RU2495138C1

RU2495138C1 - Out-of-furnace liquid steel treatment method

Info

Publication number: RU2495138C1
Application number: RU2012120368/02A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Всеволодович Протасов; Александр Маркович Якиманский
Priority date: 2012-05-17
Filing date: 2012-05-17
Publication date: 2013-10-10

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: method involves tapping of molten metal to a ladle, guidance on molten metal surface of highly basic slag, batch vacuumising of molten metal by back-and-forth movements of a vacuum chamber with a submersible branch pipe, along the periphery of which there uniformly located are vertical nozzles for blowdown of molten metal with inert gas. In addition, powder-like reagents are supplied and molten metal is blown down by constant supply of inert gas through a porous tuyere located at the ladle bottom coaxially with the submersible branch pipe, and powder-like reagents or inert and reaction gases are supplied through vertical nozzles in an inert gas jet.

EFFECT: eliminating major disadvantage of batch vacuumising - absence of means for effective desulphurisation; creating general-purpose equipment for out-of-furnace treatment with a full set of technological capabilities; improving the quality of treated metal and reducing capital costs for equipment and increasing its capacity.

5 cl, 3 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области металлургии, а конкретно к внепечной обработке жидкого металла.The present invention relates to the field of metallurgy, and specifically to out-of-furnace treatment of liquid metal.

Известен способ внепечной обработки жидкой стали, включающий вдувание в расплав реагентов в виде газопорошковой смеси через погружную фурму (см. например /А.В. Протасов, Н.В. Пасечник, Б.А.Сивак. Обоудование для внепечной обработки стали // М. Интермет инжиниринг. 2010, - С.29, рис.1.3/.A known method for the out-of-furnace treatment of liquid steel, including injection of reagents into the melt in the form of a gas-powder mixture through an immersion lance (see, for example, / A.V. Protasov, N.V. Pasechnik, B.A. Sivak. Equipment for out-of-furnace steel processing // M Intermet Engineering. 2010, - C.29, Fig. 1.3 /.

К недостаткам известного способа относятся ограниченные функциональные возможности вследствие неравномерного распределения реагентов в объеме ванны и отсутствия средств для дегазации металла.The disadvantages of this method include limited functionality due to the uneven distribution of reagents in the volume of the bath and the lack of funds for metal degassing.

Из известных наиболее близким к предлагаемому является способ внепечной обработки жидкой стали, включающий наведение высокоосновного шлака на поверхности металла, порционное вакуумирование, осуществляемое путем возвратно-поступательных перемещений вакуумной камеры с патрубком, погруженным в металл, и подачу инертного газа через вертикальные сопла, равномерно расположенные по периферии патрубка /Патент РФ №1448677, опубл. 10.04.2001, БИ №10/.The closest known method to the proposed one is the method of out-of-furnace treatment of liquid steel, including the guidance of highly basic slag on the metal surface, portioned evacuation, carried out by reciprocating movements of the vacuum chamber with a pipe immersed in the metal, and supplying an inert gas through vertical nozzles uniformly located along the periphery of the pipe / RF Patent No. 1448677, publ. 04/10/2001, BI No. 10 /.

Данный способ позволяет осуществлять вакуумную дегазацию, а также десульфурацию металла за счет обработки шлаком, при этом по сравнению с традиционными инжекционными методами обеспечивается повышенная эффективность обработки вследствие рассредоточенности дутья по объему ванны, однако эффективность его применения ограничена вследствие отсутствия средств для вдувания порошкообразных реагентов, а в случае их применения возникла бы опасность попадания шлака внутрь вакуум-камеры и образования настылей, ухудшающих качество металла и условия службы футеровки. Кроме того, интенсивность перемешивания металла в верхней части ковша недостаточна, что отрицательно сказывается на эффективности обработки реакционным шлаком.This method allows vacuum degassing, as well as metal desulfurization due to slag treatment, while in comparison with traditional injection methods, increased processing efficiency is ensured due to dispersion of the blast throughout the bath volume, however, its use is limited due to the lack of means for injecting powdered reagents, and if applied, there would be a risk of slag entering the vacuum chamber and the formation of deposits that impair the quality of the metal and loviya service lining. In addition, the intensity of mixing of the metal in the upper part of the bucket is insufficient, which negatively affects the processing efficiency of the reaction slag.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в создании универсального технологического процесса внепечной обработки жидкого металла, объединяющего процессы дегазации и десульфурации, и в расширении технологических возможностей оборудования. Ожидаемый технический результат достигается тем, что в известном способе внепечной обработки, включающем выпуск расплава металла в ковш, наведение на поверхности расплава металла высокоосновного шлака, порционное вакуумирование расплава металла путем возвратно-поступательных перемещений вакуумной камеры с погружным патрубком, по периферии которого равномерно расположены вертикальные сопла для продувки расплава металла инертным газом, при этом дополнительно осуществляют подачу порошкообразных реагентов и продувку расплава металла путем постоянной подачи инертного газа через пористую фурму, расположенную в днище ковша соосно с погружным патрубком, а через вертикальные сопла подают в струе инертного газа порошкообразные реагенты или инертный и реакционный газы.The technical result of the invention consists in creating a universal technological process for out-of-furnace treatment of liquid metal, combining the processes of degassing and desulfurization, and in expanding the technological capabilities of the equipment. The expected technical result is achieved in that in the known method of out-of-furnace treatment, including the release of the molten metal into the ladle, guidance on the surface of the molten metal of highly basic slag, portioned evacuation of the molten metal by reciprocating movements of the vacuum chamber with an immersion nozzle, along the periphery of which vertical nozzles are uniformly arranged for purging the molten metal with an inert gas, while additionally supplying powdered reagents and purging the molten metal and by continuously supplying inert gas through a porous lance located in the bottom of the bucket coaxially with the immersion nozzle, and through vertical nozzles, powdered reactants or inert and reaction gases are supplied in an inert gas stream.

Подачу порошкообразных реагентов осуществляют после погружения патрубка в расплав металла до начала вакуумирования.The supply of powdered reagents is carried out after immersion of the nozzle in the molten metal before evacuation.

В качестве реакционного газа используют кислород, который подают после снижения давления в вакуумной камере до 0,67 кПа.As the reaction gas, oxygen is used, which is supplied after reducing the pressure in the vacuum chamber to 0.67 kPa.

Подачу порошкообразных реагентов осуществляют порциями во время движения вакуумной камеры вверх.The supply of powdered reagents is carried out in portions while the vacuum chamber is moving up.

Подачу порошкообразных реагентов осуществляют порциями во время выдержки вакуумной камеры в верхней точке ее рабочего хода.The supply of powdered reagents is carried out in portions while holding the vacuum chamber at the upper point of its working stroke.

В начале и в конце обработки подают чистый инертный газ, порошкообразные реагенты после погружения патрубков в металл подают непрерывно: до начала вакуумирования или при возвратно-поступательных перемещениях вакуум-камеры или порциями: при движении вакуум-камеры вверх (при сливе порции металла), или при выдержках вакуум-камеры в верхней точки рабочего хода, а реакционные газы подают после снижения давления в вакуум-камере до 0,67 кПа.At the beginning and at the end of the treatment, pure inert gas is supplied, the powdered reagents after immersion of the nozzles in the metal are fed continuously: prior to evacuation or during reciprocating movements of the vacuum chamber or in portions: when the vacuum chamber moves upward (when draining a portion of the metal), or when the vacuum chamber is held at the upper point of the working stroke, and the reaction gases are supplied after the pressure in the vacuum chamber is reduced to 0.67 kPa.

Помимо известного эффекта улучшения перемешивания и дополнительной дегазации жидкого металла при донной продувке ванны подача инертного газа соосно с погружным патрубком позволяет подавать через вертикальные сопла, располагаемые на патрубке, порошкообразные реагенты без риска попадания частиц шлака внутрь вакуум-камеры и тем самым существенно повысить эффективность внепечной обработки. Кроме того, при этом расположение восходящего расширяющегося потока инертного газа внутри встречного концентричного потока газа или газо-порошковой смеси способствует распределению газового потока по объему ковша и повышению интенсивности перемешивания в верхней части ванны, то есть в зоне контакта металла с реакционным шлаком, и также способствует повышению эффективности обработки.In addition to the well-known effect of improving mixing and additional degassing of liquid metal during bottom-flushing of the bath, the inert gas supply coaxially with the immersion nozzle allows powder reagents to be supplied through vertical nozzles located on the nozzle without the risk of slag particles entering the vacuum chamber and thereby significantly increase the efficiency of out-of-furnace treatment . In addition, the location of the upward expanding inert gas stream inside the counter concentric gas stream or gas-powder mixture helps to distribute the gas stream throughout the bucket volume and increase the mixing intensity in the upper part of the bath, that is, in the zone of metal contact with the reaction slag, and also contributes to increase processing efficiency.

Продувка ванны кислородом обеспечивает глубокое обезуглероживание жидкого металла, необходимое для получения нержавеющих, электротехнических, автолистовых сталей и др.Purging the bath with oxygen provides deep decarburization of the liquid metal, necessary to obtain stainless, electrical, steel sheets, etc.

Сущность предложенного технического решения поясняется примером его выполнения со ссылками на чертежи, где:The essence of the proposed technical solution is illustrated by an example of its implementation with reference to the drawings, where:

- на фиг.1 изображена принципиальная схема процесса с вакуум-камерой в процессе движения вверх;- figure 1 shows a schematic diagram of a process with a vacuum chamber in the process of moving up;

- на фиг.2 - принципиальная схема процесса с вакуум-камерой в процессе движения вниз;- figure 2 is a schematic diagram of a process with a vacuum chamber in the process of moving down;

- на фиг.3 - разрез А-А по фиг.1.- figure 3 is a section aa in figure 1.

Патрубок 1 вакуум-камеры 2 погружают в жидкий металл 3, находящийся в ковше 4, и при помощи вакуумного насоса (на чертежах не показан) в вакуум-камере 2 создают разрежение. Под действием разности давлений: атмосферного и внутри камеры, жидкий металл 3 поднимается и заполняет нижнюю часть вакуум-камеры, после чего вакуум-камера совершает возвратно-поступательные вертикальные перемещения. При движении вакуум-камеры вниз порция жидкого металла заполняет нижнюю часть вакуум-камеры, где подвергается вакуумной дегазации, при подъеме вакуум-камеры - порция жидкого металла сливается в ковш 4.The nozzle 1 of the vacuum chamber 2 is immersed in the molten metal 3 located in the bucket 4, and using a vacuum pump (not shown) in the vacuum chamber 2 create a vacuum. Under the influence of the pressure difference: atmospheric and inside the chamber, the liquid metal 3 rises and fills the lower part of the vacuum chamber, after which the vacuum chamber makes reciprocating vertical movements. When the vacuum chamber moves downward, a portion of the liquid metal fills the lower part of the vacuum chamber, where it is subjected to vacuum degassing, while raising the vacuum chamber, a portion of the liquid metal is discharged into the ladle 4.

Через фурмы 5, равномерно расположенные по периферии патрубка 1 под слоем наружной огнеупорной футеровки 6, и через пористую фурму 7, расположенную в днище 8 ковша 4, постоянно подается инертный газ, который способствует интенсификации процесса дегазации, более равномерному перемешиванию жидкого металла в объеме ковша и обработке металла высокоосновным наведенным шлаком 9.Through tuyeres 5, evenly spaced along the periphery of the pipe 1 under a layer of the outer refractory lining 6, and through a porous tuyere 7 located in the bottom 8 of the bucket 4, an inert gas is constantly supplied, which helps to intensify the degassing process, more evenly mixing liquid metal in the bucket volume and metal treatment with highly basic induced slag 9.

Восходящий поток газа 10, расширяясь, способствует распространению концентрично располагаемого нисходящего потока газа по объему ванны, преимущественно в верхней части, обеспечивая поступление необработанного жидкого металла в зону контакта со шлаком.The upward gas flow 10, expanding, promotes the spread of a concentrically arranged downward gas flow throughout the volume of the bath, mainly in the upper part, ensuring the flow of untreated liquid metal into the zone of contact with the slag.

Через фурмы 5 при движении вакуум-камеры вверх (при истечении жидкого металла через патрубок) или в верхней части рабочего хода вакуум-камеры (после слива порции) при помощи пневмонагнетателей 11 и индивидуальных трубопроводов 12 в струе инертного газа подают порошкообразные реагенты (десульфураторы, раскислители, модификаторы). Частицы 13 порошка, увлекаемые потоками инертного газа, распространяются по объему ванны. Возможна остановка вакуум-камеры в верхнем положении до полной выдачи требуемого количества порошкообразного реагента.Through the tuyeres 5, when the vacuum chamber moves upward (when liquid metal flows through the pipe) or in the upper part of the vacuum chamber working stroke (after draining the portion), powder reagents (desulfurizers, deoxidants) are supplied in an inert gas stream using pneumosuperchargers 11 and individual pipelines 12 , modifiers). Particles 13 of the powder, carried away by the flows of inert gas, spread throughout the volume of the bath. It is possible to stop the vacuum chamber in the upper position until the complete delivery of the required amount of powdery reagent.

Выбор варианта подачи порошков (периодически или при остановленной вакуум-камере) определяется потребным количеством вводимых добавок.The choice of powder supply option (periodically or when the vacuum chamber is stopped) is determined by the required amount of added additives.

Восходящий поток инертного газа при этом предотвращает попадание реагентов внутрь камеры с тем, чтобы исключить образование шлака и трудноудалимых настылей, ухудшающих качество металла при последующих циклах обработки.An upward flow of inert gas at the same time prevents the ingress of reagents into the chamber in order to exclude the formation of slag and difficult to remove deposits that impair the quality of the metal in subsequent processing cycles.

При обработке плавок стали 08Ю массой 385 т для автолиста с исходным содержанием серы 0,035%, через шесть фурм, встроенных в патрубок порционного вакууматора, подают инертный газ с расходом около 100 нм³/ч или газопорошковую смесь с содержанием порошка силикокальция 0,6-1,0 кг/т, и в заключение в течение ≈3 мин - аргон для удаления неметаллических включений.When processing melts of 08Yu steel with a mass of 385 tons for an autosheet with an initial sulfur content of 0.035%, inert gas with a flow rate of about 100 nm ³ / h or a gas-powder mixture with a calcium-calcium powder content of 0.6-1 , 0 kg / t, and finally, for ≈3 min - argon to remove non-metallic inclusions.

В результате комбинированной обработки при получении однородного состава содержание водорода в стали уменьшается на ≈50%, а серы на 35-40%. Время достижения гомогенного состава снижается на 5-10%.As a result of combined processing, when obtaining a homogeneous composition, the hydrogen content in steel decreases by ≈50%, and sulfur by 35-40%. The time to achieve a homogeneous composition is reduced by 5-10%.

Таким образом, применение предлагаемого, способа, позволяет устранить основной недостаток порционного вакуумирования - отсутствие средств для эффективной десульфурации, создать универсальное оборудование внепечной обработки с полным комплексом технологических возможностей, существенно повысить качество обрабатываемого металла, значительно снизить капитальные затраты на оборудование и повысить его производительность.Thus, the application of the proposed method allows to eliminate the main disadvantage of portioned evacuation - the lack of means for effective desulfurization, to create universal after-treatment equipment with a full range of technological capabilities, significantly improve the quality of the metal being processed, significantly reduce capital costs of equipment and increase its productivity.

Claims

1. A method of out-of-furnace combined treatment of molten steel, including the release of molten metal into a ladle, guidance of highly basic slag on the surface of the molten metal, portioned evacuation of the molten metal by reciprocating movements of the vacuum chamber with an immersion nozzle, along the periphery of which vertical nozzles for purging the molten metal are uniformly arranged inert gas, characterized in that it additionally supply powdered reagents and purge the molten metal by constant inert gas through a porous lance located in the bottom of the bucket coaxially with the immersion nozzle, and through vertical nozzles, powdered reactants or inert and reaction gases are supplied in an inert gas stream.

2. The method according to claim 1, characterized in that the supply of powdered reagents is carried out after immersion of the pipe in the molten metal before evacuation.

3. The method according to claim 1, characterized in that oxygen is used as the reaction gas, which is supplied after reducing the pressure in the vacuum chamber to 0.67 kPa.

4. The method according to claim 1, characterized in that the supply of powdered reagents is carried out in portions while the vacuum chamber is moving up.

5. The method according to claim 1, characterized in that the supply of powdered reagents is carried out in portions while holding the vacuum chamber at the upper point of its working stroke.