RU2574529C1

RU2574529C1 - Method of producing of low alloyed pipe steel

Info

Publication number: RU2574529C1
Application number: RU2014141237/02A
Authority: RU
Inventors: Сергей Викторович Никонов; Михаил Валерьевич Жиронкин; Алексей Владимирович Краснов; Павел Алексеевич Салиханов; Алексей Николаевич Беляев; Илья Геннадьевич Петенков
Original assignee: Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь")
Filing date: 2014-10-13
Publication date: 2016-02-10

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: under the method the metal is released to a steel-laddle at the metal temperature of at least 1680°C for at least 4 minutes, during release calcium containing slug producing materials are added in an amount of at least 2.8 kg/t of steel, as well as manganese containing ferro-alloys in an amount of 7 kg/t of the steel maximum. Then for 7-15 minutes metal vacuum treatment is performed, after this aluminium is added till its content in metal is 0.04-0.06%, alloying by silicon and manganese containing ferro-alloys in an amount of 5-20 kg/t of steel is performed, then in a furnace-laddle unit the metal is heated to 1620-1650°C, calcium containing sludge forming materials are added in an amount of 1-2 kg/t of steel, then metal vacuum treatment is repeated for 13-18 minutes, then final alloying of metal is performed and its treatment by the calcium containing chemical in an amount of 0.05-0.3 kg/t of steel is performed.

EFFECT: invention reduces the content of non-metal inclusions and gases upon the guaranteed low content of carbon in steel.

3 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к производству с внепечной обработкой качественных сталей.The invention relates to the field of ferrous metallurgy, namely to production with out-of-furnace treatment of high-quality steels.

Существующими проблемами при производстве низколегированной трубной стали являются: получение в стали низкого содержания углерода (не более 0,06%), а также обеспечение низкого содержания в стали газов и неметаллических включений для улучшения эксплуатационных свойств стали (повышение вязкости, пластичности, величины относительного удлинения и сужения).The existing problems in the production of low-alloy pipe steel are: obtaining low carbon content in steel (not more than 0.06%), as well as providing a low content of gases and nonmetallic inclusions in steel to improve the operational properties of steel (increasing viscosity, ductility, elongation and narrowing).

Известен способ производства низколегированной трубной стали, включающий подачу в конвертер металлошихты и шлакообразующих, продувку кислородом в количестве 70-75% от общего его количества, скачивание окислительного шлака, подачу в конвертер марганецсодержащего оксидного материала в количестве, обеспечивающем получение содержания марганца в металле перед выпуском, равного 0,80-0,85 от содержания марганца в готовом металле, совместно со шлакообразующими в количестве, обеспечивающем основность шлака 2,5-2,8, продувку металла остальным количеством кислорода, подаваемым в смеси с нейтральным газом с монотонным изменением их соотношения от (0,9-0,95):(0,005-0,10) до (0,005-0,10):(0,9-0,95) соответственно, и одновременной подачей углеродсодержащего восстановителя с расходом 0,12-0,15 от расхода марганецсодержащего оксидного материала, подачу которого заканчивают за 2-3 мин до окончания продувки. При этом выпускают металл в ковш, раскисляют и легируют путем подачи в ковш ванадийсодержащего материала в виде технической пятиокиси ванадия с удельным расходом 2,6-3,0 кг/т стали во время выпуска металла в ковш по наполнению его на 1/5 объема. Затем подают в ковш марганецсодержащий оксидный материал совместно с алюминием в соотношении 1:(0,30-0,35) и шлакообразующими до получения основности шлака 2,5-2,8 [Патент RU №2228367, МПК C21C 5/28, C21C 7/06, 2004].A known method for the production of low-alloy pipe steel, including feeding the metal charge and slag-forming materials into the converter, purging with oxygen in an amount of 70-75% of its total amount, downloading oxidative slag, supplying the converter with manganese-containing oxide material in an amount providing the manganese content in the metal before release, equal to 0.80-0.85 of the manganese content in the finished metal, together with slag-forming materials in an amount providing slag basicity of 2.5-2.8, metal purging with the rest the amount of oxygen supplied in a mixture with a neutral gas with a monotonic change in their ratio from (0.9-0.95) :( 0.005-0.10) to (0.005-0.10) :( 0.9-0.95) respectively, and the simultaneous supply of a carbon-containing reducing agent at a rate of 0.12-0.15 of the consumption of manganese-containing oxide material, the supply of which is completed 2-3 minutes before the end of the purge. At the same time, metal is released into the bucket, deoxidized and alloyed by feeding vanadium-containing material in the form of technical vanadium pentoxide with a specific consumption of 2.6-3.0 kg / t of steel into the bucket during the release of metal into the bucket by filling it to 1/5 of the volume. Then, manganese-containing oxide material is fed into the ladle together with aluminum in a ratio of 1: (0.30-0.35) and slag-forming until the slag basicity is 2.5-2.8 [Patent RU No. 2228367, IPC C21C 5/28, C21C 7 / 06, 2004].

Недостатки данного способа - невозможность получения трубной стали с низким содержанием углерода и высокая загрязненность металла неметаллическими включениями вследствие повышенного угара раскислителей и легирующих элементов.The disadvantages of this method are the inability to obtain pipe steel with a low carbon content and high contamination of the metal with non-metallic inclusions due to the increased burning of deoxidizers and alloying elements.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ, включающий подачу в конвертер металлошихты и шлакообразующих, продувку кислородом, получение жидкого металла, выпуск металла в ковш. Заканчивают продувку металла кислородом при достижении температуры металла 1660-1680°C. Во время выпуска металла из конвертера производят раскисление металла углеродистым ферромарганцем в количестве 10-15 кг/т и чушковым вторичным алюминием в количестве 0,4-0,6 кг/т. Затем производят обезуглероживание металла на установке вакуумирования стали продолжительностью 15-20 мин, окончательное раскисление и легирование, десульфурацию металла и повторное вакуумирование продолжительностью 10-15 мин [Патент RU №2487171, МПК C21C 5/28, C21C 7/00, 2013].The closest in technical essence to the invention is a method comprising feeding a metal charge and slag-forming materials to a converter, purging with oxygen, producing liquid metal, and discharging metal into a ladle. Metal purge with oxygen is completed when the metal temperature reaches 1660-1680 ° C. During the release of metal from the converter, metal is deoxidized with carbon ferromanganese in an amount of 10-15 kg / t and pig-iron secondary aluminum in an amount of 0.4-0.6 kg / t. Then decarburization of the metal is carried out at a steel evacuation unit lasting 15-20 minutes, final deoxidation and alloying, metal desulfurization and re-evacuation for 10-15 minutes [Patent RU No. 2487171, IPC C21C 5/28, C21C 7/00, 2013].

Недостатки данного способа - относительно высокая загрязненность стали неметаллическими включениями вследствие отсутствия обработки металла кальцийсодержащими материалами.The disadvantages of this method are the relatively high contamination of steel with non-metallic inclusions due to the lack of metal treatment with calcium-containing materials.

Технический результат изобретения - снижение содержания в низколегированной трубной стали неметаллических включений и газов при гарантированном получении в стали углерода менее 0,06%.The technical result of the invention is the reduction of non-metallic inclusions and gases in low-alloyed pipe steel with guaranteed production of less than 0.06% carbon in steel.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе производства низколегированной трубной стали, включающем выплавку металла в конвертере, выпуск металла в сталь-ковш, раскисление и легирование в ковше, двухстадийное вакуумирование металла во время внепечной обработки стали, согласно изобретению выпуск металла в сталь-ковш осуществляют при температуре металла не менее 1680°C в течение не менее 4 мин, во время выпуска присаживают кальцийсодержащие шлакообразующие материалы в количестве не менее 2,8 кг/т стали и марганецсодержащие ферросплавы в количестве не более 7 кг/т стали, затем в течение 7-15 мин производят вакуумирование металла, после чего осуществляют ввод алюминия до его содержания в металле в количестве 0,04-0,06%, легирование кремний и марганецсодержащими ферросплавами в количестве 5-20 кг/т стали, затем на установке печь-ковш проводят нагрев металла до температуры 1620-1650°C, производят ввод кальцийсодержащих шлакообразующих материалов в количестве 1-2 кг/т стали, после чего осуществляют повторное вакуумирование металла в течение 13-18 мин, а затем выполняют окончательное легирование металла и его обработку кальцийсодержащим реагентом в количестве 0,05-0,3 кг/т стали. Обработку металла кальцийсодержащим реагентом осуществляют не менее чем через 3 мин после присадки последней порции легирующих материалов. Во время внепечной обработки осуществляют продувку металла аргоном в течение не менее 120 мин.The specified technical result is achieved by the fact that in the method of producing low alloy pipe steel, including the smelting of metal in a converter, the release of metal into a steel ladle, deoxidation and alloying in a ladle, two-stage metal evacuation during out-of-furnace processing of steel, according to the invention, the release of metal into a steel ladle carried out at a metal temperature of at least 1680 ° C for at least 4 minutes; during the release, calcium-containing slag-forming materials are planted in an amount of at least 2.8 kg / t of steel and manganese-containing ferroalloys in an amount of not more than 7 kg / t of steel, then the metal is evacuated for 7-15 minutes, then aluminum is introduced to its content in the metal in an amount of 0.04-0.06%, alloyed with silicon and manganese-containing ferroalloys in 5-20 kg / t of steel, then at the ladle furnace, the metal is heated to a temperature of 1620-1650 ° C, calcium-containing slag-forming materials are introduced in the amount of 1-2 kg / t of steel, after which metal is again evacuated for 13 -18 min and then complete The doping of the metal and its treatment with a calcium-containing reagent in an amount of 0.05-0.3 kg / t of steel. The metal is treated with a calcium-containing reagent at least 3 minutes after the last portion of the alloying materials has been added. During out-of-furnace treatment, the metal is purged with argon for at least 120 minutes.

Сущность предложенного способа заключается в следующем.The essence of the proposed method is as follows.

Выпуск металла из конвертера с температурой менее 1680°C приводит к снижению скорости реакции десульфурации, что делает невозможным получение низкого содержания серы в металле (менее 0,010%).The release of metal from a converter with a temperature of less than 1680 ° C reduces the desulfurization reaction rate, which makes it impossible to obtain a low sulfur content in the metal (less than 0.010%).

Продолжительность выпуска в течение не менее 4 мин дает достаточно времени для того, чтобы присадить легирующие и шлакообразующие материалы, а также обеспечивает ровный ход струи металла, исключающий затягивание в стальковш конвертерного шлака. При продолжительности выпуска менее 4 мин получается неровный ход истечения струи металла, в следствие чего конвертерный шлак труднее отсекается и происходит его затягивание в стальковш.The duration of the release for at least 4 minutes gives enough time to add alloying and slag-forming materials, and also provides an even course of the metal stream, eliminating the pulling of converter slag into the steel ladle. If the production time is less than 4 min, an uneven course of the metal stream expiration is obtained, as a result of which converter slag is more difficult to cut off and is pulled into the steel ladle.

Расход шлакообразующих материалов в количестве не менее 2,8 кг/т стали позволяет получить высокоосновный шлак, обладающий высокой десульфурирующей способностью и защищающий металл от вторичного окисления окружающей атмосферой.The consumption of slag-forming materials in an amount of not less than 2.8 kg / t of steel allows to obtain highly basic slag with high desulfurization ability and protecting the metal from secondary oxidation by the surrounding atmosphere.

Присадка марганецсодержащих ферросплавов в количестве не более 7 кг/т стали позволяет раскислить металл в незначительной степени, что не приводит к его загрязнению неметаллическими включениями, а также позволяет повысить коэффициент усвоения марганца.The addition of manganese-containing ferroalloys in an amount of not more than 7 kg / t of steel allows the metal to be deoxidized to a small extent, which does not lead to its contamination with non-metallic inclusions, and also allows to increase the absorption coefficient of manganese.

Продолжительность первого и повторного вакуумирования 7-15 мин и 13-18 мин соответственно выбраны с целью получения требуемого содержания углерода и водорода в металле (углерод - не более 0,06%, водород - не более 0,0002%). При уменьшении времени вакуумирования менее 7 и 13 мин соответственно требуемые значения углерода и водорода в металле не достигаются. Увеличение времени вакуумирования более 15 и 20 мин соответственно приводит к повышенному износу футеровки сталь-ковша и сильному угару легирующих элементов.The duration of the first and repeated evacuation of 7-15 minutes and 13-18 minutes, respectively, were selected in order to obtain the required content of carbon and hydrogen in the metal (carbon - not more than 0.06%, hydrogen - not more than 0.0002%). With a decrease in evacuation time of less than 7 and 13 min, respectively, the required values of carbon and hydrogen in the metal are not achieved. An increase in the evacuation time of more than 15 and 20 minutes, respectively, leads to increased wear of the steel-lining of the ladle and a strong burning of alloying elements.

Увеличение присадки алюминия до его содержания в металле более 0,06% и расход кремний и марганецсодержащих ферросплавов выше 20 кг/т стали приведет к получению содержания марганца и алюминия в металле выше требуемых значений, а также к перераскислению металла, что не позволит произвести последующее обезуглероживание металла. Присадка алюминия до его содержания в металле меньше 0,04% и расход кремний- и марганецсодержащих ферросплавов меньше 5 кг/т стали приведет к необходимости значительного дополнительного легирования металла после вакуумирования, что, в свою очередь, приведет к возрастанию углерода в стали.An increase in the additive of aluminum to its content in the metal of more than 0.06% and the consumption of silicon and manganese-containing ferroalloys above 20 kg / t of steel will lead to the content of manganese and aluminum in the metal above the required values, as well as to reoxidation of the metal, which will not allow subsequent decarburization metal. The addition of aluminum to its content in the metal is less than 0.04% and the consumption of silicon and manganese-containing ferroalloys less than 5 kg / t of steel will lead to the need for significant additional alloying of the metal after evacuation, which, in turn, will increase the carbon in the steel.

Нагрев металла на установке печь-ковш до температуры 1620-1650°C позволяет осуществить повторное вакуумирование металла и его легирование. Перегрев металла выше температуры 1650°C приведет к ускоренному разъеданию футеровки, а также к увеличению количества углерода в стали и загрязнению ее газами. При нагреве металла ниже температуры 1620°C невозможно будет обработать и разлить плавку. Потребуется дополнительная операция нагрева стали на установке ковш-печь, а это приведет к повышению себестоимости производства стали.Heating the metal in the ladle furnace to a temperature of 1620-1650 ° C allows for repeated evacuation of the metal and its alloying. Overheating of the metal above a temperature of 1650 ° C will lead to accelerated corrosion of the lining, as well as to an increase in the amount of carbon in steel and its pollution by gases. When the metal is heated below a temperature of 1620 ° C, it will not be possible to process and pour the melt. An additional operation of heating the steel at the ladle-furnace installation will be required, and this will lead to an increase in the cost of steel production.

Ввод перед повторным вакуумированием кальцийсодержащих шлакообразующих материалов в количестве 1-2 кг/т стали обеспечивает основность покровного шлака, при которой возможно проведение десульфурации.The introduction before re-evacuation of calcium-containing slag-forming materials in an amount of 1-2 kg / t of steel provides the basicity of the coating slag, in which desulfurization is possible.

Ввод в расплав кальцийсодержащего реагента из расчета 0,05-0,3 кг кальция на тонну стали обеспечивает эффективное модифицирование неметаллических включений на основе оксида алюминия. Ввод большего либо меньшего количества кальцийсодержащего реагента не позволяет модифицировать неметаллические включения, перевести их в жидкое состояние, эффективно удалять из металла и исключить их отложения на разливочных стаканах.The introduction of a calcium-containing reagent into the melt at the rate of 0.05-0.3 kg of calcium per ton of steel provides an effective modification of non-metallic inclusions based on aluminum oxide. The introduction of a greater or lesser amount of calcium-containing reagent does not allow to modify non-metallic inclusions, transfer them to a liquid state, effectively remove them from the metal and exclude their deposits on pouring glasses.

Обработка металла кальцийсодержащим реагентом не менее чем через 3 мин после присадки последней порции легирующих материалов необходима для того, чтобы неметаллические включения успели равномерно распределиться по всему расплаву, что позволит кальцию модифицировать их большее количество. При обработке кальцийсодержащим реагентом менее чем через 3 мин после присадки последней порции легирующих материалов в металле будут образовываться тугоплавкие неметаллические включения.Processing the metal with a calcium-containing reagent no less than 3 minutes after the last portion of the alloying materials has been added is necessary so that nonmetallic inclusions can evenly distribute throughout the melt, which will allow calcium to modify a greater amount of them. When treated with a calcium-containing reagent less than 3 minutes after the last portion of the alloying materials has been added, refractory non-metallic inclusions will form in the metal.

Продувка металла инертным газом после присадки материалов менее 120 мин не обеспечивает достаточной степени удаления неметаллических включений из объема жидкого металла.Purging a metal with an inert gas after adding materials less than 120 minutes does not provide a sufficient degree of removal of non-metallic inclusions from the volume of liquid metal.

Пример реализации способа.An example implementation of the method.

Предложенный способ производства низколегированной трубной стали был реализован в кислородно-конвертерном цехе. После выплавки металл выпускали в сталь-ковш, осуществляли внепечную обработку, вакуумное обезуглероживание и разливку стали. Было произведено 5 опытных плавок.The proposed method for the production of low alloy pipe steel was implemented in an oxygen-converter shop. After smelting, the metal was released into a steel ladle, out-of-furnace treatment, vacuum decarburization and casting of steel were carried out. 5 experimental swimming trunks were made.

Условия проведения экспериментов приведены в таблице 1. Примеры 1-3 с соблюдением предложенных технических параметров, примеры 4-5 с не соблюдением некоторых параметров.The experimental conditions are shown in table 1. Examples 1-3 in compliance with the proposed technical parameters, examples 4-5 in non-compliance with some parameters.

Результаты экспериментов представлены в таблице 2.The experimental results are presented in table 2.

Видно, что при соблюдении предложенных технических параметров сталь содержит меньшее количество газов и неметаллических включений.It is seen that, subject to the proposed technical parameters, steel contains fewer gases and non-metallic inclusions.

Таким образом, предложенный способ производства низколегированной трубной стали позволяет снизить в стали содержание неметаллических включений и газов.Thus, the proposed method for the production of low alloy pipe steel allows to reduce the content of non-metallic inclusions and gases in steel.

Claims

1. The method of production of low alloy pipe steel, including the smelting of metal in a converter, the release of metal into a steel-ladle, deoxidation and alloying in a ladle, two-stage evacuation of metal during out-of-furnace treatment of steel, characterized in that the metal is released into the steel-ladle at a metal temperature at least 1680 ° C for at least 4 minutes; during the release, calcium-containing slag-forming materials in an amount of not less than 2.8 kg / t of steel and manganese-containing ferroalloys in an amount of not more than 7 kg / t of steel are planted, then metal is evacuated for 7-15 minutes, after which aluminum is introduced to its content in the metal in an amount of 0.04-0.06%, alloyed with silicon and manganese-containing ferroalloys in an amount of 5-20 kg / t of steel, then at the installation The ladle furnace heats the metal to a temperature of 1620-1650 ° C, introduces calcium-containing slag-forming materials in the amount of 1-2 kg / t of steel, after which the metal is again evacuated for 13-18 minutes, and then the final alloying of the metal and its calcium treatment containing reagent in the amount of 0.05-0.3 kg / t of steel.

2. The method according to p. 1, characterized in that the processing of calcium metal with a reagent is carried out not less than 3 minutes after the last portion of the alloying materials has been added.

3. The method according to p. 1, characterized in that during out-of-furnace treatment, the metal is purged with argon for at least 120 minutes.