RU2829757C1 - Method of melting low-carbon stainless steel by duplex process - Google Patents
Method of melting low-carbon stainless steel by duplex process Download PDFInfo
- Publication number
- RU2829757C1 RU2829757C1 RU2024105607A RU2024105607A RU2829757C1 RU 2829757 C1 RU2829757 C1 RU 2829757C1 RU 2024105607 A RU2024105607 A RU 2024105607A RU 2024105607 A RU2024105607 A RU 2024105607A RU 2829757 C1 RU2829757 C1 RU 2829757C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- slag
- flux
- steel
- argon
- stainless steel
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 29
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 18
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 14
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 title claims abstract description 14
- 238000002844 melting Methods 0.000 title abstract description 6
- 230000008018 melting Effects 0.000 title abstract description 3
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 40
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 24
- JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N diboron trioxide Chemical compound O=BOB=O JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229910052810 boron oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims abstract description 10
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract description 9
- VVTSZOCINPYFDP-UHFFFAOYSA-N [O].[Ar] Chemical compound [O].[Ar] VVTSZOCINPYFDP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims abstract description 8
- 229910000519 Ferrosilicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 claims abstract description 6
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 claims abstract description 6
- 239000004571 lime Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 claims abstract description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910021540 colemanite Inorganic materials 0.000 claims description 6
- VLCLHFYFMCKBRP-UHFFFAOYSA-N tricalcium;diborate Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]B([O-])[O-].[O-]B([O-])[O-] VLCLHFYFMCKBRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 claims description 4
- 239000011651 chromium Substances 0.000 abstract description 23
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 abstract description 18
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 14
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 7
- 239000000654 additive Substances 0.000 abstract description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 5
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 21
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 21
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 7
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 6
- 229910000604 Ferrochrome Inorganic materials 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 239000010436 fluorite Substances 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 5
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QDOXWKRWXJOMAK-UHFFFAOYSA-N dichromium trioxide Chemical compound O=[Cr]O[Cr]=O QDOXWKRWXJOMAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 3
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001021 Ferroalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000589 SAE 304 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 1
- 230000003009 desulfurizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000009851 ferrous metallurgy Methods 0.000 description 1
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- DECCZIUVGMLHKQ-UHFFFAOYSA-N rhenium tungsten Chemical compound [W].[Re] DECCZIUVGMLHKQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к сталеплавильному производству, и может быть использовано при выплавке низкоуглеродистых высокохромистых нержавеющих марок стали с применением флюса, содержащего оксид бора, в восстановительный период аргонокислородного рафинирования металла.The invention relates to the field of ferrous metallurgy, namely to steelmaking, and can be used in the smelting of low-carbon high-chromium stainless steel grades using a flux containing boron oxide during the recovery period of argon-oxygen refining of metal.
До начала широкого использования газообразного кислорода активно применялся «чистый» (без окисления примесей) процесс переплава легированных отходов в дуговой сталеплавильной печи (ДСП) (Jalkanen, H., Holappa, L. Converter Steelmaking. In: S. Seetharaman (Eds.), Treatise on Process Metallurgy. Vol. 3. Oxford, UK: Elsevier, 2013. P. 223-270). Однако этот способ не позволяет получить содержание углерода в стали менее 0,12% из-за науглероживания металла материалом электродов.Before the widespread use of gaseous oxygen, a “clean” (without oxidation of impurities) process of remelting alloy waste in an electric arc furnace (EAF) was widely used (Jalkanen, H., Holappa, L. Converter Steelmaking. In: S. Seetharaman (Eds.), Treatise on Process Metallurgy. Vol. 3. Oxford, UK: Elsevier, 2013. P. 223-270). However, this method does not allow obtaining a carbon content in steel of less than 0.12% due to carburization of the metal by the electrode material.
Для решения этой проблемы процесс выплавки низкоуглеродистой нержавеющей стали осуществляют разбавлением металлошихты присадками малоуглеродистого мягкого железа (≤0,05% С), доля которого достигает 35-45% (Поволоцкий Д.Я. Основы технологии производства стали. - 2004). Однако при этом возникает необходимость использования большого количества низкоуглеродистого феррохрома и никеля для доводки металла до марочного химического состава. Дорогостоящий низкоуглеродистый феррохром необходим, чтобы избежать нежелательного науглероживания металла. К недостаткам также можно отнести невозможность окисления ряда вредных примесей.To solve this problem, the process of smelting low-carbon stainless steel is carried out by diluting the metal charge with additives of low-carbon soft iron (≤0.05% C), the share of which reaches 35-45% (Povolotsky D.Ya. Fundamentals of steel production technology. - 2004). However, this requires the use of a large amount of low-carbon ferrochrome and nickel to bring the metal to the grade chemical composition. Expensive low-carbon ferrochrome is necessary to avoid undesirable carburization of the metal. The disadvantages also include the impossibility of oxidizing a number of harmful impurities.
Известен способ выплавки низкоуглеродистых нержавеющих марок стали с использованием накопленных запасов легированных отходов по технологии переплава с окислением избыточного углерода газообразным кислородом (авторское свидетельство SU 730820, опубликовано 30.04.1980). В ходе процесса расплав обезуглероживают путем продувки кислородом, пока содержание углерода в стали не опустится ниже 0,08% при содержании хрома 10-14%. В процессе переплава температура процесса достигает 1750-1800°C, что является термодинамически благоприятной с точки зрения развития реакции окисления углерода кислородом, которая при высоких температурах преобладает над реакцией окисления хрома. Несмотря на это, часть хрома окисляется и переходит в шлак в виде оксида, который затем восстанавливают кремнием или алюминием. Наблюдаемый угар хрома и невозможность получения низкого содержания углерода в стали (0,03% и менее) влекут за собой необходимость разбавления металла малоуглеродистым мягким железом и компенсацию потерь хрома при помощи низкоуглеродистого феррохрома.A method is known for smelting low-carbon stainless steel grades using accumulated reserves of alloyed waste using remelting technology with oxidation of excess carbon with gaseous oxygen (Author's Certificate SU 730820, published on 30.04.1980). During the process, the melt is decarburized by blowing with oxygen until the carbon content in the steel drops below 0.08% with a chromium content of 10-14%. During remelting, the process temperature reaches 1750-1800°C, which is thermodynamically favorable from the point of view of the development of the oxidation reaction of carbon with oxygen, which at high temperatures prevails over the oxidation reaction of chromium. Despite this, some of the chromium is oxidized and passes into slag in the form of oxide, which is then reduced with silicon or aluminum. The observed chromium loss and the impossibility of obtaining a low carbon content in steel (0.03% or less) entail the need to dilute the metal with low-carbon soft iron and compensate for chromium losses using low-carbon ferrochrome.
Известен способ получения низкоуглеродистой нержавеющей стали АКР (Поволоцкий Д.Я., Гудим Ю.А. Производство нержавеющей стали. Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 1988. 236 с. ). Ход процесса включает окислительный и восстановительный периоды. В окислительном периоде осуществляют обезуглероживание металла с целью получения низкоуглеродистого полупродукта. В ходе этого процесса неизбежно происходит окисление хрома и увеличение содержания Cr2O3 в шлаке до 18% и более. По достижении заданного содержания углерода в металле начинается восстановительный период, при этом продувку жидкого металла осуществляют исключительно аргоном. Целью данного периода является восстановление хрома из его оксида с последующей десульфурацией расплава. Для этого осуществляют присадку раскислителя и шлакообразующих материалов: ферросилиций марки ФС75 в количестве 15-20 кг/т; известь 10-25 кг/т, плавиковый шпат - 2-6 кг/т, и, по необходимости, низкоуглеродистый феррохром. Во время присадок раскислителя, корректирующих добавок и извести расплав перемешивают подаваемым через придонные фурмы аргоном при расходе 30-50 м3/мин в течение 5 и более минут. После формирования низкоокисленного восстановительного шлака основностью CaO/SiO2≥1,5 проводят десульфурацию металла, в ходе которой металл и шлак также продувают аргоном не менее 5 минут. A method for producing low-carbon stainless steel AKR is known (Povolotsky D. Ya., Gudim Yu. A. Stainless Steel Production. Chelyabinsk: Publishing House of South Ural State University, 1988. 236 p.). The process includes oxidation and reduction periods. During the oxidation period, the metal is decarburized in order to obtain a low-carbon semi-finished product. During this process, chromium is inevitably oxidized and the Cr 2 O 3 content in the slag increases to 18% or more. Upon reaching the specified carbon content in the metal, the reduction period begins, with the liquid metal being blown exclusively with argon. The purpose of this period is to restore chromium from its oxide with subsequent desulfurization of the melt. For this purpose, a deoxidizer and slag-forming materials are added: ferrosilicon grade FS75 in the amount of 15-20 kg/t; lime 10-25 kg/t, fluorspar - 2-6 kg/t, and, if necessary, low-carbon ferrochrome. During the addition of deoxidizer, corrective additives and lime, the melt is stirred with argon fed through the bottom tuyeres at a flow rate of 30-50 m3 /min for 5 minutes or more. After the formation of low-oxidized reducing slag with a basicity of CaO/ SiO2 ≥1.5, desulphurization of the metal is carried out, during which the metal and slag are also blown with argon for at least 5 minutes.
Данный способ имеет высокую производительность и высокое сквозное извлечение хрома, что позволяет снизить или, в некоторых случаях, исключить присадку низкоуглеродистого феррохрома и является самым распространённым методом, получения нержавеющей стали. Однако, его недостатком является использование плавикового шпата, который, снижая вязкость формируемых шлаков, не обеспечивает стабильность их составов и физико-химических свойств, ухудшая экологическую обстановку окружающей среды за счет образования вредных соединений - летучих фторидов, при этом происходит процесс силикатного распада твердых основных шлаков при их складировании.This method has high productivity and high through extraction of chromium, which allows to reduce or, in some cases, to exclude the addition of low-carbon ferrochrome and is the most common method of obtaining stainless steel. However, its disadvantage is the use of fluorspar, which, reducing the viscosity of the formed slags, does not ensure the stability of their compositions and physicochemical properties, worsening the ecological situation of the environment due to the formation of harmful compounds - volatile fluorides, while the process of silicate decomposition of solid basic slags occurs during their storage.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ выплавки низкоуглеродистой нержавеющей стали дуплекс- процессом, заключающийся в получении в дуговой сталеплавильной печи (ДСП) углеродистого полупродукта и последующую обработку расплава в агрегате аргонокислородного рафинирования путем присадки в восстановительный период ферросилиция, извести и флюса в виде плавикового шпата для разжижения шлака (патент РФ № 2268310, Челябинский металлургический комбинат «МЕЧЕЛ», опубликовано 20.01.2006 - прототип). The closest in technical essence to the claimed method is the method of smelting low-carbon stainless steel by the duplex process, which consists of obtaining a carbon semi-finished product in an electric arc furnace (EAF) and subsequent processing of the melt in an argon-oxygen refining unit by adding ferrosilicon, lime and flux in the form of fluorspar to liquefy the slag during the reduction period (RU Patent No. 2268310, Chelyabinsk Metallurgical Plant "MECHEL", published 20.01.2006 - prototype).
Несмотря на высокую производительность, способ имеет ряд недостатков: использование ферросиликохрома, увеличивающее себестоимость стали, и добавка плавикового шпата, которая приводит к образованию вредных летучих фторидов, что негативно влияет на экологию вблизи предприятия. Despite its high productivity, the method has a number of disadvantages: the use of ferrosilicon chrome, which increases the cost of steel, and the addition of fluorspar, which leads to the formation of harmful volatile fluorides, which negatively affects the environment near the plant.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении жидкоподвижности шлаков, за счет образования легкоплавких фаз и улучшении экологических показателей процесса, а также облегчает процесс восстановления хрома из шлака и частичное восстановление бора, выступающего, как микролегирующая добавка.The technical result of the proposed invention consists in increasing the fluidity of slags, due to the formation of low-melting phases and improving the environmental performance of the process, and also facilitating the process of restoring chromium from slag and partial restoration of boron, which acts as a microalloying additive.
Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе выплавки низкоуглеродистой нержавеющей стали дуплекс - процессом, включающем выплавку в дуговой сталеплавильной печи (ДСП) углеродистого полупродукта и последующую обработку расплава в агрегате аргонокислородного рафинирования путем присадки в восстановительный период ферросилиция, извести и флюса для разжижения шлака, согласно изобретения используют флюс, содержащий оксид бора, в количестве 10,0-17,14 г флюса на 1 кг стали при основности шлака 1,5-2,0 и температуре аргонокислородного рафинирования 1700°С. The specified technical result is achieved by the fact that in the proposed method for smelting low-carbon stainless steel duplex - a process including smelting in an electric arc furnace (EAF) of a carbon semi-finished product and subsequent processing of the melt in an argon-oxygen refining unit by adding ferrosilicon, lime and flux to liquefy the slag during the reduction period, according to the invention, a flux containing boron oxide is used in an amount of 10.0-17.14 g of flux per 1 kg of steel with a slag basicity of 1.5-2.0 and an argon-oxygen refining temperature of 1700°C.
При этом в качестве флюса, содержащего оксид бора, используют колеманит, содержащий 40-43% B2O3, 27% CaO, в количестве 10-15 г флюса на 1 кг стали или борат кальция, содержащий 35,5-43,0% B2O3, 21,4% CaO, в количестве 11,42- 17,14 г флюса на 1 кг стали.In this case, colemanite containing 40-43% B2O3 , 27% CaO, in the amount of 10-15 g of flux per 1 kg of steel, or calcium borate containing 35.5-43.0% B2O3 , 21.4 % CaO, in the amount of 11.42-17.14 g of flux per 1 kg of steel, is used as a flux containing boron oxide.
А именно, в качестве флюса, содержащего оксид бора, используют турецкий колеманит, содержащий 40% B2O3, 27% CaO в количестве 10-15 г флюса на 1 кг стали (ООО «Эти-продактс», Турция) или отечественный борат кальция, содержащий 35,5-43,0% B2O3, 21,4% CaO в количестве 11,42-17,14 г флюса на 1 кг стали (ООО «Дальнегорский ГОК», РФ), что облегчает процесс восстановления хрома из шлака, улучшает его десульфурирующую способность и частичное восстановление бора, выступающего, как микролегирующая добавка.Namely, Turkish colemanite containing 40% B2O3 , 27% CaO in the amount of 10-15 g of flux per 1 kg of steel (OOO Eti-products, Turkey) or domestic calcium borate containing 35.5-43.0% B2O3 , 21.4% CaO in the amount of 11.42-17.14 g of flux per 1 kg of steel (OOO Dalnegorsk GOK, Russian Federation) are used as a flux containing boron oxide, which facilitates the process of chromium recovery from slag, improves its desulfurizing ability and partial recovery of boron, which acts as a microalloying additive.
Кроме того, улучшает экологические показатели из-за отсутствия летучих фторидов и исключения процесса силикатного распада твердых основных шлаков.In addition, it improves environmental performance due to the absence of volatile fluorides and the elimination of the process of silicate decomposition of solid basic slags.
Пример. В заявляемом способе выплавки низкоуглеродистой нержавеющей стали марки 08Х18Н10 (отечественный аналог стали AISI 304) взамен плавикового шпата используют присадку к шлаку экологически безопасного флюса, содержащего оксид бора. Для этого в лабораторных условиях был получен опытный образец расплава металла (0,03% C, 0,28% Si, 1,46% Mn, 16% Cr, 7% Ni, Fe - ост.), соответствующий химическому составу металла начала периода восстановления, массой 1000 г, который помещали в магнезиальный тигель, установленный в электропечи сопротивления и нагревали до температуры 1700°С. Для предотвращения окисления металла была создана инертная атмосфера путем подачи аргона в печь. Контроль температуры проводили вольфрам-рениевой термопарой BP5/20. После полного расплавления на «зеркале» металла наводили шлак, содержащий 40-50% CaO, 25-30% SiO2, 17,5-18,2% Cr2O3, 8,3-8,6% MgO и 3,1-3,2% Al2O3 в количестве 14% от массы расплава металла. Для получения концентрации 3-7% B2O3 в шлаке проводили присадку кускового колеманита 7,5-17,5 г. В момент завершения формирования шлака вводили ферросилиций ФС75 в количестве 2%, что соответствует 20 г ферросплава 1 кг стали. Выдержка расплава при температуре 1700°С составляла 30 мин, плавки проводили при основности шлака 1,5 и 2,0. Example. In the claimed method for smelting low-carbon stainless steel grade 08X18N10 (a domestic analogue of AISI 304 steel), instead of fluorspar, an environmentally friendly flux containing boron oxide is added to the slag. For this purpose, a pilot sample of the metal melt (0.03% C, 0.28% Si, 1.46% Mn, 16% Cr, 7% Ni, Fe - the rest) was obtained in laboratory conditions. The sample weighed 1000 g and corresponded to the chemical composition of the metal at the beginning of the reduction period. The sample was placed in a magnesia crucible installed in a resistance electric furnace and heated to a temperature of 1700°C. To prevent oxidation of the metal, an inert atmosphere was created by feeding argon into the furnace. The temperature was controlled using a BP5/20 tungsten-rhenium thermocouple. After complete melting, slag containing 40-50% CaO, 25-30% SiO 2 , 17.5-18.2% Cr 2 O 3 , 8.3-8.6% MgO and 3.1-3.2% Al 2 O 3 in an amount of 14% of the metal melt weight was added to the metal “mirror”. To obtain a concentration of 3-7% B 2 O 3 in the slag, 7.5-17.5 g of lump colemanite was added. At the moment of completion of slag formation, 2% of ferrosilicon FS75 was added, which corresponds to 20 g of ferroalloy per 1 kg of steel. The melt was held at a temperature of 1700 °C for 30 min, the melts were carried out with a slag basicity of 1.5 and 2.0.
В таблице приведены варианты расхода материалов прототипа и заявленных шихтовок (варианты 1-4) при начальной концентрации Cr2O3, в шлаке 18%. Также приведены составы шлака и металла, изменяющиеся во время реализации предлагаемых вариантов при разной основности.The table shows the variants of the prototype material consumption and the declared batches (variants 1-4) at an initial concentration of Cr 2 O 3 in the slag of 18%. The compositions of the slag and metal, which change during the implementation of the proposed variants at different basicities, are also shown.
При недостаточном содержании флюса в шлаке (3% B2O3, вариант 1, см. таблицу) не происходит образования необходимого количества легкоплавких фаз, что приводит к увеличению вязкости шлака, и, как следствие, снижению степени восстановления хрома и ухудшению десульфурации стали. Концентрация Cr2O3 в шлаке составляет 0,42 и 0,25% при основности 1,5 и 2,0. Содержание серы при увлечении основности уменьшается с 0,013 до 0,009%.With insufficient flux content in the slag (3% B2O3 , variant 1, see table) , the required amount of low-melting phases is not formed, which leads to an increase in slag viscosity and, as a consequence, a decrease in the degree of chromium reduction and deterioration of steel desulphurization. The concentration of Cr2O3 in the slag is 0.42 and 0.25% with a basicity of 1.5 and 2.0. The sulfur content decreases from 0.013 to 0.009% with an increase in basicity.
Содержание B2O3 в шлаке 4-6% (вариант 2 и 3) является рациональным с технологической точки зрения. Данных концентраций достаточно для формирования значительного количества легкоплавких соединений, оказывающих положительное влияние на физико-химические свойства формируемого шлака. Реализация заявленных вариантов шихтовки (вариант 2 и 3) обеспечивает низкий уровень концентрации Cr2O3 в шлаке 0,25-0,28% при основности 1,5, которая снижается до 0,08-0,10% при увеличении основности до 2.0. При этом наблюдается более эффективное удаление серы, содержание которой в металле находится на уровне 0,007-0,012% при 4-6% оксида бора, что меньше чем у прототипа (0,018-0,016% [S]) и не выходит за рамки требований ГОСТ 5632-72. Одновременно с этим при заданных концентрациях B2O3 в шлаке протекает процесс микролегирования стали бором, количество которого не превышает 0,006%, что положительно влияет на коррозионную стойкость нержавеющей стали.The content of B 2 O 3 in the slag of 4-6% (options 2 and 3) is rational from the technological point of view. These concentrations are sufficient to form a significant amount of low-melting compounds that have a positive effect on the physicochemical properties of the formed slag. The implementation of the declared batching options (options 2 and 3) provides a low level of Cr 2 O 3 concentration in the slag of 0.25-0.28% with a basicity of 1.5, which decreases to 0.08-0.10% with an increase in basicity to 2.0. At the same time, more effective removal of sulfur is observed, the content of which in the metal is at the level of 0.007-0.012% with 4-6% boron oxide, which is less than that of the prototype (0.018-0.016% [S]) and does not go beyond the requirements of GOST 5632-72. At the same time, at given concentrations of B 2 O 3 in the slag, the process of microalloying steel with boron occurs, the amount of which does not exceed 0.006%, which has a positive effect on the corrosion resistance of stainless steel.
Согласно варианту 4, выплавка металла под шлаком, содержащим 8% оксида бора в шлаке, ведет к избытку бора в нём (0,008%) и ухудшению восстановления хрома, что подтверждается повышенным остаточным уровнем Cr2O3 в шлаке (0,20-0,32%). Помимо этого, увеличивается расход флюса, и, как следствие, себестоимость производства нержавеющей стали.According to variant 4, smelting metal under slag containing 8% boron oxide in the slag leads to excess boron in it (0.008%) and deterioration of chromium recovery, which is confirmed by the increased residual level of Cr 2 O 3 in the slag (0.20-0.32%). In addition, the consumption of flux increases, and, as a consequence, the cost of stainless steel production.
Таким образом, отличие предлагаемого способа от прототипа состоит в том, что оксид бора, содержащийся в колеманите или борате кальция, способствует разжижению шлака и снижению в нём концентрации серы до 0,012-0,014%, Cr2O3 вплоть до 0,08% при основности 2,0. Переходящий в металл бор улучшает его характеристики (жаропрочность, сопротивление к межкристаллитной коррозии), а сформированный высокоосновный шлак после застывания остаётся стабилизированным, что благоприятно сказывается на экологической обстановке. Предлагаемые пределы содержания оксида бора в шлаке связаны с реальными производственными условиями и подтверждаются практической пользой от мероприятия.Thus, the difference between the proposed method and the prototype is that boron oxide contained in colemanite or calcium borate helps liquefy the slag and reduce the sulfur concentration in it to 0.012-0.014%, Cr 2 O 3 up to 0.08% with a basicity of 2.0. Boron passing into the metal improves its characteristics (heat resistance, resistance to intercrystalline corrosion), and the formed highly basic slag remains stabilized after solidification, which has a beneficial effect on the environmental situation. The proposed limits of boron oxide content in slag are related to real production conditions and are confirmed by the practical benefits of the event.
Таблица. Расход присаживаемых в восстановительный период материалов на 1 кг стали и состав металла и шлака в конце периода восстановленияTable. Consumption of materials added during the recovery period per 1 kg of steel and the composition of metal and slag at the end of the recovery period
%(B 2 O 3 ) outg
%
Claims (3)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2829757C1 true RU2829757C1 (en) | 2024-11-05 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4426223A (en) * | 1981-10-19 | 1984-01-17 | Council For Mineral Technology | Refining of ferrochromium metal |
| EP1144697A1 (en) * | 1998-12-09 | 2001-10-17 | Elkem ASA | Reduction of chromium content in slag during melting of stainless steel in electric arc furnaces |
| RU2222629C2 (en) * | 2002-03-18 | 2004-01-27 | ОАО "ТНК "Казхром" | Refined ferrochrome smelting process |
| RU2268310C2 (en) * | 2003-12-24 | 2006-01-20 | ОАО Челябинский металлургический комбинат "МЕЧЕЛ" | Duplex process for stainless steel melting |
| RU2424343C2 (en) * | 2009-05-25 | 2011-07-20 | АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "Транснациональная компания "КАЗХРОМ" (АО "ТНК "Казхром") | Procedure for melting refined ferro-chromium |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4426223A (en) * | 1981-10-19 | 1984-01-17 | Council For Mineral Technology | Refining of ferrochromium metal |
| EP1144697A1 (en) * | 1998-12-09 | 2001-10-17 | Elkem ASA | Reduction of chromium content in slag during melting of stainless steel in electric arc furnaces |
| RU2222629C2 (en) * | 2002-03-18 | 2004-01-27 | ОАО "ТНК "Казхром" | Refined ferrochrome smelting process |
| RU2268310C2 (en) * | 2003-12-24 | 2006-01-20 | ОАО Челябинский металлургический комбинат "МЕЧЕЛ" | Duplex process for stainless steel melting |
| RU2424343C2 (en) * | 2009-05-25 | 2011-07-20 | АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "Транснациональная компания "КАЗХРОМ" (АО "ТНК "Казхром") | Procedure for melting refined ferro-chromium |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2608865C2 (en) | Method of desulphurising steel | |
| EP0523167A1 (en) | Compositions and methods for synthesizing ladle slags, treating ladle slags, and coating refractory linings | |
| CN114318108A (en) | Production method of ultra-low-aluminum high-purity industrial pure iron | |
| US4391633A (en) | Process for dephosphorization, desulfurization and denitrification of chromium-containing pig iron | |
| CN112029961B (en) | Aluminum deoxidation method for nitrogen-containing super stainless steel | |
| RU2829757C1 (en) | Method of melting low-carbon stainless steel by duplex process | |
| JP2002167647A (en) | Si deoxidized steel excellent in fatigue strength and method for producing the same | |
| JP5333542B2 (en) | Desulfurization method for molten steel and molten iron alloy | |
| JPH02232313A (en) | Dephosphorizing agent for molten steel | |
| CN114292984B (en) | LF refining slag component research [ Mn ] [ Si ] element RC process method | |
| JPH0246647B2 (en) | ||
| JP4765374B2 (en) | Desulfurization treatment method for chromium-containing hot metal | |
| CN115652184A (en) | Method for smelting ultrapure ferrite stainless steel by using slag melting agent in AOD converter | |
| KR101786931B1 (en) | Method for refining of molten stainless steel | |
| JP7255639B2 (en) | Molten steel desulfurization method and desulfurization flux | |
| JPH10245620A (en) | Refining method of Ti, S containing stainless steel | |
| JP4648820B2 (en) | Method for producing extremely low sulfur chromium-containing molten steel | |
| RU2786100C1 (en) | Method for the production of vanadium-containing steel (options) | |
| RU2786778C1 (en) | Alloy for processing of melts of iron in the processes of ferrous metallurgy | |
| JP7480751B2 (en) | METHOD FOR DENITRATION OF MOLTEN STEEL AND METHOD FOR PRODUCING STEEL | |
| RU2228368C1 (en) | Method of production of steel | |
| JP5481899B2 (en) | Hot metal desulfurization agent and desulfurization treatment method | |
| CN101365811A (en) | Flux used in smelting low-nitrogen, low-oxygen, and low-sulfur steel | |
| JP3658037B2 (en) | Melting method of low Al ultra low sulfur steel | |
| SU652223A1 (en) | Method of producing chromium steel for bearings |