RU2810468C1 - Способ отливки стального полуфабриката с высоким содержанием титана - Google Patents
Способ отливки стального полуфабриката с высоким содержанием титана Download PDFInfo
- Publication number
- RU2810468C1 RU2810468C1 RU2023102619A RU2023102619A RU2810468C1 RU 2810468 C1 RU2810468 C1 RU 2810468C1 RU 2023102619 A RU2023102619 A RU 2023102619A RU 2023102619 A RU2023102619 A RU 2023102619A RU 2810468 C1 RU2810468 C1 RU 2810468C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- slag
- steel
- content
- paragraphs
- aluminum
- Prior art date
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 71
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 71
- 239000010936 titanium Substances 0.000 title claims abstract description 42
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 36
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000005266 casting Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 85
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 40
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 38
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 34
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 17
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000000047 product Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims abstract description 7
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 39
- 229910004261 CaF 2 Inorganic materials 0.000 claims description 27
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims description 23
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 15
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 12
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 claims description 7
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 6
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 claims description 3
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 claims description 3
- 230000029142 excretion Effects 0.000 claims description 3
- 239000004571 lime Substances 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 2
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract description 3
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 29
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 29
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 23
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 23
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical class [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 3
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001200 Ferrotitanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 Fe-70%Ti or Fe-35%Ti Chemical compound 0.000 description 1
- 229910015189 FeOx Inorganic materials 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003087 TiOx Inorganic materials 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000011020 pilot scale process Methods 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- HLLICFJUWSZHRJ-UHFFFAOYSA-N tioxidazole Chemical compound CCCOC1=CC=C2N=C(NC(=O)OC)SC2=C1 HLLICFJUWSZHRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003608 titanium Chemical class 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к металлургии, а именно к литью стального полуфабриката с высоким содержанием титана. Предлагается способ получения стального полуфабриката с целевым содержанием титана по меньшей мере 3,5 мас.%, при этом способ включает следующие стадии: добавление алюминия в расплавленную сталь таким образом, чтобы расплавленная сталь содержала по меньшей мере 0,1 мас.% алюминия, добавление в расплавленную сталь минеральных соединений, содержащих алюминий, кальций и, при необходимости, магний, для обеспечения и поддержания состава шлака на расплавленной стали, в котором отношение CaO к Al2O3 (CaO/Al2O3) составляет 0,7-2, а шлак содержит до 25 мас.% CaF2, добавление титана в расплавленную сталь для достижения целевого содержания и отливка стали в виде полуфабриката. Обеспечивается получение стальных полуфабрикатов с целевым содержание титана более 3,5 мас.% с высокими механическими свойствами. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 5 табл.
Description
Изобретение относится к литью стального полуфабриката с высоким содержанием титана.
Стали FeTiB2 привлекают большое внимание благодаря их соответствующему высокому модулю упругости E, низкой плотности и высокому пределу прочности при растяжении, что делает их весьма перспективными для автомобильной промышленности, где снижение веса транспортных средств и безопасность являются постоянными задачами. Однако эти стали сложны в производстве из-за ограничений, связанных с формированием выделений. Таким образом, были разработаны различные решения для изготовления таких сталей и, в частности, для решения проблем с литейными свойствами.
US 20130174942 раскрывает сталь FeTiB2, включающую 2,5 - 7,2% масс. Ti, которую разливают при температуре литья, не превышающей более чем на 40°C температуру ликвидуса указанной стали. Это позволяет иметь мелкодисперсную микроструктуру.
EP 3612657 раскрывает конкретный состав стали, в котором содержание свободного Ti в стали составляет по меньшей мере 0,95%, и благодаря этому содержанию свободного Ti структура стали остается в основном ферритной при любой температуре ниже температуры ликвидуса. В результате твердость стали в горячем состоянии значительно снижается по сравнению со сталями, известного уровня техники, так что литейные свойства повышаются. Отливку предпочтительно выполнять в виде тонких слябов.
Однако каким бы ни был метод литья, требуется, чтобы жидкая сталь поступала на разливочную станцию с соответствующими составом, температурой и вязкостью. Для этих конкретных марок эта стадия является одной из самых сложных. В процессе выплавки стали, в зависимости от состава шлака и температуры, некоторые компоненты шлака могут выделяться. В случае с высоким содержанием титана титан имеет тенденцию распределяться и мигрировать в сторону шлака, а поскольку оксиды титана имеют тенденцию выделяться при температуре литья, скорость кристаллизации шлака резко возрастает. Подходящая скорость кристаллизации при изготовлении стали это когда можно отбирать пробы расплавленного металла, в то время как такой шлак все еще покрывает расплавленный металл, чтобы избежать контакта с воздухом.
Таким образом, существует потребность в способе литья, позволяющем отливать стальные полуфабрикаты с высоким содержанием титана, т.е. превышающим 3,5% масс.
Эта проблема решается способом согласно изобретению, в котором выполняют следующие стадии:
A/ добавление алюминия в жидкую сталь таким образом, чтобы жидкая сталь содержала по меньшей мере 0,1% масс. алюминия,
B/ добавление в жидкую сталь минеральных соединений, содержащих алюминий и/или кальций и, необязательно, магний и CaF2, для достижения и поддержания состава шлака, в котором отношение CaO к Al2O3 (CaO/Al2O3) составляет 0,7 - 2, шлак, содержащий до 25% масс. CaF2,
C/ добавление титана в жидкую сталь для достижения заданного состава,
D/ отливка стали в виде полуфабриката.
Способ по изобретению также может включать следующие необязательные характеристики, рассматриваемые отдельно или в соответствии со всеми возможными техническими комбинациями:
- количество добавляемого алюминия такое, чтобы жидкая сталь содержала более 0,2% масс. алюминия, предпочтительно более 0,4% масс.
- стальной полуфабрикат содержит бор с минимальным массовым содержанием, удовлетворяющим следующему уравнению: %B≥0,45x%Ti-1,35%,
- между стадиями А и В осуществляется стадия нагрева жидкой стали,
- после стадии С выполняют стадию добавления бора,
- добавление бора осуществляется на стадии В,
- на стадии B добавляют шпат CaF2, чтобы получить состав с содержанием CaF2 6 - 15% масс.,
- на стадии В добавляют магнезию, чтобы получить в составе шлака содержание MgO 5 - 15% масс.,
- на стадии В добавляют минеральные соединения для получения состава шлака, в котором отношение CaO к Al2O3 (CaO/Al2O3) составляет 0,9 - 1,3,
- добавление минеральных соединений осуществляют до получения состава шлака, в котором отношение CaO к Al2O3 (CaO/Al2O3) составляет 1,4 - 2, причем шлак дополнительно содержит 6 - 12 % масс. CaF2,
- стальной полуфабрикат имеет целевое содержание титана по меньшей мере 5,8% масс.,
- минеральные соединения выбраны из извести, шпата и магнезии,
- стальной полуфабрикат имеет следующий массовый состав:
0,01% ≤ С ≤ 0,2%
3,5% ≤ Ti ≤ 10 %
(0,45 xTi) - 1,35% ≤ B ≤ (0,45 xTi) + 0,70%
S ≤ 0,03%
Р ≤ 0,04%
N ≤ 0,05%
О ≤ 0,05%
и необязательно содержащий:
Si ≤ 1,5%
Мn ≤ 3%
Al ≤ 1,5%
Ni ≤ 1%
Мо ≤ 1%
Cr ≤ 3%
Cu ≤ 1%
Nb ≤ 0,1%
V ≤ 0,5%
и включающий выделения TiB2 и, необязательно, Fe2B, остальное составляют Fe и неизбежные примеси, возникающие в результате обработки.
Изобретение также относится к сталеплавильному шлаку, имеющему следующий массовый состав:
35% ≤ CaO ≤ 55%,
15% ≤ Al2О3 ≤55%,
при соблюдении 0,7 ≤ CaO2/Al2O3≤ 2,
0% ≤ MgO≤ 15%,
TiOx<20%
менее 1% каждого из следующих соединений B2O3, SiO2, CrOx, MnO, NiO, FeOx, S,
0%≤CaF2 ≤ 25%
остальные представляют собой оксиды, образующиеся из примесей, присутствующих в расплавленном металле.
В одном осуществлении способа согласно изобретению жидкая сталь (также называемая расплавленным металлом), которая может поступать либо из электродуговой печи, либо из любого сталеплавильного устройства, такого как кислородная печь или конвертер, подвергается стадии раскисления. На этой стадии жидкая сталь обычно имеет температуру около 1650°C. Для проведения раскисления алюминий добавляют к расплавленному металлу, обычно во время выпуска металла в ковш, чтобы способствовать гомогенной реакции раскисления. Согласно изобретению, алюминий добавляют таким образом, чтобы его количество в расплавленном металле превышало или равнялось 0,1% масс., что превышает обычное количество, необходимое для раскисления жидкой стали. В предпочтительном осуществлении алюминий добавляют таким образом, чтобы его содержание в расплавленном металле превышало или равнялось 0,2% масс. В предпочтительном осуществлении оно превышает или равно 0,4% масс. Образующиеся при этом оксиды мигрируют к верхней части расплавленного металла и увеличивают количество шлака. Количество добавляемого алюминия зависит от приемлемого количества оксидов титана в шлаке для ограничения кристаллизации шлака и от параметров, которые контролируют распределение титана, таких как состав расплавленного металла, состав шлака и температура. Среди этих параметров основными параметрами являются содержание титана в расплавленном металле, легирующих элементов в расплавленном металле, таких как бор, марганец, хром…, которые могут изменить равновесие шлак/металл, соответствующая температура расплавленного металла и шлака, массовое отношение шлак/расплавленный металл, состав шлака. Следует избегать других оксидов шлака, восстанавливаемых титаном, таких как SiO2, B2O3, чтобы ограничить распределение титана. Расчеты термодинамического равновесия шлак/металл могут быть выполнены при наличии термодинамических моделей и баз термодинамических данных.
Термодинамические расчеты выполняют для оптимизации как количества добавляемого алюминия, так и состава шлака на основе конечного целевого содержания TiOx в шлаке, состава расплавленного металла и температуры в процессе рафинирования. Для каждой марки стали стадии процесса рафинирования содержание алюминия в расплавленном металле и составе шлака оптимизируется для ограничения распределения титана и обеспечения целевого содержания TiOx и ограничения кристаллизации шлака.
Для определения оптимальных условий рассчитывают получение TiOx и закристаллизованной фракции в шлаке в зависимости от непостоянства температуры и состава расплавленного металла и шлака. Все эти расчеты хорошо известны специалистам в области производства стали. Если модель и база данных недоступны, равновесие шлак/металл может быть рассчитано в лабораторном или в полупромышленном масштабе для моделирования промышленных условий.
Добавление алюминия позволяет раскислить расплавленную сталь, а также снизить содержание TiOх в шлаке. Частично кристаллизация шлака происходит за счет выделения титанатов, причем титанаты представляют собой соединения оксида титана с другим оксидом, таким как оксид алюминия. За счет снижения содержания TiOx в шлаке ограничивается выделение титанатов, что приводит к снижению доли кристаллов. Природа и скорость кристаллизации титанатов могут быть более или менее сложными в зависимости от состава шлака.
Затем, согласно способу изобретения, минеральные соединения, содержащие алюминий, и/или кальций, и/или магний; такие как известь Ca(OH)2 или магнезия MgO, и до 25% масс. шпата CaF2 добавляют в расплав металла. В соответствии с изобретением эти добавки осуществляют для достижения и поддержания состава шлака, в котором отношение CaO к Al2O3 (C/A) составляет 0,7 - 2. Этот состав позволяет ограничить скорость кристаллизации оксидов титана, присутствующих в шлаке, за счет максимального увеличения содержания серы в шлаке.
Ограничение содержания TiOx благодаря добавлению алюминия действительно должно быть связано с оптимизацией состава шлака для оптимизации природы и количества титанатов и ограничения их выделения в шлаке, чтобы способствовать низкой кристаллизации шлака при температуре разливки.
В предпочтительном осуществлении, когда отношение составляет 1,4 - 2, шлак дополнительно содержит 6 - 25% масс. шпата CaF2 и более предпочтительно 6 - 12% масс. шпата CaF2. Как рассчитать и контролировать это отношение, хорошо известно специалистам в области производства стали. В другом осуществлении отношение С/А составляет 0,9 - 1,3 и шлак содержит 5 - 15% масс. магнезии. В третьем осуществлении это отношение составляет 1,4 - 2 и шлак содержит 6 - 12% масс. шпата CaF2 и 5 - 15% масс. оксида магния MgO. Магнезия позволяет снизить температуру ликвидуса шлака. Этот последний состав позволяет дополнительно ограничить скорость кристаллизации оксидов титана. Магнезия может быть добавлена к расплаву и/или может поступать непосредственно из огнеупоров, окружающих расплавленный металл в сталеплавильном резервуаре. Специалист в данной области техники знает из опыта, какое количество магнезии будет растворено из огнеупоров и какое количество необходимо добавить для достижения требуемого содержания.
Благодаря такому контролю состава шлака и добавлению алюминия шлак содержит строго менее 20% масс. оксидов титана. Во всех осуществлениях состав конечного шлака включает менее 1% масс. B2O3, менее 1% масс. SiO2, менее 1% масс. CrOх, менее 1% масс. MnO, менее 1% масс. NiO, менее 1% масс. FeOx. В способе согласно изобретению, нет необходимости в удалении шлака перед переходом к следующей стадии, что сокращает время обработки стали.
После стадии добавления минеральных компонентов в расплав добавляют титан в таком количестве, чтобы достичь целевого содержания в конечном полупродукте, которое по меньшей мере выше или равно 3,5% масс. Это номинальный состав. Этот титан может быть добавлен в виде кусков губчатого титана или ферротитана, такого как Fe-70%Ti или Fe-35%Ti, или проволоки из чистого Ti или ферротитана.
После добавления титана шлак имеет следующий состав:
35% ≤ CaO ≤ 55%,
15% ≤ Al2О3 ≤55%,
при соблюдении 0,7 ≤ CaO2/Al2O3≤ 2,
0% ≤ MgO≤ 15%,
TiOx<20%
менее 1% каждого из следующих соединений B2O3, SiO2, CrOx, MnO, NiO, FeOx, S,
0%≤CaF2 ≤ 25%
остальное представляет собой оксиды, образующиеся из примесей, присутствующих в расплавленном металле.
Затем приготовленную таким образом жидкую сталь направляют на разливочную станцию для отливки в виде полуфабриката. Температура и ниже или равна T|iquidus+ 40°C, T|iquidus обозначает температуру ликвидуса стали. В данном случае она составляет, например, около 1330°C. Под полуфабрикатом понимают стальной сляб, толстую полосу или тонкий сляб или любую другую продукцию, изготовленную методами непрерывной отливки, вертикальной отливки, горизонтальной отливки, отливки в валках, отливки тонких слябов, отливки полосы.
В другом осуществлении способа согласно изобретению отливаемый полуфабрикат содержит по меньшей мере 2% бора, бора, который добавляют после стадии добавления минеральных компонентов путем введения кусков ферробора, таких как Fe-18%B или проволоки из ферробора. В наиболее предпочтительном осуществлении это добавление осуществляют во время стадии добавления минеральных компонентов.
В предпочтительном осуществлении стальной полуфабрикат имеет следующий состав, с массовым содержанием:
0,01% ≤ С ≤ 0,2%
3,5% ≤ Ti ≤ 10 %
(0,45 xTi) - 1,35% ≤ B ≤ (0,45 xTi) + 0,70%
S ≤ 0,03%
Р ≤ 0,04%
N ≤ 0,05%
О ≤ 0,05%
и необязательно содержащий:
Si ≤ 1,5%
Мn ≤ 3%
Al ≤ 1,5%
Ni ≤ 1%
Мо ≤ 1%
Cr ≤ 3%
Cu ≤ 1%
Nb ≤ 0,1%
V ≤ 0,5%
и включающий выделения TiB2 и необязательно Fe2B, остальное составляют Fe и неизбежные примеси, возникающие в результате обработки.
Этот предпочтительный состав позволяет стали оставаться в основном ферритной при любой температуре ниже температуры ликвидуса и, таким образом, снижает проблемы литейных свойств.
Один из способов, с помощью которого производитель стали может реализовать способ согласно изобретению, заключается в том, чтобы сначала определить целевое содержание титана в конечном полуфабрикате и температуру отливки этого конечного полуфабриката. Затем, чтобы определить, какой состав шлака он хочет иметь в рамках данного изобретения, т.е. оставаться в заданном диапазоне отношения С/А, потенциально добавлять шпат, количество MgO, привносимое огнеупорами… в зависимости от объема кристаллизации, он может допустить при отливке. Наконец, расчет с использованием известных моделей количества алюминия и других минеральных добавок, необходимых для достижения заданного состава шлака.
Для всех ранее упомянутых осуществлений различные операции, выполняемые с жидкой сталью, могут выполняться в одних и тех же емкостях, в разных емкостях, в зависимости от конфигурации установки. Никакого специального оборудования, кроме того, которое обычно используется в сталелитейном цехе, не требуется.
Примеры
Следующие испытания, представленные ниже, не носят ограничительного характера и должны рассматриваться только в иллюстративных целях. Они иллюстрируют положительные признаки настоящего изобретения.
Расчет
Расчет выполняют с использованием термодинамических моделей, как описано ранее, и которые известны специалистам в данной области техники. Рассматриваемая температура шлака составляет 1350°С.
Рассматриваемыми параметрами являются количество титана в отливках полуфабриката (%Ti), отношение C/A с %CaO и %Al2O3 в шлаке, количество CaF2 (или шпата) в шлаке и целевой максимум содержания TiOх в шлаке. Расчет выполнен из расчета 15 кг шлака на тонну горячего металла.
Содержание магнезии MgO в шлаке всегда считается равным 10% масс.
Расчет выполнен из расчета 15 кг шлака на тонну горячего металла.
С учетом всех этих условий рассчитан процент кристаллизации шлака, представляющий объемную долю твердой фазы по отношению к общему объему шлака. Термодинамический расчет дает характер и количество оксидов, выделяющихся в жидкий шлак, зная объем жидкого шлака, можно определить объемное процентное содержание закристаллизовавшегося шлака.
- Добавление алюминия
В этой серии примеров целевое содержание титана в конечном продукте варьировалось в диапазоне 2,5 - 10%. Отношение С/А задают равным 1,1, CaF2 не добавляют.
Все параметры и результаты суммированы в таблице 1 ниже, номера испытаний, отмеченные звездочкой *, не соответствуют изобретению.
| Таблица 1 | ||||
| N° | %Ti | C/A | %Al | %TiOx |
| 1* | 2,5 | 1,1 | 0,14 | 5% |
| 2* | 2,5 | 1,1 | 0 | 14,8 |
| 3 | 3,5 | 1,1 | 0,23 | 5% |
| 4* | 3,5 | 1,1 | 0 | 20 |
| 5 | 4 | 1,1 | 0,27 | 5% |
| 6* | 4 | 1,1 | 0 | 21,7 |
| 7 | 5 | 1,1 | 0,34 | 5% |
| 8* | 5 | 1,1 | 0 | 26,9 |
| 9 | 8 | 1,1 | 0,61 | 5% |
| 10* | 8 | 1,1 | 0 | 43,8 |
| 11 | 10 | 1,1 | 0,85 | 5% |
| 12* | 10 | 1,1 | 0 | 50,6 |
Из этой серии испытаний, когда целевое содержание титана в конечном продукте превышает или равно 3,5%, добавление алюминия необходимо для уменьшения количества TiOx в шлаке и, таким образом, предотвращения кристаллизации шлака.
- Отношение С/А
В этой серии примеров целевое содержание титана в конечном продукте равно 8 или 10. Отношение С/А варьировалось в диапазоне 0,5 - 2,3, CaF2 не добавляют.
Количество добавляемого алюминия задают равным 0,4%.
Все параметры и результаты суммированы в таблице 2 ниже, номера испытаний, отмеченные звездочкой *, не соответствуют изобретению. Как объяснялось ранее, приемлемая величина скорости кристаллизации зависит от процесса, но приемлемой скоростью кристаллизации для изготовления стали является ситуация, когда шлак покрывает поверхность расплавленного металла, но при этом остается возможность отбора проб в расплавленном металле.
| Таблица 2 | ||||
| N° | %Ti | C/A | %Al | % кристаллизации |
| 20* | 8 | 0,5 | 0,4 | 48,7 |
| 21 | 8 | 0,7 | 0,4 | 3,8 |
| 22 | 8 | 1,1 | 0,4 | 1,7 |
| 23 | 8 | 1,6 | 0,4 | 4,9 |
| 24 | 8 | 2 | 0,4 | 16,7 |
| 25* | 8 | 2,3 | 0,4 | 24,0 |
| 26* | 10 | 0,5 | 0,4 | 37,4 |
| 27 | 10 | 0,7 | 0,4 | 1,5 |
| 28 | 10 | 1,1 | 0,4 | 1,7 |
| 29 | 10 | 1,6 | 0,4 | 4,1 |
| 30 | 10 | 2 | 0,4 | 15,2 |
| 31* | 10 | 2,3 | 0,4 | 23,2 |
Из этой серии испытаний добавление минеральных соединений для получения состава шлака в диапазоне C/A согласно изобретению позволяет снизить скорость кристаллизации шлака.
- Влияние CaF2 на добавку алюминия
В этой серии примеров целевое содержание титана в конечном продукте задают равным 8%.
Отношение С/А задают равным 1,1 и содержание шпата (CaF2) варьируется в диапазоне 0 - 20% масс.
Содержание алюминия рассчитывают таким образом, чтобы содержание оксидов титана в шлаке составляло 5 %.
Все параметры и результаты суммированы в таблице 3 ниже.
| Таблица 3 | |||||
| N° | %Ti | C/A | %CaF2 | %Al | %TiOx |
| 40 | 8 | 1,1 | 0 | 0,61 | 5 |
| 41 | 8 | 1,1 | 5 | 0,55 | 5 |
| 42 | 8 | 1,1 | 10 | 0,48 | 5 |
| 43 | 8 | 1,1 | 15 | 0,4 | 5 |
| 44 | 8 | 1,1 | 20 | 0,33 | 5 |
Добавление CaF2 позволяет уменьшить количество алюминия, необходимое для снижения содержания TiOx в шлаке и, таким образом, ограничить кристаллизацию.
- Влияние CaF2 на скорость кристаллизации
В этой серии примеров целевое содержание титана в конечном продукте зафиксировано равным 8%.
Отношение С/А варьировалось в диапазоне 1,1 - 2 и содержание шпата (CaF2) составляло либо 0, либо 12% масс.
Содержание алюминия зафиксировано равным 0,4%.
Все параметры и результаты суммированы в таблице 4 ниже.
| Таблица 4 | |||||
| N° | %Ti | C/A | %CaF2 | %Al | % кристаллизации |
| 52 | 8 | 1,1 | 0 | 0,4 | 1,7 |
| 53 | 8 | 1,1 | 12 | 0,4 | 0,0 |
| 54 | 8 | 1,6 | 0 | 0,4 | 4,9 |
| 55 | 8 | 1,6 | 12 | 0,4 | 0 |
| 56 | 8 | 2 | 0 | 0,4 | 16,4 |
| 57 | 8 | 2 | 12 | 0,4 | 8,7 |
Добавление шпата CaF2 позволяет дополнительно ограничить скорость кристаллизации шлака.
Пилотные испытания
Проводят пилотные испытания, чтобы воспроизвести поведение стали в небольшом масштабе. Расплавленный металл, исходный состав которого приведен в таблице 5, заливают в тигель из магнезии, помещенный в печь при заданных условиях температуры и атмосферы. Наличие аргона и, следовательно, неокисляющей атмосферы связано с конфигурацией пилотной установки и не является необходимым в промышленных условиях. Затем поверх расплавленного металла добавляют шарики шлака, состав которых приведен в таблице 5. Результаты по кристаллизации также приведены в таблице 5.
Испытание A608 выполняют методом, который не соответствует изобретению, в то время как пять других испытаний соответствуют изобретению. Для этого испытания к стали добавляют стандартное количество алюминия для раскисления, не более чем в способе согласно изобретению.
Испытание A608 является единственным, демонстрирующим кристаллизацию шлака при температуре отливки, что препятствует дальнейшей отливке стали. Таким образом, способ согласно изобретению, позволяет избежать кристаллизации шлака при требуемой температуре литья.
Кроме того, предотвращается способ, соответствующий распределению титана, и, таким образом, требуется меньше добавлять титана для достижения целевого состава.
Claims (46)
1. Способ получения стального полуфабриката с целевым содержанием титана по меньшей мере 3,5 мас.%, при этом способ включает следующие стадии:
A. добавление алюминия в расплавленную сталь таким образом, чтобы расплавленная сталь содержала по меньшей мере 0,1 мас.% алюминия,
B. добавление в расплавленную сталь минеральных соединений, содержащих алюминий, кальций и, при необходимости, магний, для обеспечения и поддержания состава шлака на расплавленной стали, в котором отношение CaO к Al2O3 (CaO/Al2O3) составляет 0,7-2, а шлак содержит до 25 мас.% CaF2,
C. добавление титана в расплавленную сталь для достижения целевого содержания,
D. отливка стали в виде полуфабриката.
2. Способ по п. 1, в котором количество добавляемого алюминия таково, что расплавленная сталь содержит более 0,2 мас.% алюминия.
3. Способ по п. 2, в котором количество добавляемого алюминия таково, что расплавленная сталь содержит более 0,4 мас.% алюминия.
4. Способ по любому из пп. 1–3, в котором в качестве минерального соединения, содержащего кальций, используют известь (Ca(OH)2) или шпат (CaF2), а в качестве минерального соединения, содержащего магний, используют оксид магния (MgO).
5. Способ по любому из пп. 1-4, в котором стальной полуфабрикат содержит бор с минимальным массовым содержанием, удовлетворяющим следующему соотношению: %B ≥ 0,45 x%Ti - 1,35%.
6. Способ по любому из пп. 1-5, в котором между стадиями А и В выполняют стадию нагрева расплавленной стали.
7. Способ по любому из пп. 1-6, в котором стадию добавления бора выполняют после стадии С.
8. Способ по любому из пп. 1–6, в котором добавление бора выполняют на стадии В.
9. Способ по любому из пп. 1–8, в котором на стадии В добавляют шпат CaF2 для получения сталеплавильного шлака, содержание CaF2 в котором составляет 6-15 мас.%.
10. Способ по любому из пп. 1–9, в котором на стадии В в качестве минерального соединения, содержащего магний, используют оксид магния (MgO) для получения сталеплавильного шлака, содержание MgO в котором составляет 5–15 мас.%.
11. Способ по любому из пп. 1–10, в котором на стадии В добавляют минеральные соединения для получения состава шлака, в котором отношение СаО к Al2O3 (CaO/Al2O3) составляет 0,9-1,3.
12. Способ по любому из пп. 1-8, в котором на стадии В добавляют минеральные соединения для получения состава шлака, в котором отношение CaO к Al2O3 (CaO/Al2O3) составляет 1,4-2, причём шлак, кроме того, содержит 6-12 мас.% CaF2.
13. Способ по любому из пп. 1–12, в котором стальной полуфабрикат имеет целевое содержание титана, составляющее по меньшей мере 5,8 мас.%.
14. Способ по любому из пп. 1-12, в котором стальной полуфабрикат имеет следующий состав, мас.%:
0,01 ≤ С ≤ 0,2,
3,5 ≤ Ti ≤ 10,
(0,45 xTi) – 1,35 ≤ B ≤ (0,45 xTi) + 0,70,
S ≤ 0,03,
Р ≤ 0,04,
N ≤ 0,05,
О ≤ 0,05,
и необязательно содержащий:
Si ≤ 1,5,
Мn ≤ 3,
Al ≤ 1,5,
Ni ≤ 1,
Мо ≤ 1,
Cr ≤ 3,
Cu ≤ 1,
Nb ≤ 0,1,
V ≤ 0,5
и включающий выделения TiB2 и, необязательно, Fe2B, остальное составляют Fe и неизбежные примеси, возникающие в результате обработки.
15. Сталеплавильный шлак, сформированный на расплавленной стали, предназначенной для получения стального полуфабриката с целевым содержанием титана по меньшей мере 3,5 мас.%, при этом шлак содержит, мас.%:
35 ≤ CaO ≤ 55,
15 ≤ Al2О3 ≤55,
при соблюдении 0,7 ≤ CaO/Al2O3≤ 2,0,
0 ≤ MgO ≤ 15,
TiOx < 20,
0≤CaF2 ≤ 25,
менее 1% каждого из следующих соединений B2O3, SiO2, CrOx, MnO, NiO, FeOx, S,
остальное составляет оксиды, образующиеся из примесей, присутствующих в расплавленной жидкой стали.
16. Сталеплавильный шлак по п. 15, в котором содержание CaF2 составляет от 6 до 12 мас.%.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IBPCT/IB2020/056418 | 2020-07-08 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2810468C1 true RU2810468C1 (ru) | 2023-12-27 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6174347B1 (en) * | 1996-12-11 | 2001-01-16 | Performix Technologies, Ltd. | Basic tundish flux composition for steelmaking processes |
| JP2007231372A (ja) * | 2006-03-01 | 2007-09-13 | Nisshin Steel Co Ltd | アルミキルド鋼の溶製方法 |
| US20130174942A1 (en) * | 2006-09-06 | 2013-07-11 | Arcelormittal France | Steel plate for producing light structures and method for producing said plate |
| RU2608865C2 (ru) * | 2011-01-14 | 2017-01-25 | Ньюкор Корпорейшн | Способ десульфурации стали |
| KR102100799B1 (ko) * | 2018-11-08 | 2020-04-14 | 주식회사 포스코 | 정련 슬래그 및 이를 이용한 용강 정련 방법 |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6174347B1 (en) * | 1996-12-11 | 2001-01-16 | Performix Technologies, Ltd. | Basic tundish flux composition for steelmaking processes |
| JP2007231372A (ja) * | 2006-03-01 | 2007-09-13 | Nisshin Steel Co Ltd | アルミキルド鋼の溶製方法 |
| US20130174942A1 (en) * | 2006-09-06 | 2013-07-11 | Arcelormittal France | Steel plate for producing light structures and method for producing said plate |
| RU2608865C2 (ru) * | 2011-01-14 | 2017-01-25 | Ньюкор Корпорейшн | Способ десульфурации стали |
| KR102100799B1 (ko) * | 2018-11-08 | 2020-04-14 | 주식회사 포스코 | 정련 슬래그 및 이를 이용한 용강 정련 방법 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2017249489B2 (en) | Gray cast iron inoculant | |
| JPH09263820A (ja) | クラスターのないAlキルド鋼の製造方法 | |
| JPH02205617A (ja) | 清浄鋼の製造方法 | |
| AU2002318875B2 (en) | Metallurgical product of carbon steel, intended especially for galvanization, and processes for its production | |
| RU2810468C1 (ru) | Способ отливки стального полуфабриката с высоким содержанием титана | |
| JP2002167647A (ja) | 疲労強度に優れたSi脱酸鋼およびその製造方法 | |
| JP4780084B2 (ja) | 表面性状の良好なチタンキルド鋼材およびその製造方法 | |
| CN106929635A (zh) | 钢锭及其制造方法 | |
| KR102763498B1 (ko) | 높은 티타늄 함량을 갖는 강 반제품을 주조하는 방법 | |
| KR101239555B1 (ko) | 티타늄 첨가 페라이트계 스테인리스강 주편 등축정율 향상방법 | |
| US3951645A (en) | Steelmaking practice for production of a virtually inclusion-free semi-killed product | |
| JP4107801B2 (ja) | 磁気特性に優れたFe−Ni系パーマロイ合金の製造方法 | |
| JP2008266706A (ja) | フェライト系ステンレス鋼連続鋳造スラブの製造法 | |
| CA2147614C (en) | Continuous-cast and steel product having dispersed fine particles | |
| JP4653629B2 (ja) | Ti含有含クロム溶鋼の製造方法 | |
| JP4510787B2 (ja) | 磁気特性に優れたFe−Ni系パーマロイ合金の製造方法 | |
| KR20060065492A (ko) | 연성이 높은 박강판 및 그 제조방법 | |
| JP3807377B2 (ja) | 低Al溶鋼のCa処理方法 | |
| JP5073951B2 (ja) | 被削性と強度特性にすぐれた機械構造用鋼の製造法 | |
| US5534084A (en) | Continuous-cast slab and steel product having dispersed fine particles | |
| RU2026364C1 (ru) | Способ производства нестареющей стали | |
| JP2000256804A (ja) | 熱間加工性および耐食性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼およびその製造方法 | |
| JPH11320033A (ja) | フェライト系ステンレス溶鋼の鋳造方法 | |
| JPH0730384B2 (ja) | 精錬工程における介在物形態制御方法 | |
| JPH11279626A (ja) | Ti脱酸極低炭素鋼の製造方法 |