[go: up one dir, main page]

RU2327745C2 - Method of rail steel production - Google Patents

Method of rail steel production Download PDF

Info

Publication number
RU2327745C2
RU2327745C2 RU2006130580/02A RU2006130580A RU2327745C2 RU 2327745 C2 RU2327745 C2 RU 2327745C2 RU 2006130580/02 A RU2006130580/02 A RU 2006130580/02A RU 2006130580 A RU2006130580 A RU 2006130580A RU 2327745 C2 RU2327745 C2 RU 2327745C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
steel
ladle
furnace
metal
barium
Prior art date
Application number
RU2006130580/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006130580A (en
Inventor
бин Анатолий Андреевич Дер (RU)
Анатолий Андреевич Дерябин
Виктор Васильевич Могильный (RU)
Виктор Васильевич Могильный
В чеслав Владимирович Павлов (RU)
Вячеслав Владимирович Павлов
Леонид Александрович Годик (RU)
Леонид Александрович Годик
Валерий Петрович Дементьев (RU)
Валерий Петрович Дементьев
Виктор Васильевич Горкавенко (RU)
Виктор Васильевич Горкавенко
Владислав Ефимович Семенков (RU)
Владислав Ефимович Семенков
Евгений Юрьевич Берестов (RU)
Евгений Юрьевич Берестов
Original Assignee
ОАО "Уральский институт металлов"
ОАО "Новокузнецкий металлургический комбинат"
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
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=39278687&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=RU2327745(C2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by ОАО "Уральский институт металлов", ОАО "Новокузнецкий металлургический комбинат" filed Critical ОАО "Уральский институт металлов"
Priority to RU2006130580/02A priority Critical patent/RU2327745C2/en
Publication of RU2006130580A publication Critical patent/RU2006130580A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2327745C2 publication Critical patent/RU2327745C2/en

Links

Landscapes

  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy; production of rail steel.
SUBSTANCE: method includes steel smelting in an electric furnace without deacidification of metal and slag, then tapping of metal into a ladle with cutting off furnace slag. Metal is blasted in the ladle with nitrogen and argon. During tapping and blasting slag forming mixture and ferroalloys containing silicon and manganese are being added. Then steel micro alloying is performed with vanadium on a unit "furnace-ladle". Further steel is modified with ferroalloy, containing silicon, calcium and barium, where ratio of barium to calcium is 1.0-1.5, and their quantity in the ferroalloy contents is 150-300g/t of steel. Blasting of steel with argon is performed on the unit "furnace-ladle".
EFFECT: upgrading of malleable characteristics of rail steel.
2 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к технологии производства стали, предназначенной для изготовления рельсов.The invention relates to ferrous metallurgy, and in particular to a technology for the production of steel intended for the manufacture of rails.

Известно, что эксплутационная стойкость железнодорожных рельсов зависит от физико-механических свойств металла и характера загрязненности их неметаллическими включениями.It is known that the operational stability of railway rails depends on the physicomechanical properties of the metal and the nature of the contamination of their non-metallic inclusions.

Известен способ раскисления и модифицирования рельсовой стали ферросиликокальцием [1]. Этот способ позволяет получить в рельсах неметаллические включения силикатов сложного состава, которые менее вредны при их эксплуатации, чем строчки глинозема при раскислении стали алюминием. Недостатком способа является то, что его использование приводит к понижению ударной вязкости рельсов, что повышает их склонность к хрупкому разрушению, особенно при низких температурах.A known method of deoxidation and modification of rail steel by ferrosilicon [1]. This method allows to obtain non-metallic inclusions of silicates of complex composition in rails, which are less harmful during their operation than lines of alumina during deoxidation of steel with aluminum. The disadvantage of this method is that its use leads to a decrease in the toughness of rails, which increases their tendency to brittle fracture, especially at low temperatures.

Известно, что микролегирование рельсовой стали ванадием до 0,15% при содержании в ней 0,01-0,02% азота приводит к повышению ударной вязкости даже при -60°С [2], однако при этом снижаются пластические свойства металла.It is known that the microalloying of rail steel by vanadium to 0.15% with a content of 0.01-0.02% nitrogen in it leads to an increase in impact strength even at -60 ° C [2], however, the plastic properties of the metal are reduced.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому способу является способ производства рельсовой стали, включающий выплавку стали в электропечи без раскисления металла и шлака, выпуск металла в ковш с отсечкой печного шлака, продувку металла в ковше азотом и аргоном, присадку во время выпуска и продувки шлакообразующей смеси и ферросплавов, содержащих кремний и марганец, и микролегирование стали на установке «печь-ковш» ванадием [3]. Недостатком способа является то, что выплавляемая сталь имеет недостаточный уровень пластичности, что приводит к преждевременному образованию контактно-усталостных дефектов в период длительной эксплуатации рельсов.The closest in technical essence and the achieved result to the claimed method is a method for the production of rail steel, including steel smelting in an electric furnace without metal and slag deoxidation, metal release into a ladle with furnace slag cut-off, nitrogen purging in the ladle with nitrogen and argon, an additive during production and blowing slag-forming mixture and ferroalloys containing silicon and manganese, and microalloying steel on a ladle furnace with vanadium [3]. The disadvantage of this method is that the melted steel has an insufficient level of ductility, which leads to the premature formation of contact-fatigue defects during the long-term operation of the rails.

Поставлена задача создать способ производства рельсовой стали, обеспечивающий повышение пластических свойств рельсов при сохранении требуемой прочности.The task is to create a method for the production of rail steel, providing an increase in the plastic properties of the rails while maintaining the required strength.

Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемом способе производства рельсовой стали, включающем выплавку стали в электропечи без раскисления металла и шлака, выпуск металла в ковш с отсечкой печного шлака, продувку металла в ковше азотом и аргоном, присадку во время выпуска и продувки шлакообразующей смеси и ферросплавов, содержащих кремний и марганец, и микролегирование стали на установке «печь-ковш» ванадием, после микролегирования стали на установке «печь-ковш» ванадием ее модифицируют ферросплавом, содержащим кремний, кальций, барий, в котором отношение содержания бария к кальцию составляет 1,0-1,5, а их количество в составе ферросплава - 150-300 г/т стали. Для обеспечения необходимого содержания азота в стали при продувке ее аргоном на установке «печь-ковш» ванадий вводят в виде азотированного феррованадия.The problem is achieved in that in the proposed method for the production of rail steel, including steel smelting in an electric furnace without metal and slag deoxidation, metal discharge into a ladle with furnace slag cut-off, metal purging in a ladle with nitrogen and argon, an additive during the production and purging of a slag-forming mixture and ferroalloys containing silicon and manganese, and microalloying steel at the ladle furnace with vanadium, after microalloying steel at the ladle furnace with vanadium, it is modified with a ferroalloy containing silicon, cal tions, barium, wherein the ratio of barium to calcium is 1.0-1.5, and their amount in the composition of the ferroalloy - 150-300 g / t of steel. To ensure the necessary nitrogen content in the steel when it is purged with argon at the ladle furnace, vanadium is introduced in the form of nitrided ferrovanadium.

Сущность заявляемого способа состоит в том, что повышение уровня пластичности рельсов, в частности значений относительного удлинения, относительного сужения и ударной вязкости, достигают за счет одновременного введения бария и кальция в сталь после микролегирования ее ванадием. При таких условиях обеспечивается высокий эффект модифицирования стали за счет изменения микростроения расплава и приближения его к равновесному состоянию. Именно такая последовательность введения ванадия, кальция и бария приводит к изменению условий кристаллизации стали, измельчению литой структуры и повышению пластических свойств твердого металла.The essence of the proposed method is that the increase in the level of ductility of rails, in particular the values of elongation, relative narrowing and impact strength, is achieved by the simultaneous introduction of barium and calcium into the steel after microalloying it with vanadium. Under such conditions, a high effect of steel modification is ensured due to a change in the microstructure of the melt and its approximation to the equilibrium state. It is this sequence of introducing vanadium, calcium and barium that leads to a change in the crystallization conditions of steel, grinding of the cast structure and an increase in the plastic properties of the solid metal.

Сравнение физико-химических характеристик бария и кальция (атомный радиус, строение электронной оболочки, плотность, температуры плавления и испарения, давление насыщенных паров) позволяет предполагать, что барий должен проявлять себя при выплавке стали как более сильный модификатор. В то же время эквивалентный массовый расход бария на связывание и удаление кислорода и серы из стали, как следует из соотношения атомных масс бария и кальция, в 3,4 раза выше. Суммарное количество бария и кальция в пределах 150-300 г/т стали, вводимых на установке «печь-ковш», установлено экспериментально на основании результатов промышленных испытаний предложенного способа и определения физико-механических свойств полученных рельсов.A comparison of the physicochemical characteristics of barium and calcium (atomic radius, structure of the electron shell, density, melting and evaporation temperatures, saturated vapor pressure) suggests that barium should manifest itself as a stronger modifier in steelmaking. At the same time, the equivalent mass consumption of barium for the bonding and removal of oxygen and sulfur from steel, as follows from the ratio of atomic masses of barium and calcium, is 3.4 times higher. The total amount of barium and calcium in the range of 150-300 g / t of steel introduced at the ladle furnace was established experimentally based on the results of industrial tests of the proposed method and determination of the physicomechanical properties of the rails obtained.

Нижний предел по количеству вводимого бария и кальция определяется началом заметного проявления эффекта повышения пластичности стали. Верхний предел по количеству вводимого бария и кальция обусловлен ограничениями по регламентации количества образующихся сульфидов кальция, осложняющих процесс разливки стали вследствие зарастания разливочного стакана, и глобулярных оксидов, недеформирующихся при прокатке и создающих локальное напряженное состояние в металлической матрице около этих включений.The lower limit on the amount of introduced barium and calcium is determined by the beginning of a noticeable manifestation of the effect of increasing the ductility of steel. The upper limit on the amount of introduced barium and calcium is due to restrictions on the regulation of the amount of formed calcium sulfides, which complicate the process of steel casting due to overgrowing of the pouring glass, and globular oxides that are not deformed during rolling and create a local stress state in the metal matrix near these inclusions.

При указанных ограничениях суммарного количества вводимого бария и кальция должно соблюдаться соотношение в вводимом ферросплаве бария к кальцию в пределах 1,0-1,5. Это обусловлено тем, что при соотношении менее 1,0 эффект повышения пластичности металла проявляется недостаточно, а при соотношении более 1,5 эффект дальнейшего повышения пластичности рельсов практически отсутствует и снижается степень обессеривания стали.Under the indicated limitations of the total amount of introduced barium and calcium, the ratio in the introduced barium to calcium ferroalloy should be observed in the range of 1.0-1.5. This is due to the fact that with a ratio of less than 1.0, the effect of increasing the ductility of the metal is not sufficiently manifested, and with a ratio of more than 1.5, the effect of a further increase in the ductility of rails is practically absent and the degree of desulfurization of steel is reduced.

Опытные плавки проводили в 100-тонных дуговых электросталеплавильных печах ЭСПЦ-2 с основной футеровкой на Новокузнецком металлургическом комбинате. Рельсовую сталь выплавляли без предварительного осадочного и диффузионного раскисления в печи, выпускали в ковш с отсечкой печного шлака, осуществляли продувку металла в ковше азотом и аргоном, по ходу выпуска вводили шлакообразующую смесь и часть ферросплавов. Другую их часть присаживали на установке "печь-ковш" во время продувки аргоном. Ванадий на опытных плавках, продуваемых аргоном, вводили в виде 50%-ного феррованадия и азотированного феррованадия для обеспечения необходимого содержания азота. После введения феррованадия вводили проволоку с наполнителем из ферросплава, содержащего 8,0% Ва и 7,8% Са. Средний суммарный расход бария и кальция на опытных плавках составил 272 г/т стали. На сравнительных плавках вводили проволоку с наполнителем из FeSiCa из расчета введения кальция в среднем 230 г/т стали.The experimental melts were carried out in 100-ton electric arc furnace ESPC-2 with the main lining at the Novokuznetsk Metallurgical Plant. Rail steel was smelted without preliminary sedimentary and diffusion deoxidation in a furnace, released into a ladle with furnace slag cut-off, metal was purged with nitrogen and argon in the ladle, and a slag-forming mixture and part of the ferroalloys were introduced along the way. Another part of them was planted on a ladle furnace during argon purging. Vanadium in experimental swimming trunks purged with argon was introduced in the form of 50% ferrovanadium and nitrided ferrovanadium to provide the required nitrogen content. After the introduction of ferrovanadium, a wire filled with a ferroalloy filler containing 8.0% Ba and 7.8% Ca was introduced. The average total consumption of barium and calcium in the experimental melts was 272 g / t of steel. In comparative melts, a wire filled with FeSiCa filler was introduced based on the introduction of calcium on average 230 g / t of steel.

Средние значения механических свойств, твердости и ударной вязкости рельсов из стали, выплавленной по предлагаемому способу и по способу-прототипу, применяемому в настоящее время на ОАО "НКМК", представлены в таблице.The average values of the mechanical properties, hardness and toughness of rails from steel smelted according to the proposed method and the prototype method currently used at OJSC NKMK are presented in the table.

Приведенные в таблице сравнительные средние данные для 10 опытных плавок показывают, что при одновременном введении бария и кальция в сталь, содержащую 0,07-0,15% ванадия, достигается эффект повышения пластичности металла, в частности относительного удлинения и относительного сужения, а также ударной вязкости при +20°С и -60°С.The comparative average data given in the table for 10 experimental melts show that with the simultaneous introduction of barium and calcium into steel containing 0.07-0.15% vanadium, the effect of increasing the ductility of the metal, in particular, elongation and relative narrowing, as well as impact viscosity at + 20 ° С and -60 ° С.

Предлагаемый способ производства рельсовой стали может быть использован для выплавки стали, предназначенной для массового производства рельсов различного назначения с целью повышения их пластичности и эксплутационной стойкости.The proposed method for the production of rail steel can be used for smelting steel intended for mass production of rails for various purposes in order to increase their ductility and operational stability.

Источники информацииInformation sources

1. Способ раскисления и легирования рельсовой стали. А.С. СССР №632736, кл. С21С 7/06.1. The method of deoxidation and alloying of rail steel. A.S. USSR No. 632736, cl. C21C 7/06.

2. Оптимизация химического состава стали и технологии производства рельсов низкотемпературной надежности. Сталь. 2005. №6, с 134-136.2. Optimization of the chemical composition of steel and technology for the production of low-temperature reliability rails. Steel. 2005. No. 6, from 134-136.

3. Способ получения рельсовой стали. Патент РФ №2254380, кл. 7 С21С 7/00.3. A method of producing rail steel. RF patent №2254380, cl. 7 C21C 7/00.

ТаблицаTable Сравнение средних значений механических свойств, твердости и ударной вязкости рельсов опытных и сравнительных плавок по результатам приемосдаточных испытанийComparison of average values of mechanical properties, hardness and toughness of rails of experimental and comparative melts according to the results of acceptance tests Вариант микролегирования и модифицирования сталиVariant of microalloying and steel modification Содержание ванадия в стали, %The vanadium content in steel,% Количество плавок, шт.Number of swimming trunks Среднее количество вводимого модификатора, г/тThe average amount of input modifier, g / t σв, Н/мм2 σ in , N / mm 2 σ02, Н/мм2 σ 02 , N / mm 2 δ, %δ,% ψ, %ψ,% НВ, пкгHB, PCG

Figure 00000001
Дж/см2
Figure 00000001
J / cm 2 Предлагаемый способThe proposed method 0,07-0,150.07-0.15 1010 272 Са и Ва272 sa and wa 12801280 920920 13,2513.25 37,2037,20 369,0369.0
Figure 00000002
Figure 00000002
Способ-прототипPrototype method Среднее за 2004 г2004 average 230 Са230 sa 12801280 920920 11,4811.48 36,6336.63 368,8368.8
Figure 00000003
Figure 00000003

Claims (2)

1. Способ производства рельсовой стали, включающий выплавку стали в электропечи без раскисления металла и шлака, выпуск металла в ковш с отсечкой печного шлака, продувку металла в ковше азотом и аргоном, присадку во время выпуска и продувки шлакообразующей смеси и ферросплавов, содержащих кремний и марганец, и микролегирование стали на установке "печь-ковш" ванадием, отличающийся тем, что после микролегирования стали на установке "печь-ковш" ванадием ее модифицируют ферросплавом, содержащим кремний, кальций, барий, в котором отношение бария к кальцию составляет 1,0-1,5, а их количество в составе ферросплава 150-300 г/т стали.1. A method for the production of rail steel, including smelting steel in an electric furnace without deoxidizing metal and slag, releasing metal into a ladle with furnace slag cut-off, purging metal in a ladle with nitrogen and argon, an additive during the production and purging of slag-forming mixture and ferroalloys containing silicon and manganese and microalloying the steel in the ladle furnace with vanadium, characterized in that after microalloying the steel in the ladle furnace with vanadium, it is modified with a ferroalloy containing silicon, calcium, barium, in which the barium ratio calcium is 1.0-1.5, and their amount in the composition of the ferroalloy 150-300 g / t of steel. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на установке "печь-ковш" осуществляют продувку стали аргоном, при этом ванадий вводят в виде азотированного феррованадия для обеспечения необходимого содержания азота в стали.2. The method according to claim 1, characterized in that on the installation of the ladle furnace, the steel is purged with argon, while vanadium is introduced in the form of nitrided ferrovanadium to provide the necessary nitrogen content in the steel.
RU2006130580/02A 2006-08-24 2006-08-24 Method of rail steel production RU2327745C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006130580/02A RU2327745C2 (en) 2006-08-24 2006-08-24 Method of rail steel production

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006130580/02A RU2327745C2 (en) 2006-08-24 2006-08-24 Method of rail steel production

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006130580A RU2006130580A (en) 2008-02-27
RU2327745C2 true RU2327745C2 (en) 2008-06-27

Family

ID=39278687

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006130580/02A RU2327745C2 (en) 2006-08-24 2006-08-24 Method of rail steel production

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2327745C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2434060C2 (en) * 2009-09-28 2011-11-20 Закрытое акционерное общество "ФЕРРОСПЛАВ" Procedure for production of rail steel

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2033433C1 (en) * 1991-07-02 1995-04-20 Кузнецкий металлургический комбинат Method of deoxidation, microalloying and modifying of rail steel
RU2044060C1 (en) * 1991-07-01 1995-09-20 Нижнетагильский металлургический комбинат Method for making vanadium-containing rail steel
RU2161205C1 (en) * 1999-06-01 2000-12-27 Открытое акционерное общество "Кузнецкий металлургический комбинат" Method of rail steel production
RU2254380C1 (en) * 2003-12-15 2005-06-20 Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат" Method of production of rail steel
RU2258083C1 (en) * 2003-12-15 2005-08-10 Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат" Method of making rail steel

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2044060C1 (en) * 1991-07-01 1995-09-20 Нижнетагильский металлургический комбинат Method for making vanadium-containing rail steel
RU2033433C1 (en) * 1991-07-02 1995-04-20 Кузнецкий металлургический комбинат Method of deoxidation, microalloying and modifying of rail steel
RU2161205C1 (en) * 1999-06-01 2000-12-27 Открытое акционерное общество "Кузнецкий металлургический комбинат" Method of rail steel production
RU2254380C1 (en) * 2003-12-15 2005-06-20 Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат" Method of production of rail steel
RU2258083C1 (en) * 2003-12-15 2005-08-10 Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат" Method of making rail steel

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2434060C2 (en) * 2009-09-28 2011-11-20 Закрытое акционерное общество "ФЕРРОСПЛАВ" Procedure for production of rail steel

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006130580A (en) 2008-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2608865C2 (en) Method of desulphurising steel
CN103080342B (en) Low-carbon, low-sulfur and low-nitrogen steels produced at low cost using traditional steelmaking equipment
CN113994015A (en) Method for adding Ca to molten steel
RU2764914C2 (en) Method for melting 13cr-grade ultra-low carbon stainless steel
KR20080072786A (en) Melting system and method for producing steels with high manganese and low carbon content
CN109576577A (en) The production method of II steel of atmospheric corrosion resistance welding wire TH550-NQ-
RU2161205C1 (en) Method of rail steel production
US20240167126A1 (en) Spheroidal Graphite Cast Iron, Method for Manufacturing Spheroidal Graphite Cast Iron, and Spheroidizing Treatment Agent
RU2327745C2 (en) Method of rail steel production
RU2386703C1 (en) Method of steelmaking in basic oxygen converter
RU2533263C1 (en) Method of dry steel production
KR100431866B1 (en) A method for manufacturing ultra low sulfur steel
RU2166550C2 (en) Method of producing low-silicon steel
JPH10237533A (en) Method for producing HIC-resistant steel
RU2139943C1 (en) Method for making high quality steel
NL8820690A (en) METHOD FOR PREPARING STEEL FOR GENERAL PURPOSES
RU2394918C2 (en) Procedure for melting and degassing rail steel
CN116606980A (en) A kind of preparation method of high-quality H08A welding steel wire rod billet
JP7031634B2 (en) Manufacturing method of sour resistant steel
RU2327744C1 (en) Method of out-of-furnace steel treatment
RU2456349C1 (en) Procedure for out-of-furnace treatment of iron-carbon melt
RU2265064C2 (en) Method of making steel for metal cord
RU2333255C1 (en) Method of steel smelting
JPH0873923A (en) Method for producing clean steel with excellent resistance to hydrogen-induced cracking
RU2366724C1 (en) Method of production of electric steel

Legal Events

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

Effective date: 20140825