RU2362811C1 - Method of steel out-furnace treatment - Google Patents
Method of steel out-furnace treatment Download PDFInfo
- Publication number
- RU2362811C1 RU2362811C1 RU2007139144/02A RU2007139144A RU2362811C1 RU 2362811 C1 RU2362811 C1 RU 2362811C1 RU 2007139144/02 A RU2007139144/02 A RU 2007139144/02A RU 2007139144 A RU2007139144 A RU 2007139144A RU 2362811 C1 RU2362811 C1 RU 2362811C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- metal
- calcium
- oxygen activity
- cao
- amount
- Prior art date
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 23
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims abstract description 65
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 57
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 57
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 54
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 50
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 33
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 33
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 31
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 28
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 238000005275 alloying Methods 0.000 claims abstract description 5
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 19
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 abstract description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 abstract description 3
- 238000009851 ferrous metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- -1 for instance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 2
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 abstract 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 abstract 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 abstract 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 19
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 6
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 6
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 6
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 6
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 6
- 235000012245 magnesium oxide Nutrition 0.000 description 5
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000004645 aluminates Chemical class 0.000 description 2
- 229910052661 anorthite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 230000003009 desulfurizing effect Effects 0.000 description 2
- GWWPLLOVYSCJIO-UHFFFAOYSA-N dialuminum;calcium;disilicate Chemical compound [Al+3].[Al+3].[Ca+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] GWWPLLOVYSCJIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- AGVJBLHVMNHENQ-UHFFFAOYSA-N Calcium sulfide Chemical class [S-2].[Ca+2] AGVJBLHVMNHENQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 208000012868 Overgrowth Diseases 0.000 description 1
- 229910000805 Pig iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004125 X-ray microanalysis Methods 0.000 description 1
- ULGYAEQHFNJYML-UHFFFAOYSA-N [AlH3].[Ca] Chemical compound [AlH3].[Ca] ULGYAEQHFNJYML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 229910002056 binary alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- XFWJKVMFIVXPKK-UHFFFAOYSA-N calcium;oxido(oxo)alumane Chemical compound [Ca+2].[O-][Al]=O.[O-][Al]=O XFWJKVMFIVXPKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 239000007799 cork Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005058 metal casting Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000004451 qualitative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- 230000009182 swimming Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к способу внепечной обработки стали.The invention relates to ferrous metallurgy, and specifically to a method for secondary steel processing.
Известен способ внепечной обработки стали, включающий раскисление ее в ковше алюминием, продувку аргоном и введение кальция (Патент РФ №2145639).A known method of out-of-furnace steel processing, including deoxidation of it in a ladle with aluminum, purging with argon and the introduction of calcium (RF Patent No. 2145639).
Недостатком способа является то, что на определение содержания алюминия и кремния тратится значительное время, что влечет за собой простои оборудования.The disadvantage of this method is that considerable time is spent on determining the aluminum and silicon contents, which entails equipment downtime.
В результате раскисления стали в ковше, продувки аргоном и введения кальция в стали формируются только оксиды по химическому составу, соответствующие областям анортита и геленита системы СаО-SiO2-Аl2O3. Оксидные частицы такого состава являются приемлемыми лишь в ограниченном числе случаев. Они наиболее негативно влияют на вязкость и пластичность стали. Это обусловлено тем, что ввиду их низкой температуры плавления соединения такого состава в большинстве своем имеют относительно крупные размеры и сильно деформируются при горячей прокатке, образуя строчки. При этом каждая из них создает определенные структурные напряжения вследствие разницы величины термического расширения между сталью и алюминатом кальция такого типа. Высокая способность к деформации может быть причиной слияния соседних алюмокальциевых включений во время затвердевания стали и их объединения с включениями других типов и, как следствие, снижения вязкости стали.As a result of deoxidation of steel in the ladle, purging with argon, and the introduction of calcium in steel, only oxides are formed in chemical composition corresponding to the regions of anorthite and gelenite of the CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 system . Oxide particles of this composition are acceptable only in a limited number of cases. They most negatively affect the viscosity and ductility of steel. This is due to the fact that, due to their low melting point, compounds of this composition for the most part are relatively large in size and are strongly deformed during hot rolling, forming lines. Moreover, each of them creates certain structural stresses due to the difference in thermal expansion between steel and calcium aluminate of this type. High deformation ability may be the reason for the merging of neighboring calcium-aluminum inclusions during the solidification of steel and their combination with other types of inclusions and, as a consequence, a decrease in the viscosity of steel.
Но основным недостатком известного способа внепечной обработки стали является то, что он не позволяет управлять составом неметаллических включений в готовом металле.But the main disadvantage of the known method of out-of-furnace steel processing is that it does not allow controlling the composition of non-metallic inclusions in the finished metal.
Технический результат, достигаемый от использования предлагаемого технического решения, состоит в получении в готовом металле минимального количества неметаллических включений при их заданном составе.The technical result achieved by using the proposed technical solution consists in obtaining the minimum amount of non-metallic inclusions in the finished metal with their given composition.
Технический результат достигается тем, что при осуществлении способа внепечной обработки стали, включающего раскисление ее в ковше алюминием, вакуумирование металла перед продувкой его аргоном и введение кальция, причем перед введением кальция измеряют активность кислорода в металле и доводят до заданного уровня активность кислорода в расплаве и содержание серы, а количество кальция, вводимого в металл (в пересчете на усвоенный), определяют с учетом требуемого состава неметаллических включений при активности кислорода 0,0005…0,0020% по уравнению:The technical result is achieved by the fact that when implementing the method of out-of-furnace treatment of steel, including deoxidizing it in aluminum with a ladle, evacuating the metal before purging it with argon and introducing calcium, moreover, before the introduction of calcium, the oxygen activity in the metal is measured and the oxygen activity in the melt and the content are adjusted to a predetermined level sulfur, and the amount of calcium introduced into the metal (in terms of assimilated) is determined taking into account the required composition of non-metallic inclusions with an oxygen activity of 0.0005 ... 0.0020% with a bang introduction:
и при активности кислорода 0,0001…0,0005% по уравнению:and with an oxygen activity of 0.0001 ... 0.0005% according to the equation:
где [Са] - требуемое для обеспечения оксидной фазы заданного состава содержание кальция, выраженное в %;where [Ca] is the calcium content required to provide the oxide phase of a given composition, expressed in%;
[S] - содержания серы перед обработкой кальцием, выраженное в %;[S] - sulfur content before treatment with calcium, expressed in%;
αO - активность кислорода в металле, выраженная в %;α O is the activity of oxygen in the metal, expressed in%;
CaO - заданное содержание СаО в неметаллическом включении, выраженное в %.CaO is the specified content of CaO in the non-metallic inclusion, expressed in%.
Активность кислорода в металле доводят до заданного уровня путем введения раскислителя, например алюминия, один или более раз. Количество кальция, вводимого в металл, должно удовлетворять условию:The oxygen activity in the metal is adjusted to a predetermined level by introducing a deoxidizer, for example aluminum, one or more times. The amount of calcium introduced into the metal must satisfy the condition:
0,5…2,0·αO≤[Са]≤2,5·[S] при активности кислорода 0,0005…0,002% и0.5 ... 2.0 · α O ≤ [Ca] ≤2.5 · [S] with oxygen activity 0.0005 ... 0.002% and
2,0…10,0·αO≤[Са]≤2,5·[S]при активности кислорода 0,0001…0,0005%.2.0 ... 10.0 · α O ≤ [Ca] ≤2.5 · [S] with an oxygen activity of 0.0001 ... 0.0005%.
Кальций в металл вводят в виде порошковой проволоки, в состав которой входит кальцийсодержащий легирующий компонент.Calcium is introduced into the metal in the form of a flux-cored wire, which includes a calcium-containing alloying component.
В результате раскисления стали в ковше, продувки аргоном и введения кальция в углеродистой стали формируются только оксиды, по химическому составу соответствующие областям анортита и геленита системы СаО-SiO2-Аl2O3.As a result of steel deoxidation in a ladle, argon purging, and calcium introduction in carbon steel, only oxides are formed that correspond in chemical composition to the anorthite and gelenite regions of the CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 system .
Ввод в углеродистую сталь кальцийсодержащих материалов сопровождается трансформацией частиц Аl2О3 в более сложные комплексные оксиды бинарной системы СаО·Аl2О3, при этом возможно образование следующих соединений: СаО·6Аl2О3, СаО·2Аl2O3, СаО·Аl2О3, 12СаО·7Аl2O3, 3СаО·Аl2О3. Степень модифицирования оксидных частиц зависит от количества введенного кальция. Если оно слишком мало, то состав образующихся включений находится в области между чистым корундом и СаО·6Аl2О3. По мере увеличения содержания кальция частицы Аl2O3 обогащаются СаО, формируя последовательно перечисленные выше алюминаты, при этом каждый из них по-разному влияет на механические, технологические и служебные свойства стали, а также на их однородность по сечению проката. Поэтому в зависимости от конкретных требований к свойствам металла нужно чтобы состав неметаллических включений (НВ) был оптимальным, т.е. нужно управлять формированием состава НВ.The introduction of calcium-containing materials into carbon steel is accompanied by the transformation of Al 2 O 3 particles into more complex complex oxides of the CaO · Al 2 O 3 binary system, with the formation of the following compounds: CaO · 6Al 2 O 3 , CaO · 2Al 2 O 3 , CaO · Al 2 O 3 , 12CaO · 7Al 2 O 3 , 3CaO · Al 2 O 3 . The degree of modification of the oxide particles depends on the amount of calcium introduced. If it is too small, then the composition of the inclusions formed is in the region between pure corundum and CaO · 6Al 2 O 3 . As the calcium content increases, Al 2 O 3 particles are enriched in CaO, forming the aluminates sequentially listed above, each of them having a different effect on the mechanical, technological and service properties of steel, as well as their uniformity over the rolled section. Therefore, depending on the specific requirements for the properties of the metal, it is necessary that the composition of non-metallic inclusions (HB) be optimal, i.e. need to control the formation of the composition of the HB.
Проведение процесса вакуумирования перед продувкой аргоном способствует более полному рафинированию металлов от нежелательных примесей, в том числе серы, более полной его дегазации и раскислению.The process of evacuation before purging with argon contributes to a more complete refining of metals from unwanted impurities, including sulfur, its more complete degassing and deoxidation.
Перед введением кальция измеряют активность кислорода в металле с помощью датчиков окисленности и доводят ее до нужного уровня путем введения раскислителя, например алюминия, один или более раз.Before the introduction of calcium, the oxygen activity in the metal is measured using oxidation sensors and adjusted to the desired level by introducing a deoxidizing agent, for example aluminum, one or more times.
Учет окисленности металла через содержание алюминия и кремния является недостатком. Вводимый модификатор (в данном случае кальций) непосредственно с ними не взаимодействует, но, являясь сильным раскислителем, активно связывает кислород, уровень содержания которого и определяется уже имеющимися в стали кремнием и алюминием. Учет количества активного кислорода в стали через содержание кремния и алюминия уменьшает достоверность определения количества кальция, расходуемого на раскисление в процессе обеспечения заданной степени модифицирования неметаллических включений. Это в свою очередь уменьшит воспроизводимость результатов обеспечения заданного состава включений в стали.Accounting for metal oxidation through the content of aluminum and silicon is a drawback. The introduced modifier (in this case, calcium) does not interact directly with them, but, being a strong deoxidizer, it actively binds oxygen, the level of which is determined by silicon and aluminum already existing in steel. Accounting for the amount of active oxygen in steel through the content of silicon and aluminum reduces the reliability of determining the amount of calcium spent on deoxidation in the process of ensuring a given degree of modification of non-metallic inclusions. This in turn will reduce the reproducibility of the results of providing a given composition of inclusions in steel.
Для предотвращения интенсивного износа огнеупоров количество кальция, усвоенного металлом, должно быть выше 0,5…2,0·αO при активности кислорода 0,0005…0,002% и выше 2,0…10,0·αO при активности кислорода 0,0001…0,0005%. Коэффициенты 0,5…2,0 и 2,0…10,0 характеризуют окисленность металла. А для предотвращения образования неравновесных сульфидов кальция, провоцирующих зарастание разливочного стакана при разливке, содержание кальция не должно более чем в 2,5 раза превышать содержание серы.To prevent intense wear of refractories, the amount of calcium absorbed by the metal should be higher than 0.5 ... 2.0 · α O with an oxygen activity of 0.0005 ... 0.002% and higher than 2.0 ... 10.0 · α O with an oxygen activity of 0, 0001 ... 0.0005%. Coefficients of 0.5 ... 2.0 and 2.0 ... 10.0 characterize the oxidation of the metal. And in order to prevent the formation of non-equilibrium calcium sulfides, which provoke the overgrowth of the pouring glass during casting, the calcium content should not exceed 2.5 times the sulfur content.
Если основным типом включений являются соединения 12СаО·7Аl2O3, то металл имеет наибольшую чистоту по включениям, что также связывают с их низкой температурой плавления и соответственно большей способностью к слиянию, укрупнению и удалению. Однако следует учитывать, что ввиду сравнительно высокого содержания СаО включения состава 12СаО·7Аl2O3 обладают большой серопоглотительной способностью, следствием чего является высокая вероятность образования на них сульфидной оболочки, усугубляющей коррозию. Поэтому перед обработкой кальцием следует проводить максимально глубокую десульфурацию металла. Введение кальцийсодержащих материалов без учета содержания в металле серы, учитывая сродство кальция к сере, не позволит получать заданную степень модифицирования включений в стали. Это объясняется тем, что при большом содержании серы кальций будет в большей степени расходоваться на ее связывание и, следовательно, меньшее его количество будет расходоваться непосредственно на модифицирование включений. Кроме того, сульфидная оболочка на включениях, образующаяся при высокой загрязненности по сере, значительно затрудняет модифицирование таких НВ. Поэтому при определении количества кальция следует учитывать не только его количество, необходимое на раскисление и модифицирование неметаллических включений, но и количество, расходуемое на связывание серы. Коэффициенты 0,0025…0,0030 и 0,0015…0,0025 в расчетных уравнениях характеризуют состояние раскисленности металла.If the main type of inclusions are compounds 12СаО · 7Аl 2 O 3 , then the metal has the highest purity with respect to inclusions, which is also associated with their low melting point and, accordingly, greater ability to merge, enlarge and remove. However, it should be borne in mind that, due to the relatively high CaO content, inclusions of the 12CaO · 7Al 2 O 3 composition have a high sulfur absorption capacity, which results in a high probability of the formation of a sulfide shell on them, which aggravates corrosion. Therefore, before treatment with calcium, the most deep metal desulfurization should be carried out. The introduction of calcium-containing materials without taking into account the sulfur content in the metal, taking into account the affinity of calcium for sulfur, will not allow to obtain a given degree of modification of inclusions in steel. This is due to the fact that with a high sulfur content, calcium will be spent more on its binding and, therefore, a smaller amount of it will be spent directly on the modification of inclusions. In addition, the sulfide shell on inclusions, which is formed when sulfur is highly contaminated, significantly complicates the modification of such HBs. Therefore, when determining the amount of calcium, one should take into account not only its amount required for deoxidation and modification of non-metallic inclusions, but also the amount spent on sulfur binding. The coefficients 0.0025 ... 0.0030 and 0.0015 ... 0.0025 in the calculation equations characterize the state of deoxidation of the metal.
Кальций в металл вводят в виде порошковой проволоки, в состав которой входит кальцийсодержащий легирующий компонент. Это может быть и феррокальций и силикокальций с различным соотношением составляющих.Calcium is introduced into the metal in the form of a flux-cored wire, which includes a calcium-containing alloying component. It can be both ferrocalcium and silicocalcium with a different ratio of components.
Примеры реализации способа. Для подтверждения правильности выбора способа внепечной обработки была проведена серия экспериментов с раскислением, вакуумированием, с продувкой агроном, десульфурацией металла до заданного уровня содержания серы, с замером окисленности металла и доведением ее до заданного значения путем введения раскислителей и введением кальция. После завершения эксперимента, разливки металла на слитки, их кристаллизации и отбора проб готового металла для проведения физико-химических и металлографических исследований был изучен химический и фазовый состав неметаллических включений образцов металла с четырех плавок. (Результаты исследования приведены в табл.1).Examples of the method. To confirm the correct choice of the method of out-of-furnace treatment, a series of experiments was carried out with deoxidation, evacuation, purging with agronom, desulfurizing the metal to a predetermined sulfur content, measuring the metal oxidation and bringing it to a predetermined value by introducing deoxidizing agents and introducing calcium. After completion of the experiment, casting of metal into ingots, their crystallization and sampling of the finished metal for physicochemical and metallographic studies, the chemical and phase composition of non-metallic inclusions of metal samples from four melts was studied. (The results of the study are given in table 1).
Выплавку стали производили в 350-тонном кислородном конвертере с использованием десульфурированного чугуна с содержанием серы 0,005% и лома с содержанием серы 0,015%. Для сохранения достигнутых концентраций серы в чугуне и предотвращения ее ресульфурации в процессе выплавки стали в кислородном конвертере основность шлака (CaO/SiO2) поддерживали на уровне 3,5…4.Steel was smelted in a 350-ton oxygen converter using desulfurized cast iron with a sulfur content of 0.005% and scrap with a sulfur content of 0.015%. To maintain the achieved sulfur concentrations in pig iron and prevent its resulfurization during steelmaking in an oxygen converter, the slag basicity (CaO / SiO 2 ) was maintained at the level of 3.5 ... 4.
Перед выпуском из конвертера температура металла составляла 1750°С, содержание углерода - 0,045%, содержание серы - 0,0075%. Металл выпускали с отсечкой шлака с помощью плавающей пробки в виде шара (устройство "Monocon"). Предварительно в ковш присаживали 250 кг карбида кремния для раскисления металла и конвертерного шлака (попадающего в ковш в процессе выпуска) и для снижения расхода алюминия. После заполнения примерно 1/4 ковша производили присадку ТШС (2300 кг) затем алюминия (600 кг). К концу выпуска для раскисления шлака и усиления его десульфурирующей способности присаживали дополнительное количество (200 кг) алюминиевой сечки.Before release from the converter, the metal temperature was 1750 ° C, the carbon content was 0.045%, and the sulfur content was 0.0075%. The metal was produced with a slag cut-off using a floating cork in the form of a ball (Monocon device). Preliminarily, 250 kg of silicon carbide was planted in the ladle to deoxidize the metal and converter slag (entering the ladle during the production process) and to reduce aluminum consumption. After filling approximately 1/4 of the bucket, TShS (2300 kg) and then aluminum (600 kg) were added. At the end of production, an additional amount (200 kg) of aluminum section was added to deoxidize the slag and enhance its desulfurizing ability.
После этого металл передавали на установку доводки металла, где присаживали шлакообразующие, раскислители и легирующие и производили усреднительную продувку. Перед вакуумированием стали содержание алюминия составляло 0,040%, активность кислорода в металле - 3,5 ppm, содержание серы - 0,004%. Состав шлака был следующий, % масс.: СаО 53%, Аl2O3 27%, (FeO)<1%. Толщина шлака - 140 мм. Вакуумирование производили в течение 20 мин при давлении менее 1,5 мм рт.ст. Расход аргона при выдержке металла под вакуумом составлял 1520 л/мин. Содержание серы после вакуумирования составляло 0,0008%, азота - 0,0032%, водорода - 0,00018%. После вакуумирования осуществляли мягкое перемешивание ванны аргоном и измеряли активность кислорода в металле. С учетом того, что наиболее предпочтительно иметь включения состава СаО Аl2О3 (35,4% маc. СаО), расход применяемой кальцийсодержащей порошковой проволоки рассчитывали по уравнению:After that, the metal was transferred to a metal finishing plant, where slag-forming, deoxidizing and alloying alloys were planted and averaging was performed. Before evacuating the steel, the aluminum content was 0.040%, the oxygen activity in the metal was 3.5 ppm, and the sulfur content was 0.004%. The slag composition was as follows,% wt .: CaO 53%, Al 2 O 3 27%, (FeO) <1%. Slag thickness - 140 mm. Evacuation was carried out for 20 min at a pressure of less than 1.5 mm Hg. The argon flow rate during metal aging under vacuum was 1520 l / min. The sulfur content after evacuation was 0.0008%, nitrogen - 0.0032%, hydrogen - 0.00018%. After evacuation, the bath was gently mixed with argon and the activity of oxygen in the metal was measured. Given that it is most preferable to have inclusions of the composition CaO Al 2 O 3 (35.4% wt. CaO), the flow rate of the calcium-containing flux-cored wire used was calculated by the equation:
Окисленность по окончании мягкой продувки была равна 0,0004%. Требуемое содержание кальция было равно 0,0010%. В качестве кальцийсодержащего наполнителя использовали феррокальциевую порошковую проволоку марки ФК40 (массовая доля кальция в порошковом наполнителе = 40%). Коэффициент усвоения кальция - 0,13. Расход феррокальциевой проволоки составил 0,192 кг/т. Порошковую проволоку диаметром 14 мм вводили в ковш с помощью трайбаппарата со скоростью 200 м/мин. Всего в ковш ввели 67 кг проволоки (171 м). После ввода кальция проводили вымешивание включений в течение 15 мин при расходе аргона 300 л/мин без оголения зеркала металла. Сталь разливали на УНРС. Для уменьшения поглощения азота за счет процессов вторичного окисления расход аргона в коллектор шиберного затвора устанавливали равным 2,5 м3/ч. Скорость разливки составляла 0,7…0,9 м/мин. Состав полученного сляба приведен в табл.1The oxidation at the end of the soft purge was 0.0004%. The required calcium content was 0.0010%. As a calcium-containing filler, a FC40 ferro-calcium flux-cored wire was used (mass fraction of calcium in the powder filler = 40%). Calcium absorption coefficient - 0.13. The consumption of ferro-calcium wire was 0.192 kg / t. A flux-cored wire with a diameter of 14 mm was introduced into the bucket using a tribameter at a speed of 200 m / min. In total, 67 kg of wire (171 m) were introduced into the bucket. After calcium was introduced, the inclusions were kneaded for 15 min at an argon flow rate of 300 l / min without exposing the metal mirror. Steel was poured onto the UNRS. To reduce nitrogen absorption due to secondary oxidation processes, the argon flow rate into the gate valve manifold was set equal to 2.5 m 3 / h. The casting speed was 0.7 ... 0.9 m / min. The composition of the obtained slab is given in table 1
По данной технологии было проведено 3 опытных плавки. Варьируемые параметры каждой из них приведены в табл.2.According to this technology 3 pilot melts were carried out. The variable parameters of each of them are given in Table 2.
Качественный анализ включений проводили на микроскопе "Неофот-30" (Карл Цейс, Германия), оснащенном телевизионно-компьютерным анализатором изображения, при увеличениях от 100 до 1000.Qualitative analysis of inclusions was performed using a Neofot-30 microscope (Karl Zeiss, Germany) equipped with a television-computer image analyzer at magnifications from 100 to 1000.
Микрорентгеноспектральный анализ элементного состава типичных включений на полированных шлифах проведен на сканирующем электронном микроскопе типа Jeol X-RAY Analyzer-50A и типа Cam Scan с использованием приставки для микроанализатора Link analytical LZ-5. На микроскопе Cam Scan анализ включений проводился по точкам (диаметр электронного пучка составляет 5 мкм) с целью определения состава составляющих частей неметаллических включений. Исследуемыми элементами были Al, Ca, Mn, Mg, Si и S.X-ray microanalysis of the elemental composition of typical inclusions on polished sections was carried out on a scanning electron microscope of the Jeol X-RAY Analyzer-50A type and Cam Scan type using an attachment for the Link analytical LZ-5 microanalyzer. On a Cam Scan microscope, the analysis of inclusions was carried out by points (the electron beam diameter is 5 μm) in order to determine the composition of the constituent parts of non-metallic inclusions. The elements studied were Al, Ca, Mn, Mg, Si, and S.
Исследования показали в табл.3, что в металле всех плавок основным видом неметаллических включений являются беспорядочно расположенные частицы глобулярной формы, которые имеют сложное строение и, по-видимому, включают в себя алюминаты кальция и очень малое количество типа CaS.Studies have shown in Table 3 that in the metal of all melts, the main type of nonmetallic inclusions are randomly arranged particles of a globular shape, which have a complex structure and, apparently, include calcium aluminates and a very small amount of CaS type.
Из табл.3 видно, что оксидная фаза в металле плавки 3 соответствует заданному типу включений, т.е. представлена в основном алюминатом состава 12СаО·7Аl2O3. На плавках 1 и 2 оксидная фаза также была представлена заданным типом включений (СаО·Аl2O3).From table 3 it is seen that the oxide phase in the melting metal 3 corresponds to a given type of inclusions, i.e. It is mainly represented by aluminate of the composition 12СаО · 7Аl 2 O 3 . In swimming trunks 1 and 2, the oxide phase was also represented by a given type of inclusions (CaO · Al 2 O 3 ).
Таким образом, представленные данные наглядно подтверждают, что предложенный способ внепечной обработки стали позволяет получать металл с минимальным количеством неметаллических включений желаемого состава.Thus, the presented data clearly confirm that the proposed method of out-of-furnace steel processing allows to obtain metal with a minimum amount of non-metallic inclusions of the desired composition.
Фактический химический состав металла.Tab. one.
The actual chemical composition of the metal.
Параметры металлического расплава и количество и состав неметаллических включений в готовом металле.Tab. 2.
The parameters of the metal melt and the number and composition of non-metallic inclusions in the finished metal.
(35,4% маc. СаО)CaO · Al 2 O 3 ,
(35.4% wt. CaO)
(35.4% маc. СаО)CaO · Al 2 O 3
(35.4% wt. CaO)
(48,5% мас. СаО)12CaO7Al 2 O 3
(48.5% wt. CaO)
2 GCα - количество введенного кальция, кг;
2 dcp - средний размер неметаллических включений. 1 [Сα], is the required calcium content in the metal,%;
2 G Cα - the amount of calcium introduced, kg;
2 d cp is the average size of non-metallic inclusions.
Фазовый состав и структура неметаллических включений в опытном металле плавки 3Tab. 3.
The phase composition and structure of non-metallic inclusions in the experimental melting metal 3
Claims (5)
и при активности кислорода 0,0001…0,0005% по уравнению
где [Са] - требуемое для обеспечения оксидной фазы заданного состава содержание кальция, выраженное в %;
[S] - содержание серы перед обработкой кальцием, выраженное в %;
αO - активность кислорода в металле, выраженная в %;
СаО - заданное содержание СаО в неметаллическом включении, выраженное в %.1. A method of out-of-furnace steel treatment, including deoxidation of it in aluminum with an aluminum purge, an argon purge and the introduction of calcium, characterized in that the metal is evacuated before an argon purge, the oxygen activity in the metal is measured and the oxygen activity and sulfur content are adjusted to a predetermined level, and the amount of calcium introduced into the metal in terms of assimilated is determined taking into account the specified content of CaO in the non-metallic inclusion with an oxygen activity of 0.0005 ... 0.0020% according to the equation
and with an oxygen activity of 0.0001 ... 0.0005% according to the equation
where [Ca] is the calcium content required to provide the oxide phase of a given composition, expressed in%;
[S] - sulfur content before treatment with calcium, expressed in%;
α O is the activity of oxygen in the metal, expressed in%;
CaO - the specified content of CaO in the non-metallic inclusion, expressed in%.
0,5…2,0αO≤[Ca]≤2,5·[S] при активности кислорода 0,0005…0,002% и
2,0…10,0αO≤[Ca]≤2,5·[S] при активности кислорода 0,0001…0,0005%.3. The method according to claim 1, characterized in that the amount of calcium introduced into the metal must satisfy the condition:
0.5 ... 2.0α O ≤ [Ca] ≤2.5 · [S] with an oxygen activity of 0.0005 ... 0.002% and
2.0 ... 10.0α O ≤ [Ca] ≤2.5 · [S] with an oxygen activity of 0.0001 ... 0.0005%.
0,5…2,0αO≤[Ca]≤2,5·[S] при активности кислорода 0,0005…0,002% и
2,0…10,0αO≤[Ca]≤2,5·[S] при активности кислорода 0,0001…0,0005%.4. The method according to claim 2, characterized in that the amount of calcium introduced into the metal must satisfy the condition:
0.5 ... 2.0α O ≤ [Ca] ≤2.5 · [S] with an oxygen activity of 0.0005 ... 0.002% and
2.0 ... 10.0α O ≤ [Ca] ≤2.5 · [S] with an oxygen activity of 0.0001 ... 0.0005%.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007139144/02A RU2362811C1 (en) | 2007-10-23 | 2007-10-23 | Method of steel out-furnace treatment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007139144/02A RU2362811C1 (en) | 2007-10-23 | 2007-10-23 | Method of steel out-furnace treatment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007139144A RU2007139144A (en) | 2009-04-27 |
| RU2362811C1 true RU2362811C1 (en) | 2009-07-27 |
Family
ID=41018551
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007139144/02A RU2362811C1 (en) | 2007-10-23 | 2007-10-23 | Method of steel out-furnace treatment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2362811C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2427650C2 (en) * | 2009-11-17 | 2011-08-27 | Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Procedure for out-of-furnace treatment of steel |
| RU2607877C2 (en) * | 2015-06-10 | 2017-01-20 | Открытое акционерное общество "Волжский трубный завод" | Method for off-furnace steel treatment |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118480643B (en) * | 2024-07-15 | 2024-10-01 | 宝武集团马钢轨交材料科技有限公司 | A method for controlling axle steel calcium treatment process |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2145639C1 (en) * | 1998-08-20 | 2000-02-20 | Белорусский Металлургический Завод | Method of ladle treatment of high-carbon steel |
| RU2230798C1 (en) * | 2003-01-20 | 2004-06-20 | Открытое акционерное общество "Северсталь" | Method of steel production |
-
2007
- 2007-10-23 RU RU2007139144/02A patent/RU2362811C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2145639C1 (en) * | 1998-08-20 | 2000-02-20 | Белорусский Металлургический Завод | Method of ladle treatment of high-carbon steel |
| RU2230798C1 (en) * | 2003-01-20 | 2004-06-20 | Открытое акционерное общество "Северсталь" | Method of steel production |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2427650C2 (en) * | 2009-11-17 | 2011-08-27 | Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Procedure for out-of-furnace treatment of steel |
| RU2607877C2 (en) * | 2015-06-10 | 2017-01-20 | Открытое акционерное общество "Волжский трубный завод" | Method for off-furnace steel treatment |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007139144A (en) | 2009-04-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2433189C2 (en) | Method for obtaining steel for steel pipes with excellent resistance in acid medium | |
| EP3572534B1 (en) | Desulfurization processing method of molten steel, and desulfurization agent | |
| JP6937190B2 (en) | Ni-Cr-Mo-Nb alloy and its manufacturing method | |
| RU2427650C2 (en) | Procedure for out-of-furnace treatment of steel | |
| EP3971306A1 (en) | Method for adding ca to molten steel | |
| JP3896713B2 (en) | Melting method of ultra-low carbon steel with excellent cleanability | |
| RU2362811C1 (en) | Method of steel out-furnace treatment | |
| EP3770280A1 (en) | Method for manufacturing high-purity steel | |
| EP0709469B1 (en) | Method of producing molten aluminium-killed steel for thin steel sheet | |
| CA2151675C (en) | Method of manufacturing steel containing ca | |
| JPH10237533A (en) | Method for producing HIC-resistant steel | |
| RU2607877C2 (en) | Method for off-furnace steel treatment | |
| RU2327744C1 (en) | Method of out-of-furnace steel treatment | |
| Yang et al. | Evolution of MgO· Al2O3 based inclusions in alloy steel during the refining process | |
| JP7031634B2 (en) | Manufacturing method of sour resistant steel | |
| JP2001026811A (en) | Refining method of Si alloy iron and stainless steel used for refining stainless steel | |
| RU2818526C1 (en) | Low-silicon steel production method | |
| RU2713770C1 (en) | Method for production of steel with standardized content of sulfur | |
| RU2835100C1 (en) | Method of steel making in oxygen converter | |
| RU2816888C1 (en) | Method of producing steel with specified limit on sulphur content | |
| RU2285727C2 (en) | Method of production of steel at normalized content of sulfur | |
| JPH0873923A (en) | Method for producing clean steel with excellent resistance to hydrogen-induced cracking | |
| JPH09227989A (en) | Ca-treated steel and method for treating molten steel with Ca | |
| RU2828048C1 (en) | Method of modifying non-metallic inclusions in electric steel | |
| JP7188089B2 (en) | Method for refining Cr-containing steel |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20120409 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121024 |