[go: up one dir, main page]

RU2828267C1 - Method of steel production - Google Patents

Method of steel production Download PDF

Info

Publication number
RU2828267C1
RU2828267C1 RU2023134986A RU2023134986A RU2828267C1 RU 2828267 C1 RU2828267 C1 RU 2828267C1 RU 2023134986 A RU2023134986 A RU 2023134986A RU 2023134986 A RU2023134986 A RU 2023134986A RU 2828267 C1 RU2828267 C1 RU 2828267C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
steel
manganese
slag
containing materials
sulfur
Prior art date
Application number
RU2023134986A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Денис Евгеньевич Маслов
Антон Игоревич Козлов
Алексей Викторович Кажев
Олег Владимирович Попов
Original Assignee
Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь")
Filing date
Publication date
Application filed by Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") filed Critical Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь")
Application granted granted Critical
Publication of RU2828267C1 publication Critical patent/RU2828267C1/en

Links

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention relates to production with out-of-furnace treatment of high-quality steels. Steel melting in steel-making unit, steel tapping into steel-teeming ladle, its out-of-furnace treatment. Lime is used as calcium-containing materials, wherein lime is added in amount of 5–20 kg/t of steel, and alloying with manganese-containing materials is carried out after removal of at least 40.0 wt.% of sulfur in relation to wt.% of sulfur contained in steel when it is tapped from the steel-making unit.
EFFECT: invention allows reducing the number and size of non-metallic inclusions, including sulphide inclusions, and reducing the number of defects in steel.
5 cl, 2 tbl, 1 ex

Description

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

В настоящее время возрастают требования потребителей стальной продукции к ее качеству. Для удовлетворения клиентов в качественной продукции постоянно разрабатываются новые технологии, в том числе на сталеплавильном переделе.At present, the demands of consumers of steel products for their quality are increasing. In order to satisfy customers in quality products, new technologies are constantly being developed, including in the steelmaking process.

Предпосылками разработки заявленной технологии производства стали явилось требование потребителей стали по повышению ее чистоты по неметаллическим включениям, влияющим на качество стали, а именно на образование внутренних и поверхностных трещин. Одним из факторов, влияющих на образование трещин является наличие в стали сульфидных соединений, в том числе MnS. The prerequisites for the development of the declared steel production technology were the demand of steel consumers to increase its purity in terms of non-metallic inclusions that affect the quality of steel, namely the formation of internal and surface cracks. One of the factors affecting the formation of cracks is the presence of sulfide compounds in steel, including MnS.

Известен способ получения рельсовой стали, включающий завалку в дуговую электропечь металлолома и извести, расплавление металлолома, заливку жидкого чугуна, окисление углерода газообразным кислородом, дефосфорацию, скачивание окислительного шлака через порог рабочего окна, последующий выпуск стали в ковш, присадку в ковш во время выпуска шлакообразующей смеси и ферросплавов. Сталь и шлак в печи не раскисляют. При выпуске отсекают печной шлак с оставлением в печи 10-15% жидкого металла от массы плавки. В ковш на выпуске присаживают шлакообразующую смесь, состоящую из извести и плавикового шпата в соотношении (0,8-1,2):(0,2-0,5) с расходом 10-17 кг/т стали, а также кремний и марганецсодержащие ферросплавы из расчета введения в сталь до 0,15% кремния и до 0,75% марганца. Затем сталь обрабатывают на агрегате печь - ковш введением в ковш последовательно до требуемых концентраций марганца, кремния, углерода, ванадия и кальция. При этом осуществляют продувку стали через донную пористую фурму азотом с расходом до 65 нм3/ч при общем количестве введенного газообразного азота не более 20 нм3 до содержания 0,020% азота. Окончательную продувку проводят аргоном с расходом до 65 нм3/ч [Патент RU № 2254380, МПК C21C 7/00, C21C 5/52, 2005]. A method for producing rail steel is known, which includes loading scrap metal and lime into an electric arc furnace, melting the scrap metal, pouring in liquid cast iron, oxidizing carbon with gaseous oxygen, dephosphorizing, pumping out oxidizing slag through the threshold of the working window, then tapping the steel into a ladle, adding slag-forming mixture and ferroalloys to the ladle during tapping. Steel and slag are not deoxidized in the furnace. During tapping, furnace slag is cut off, leaving 10-15% of the liquid metal from the melt mass in the furnace. A slag-forming mixture consisting of lime and fluorspar in the ratio of (0.8-1.2):(0.2-0.5) is added to the ladle at the outlet at a rate of 10-17 kg/t of steel, as well as silicon and manganese-containing ferroalloys at the rate of introducing up to 0.15% silicon and up to 0.75% manganese into the steel. The steel is then processed in the furnace-ladle unit by successively introducing manganese, silicon, carbon, vanadium and calcium into the ladle to the required concentrations. In this case, the steel is blown through the bottom porous tuyere with nitrogen at a rate of up to 65 nm3 /h with a total amount of introduced gaseous nitrogen of no more than 20 nm3 to a nitrogen content of 0.020%. The final purge is carried out with argon at a flow rate of up to 65 Nm3/ h [Patent RU No. 2254380, IPC C21C 7/00, C21C 5/52, 2005].

Недостатком данного способа может быть небольшая скорость удаления неметаллических включений на основе сульфида марганца, так как отдача ферросплавов осуществляется на ранних этапах внепечной обработки стали, когда металл имеет в значительном количестве содержание серы. The disadvantage of this method may be the low speed of removal of non-metallic inclusions based on manganese sulfide, since the release of ferroalloys occurs at the early stages of extra-furnace steel processing, when the metal contains a significant amount of sulfur.

Известен способ производства низколегированной трубной стали, в котором осуществляют выпуск металла в сталь-ковш 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 [Патент RU № 2574529, МПК C21C 7/00, C21C 5/28, 2016]. A method for producing low-alloy pipe steel is known, in which the metal is tapped into a steel ladle at a metal temperature of at least 1680°C for at least 4 min, during which calcium-containing slag-forming materials are added in an amount of at least 2.8 kg/t of steel and manganese-containing ferroalloys in an amount of no more than 7 kg/t of steel, then the metal is evacuated for 7-15 min, after which aluminum is introduced to a content of 0.04-0.06% in the metal, alloyed with silicon- and manganese-containing ferroalloys in an amount of 5-20 kg/t of steel, then the metal is heated in a ladle furnace to a temperature of 1620-1650°C, calcium-containing slag-forming materials are introduced in an amount of 1-2 kg/t of steel, after which the metal is re-evacuated for 13-18 min, and then the metal is finally alloyed and treated with calcium-containing reagent in the amount of 0.05-0.3 kg/t of steel [Patent RU No. 2574529, IPC C21C 7/00, C21C 5/28, 2016].

Недостатком данного способа является - образование большого количества неметаллических включений на ранних этапах производства, при этом последующая длительная по времени внепечная обработка не позволит максимально их удалить. The disadvantage of this method is the formation of a large number of non-metallic inclusions in the early stages of production, while subsequent long-term out-of-furnace processing will not allow for their maximum removal.

Технический результат изобретения - снижение количества и размеров неметаллических включений (в том числе сульфидных) и уменьшение количества дефектов в стали. The technical result of the invention is a reduction in the number and size of non-metallic inclusions (including sulphide ones) and a reduction in the number of defects in steel.

Указанный технический результат достигается тем, что в способ производства стали, включающем выплавку стали в сталеплавильном агрегате, выпуск стали в сталеразливочный ковш, ее внепечную обработку, согласно изобретению легирование стали марганецсодержащими материалами в сталеразливочном ковше осуществляют после удаления не менее 40,0 мас.% серы, содержащейся в стали во время ее выпуска из сталеплавильного агрегата.The specified technical result is achieved by the fact that in the method of steel production, including smelting steel in a steel-smelting unit, tapping steel into a steel-pouring ladle, and its extra-furnace treatment, according to the invention, alloying steel with manganese-containing materials in a steel-pouring ladle is carried out after removing at least 40.0 wt.% of the sulfur contained in the steel during its tapping from the steel-smelting unit.

Во время легирования стали марганецсодержащими материалами поддерживают содержание в шлаке, мас.%: During alloying of steel with manganese-containing materials, the content in slag is maintained, wt.%:

СаО не менее 40,0,CaO not less than 40.0,

FeO не более 3,0. FeO not more than 3.0.

Перед присадкой в сталеразливочный ковш марганецсодержащих материалов осуществляют присадку извести в количестве 5-20 кг/т стали и, при необходимости, плавикового шпата в количестве 2-10 кг/т стали.Before adding manganese-containing materials to the steel-pouring ladle, lime is added in an amount of 5-20 kg/t of steel and, if necessary, fluorspar in an amount of 2-10 kg/t of steel.

Толщина шлака в сталеразливочном ковше во время выпуска стали составляет не более 120 мм.The thickness of slag in the steel-pouring ladle during steel tapping is no more than 120 mm.

Во время внепечной обработки осуществляют продувку стали аргоном с суммарным расходом 0,1-5,0 нм3/т стали.During extra-furnace treatment, the steel is blown with argon at a total flow rate of 0.1-5.0 nm3 /t of steel.

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

Марганец связывает серу в соединения MnS. Когда, к моменту ввода марганецсодержащих материалов, в стали остается значительное содержание серы, то образуется большое количество соединений MnS, которые, в дальнейшем, не успевают удаляться из металла, тем самым создавая в нем неметаллические включения, которые могут приводить к снижению механических свойств стали и образованию внутренних и поверхностных трещин.Manganese binds sulfur into MnS compounds. When, at the time of introducing manganese-containing materials, a significant sulfur content remains in the steel, a large number of MnS compounds are formed, which subsequently do not have time to be removed from the metal, thereby creating non-metallic inclusions in it, which can lead to a decrease in the mechanical properties of the steel and the formation of internal and surface cracks.

Экспериментально установлено, что ввод марганецсодержащих материалов во время выпуска стали из сталеплавильного агрегата, до удаления из стали серы в количестве менее 40,0 мас.% (по отношению к содержанию на момент окончания выплавки стали) увеличивает количество образующихся неметаллических включений.It has been experimentally established that the introduction of manganese-containing materials during the release of steel from a steel-smelting unit, before the removal of sulfur from the steel in an amount of less than 40.0 wt.% (in relation to the content at the end of steel smelting) increases the amount of non-metallic inclusions formed.

Во время легирования стали марганецсодержащими материалами при содержании в шлаке СаО менее 40,0 мас.% и FeO более 3,0 мас.% не обеспечивается требуемое удаление серы из металла в шлак. During alloying of steel with manganese-containing materials, when the content of CaO in the slag is less than 40.0 wt.% and FeO is more than 3.0 wt.%, the required removal of sulfur from the metal into the slag is not ensured.

Присадка извести в количестве 5 - 20 кг/т стали позволяет обеспечить требуемое содержание CaO в шлаке, необходимое для эффективного удаления из стали серы и неметаллических включений. При присадке извести в количестве менее 5 кг/т стали не обеспечивается требуемое удаления серы и неметаллических включений из стали по причине низкого содержания CaO в шлаке. При присадке извести в количестве более 20 кг/т стали не обеспечивается требуемое удаления серы и неметаллических включений из стали по причине повышенной вязкости шлака.Addition of lime in the amount of 5 - 20 kg/t of steel allows to provide the required CaO content in the slag, which is necessary for effective removal of sulfur and non-metallic inclusions from steel. When adding lime in the amount of less than 5 kg/t of steel, the required removal of sulfur and non-metallic inclusions from steel is not provided due to the low CaO content in the slag. When adding lime in the amount of more than 20 kg/t of steel, the required removal of sulfur and non-metallic inclusions from steel is not provided due to the increased viscosity of the slag.

Присадка плавикового шпата в количестве 2 - 10 кг/т стали позволяет обеспечивать в шлаке требуемое содержание CaO, а также, повышает реакционную способность шлака.The addition of fluorspar in the amount of 2 - 10 kg/t of steel allows for the required CaO content in the slag, and also increases the reactivity of the slag.

Присадка плавикового шпата в количестве менее 2 кг/т стали не ведет к повышению реакционной способности шлака, а присадка плавикового шпата в количестве более 10 кг/т стали не приводит к улучшению процесса десульфурации.The addition of fluorspar in an amount of less than 2 kg/t of steel does not lead to an increase in the reactivity of the slag, and the addition of fluorspar in an amount of more than 10 kg/t of steel does not lead to an improvement in the desulphurization process.

Толщина шлака в сталеразливочном ковше должна составлять не более 120 мм. Толщина шлака более 120 мм приводит к повышенному расходу алюминия на раскисление шлака и увеличению в стали неметаллических включений.The slag thickness in the steel-pouring ladle should not exceed 120 mm. Slag thickness over 120 mm leads to increased consumption of aluminum for slag deoxidation and an increase in non-metallic inclusions in the steel.

Во время внепечной обработки осуществляют продувку стали аргоном с суммарным расходом 0,1-5,0 нм3/т стали. Продувка металла инертным газом с суммарным расходом менее 0,1 нм3/т стали не обеспечивает его усреднение по химическому составу, температуре и не позволяет провести в достаточной степени удаление из стали неметаллических включений в шлак. Продувка металла инертным газом с суммарным расходом более 5,0 нм3/т не приводит дополнительному повышению качества стали по неметаллическим включениям.During extra-furnace treatment, steel is blown with argon at a total flow rate of 0.1-5.0 nm3 /t of steel. Blowing metal with inert gas at a total flow rate of less than 0.1 nm3 /t of steel does not ensure its averaging by chemical composition, temperature and does not allow for sufficient removal of non-metallic inclusions from steel into slag. Blowing metal with inert gas at a total flow rate of more than 5.0 nm3 /t does not lead to an additional improvement in the quality of steel in terms of non-metallic inclusions.

Пример реализации.Example of implementation.

Предложенный способ производства стали был реализован в электросталеплавильном цехе. В дуговой сталеплавильной печи осуществляли выплавку стали. После этого, металл выпускали в сталеразливочный ковш, осуществляли присадку кальцийсодержащих материалов (извести) и, при необходимости, плавикового шпата, тем самым производя десульфурацию стали. Затем, осуществляли присадку в сталеразливочный ковш марганецсодержащих ферросплавов (в частности ферромарганца или металлического марганца), осуществляли контроль толщины шлака в сталеразливочном ковше. После этого осуществляли внепечную обработку и разливку стали. The proposed method of steel production was implemented in an electric steelmaking shop. Steel was smelted in an electric arc furnace. After that, the metal was released into a steel-pouring ladle, calcium-containing materials (lime) were added, and, if necessary, fluorspar, thereby desulfurizing the steel. Then, manganese-containing ferroalloys (in particular, ferromanganese or metallic manganese) were added to the steel-pouring ladle, and the slag thickness in the steel-pouring ladle was controlled. After that, extra-furnace treatment and steel pouring were carried out.

По заявленному способу было произведено свыше 200 плавок.More than 200 melts were produced using the stated method.

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

Результаты экспериментов представлены в таблице 2.The results of the experiments are presented in Table 2.

Видно, что при соблюдении предложенных технических параметров сталь содержит сульфидные включения меньших размеров и не имеет поверхностных трещин.It can be seen that, when the proposed technical parameters are met, the steel contains sulfide inclusions of smaller sizes and has no surface cracks.

Таким образом, предложенный способ производства стали позволяет снизить содержание в стали сульфидных неметаллических включений (MnS) и уменьшить количество дефектов.Thus, the proposed method of steel production allows to reduce the content of sulphide non-metallic inclusions (MnS) in steel and to reduce the number of defects.

Таблица 1Table 1

Условия проведения экспериментовExperimental conditions

№ экспериментаExperiment No. Расход извести во время выпуска стали,
кг/т стали
Lime consumption during steel production,
kg/t steel
Расход плавикового шпата во время выпуска стали,
кг/т стали
Fluorspar consumption during steel production,
kg/t steel
Удаление серы в стали перед присадкой марганецсодержащих материалов, мас.%Removal of sulfur in steel before addition of manganese-containing materials, wt.% Содержание (CaO) в шлаке, %Content (CaO) in slag, % Содержание (FeO) в шлаке, %Content (FeO) in slag, % Толщина шлака в стальковше, ммSlag thickness in steel ladle, mm Расход аргона на внепечной обработке, нм3/т сталиArgon consumption in secondary processing, nm3 /t steel
Пример 1Example 1 1515 55 5555 6060 1,51.5 110110 1,21,2 Пример 2Example 2 1212 44 4545 5555 1,81.8 110110 2,32,3 Пример 3Example 3 1010 00 4444 4545 1,41.4 100100 0,80.8 Пример 4Example 4 1515 55 3535 3838 3,23.2 120120 0,10.1 Пример 5Example 5 2020 66 3030 3232 3,13.1 115115 0,60.6

Таблица 2Table 2

Результаты экспериментовExperimental results

ПримерExample Размер сульфидных включений, мкмSize of sulfide inclusions, µm Длина поверхностных трещин на слябах, ммLength of surface cracks on slabs, mm Наличие претензии от потребителейPresence of a claim from consumers Пример 1Example 1 1313 00 нетNo Пример 2Example 2 1212 00 нетNo Пример 3Example 3 1414 00 нетNo Пример 4Example 4 3333 5050 даYes Пример 5 Example 5 3838 7575 даYes

Claims (6)

1. Способ производства стали, включающий выплавку стали в сталеплавильном агрегате, выпуск стали в сталеразливочный ковш, присадку кальцийсодержащих материалов для удаления серы, легирование марганецсодержащими материалами и внепечную обработку стали, отличающийся тем, что в качестве кальцийсодержащих материалов используют известь, причем присадку извести осуществляют в количестве 5-20 кг/т стали, а легирование марганецсодержащими материалами осуществляют после удаления не менее 40,0 мас.% серы по отношению к мас.% серы, содержащемуся в стали при ее выпуске из сталеплавильного агрегата. 1. A method for producing steel, including smelting steel in a steel-making unit, tapping the steel into a steel-pouring ladle, adding calcium-containing materials to remove sulfur, alloying with manganese-containing materials and extra-furnace processing of the steel, characterized in that lime is used as the calcium-containing material, wherein the lime is added in an amount of 5-20 kg/t of steel, and alloying with manganese-containing materials is carried out after removing at least 40.0 wt.% sulfur in relation to the wt.% sulfur contained in the steel when it is tapped from the steel-making unit. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при легировании стали марганецсодержащими материалами поддерживают содержание в шлаке, мас.%: 2. The method according to item 1, characterized in that when alloying steel with manganese-containing materials, the content in the slag is maintained, wt.%: СаО CaO 40,0-60,040.0-60.0 FeO FeO не более 3,0no more than 3.0
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед легированием марганецсодержащими материалами осуществляют присадку плавикового шпата в количестве 2-10 кг/т стали.3. The method according to paragraph 1, characterized in that before alloying with manganese-containing materials, fluorspar is added in an amount of 2-10 kg/t of steel. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что толщина шлака в сталеразливочном ковше при выпуске стали составляет не более 120 мм.4. The method according to paragraph 1, characterized in that the thickness of the slag in the steel-pouring ladle during steel tapping is no more than 120 mm. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при внепечной обработке осуществляют продувку стали аргоном с суммарным расходом 0,1-5,0 нм3/т стали.5. The method according to paragraph 1, characterized in that during extra-furnace treatment, the steel is blown with argon at a total flow rate of 0.1-5.0 nm3 /t of steel.
RU2023134986A 2023-12-25 Method of steel production RU2828267C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2828267C1 true RU2828267C1 (en) 2024-10-08

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU834150A2 (en) * 1979-12-25 1981-05-30 Предприятие П/Я М-5481 Steel refining and modifying method
CN101705327B (en) * 2009-11-17 2011-05-11 武汉钢铁(集团)公司 Production technology of steel used for pipe line steel electrode
RU2574529C1 (en) * 2014-10-13 2016-02-10 Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") Method of producing of low alloyed pipe steel
US20210395846A1 (en) * 2018-12-17 2021-12-23 S.A. Lhoist Recherche Et Developpement Process for manufacturing a slag conditioning agent for steel desulfurization

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU834150A2 (en) * 1979-12-25 1981-05-30 Предприятие П/Я М-5481 Steel refining and modifying method
CN101705327B (en) * 2009-11-17 2011-05-11 武汉钢铁(集团)公司 Production technology of steel used for pipe line steel electrode
RU2574529C1 (en) * 2014-10-13 2016-02-10 Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") Method of producing of low alloyed pipe steel
US20210395846A1 (en) * 2018-12-17 2021-12-23 S.A. Lhoist Recherche Et Developpement Process for manufacturing a slag conditioning agent for steel desulfurization

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2009279363B2 (en) Low cost making of a low carbon, low sulfur, and low nitrogen steel using conventional steelmaking equipment
AU2011267833B2 (en) Low cost making of a low carbon, low sulfur, and low nitrogen steel using conventional steelmaking equipment
CN114058970B (en) A kind of production method of bearing steel
RU2608865C2 (en) Method of desulphurising steel
CA1044898A (en) Manufacture of steel
US8313553B2 (en) Low cost making of a low carbon, low sulfur, and low nitrogen steel using conventional steelmaking equipment
RU2828267C1 (en) Method of steel production
CN110016610A (en) Low nitrogen ultra low-carbon steel of a kind of Ti system and preparation method thereof
RU2233339C1 (en) Method of making steel
KR102733371B1 (en) method of manufacturing austenite stainless steel
KR100388239B1 (en) Method for producing low sulfer, low carbon steel using eaf-vtd process
RU2816888C1 (en) Method of producing steel with specified limit on sulphur content
RU2818526C1 (en) Low-silicon steel production method
RU2713770C1 (en) Method for production of steel with standardized content of sulfur
KR100900650B1 (en) Wire for adjusting calcium component in molten steel and method for adjusting calcium component in molten steel
JP5387045B2 (en) Manufacturing method of bearing steel
SU1027235A1 (en) Method for smelting steel
SU1014918A2 (en) Method for smelting steel
RU2212453C1 (en) Method of making low-carbon constructional steel
SU1766965A1 (en) Method of steel manufacturing
KR20020031862A (en) A METHOD FOR MANUFACTURING Mn ADDED ULTRA LOW CARBON STEEL
SU926028A1 (en) Method for refining low-carbon steel
SU908841A1 (en) Process for producing steel
SU829684A1 (en) Method of steel smelting
RU2681961C1 (en) Method of producing extremely low-carbon steel