds sizes of ferro-alloy lumps by 0.1-17.5 mm. Size of local zones formed in metal melt is adjusted by change of thickness of layer of aluminum containing material applied on surfaces of ferro-allot lumps. EFFECT: reduction of consumption of alloying elements; enhanced stability of process. 1 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к технологии легирования стали в сталеразливочном ковше. Известен способ легирования стали в ковше, когда куски легирующих элементов вводят в ковш перед разливкой стали или на струю в различные временные интервалы в процессе выпуска стали [1]. The invention relates to ferrous metallurgy, and in particular to a technology for alloying steel in a steel pouring ladle. A known method of alloying steel in a ladle is when pieces of alloying elements are introduced into a ladle before casting steel or onto a stream at various time intervals during steel production [1].

Недостатком этого наиболее распространенного способа легирования является то, что при таком способе легирования наблюдается низкая степень усвоения легирующих элементов, что связано с тем, что часть легирующих элементов окисляется кислородом, растворимым в объеме металла, а затем переходит в шлак. С учетом этого для предотвращения или уменьшения окисления легирующих элементов их необходимо вводить в предварительно раскисленную ванну металла. С увеличением раскислительной способности самих легирующих элементов степень раскисленности металла перед легированием должна возрастать. Это в свою очередь приводит к повышенному расходованию алюминия, который в основном используется для окончательного раскисления металла в ковше. Кроме того, необходимо отметить, что установленную степень раскисленности необходимо обеспечить во всем объеме металла на время растворения легирующего элемента. По данным [2] минимальное значение содержания кислорода в железе обеспечивается при содержании алюминия ~0,25%. The disadvantage of this most common alloying method is that with this alloying method, a low degree of assimilation of alloying elements is observed, due to the fact that part of the alloying elements is oxidized by oxygen, soluble in the metal volume, and then goes into slag. With this in mind, to prevent or reduce the oxidation of alloying elements, they must be introduced into a pre-deoxidized metal bath. With an increase in the deoxidizing ability of the alloying elements themselves, the degree of deoxidation of the metal before alloying should increase. This in turn leads to increased consumption of aluminum, which is mainly used for the final deoxidation of metal in the ladle. In addition, it should be noted that the established degree of deoxidation must be provided in the entire volume of the metal at the time of dissolution of the alloying element. According to [2], the minimum value of the oxygen content in iron is ensured at an aluminum content of ~ 0.25%.

Однако введение таких больших количеств алюминия в сталь сопряжено с большими технологическими трудностями при выплавке и разливке. However, the introduction of such large quantities of aluminum into steel is fraught with great technological difficulties in smelting and casting.

Кроме того, при таком способе легирования не обеспечивается стабильное усвоение вводимого элемента, которое зависит от окисленности и количества шлака, состояния футеровки ковша, поступления кислорода в расплав из атмосферы и т.п. Это в свою очередь заставляет увеличивать в расчетах необходимое количество легирующего элемента, чтобы обеспечить попадание в заданных химический состав стали. Такая неопределенность требует постоянного контроля окисленности металла, иначе это приводит к перерасходу легирующих элементов. При отсутствии такого контроля для обеспечения попадания в заданный химический состав стали в ковш отдают завышенное количество (рассчитывают на верхний предел содержания легирующего элемента в стали) легирующего элемента. In addition, this alloying method does not provide stable assimilation of the introduced element, which depends on the oxidation and amount of slag, the state of the lining of the bucket, the flow of oxygen into the melt from the atmosphere, etc. This, in turn, makes it necessary to increase the required amount of the alloying element in the calculations in order to ensure that the chemical composition of the steel enters the set. Such uncertainty requires constant monitoring of the oxidation of the metal, otherwise it leads to an excessive consumption of alloying elements. In the absence of such control, an overestimated amount (calculated on the upper limit of the content of the alloying element in the steel) of the alloying element is given to the ladle to ensure that the chemical composition of the steel enters the specified chemical composition.

Известен способ легирования стали в ковше, когда легирующий элемент вводится в металл внутри проволоки, наружная оболочка которой состоит из алюминия [3]. A known method of alloying steel in a ladle is when an alloying element is introduced into the metal inside the wire, the outer shell of which consists of aluminum [3].

Этот способ имеет ряд недостатков. Во-первых, способ требует дополнительного оборудования для введения проволоки (трайбаппаратов). Во-вторых, для такого способа легирования необходим относительно большой промежуток времени, для сокращения которого легирование осуществляют сразу с нескольких трайбаппаратов. В-третьих, для наружной оболочки проволоки используется дорогостоящий чистый алюминий. This method has several disadvantages. Firstly, the method requires additional equipment for the introduction of wire (tribribappara). Secondly, for this method of doping, a relatively large period of time is required, to reduce which doping is carried out immediately from several tribribaparas. Thirdly, expensive pure aluminum is used for the outer sheath of the wire.

Целью предлагаемого изобретения является снижение расхода и повышение стабильности усвоения легирующих элементов при легировании в ковше. The aim of the invention is to reduce consumption and increase the stability of the assimilation of alloying elements during alloying in the bucket.

Сущность способа заключается в том, что способ легирования стали отличается тем, что в расплав металла вводят содержащий легирующий элемент ферросплав в виде кусков, на поверхности которых нанесен слой алюминийсодержащего материала, при этом в расплаве металла образуются локальные зоны, размер которых регулируется изменением толщины наносимой алюминийсодержащей пленки, и растворение легирующего элемента происходит в локальной зоне с пониженным содержанием кислорода, выделенной из объема металла и превышающей размеры куска ферросплава на 0,1-17,5 мм. The essence of the method lies in the fact that the method of alloying steel is characterized in that a ferroalloy containing alloying element is introduced into the metal melt in the form of pieces on the surface of which a layer of aluminum-containing material is deposited, while local zones are formed in the metal melt, the size of which is regulated by a change in the thickness of the applied aluminum-containing films, and the alloying element dissolves in a local zone with a reduced oxygen content, extracted from the metal volume and exceeding the size of a piece of ferrospill Islands on 0,1-17,5 mm.

Для осуществления способа в объеме металла искусственно создаются локальные зоны, условия протекания в которых выгодно отличаются от условий их протекания в объеме металла. Это достигается тем, что на поверхность ферросплава, содержащего легирующий элемент, наносится слой алюминийсодержащего материала. Это позволяет создать оптимальные термодинамические и кинетические условия для рафинирования расплава. При таком способе введения легирующего ферросплава в контакт с металлом в первую очередь вступает алюминийсодержащий материал, понижая в зоне растворения легирующего элемента содержание кислорода. Дальнейшее растворение легирующего элемента происходит в выделенной из объема металла зоне с пониженным содержанием кислорода и блокирований растворившимся алюминием от поступления кислорода из шлака, футеровки или атмосферы [см. чертеж]. To implement the method in a metal volume, local zones are artificially created, the flow conditions in which compare favorably with the conditions of their flow in the metal volume. This is achieved by the fact that a layer of aluminum-containing material is applied to the surface of the ferroalloy containing the alloying element. This allows you to create optimal thermodynamic and kinetic conditions for refining the melt. With this method of introducing an alloying ferroalloy, aluminum-containing material first comes into contact with the metal, lowering the oxygen content in the dissolution zone of the alloying element. Further alloying of the alloying element takes place in a zone with a reduced oxygen content isolated from the metal volume and blocking by the dissolved aluminum from the ingress of oxygen from the slag, lining or atmosphere [see drawing].

Заштрихованная область - "блокирующая алюминием" зона. The shaded area is the "aluminum blocking" area.

Размеры локальной зоны должны обеспечить необходимый уровень окисленности до полного растворения легирующего элемента. The dimensions of the local zone should provide the necessary level of oxidation until the alloying element is completely dissolved.

Размеры локальной зоны могут регулироваться изменением толщины наносимой алюминийсодержащей пленки. The size of the local zone can be controlled by changing the thickness of the applied aluminum-containing film.

Как показывают проведенные расчеты и эксперименты, если размер локальной зоны меньше 0,1 мм, то легирующие элементы не успевают полностью растворятся в зоне с пониженным содержанием кислорода. Если размеры образующейся зоны составляют 17,5 мм, то введенный в металл ферросплав полностью растворяется в зоне с пониженным содержанием кислорода и дальнейшее увеличение размера зоны (за счет увеличения толщины алюминийсодержащей пленки) является нецелесообразным. As shown by the calculations and experiments, if the size of the local zone is less than 0.1 mm, then the alloying elements do not have time to completely dissolve in the zone with a low oxygen content. If the size of the formed zone is 17.5 mm, then the ferroalloy introduced into the metal completely dissolves in the zone with a low oxygen content and a further increase in the size of the zone (due to an increase in the thickness of the aluminum-containing film) is impractical.

В качестве примера можно привести сравнительные показатели при постоянном соотношении массы металла к массе ферросплава, при легировании сплавом металла в ковше (табл.1) и в печи Таммана (табл.2). As an example, we can give comparative indicators with a constant ratio of the mass of the metal to the mass of the ferroalloy, when alloyed with a metal alloy in the ladle (Table 1) and in the Tamman furnace (Table 2).

Список литературы
[1] Пилюшенко В.Л., Вихлевцев В.А., Поживалов М.А. и др. Научные и технологические основы металлолегирования стали. - М. Металлургия, 1994, 385с.List of references
[1] Pilyushenko V.L., Vikhlevtsev V.A., Pozhivalov M.A. etc. Scientific and technological foundations of steel alloying. - M. Metallurgy, 1994, 385s.

[2] Куликов И.С. Раскисление стали. - М. Металлургия, 1975, 504с. [2] Kulikov I.S. Deoxidation of steel. - M. Metallurgy, 1975, 504s.

[3] Каблуковский А.Ф., Ябуров С.И., Никулин Я.Л. и др. Внепечная обработка металла порошковой проволокой с различными составами наполнителей. Труды. 6-го конгресса сталеплавильщиков. М. , Черметинформация, 2001, с. 364-369. [3] Kablukovsky A.F., Yaburov S.I., Nikulin Y.L. and other. Non-furnace treatment of metal with flux-cored wire with various compositions of fillers. Proceedings. 6th Steelmakers Congress. M., Chermetinformation, 2001, p. 364-369.

Claims

A method of alloying steel, comprising introducing into the melt a metal containing an alloying element of a ferroalloy, on the surface of which a layer of aluminum-containing material is deposited, characterized in that the containing alloying element of the ferroalloy is introduced into the metal melt in the form of pieces, while in the metal melt form local zones whose size they are controlled by changing the thickness of the layer of aluminum-containing material applied to the surface of the ferroalloy pieces, and the alloying element dissolves in the local zone with reduced the content of oxygen extracted from the volume of the metal and exceeding the size of a piece of ferroalloy by 0.1-17.5 mm.