RU2833976C1 - Method of steel melting in furnaces with acid lining - Google Patents
Method of steel melting in furnaces with acid lining Download PDFInfo
- Publication number
- RU2833976C1 RU2833976C1 RU2024108475A RU2024108475A RU2833976C1 RU 2833976 C1 RU2833976 C1 RU 2833976C1 RU 2024108475 A RU2024108475 A RU 2024108475A RU 2024108475 A RU2024108475 A RU 2024108475A RU 2833976 C1 RU2833976 C1 RU 2833976C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- slag
- steel
- melting
- ladle
- metal
- Prior art date
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 93
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 93
- 238000002844 melting Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 230000008018 melting Effects 0.000 title claims abstract description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 239000002253 acid Substances 0.000 title claims abstract description 25
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 120
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 75
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 43
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 43
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims abstract description 19
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 17
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 claims abstract description 12
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 10
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 7
- ITZMJVLQOXZJFN-UHFFFAOYSA-J calcium strontium dicarbonate Chemical compound [Sr+2].C([O-])([O-])=O.[Ca+2].C([O-])([O-])=O ITZMJVLQOXZJFN-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims abstract description 5
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 38
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims description 18
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 claims description 3
- 235000017550 sodium carbonate Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000010436 fluorite Substances 0.000 claims description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims description 2
- 108700016175 ASM 5-10 Proteins 0.000 claims 1
- UYAYTHJGIAPKNN-RBSBUORBSA-N asm 5-10 Chemical compound C1=C([N+]([O-])=O)C2=NON=C2C(N(C)CC(=O)OC2=CC=C(C=C2)CC[C@@](C)(O)[C@H]2CC34C=C[C@@]2(OC)[C@H]2[C@]54CCN(C)[C@@H]3CC3=CC=C(C(O2)=C35)OC)=C1 UYAYTHJGIAPKNN-RBSBUORBSA-N 0.000 claims 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 24
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 8
- 229910001021 Ferroalloy Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract description 6
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 238000011049 filling Methods 0.000 abstract description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 abstract description 3
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 2
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 23
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 21
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 20
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 18
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 16
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 12
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 11
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 10
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 9
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 9
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 7
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 7
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 7
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 6
- 229910000616 Ferromanganese Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910000519 Ferrosilicon Inorganic materials 0.000 description 6
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 6
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- DALUDRGQOYMVLD-UHFFFAOYSA-N iron manganese Chemical compound [Mn].[Fe] DALUDRGQOYMVLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 6
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 5
- OBNDGIHQAIXEAO-UHFFFAOYSA-N [O].[Si] Chemical class [O].[Si] OBNDGIHQAIXEAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 5
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 5
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 5
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 5
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 4
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 4
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 4
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 3
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 3
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 3
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 3
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L manganese oxide Inorganic materials [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- PPNAOCWZXJOHFK-UHFFFAOYSA-N manganese(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Mn+2] PPNAOCWZXJOHFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910004261 CaF 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 2
- 230000035508 accumulation Effects 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 208000018459 dissociative disease Diseases 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000016507 interphase Effects 0.000 description 2
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- -1 AlO+ cation Chemical class 0.000 description 1
- 101100436078 Caenorhabditis elegans asm-2 gene Proteins 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001417490 Sillaginidae Species 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000010216 calcium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 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
- VASIZKWUTCETSD-UHFFFAOYSA-N manganese(II) oxide Inorganic materials [Mn]=O VASIZKWUTCETSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000001303 quality assessment method Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical class [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 239000000161 steel melt Substances 0.000 description 1
- IATRAKWUXMZMIY-UHFFFAOYSA-N strontium oxide Chemical class [O-2].[Sr+2] IATRAKWUXMZMIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
Abstract
Description
Известны способы выплавки стали в кислых дуговых электропечах, включающие заправку печи, завалку шихты, ее расплавление, окислительный период, раскисление и выпуск металла в ковш. При выплавке стали для фасонного литья в печах с кислой футеровкой восстановительный период, как правило, отсутствует и сталь раскисляют осаждающим методом. Если содержание кремния в металле ниже, чем требуется в выплавляемой стали, то за 7-10 мин до выпуска в печь присаживают ферросилиций. Ферромарганец вводят либо в печь (за 3-5 мин до выпуска), либо в ковш. Алюминий для окончательного раскисления вводят в ковш. [Кудрин В.А. Теория и технология производства стали / В.А. Кудрин: Учебник для вузов. - М.: «Мир», ООО «Издательство ACT», 2003. - 528 с.]. Недостатком кислого процесса, является то, что структура кислого шлака после расплавления и окислительного периода состоит обычно из сложных кремнекислородных комплексов, обуславливающих весьма низкую жидкотекучесть шлака и, как следствие, низкую скорость массообменных процессов. В результате структура металла загрязнена экзогенными неметаллическими включениями. Кроме того, в кислой печи сера и фосфор не удаляются из стали, что приводит к наличию в металле большого количества эндогенных неметаллических включений. В конечном итоге сталь обладает низкими значениями механических свойств. There are known methods of smelting steel in acid electric arc furnaces, including furnace charging, batch loading, melting, oxidation period, deoxidation and metal tapping into a ladle. When smelting steel for shaped casting in furnaces with acid lining, the reduction period is usually absent and the steel is deoxidized by the precipitation method. If the silicon content in the metal is lower than required in the steel being smelted, ferrosilicon is added 7-10 minutes before tapping into the furnace. Ferromanganese is added either to the furnace (3-5 minutes before tapping) or to the ladle. Aluminum is added to the ladle for final deoxidation. [Kudrin V.A. Theory and Technology of Steel Production / V.A. Kudrin: Textbook for Universities. - M .: "Mir", OOO "Izdatelstvo AST", 2003. - 528 p.]. The disadvantage of the acid process is that the structure of the acid slag after melting and the oxidation period usually consists of complex silicon-oxygen complexes, which cause very low fluidity of the slag and, as a consequence, low rate of mass exchange processes. As a result, the structure of the metal is contaminated with exogenous non-metallic inclusions. Also in the sour oven sulfur and phosphorus are not removed from the steel, which leads to the presence of a large number of endogenous non-metallic inclusions in the metal. Ultimately, the steel has low mechanical properties.
Цель изобретения - повышение качества и механических свойств кислой стали за счет снижения концентрации неметаллических эндогенных и экзогенных включений, а также снижение себестоимости стали за счет уменьшения расхода раскислителей и легирующих материалов путем уменьшения степени окисленности и увеличения жидкоподвижности шлаковой фазы. Поставленная цель достигается тем, что в технологический процесс плавки вводится восстановительный период плавки.The purpose of the invention is to improve the quality and mechanical properties of acid steel by reducing the concentration of non-metallic endogenous and exogenous inclusions, as well as to reduce the cost of steel by reducing the consumption of deoxidizers and alloying materials by reducing the degree of oxidation and increasing the fluidity of the slag phase. The stated goal is achieved by introducing a reduction period of smelting into the technological process of smelting.
Наиболее близким по технической сущности, общим признакам, и достигаемому результату является раскисление кислой стали в дуговых печах шлакообраэующей смесью [SU 1705360 A1. Белокуров С.М., Кривоносов В.В., Жуйков О.В., и [др.]. Шлакообразующая смесь для раскисления кислой стали. Публикация: 1992.01.15, Подача: 1990.04.06]. Предлагаемая смесь включает в себя: шамот 45-50%, кварцевый песок 30-35%, графит 10-12% и алюминий 8-10%. При этом смесь загружается на шлак сразу после проведения окислительного периода в количестве 8-12 кг/т. Недостатком способа является наличие кварцевого песка в смеси. Это обуславливает уменьшение жидкотекучести кислого шлака, что негативно влияет на развитие массообменных процессов при раскислении и легировании металла: увеличивается концентрация оксидных неметаллических включений в металле, снижаются значения механических свойств последнего, растет расход раскислителей и легирующих материалов. Вносимый шамотом оксид алюминия ведет себя как основной оксид и диссоциирует по схеме 2AlO++ O2. При этом катион AlO+ разрушает крупные кремнекислородные комплексы, повышая тем самым жидкотекучесть шлака и скорость массообменных процессов. Вместе с тем, непостоянство химического состава шамота не позволяет эффективно использовать его восстановительный потенциал. Алюминий в составе смеси используют в виде крупных гранул, что снижает суммарную удельную поверхность кусочков и реакционную способность раскислителя.The closest in technical essence, general features, and achieved result is the deoxidation of acid steel in arc furnaces with a slag-forming mixture [SU 1705360 A1. Belokurov S.M., Krivonosov V.V., Zhukov O.V., et al.]. Slag-forming mixture for deoxidation of acid steel. Publication: 1992.01.15, Submission: 1990.04.06]. The proposed mixture includes: chamotte 45-50%, quartz sand 30-35%, graphite 10-12% and aluminum 8-10%. In this case, the mixture is loaded onto the slag immediately after the oxidation period in an amount of 8-12 kg/t. The disadvantage of the method is the presence of quartz sand in the mixture. This causes a decrease in the fluidity of the acid slag, which negatively affects the development of mass-exchange processes during deoxidation and alloying of the metal: the concentration of oxide non-metallic inclusions in the metal increases, the values of the mechanical properties of the latter decrease, the consumption of deoxidizers and alloying materials increases. The aluminum oxide introduced by chamotte behaves as a basic oxide and dissociates according to the scheme 2AlO++ O 2 . In this case, the AlO+ cation destroys large silicon-oxygen complexes, thereby increasing the fluidity of the slag and the rate of mass-exchange processes. At the same time, the inconstancy of the chemical composition of chamotte does not allow its reducing potential to be effectively used. Aluminum in the mixture is used in the form of large granules, which reduces the total specific surface area of the pieces and the reactivity of the deoxidizer.
Для устранения этих недостатков разработали новые раскислительные и рафинирующую смеси, вспенивающие, разжижающие и рафинирующие шлак. Основным отличием смесей является высокая дисперсность компонентов, что резко повышает их активность. Рационально использовать две раскислительные смеси. Первая из них разжижает шлак и готовит его к эффективному рафинированию второй смесью. Назвали эту смесь РД19ПК. Состав смеси соответствует требованиям ТУ 1718-007-52044633-2016. Содержание обозначения РД19ПК следующее: РД - раскислитель диффузионный; П - порошковый; К - для кислых печей; 19 - соотношение массовых частей углеродсодержащего материала (УСМ) и кальций стронциевого карбоната (КСК) 1:9. Основу смеси составляет дисперсный кальций-стронциевый карбонат КСК (70-80%) с размерами частиц 20 мкм.To eliminate these shortcomings, new deoxidizing and refining mixtures were developed that foam, liquefy and refine the slag. The main difference between the mixtures is the high dispersion of the components, which dramatically increases their activity. It is rational to use two deoxidizing mixtures. The first one liquefies the slag and prepares it for effective refining with the second mixture. This mixture was called RD19PK. The composition of the mixture meets the requirements of TU 1718-007-52044633-2016. The content of the RD19PK designation is as follows: RD - diffusion deoxidizer; P - powder; K - for acid furnaces; 19 - the ratio of mass parts of carbon-containing material (CCM) and calcium strontium carbonate (KSK) 1:9. The basis of the mixture is dispersed calcium strontium carbonate KSK (70-80%) with a particle size of 20 μm.
Высокие температуры в печи с кислой футеровкой (>1600°С) способствуют интенсивной диссоциации CaCO3 и SrCO. В результате диссоциации образуются CaO, SrO, и CO2. Основные оксиды эффективно разрушают крупные кремнекислородные комплексы, повышая тем самым жидкотекучесть шлака и скорость диффузионных процессов. Для интенсификации вспенивания шлака в смесь вводится 10-15% УСМ. Для повышения разжижающего потенциала смеси 10-5% КСК заменяется АСМ. Расчеты показывают, что количество частиц, которое внесет при подаче на шлак один килограмм смеси РД19ПК, равняется 1,9·1011 штук. В результате на каждый см3 шлака придется 9,3·105 частиц. Для сравнения размер кусков извести, применяемой на заводах для разрушения кремнекислородных комплексов и разжижения шлака, равен от 1 до 30 мм. Средний размер кусков извести составит 15,5 мм. Тогда общее количество частиц вносимым на шлак одним килограммом извести равняется 427 штук. На каждый кубический сантиметр шлака придется 2·10-3 частиц извести.High temperatures in a furnace with an acid lining (>1600°C) promote intensive dissociation of CaCO3 and SrCO. As a result of dissociation, CaO, SrO, and CO2 are formed. The main oxides effectively destroy large silicon-oxygen complexes, thereby increasing the fluidity of the slag and the rate of diffusion processes. To intensify slag foaming, 10-15% USM is introduced into the mixture. To increase the thinning potential of the mixture, 10-5% KSK is replaced with ASM. Calculations show that the number of particles that one kilogram of RD19PK mixture will introduce when feeding to slag is 1.9 x 1011 pieces. As a result, there will be 9.3 x 105 particles per cm3 of slag. For comparison, the size of lime pieces used in factories to destroy silicon-oxygen complexes and liquefy slag is from 1 to 30 mm. The average size of lime pieces is 15.5 mm. Then the total number of particles introduced into the slag by one kilogram of lime is 427 pieces. For each cubic centimeter of slag there will be 2 10 -3 particles of lime.
Удельная площадь межфазной поверхности смеси РД19ПК будет равняться 3000 см-1, а удельная площадь межфазной поверхности извести равна 3,8 см-1, то есть в 789 раз меньше. С уменьшением размера частиц от 1,55 см до 1·10-3 см реакционная способность, а значит и интенсификация химических взаимодействий возрастет в .The specific area of the interphase surface of the RD19PK mixture will be equal to 3000 cm -1 , and the specific area of the interphase surface of lime is equal to 3.8 cm -1 , i.e. 789 times less. With a decrease in particle size from 1.55 cm to 1 10 -3 cm, the reactivity, and therefore the intensification of chemical interactions, will increase by .
Образовавшиеся в результате диссоциации CaO и SrO освобождают FeO и MnO от связей с кремнеземом в кремнекислородных комплексах шлака и, тем самым, снижают его кислотность и разжижают шлак. Разжижает шлак и АСМ. Жидкоподвижный шлак усиливает способность его составляющих компонентов вступать в реакции. FeO и MnO, освобожденные от связей с SiO2, становятся активными, т.е. способными восстанавливаться. Образующийся при диссоциации КСК газ CO2 вспенивает шлак и активно замешивает в него РД19ПК. В свою очередь УСМ, находящийся в составе смеси, вступает в реакции с освобождающимися FeO и MnO, продолжает вспенивать шлак выделяющимся в результате реакций СО. Вспененный жидкоподвижный шлак экранирует дуги. В результате все тепло от них передается шлаку и металлу, что вызывает ускоренный рост температуры расплава по сравнению с рядовыми кислыми плавками. В результате обеспечивается благоприятная ситуация для проведения рафинировочных процессов.CaO and SrO formed as a result of dissociation release FeO and MnO from bonds with silica in silicon-oxygen complexes of slag and, thus, reduce its acidity and liquefy the slag. ASM also liquefies slag. Liquid-mobile slag enhances the ability of its components to enter into reactions. FeO and MnO, released from bonds with SiO 2, become active, i.e. capable of being reduced. The CO 2 gas formed during dissociation of KSK foams the slag and actively mixes RD19PK into it. In turn, USM, which is part of the mixture, reacts with the released FeO and MnO, continues to foam the slag with CO released as a result of reactions. Foamed liquid-mobile slag shields the arcs. As a result, all heat from them is transferred to the slag and metal, which causes an accelerated increase in the melt temperature compared to ordinary acid melts. As a result, a favorable situation is created for carrying out refining processes.
Для их интенсификации на вспененный шлак подается следующая раскислительная смесь. Ей присвоена марка РД21ПК. Состав смеси соответствует требованиям ТУ 1718-007-52044633-2016.To intensify them, the following deoxidizing mixture is fed to the foamed slag. It is assigned the RD21PK brand. The composition of the mixture meets the requirements of TU 1718-007-52044633-2016.
Содержание обозначения РД21ПК следующее: РД - раскислитель диффузионный; П - порошковый; К - для кислых печей; 21 - соотношение массовых частей УСМ и АСМ 2:1. В смесь введены дополнительно КСК и Na2CO3 (суммарно 20%) для снижения температуры плавления шлака и придания ему жидкоподвижности. После подачи смеси дисперсные С и Al, входящие в её состав, начинают активное восстановление FeO и MnO, освобожденных от связей с SiO2. Восстановленные Fe и Mn диффундируют в жидкую сталь, а FeO и MnO, находящиеся в расплаве, переходят в шлак, где вступают в реакции с Al и С и восстанавливаются. Таким образом, происходит рафинирование стали от оксидов, что способствует повышению ее жидкотекучести и механических свойств. Во время рафинировочного периода плавки за счет реакции восстановления оксидов углеродом выделяется газ СО, продолжающий вспенивать шлак. В результате температура металла под вспененным шлаком неуклонно растет, причем растет значительно быстрее, чем в обычных кислых плавках. Это способствует уменьшению времени плавки и экономии электроэнергии. По мере роста температуры металла и шлака начинают развиваться эндотермические реакции (1-3) восстановления Si из SiO2 результат которых позволяет экономить ферросилиций.The meaning of the RD21PK designation is as follows: RD - diffusion deoxidizer; P - powder; K - for acid furnaces; 21 - ratio of mass parts of USM and ASM 2:1. KSK and Na2CO3 (20% in total) are additionally introduced into the mixture to reduce the melting point of the slag and impart fluidity to it. After the mixture is fed, the dispersed C and Al included in its composition begin active reduction of FeO and MnO, released from bonds with SiO2 . Reduced Fe and Mn diffuse into liquid steel, and FeO and MnO, which are in the melt, pass into the slag, where they react with Al and C and are reduced. Thus, the steel is refined from oxides, which contributes to an increase in its fluidity and mechanical properties. During the refining period of smelting, due to the reaction of oxide reduction by carbon, CO gas is released, which continues to foam the slag. As a result, the temperature of the metal under the foamed slag steadily increases, and increases significantly faster than in conventional acid smelting. This helps reduce the smelting time and save electricity. As the temperature of the metal and slag increases, endothermic reactions (1-3) of Si reduction from SiO 2 begin to develop, the result of which allows saving ferrosilicon.
(SiO2) + 2 [С] = [Si] + 2СО↑, (1),(SiO 2 ) + 2 [C] = [Si] + 2СО↑, (1),
(SiO2) + 2 [Fe] = [Si] + 2 (FeO), (2),(SiO 2 ) + 2 [Fe] = [Si] + 2 (FeO), (2),
(SiO2) + 2 [Mn] - [Si] + 2 (MnO). (3).(SiO 2 ) + 2 [Mn] - [Si] + 2 (MnO). (3).
Таким образом, теоретически предпосылки показывают, что введение в технологический процесс плавки в печи с кислой футеровкой восстановительного периода с применением специальных дисперсных раскислительных смесей, разжижающих и вспенивающих шлак, повышающих его реакционную способность, может существенно снизить содержание оксидов в стали и повысить механические свойства стали и ее жидкотекучесть.Thus, theoretically, the prerequisites show that the introduction of a reduction period into the technological process of smelting in a furnace with an acid lining using special dispersed deoxidizing mixtures that liquefy and foam the slag, increasing its reactivity, can significantly reduce the oxide content in steel and increase the mechanical properties of steel and its fluidity.
Для усиления рафинирующего эффекта и дальнейшего повышения механических свойств применили внепечную обработку расплава рафинирующей смесью для ковшевой обработки стали, эффективность которой обеспечили использованием мелкодисперсных порошков. Ее назвали рафинирующая смесь универсальная (РСУ), так как она одинаково эффективна для внепечной обработки углеродистых и легированных сталей, выплавленных как в основных, так и в кислых печах. РСУ соответствует требованиям ТУ 1718-007-52044633-2016. В основу РСУ заложен дисперсный КСК в количестве 70-85%. Последний обеспечил адсорбционно-флотационный способ рафинирования стали в сочетании с образованием высокоосновного шлака, обладающего высокой сульфидоемкостью и способностью к ассимиляции неметаллических включений (НВ). Дисперсные карбонаты КСК при контакте с металлом диссоциируют. Выделяющийся газ СО2 осуществляет очистку расплавов при реализации двух процессов. Первый из них - удаление водорода, диффундировавшего в пузырек СО2. Второй процесс очистки расплава заключается в удалении НВ за счет флотирующего воздействия на них пузырьков газа. Флотацию НВ обеспечивает образующийся поток газа диоксида углерода. Рациональная присадка РСУ в ковш составляет 5 кг/т расплава. Количество частиц, вносимых 5 кг РСУ, будет равняться 9,95·1011 штук. На один кубический сантиметр расплава придется 7,76 104 штук газообразующих частиц. Удельная поверхность частиц составит 3000 см-1.To enhance the refining effect and further improve the mechanical properties, extra-furnace treatment of the melt was used with a refining mixture for ladle processing of steel, the efficiency of which was ensured by the use of fine powders. It was called a universal refining mixture (URM), since it is equally effective for extra-furnace treatment of carbon and alloy steels smelted both in basic and acid furnaces. URM meets the requirements of TU 1718-007-52044633-2016. URM is based on dispersed KSK in the amount of 70-85%. The latter ensured the adsorption-flotation method of refining steel in combination with the formation of a highly basic slag with high sulfide capacity and the ability to assimilate non-metallic inclusions (NI). Dispersed carbonates of KSK dissociate upon contact with metal. The released CO 2 gas purifies the melts during the implementation of two processes. The first of them is the removal of hydrogen diffused into the CO2 bubble. The second process of melt purification consists of removing HB due to the floating effect of gas bubbles on them. HB flotation is provided by the resulting flow of carbon dioxide gas. The rational addition of RSU to the ladle is 5 kg/t of melt. The number of particles introduced by 5 kg of RSU will be equal to 9.95 10 11 pieces. There will be 7.76 10 4 pieces of gas-forming particles per cubic centimeter of melt. The specific surface area of the particles will be 3000 cm -1 .
Таким образом, за счет дисперсности смеси ее рафинирующая способность резко увеличивается. Кроме того, этому способствует барботаж расплава при сливе металла в ковш, что увеличивает равномернее распределение пузырьков в объеме жидкого металла.Thus, due to the dispersion of the mixture, its refining capacity increases sharply. In addition, this is facilitated by bubbling of the melt when pouring the metal into the ladle, which increases the uniform distribution of bubbles in the volume of liquid metal.
Образующиеся после диссоциации карбонатов оксиды кальция и стронция служат основой для образования рафинирующего шлака. Повышения эффективности дисперсного КСК как рафинирующей присадки добились увеличением ассимилирующей способности образующегося шлака. Для ее повышения в смесь добавили Na2CO3 в количестве 5-10%. Карбонат Na, диссоциируя, усиливает адсорбционно-флотирующую способность РСУ, а образующийся Na2O резко снижает температуру плавления шлака и его вязкость. Na2O особенно эффективно снижает температуру плавления в сочетании с плавиковым шпатом CaF2. Поэтому в смесь добавили 5-10% CaF2. Очень важно, что такая смесь способна адсорбировать оксид алюминия и растворять его, повышая тем самым жидкотекучесть шлака, поэтому в смесь добавлено 5-10% АСМ. Обычно при выпуске производят окончательное раскисление алюминием в ковше. При этом образуется Al2O3, который адсорбируясь шлаком, дополнительно разжижает его.Calcium and strontium oxides formed after dissociation of carbonates serve as the basis for formation of refining slag. Increase of efficiency of dispersed KSK as a refining additive was achieved by increasing the assimilating capacity of the formed slag. To increase it, Na 2 CO 3 was added to the mixture in the amount of 5-10%. Na carbonate, dissociating, enhances the adsorption-flotation capacity of RSU, and the formed Na 2 O sharply reduces the melting point of the slag and its viscosity. Na 2 O especially effectively reduces the melting point in combination with fluorspar CaF 2 . Therefore, 5-10% CaF 2 was added to the mixture. It is very important that such a mixture is able to adsorb aluminum oxide and dissolve it, thereby increasing the fluidity of the slag, therefore 5-10% ASM was added to the mixture. Usually, during tapping, final deoxidation with aluminum is carried out in a ladle. In this case, Al 2 O 3 is formed, which, being adsorbed by the slag, further liquefies it.
Пример 1.Example 1.
В ООО «Ростовский литейный завод» производят стальные отливки для сельскохозяйственной техники из сталей 35Л. Вес отливок колеблется от одного до 50 кг. Выплавку стали для производства отливок осуществляют в электродуговых печах с кислой футеровкой ДСП - 3А и ДСП 5-МТ. Производимое литье относятся к отливкам общего назначения и к первой группе качества по ГОСТ 977-88. Поскольку при изготовлении отливок первой группы механические свойства не определяются, то в ходе экспериментальных плавок подтвердили теоретические предпосылки в части экономии ферросплавов, уменьшения времени плавки и экономии электроэнергии, повышении жидкотекучести стали, обеспечения полноты разливки металла без остатков в ковше, устранения брака по неспаям, недоливам, повышения срока службы ковшей.Rostov Foundry LLC produces steel castings for agricultural machinery from 35L steel. The weight of castings varies from one to 50 kg. Steel for casting production is smelted in electric arc furnaces with acid lining DSP - 3A and DSP 5-MT. The produced castings are classified as general-purpose castings and belong to the first quality group according to GOST 977-88. Since mechanical properties are not determined during the production of castings of the first group, the theoretical prerequisites in terms of saving ferroalloys, reducing the melting time and saving electricity, increasing the fluidity of steel, ensuring complete metal pouring without residues in the ladle, eliminating defects in unwelded joints, underfilling, and increasing the service life of ladles were confirmed during experimental melting.
Для решения поставленных задач в технологический процесс плавки было введено дополнительно диффузионное раскисление стали с использованием новых смесевых дисперсных раскислителей РД19ПК и РД21ПК, повышающих эффективность процесса плавки. До их внедрения на заводе восстановительный период плавки не проводили.To solve the tasks set, diffusion deoxidation of steel was additionally introduced into the melting process using new mixed dispersed deoxidizers RD19PK and RD21PK, increasing the efficiency of the melting process. Before their introduction, the plant did not conduct a recovery period of melting.
После окончания окислительного периода плавки останавливали кип стали присадкой в печь Фс45 и ФМН78. После получения химического анализа пробы (С = 0,35-0,37%, Mn = 0,2-0,25% и Si = 0,17-0,18%) начинали нагревать металл и производить поочередно диффузионное раскисление стали раскислительными смесями РД19ПК и РД21ПК. Определили рациональное количество присадок РД19ПК и РД21ПК, которое оказалось равным 2 кг/т жидкого.After the end of the oxidation period, the smelting was stopped by adding FS45 and FMN78 to the furnace. After obtaining a chemical analysis of the sample (C = 0.35-0.37%, Mn = 0.2-0.25% and Si = 0.17-0.18%), they began to heat the metal and alternately perform diffusion deoxidation of the steel with deoxidizing mixtures RD19PK and RD21PK. The rational amount of RD19PK and RD21PK additives was determined, which turned out to be equal to 2 kg/t of liquid.
Присадка РД19ПК способствовала быстрому покрытию шлака равномерным слоем дисперсными составляющими смеси. Карбонаты Ca, Sr и Na, находящиеся в смеси, быстро диссоциировали на CaO, SrO, NaO и CO2. Выделяющийся в результате реакции диссоциации CO2 вспенивал шлак и способствовал перемешиванию шлака и замешиванию в него компонентов смеси. Оксиды Ca, Na и Sr вытесняли FeO и MnO из силикатных конгломератов шлака, уменьшали его кислотность, делали шлак жидкоподвижным и, соответственно, существенно повышали его реакционные возможности. FeO и MnO, в свою очередь, активно восстанавливались до Fe и Mn дисперсным УСМ, находящимся в смеси РД19П по реакциямThe RD19PK additive contributed to the rapid coating of the slag with a uniform layer of dispersed components of the mixture. The carbonates of Ca, Sr and Na, present in the mixture, quickly dissociated into CaO, SrO, NaO and CO 2 . The CO 2 released as a result of the dissociation reaction foamed the slag and contributed to the mixing of the slag and the mixing of the components of the mixture into it. The oxides of Ca, Na and Sr displaced FeO and MnO from the silicate conglomerates of the slag, reduced its acidity, made the slag fluid and, accordingly, significantly increased its reactivity. FeO and MnO, in turn, were actively reduced to Fe and Mn by the dispersed USM, present in the RD19P mixture according to the reactions
(МеО) + (С) = [Ме]↓+ {CO}↑ (4)(MeO) + (C) = [Me]↓+ {CO}↑ (4)
Реакции 4 способствовали дополнительному вспениванию шлака в результате выделения пузырьков СО. Вспененный шлак экранировал электрические дуги, что позволяло интенсифицировать нагрев шлака и расплава. Дуги под вспененным шлаком горели стабильно, равномерно и тихо. В результате, создались благоприятные условия для дальнейшей интенсификации восстановительного периода.Reactions 4 promoted additional foaming of the slag as a result of the release of CO bubbles. The foamed slag shielded the electric arcs, which allowed for intensifying the heating of the slag and melt. The arcs under the foamed slag burned stably, evenly and quietly. As a result, favorable conditions were created for further intensification of the recovery period.
При подаче на шлак РД21ПК, находящиеся в нем Al и C, немедленно включались в восстановление FeO и MnO шлака по реакциям 4 и 5.When RD21PK was fed to the slag, the Al and C contained in it were immediately included in the reduction of FeO and MnO in the slag according to reactions 4 and 5.
3(MeO) + 2(Al) = 3[Ме]↓+ (Al2O3) (5)3(MeO) + 2(Al) = 3[Me]↓+ (Al 2 O 3 ) (5)
Восстановленные Fe и Mn диффундировали в расплав, а их оксиды, находящиеся в жидкой стали, по закону распределения переходили из расплава в шлак, где восстанавливались компонентами смеси. Смесь РД21П поддерживала шлак во вспененном состоянии. В результате в процессе восстановительного периода температура металла повышалась значительно быстрее, чем при обычной плавке, что привело к развитию эндотермических реакций 1-3.Reduced Fe and Mn diffused into the melt, and their oxides, present in liquid steel, according to the distribution law passed from the melt into the slag, where they were reduced by the mixture components. The RD21P mixture maintained the slag in a foamed state. As a result, during the reduction period, the metal temperature increased significantly faster than during conventional melting, which led to the development of endothermic reactions 1-3.
При достижении металлом температуры близкой к температуре выпуска в печь добавляли ферросилиций ФС45, а затем ферромарганец ФМн78 для доводки металла по химическому составу согласно действующей на заводе инструкции и по существующим нормам расхода из расчета получения в стали концентраций, %: Mn (0,5) и Si (0,3).When the metal reached a temperature close to the tapping temperature, ferrosilicon FS45 was added to the furnace, and then ferromanganese FMn78 was added to adjust the metal's chemical composition in accordance with the plant's current instructions and existing consumption rates based on obtaining the following concentrations in the steel, %: Mn (0.5) and Si (0.3).
За счет вспенивания шлака и экранизации дуг металл нагрелся в печи до температуры выпуска 1670°С на 10 минут раньше, чем в рядовых плавках. В результате уменьшилась продолжительность плавки и уменьшился расход электроэнергии.Due to slag foaming and arc screening, the metal in the furnace heated up to the tapping temperature of 1670°C 10 minutes earlier than in regular melts. As a result, the melting time was reduced and energy consumption was reduced.
Рассчитали экономию электроэнергии при сокращении времени плавки на 10 минут. На печи ДС - 5МТ используется трансформатор ЭТМПК 4200/10. Плавка ведется на низких ступенях напряжения, обладающих самой высокой мощностью печного трансформатора равной 2800 кВаCalculated energy savings with a 10-minute reduction in melting time. The DS-5MT furnace uses an ETMPK 4200/10 transformer. Melting is carried out at low voltage stages, which have the highest furnace transformer power of 2800 kVA.
Экономия электроэнергии составит:The energy savings will be:
Э10 = 2800/60 ⋅ 10 = 466,7 кВт⋅E 10 = 2800/60 ⋅ 10 = 466.7 kW⋅
где 2800 номинальная мощность трансформатора в режиме плавления, кВа; 10 - время сокращения плавки, мин;where 2800 is the nominal power of the transformer in melting mode, kVA; 10 is the melting reduction time, min;
Экономический эффект от экономии электроэнергии на одну плавку составит:The economic effect of saving electricity per melt will be:
466,7 ⋅ 3,96 = 1848,13 руб, где466.7 ⋅ 3.96 = 1848.13 rubles, where
3,96 руб - стоимость одного кВт электроэнергии.3.96 RUB is the cost of one kW of electricity.
Окончательный химический состав стали показал содержание, %; Mn (0,65) и Si (0,48). Это свидетельствовало о том, что хорошо раскисленный металл способствовал снижению угара марганца, а кремневосстановительный процесс привел к повышению содержания кремния в стали. Следовательно, при использовании новой технологии за счет диффузионного раскисления и эндотермических реакций из шлака было восстановлено 0,15% марганца и 0,18 % кремния, что позволило в дальнейшем экономить ферросплавы. Произвели расчет ожидаемой экономии ферросплавов.The final chemical composition of the steel showed the content, %; Mn (0.65) and Si (0.48). This indicated that well-deoxidized metal contributed to the reduction of manganese loss, and the silicon-reducing process led to an increase in the silicon content in the steel. Consequently, when using the new technology due to diffusion deoxidation and endothermic reactions, 0.15% of manganese and 0.18% of silicon were restored from the slag, which allowed for further savings in ferroalloys. The expected savings in ferroalloys were calculated.
Количество ФМн78 при доводке стали по химическому составу можно уменьшить на следующую величину:The amount of FMn78 when finishing steel according to chemical composition can be reduced by the following amount:
(4500 ⋅ 0,15/100) : 0,75 : 0,8 = 11,2 кг или 2,4 кг/т жидкой стали,(4500 ⋅ 0.15/100) : 0.75 : 0.8 = 11.2 kg or 2.4 kg/t of liquid steel,
где 4500 - количество стали в печи, кг;where 4500 is the amount of steel in the furnace, kg;
0,15 количество восстановленного из шлака марганца, %;0.15 amount of manganese recovered from slag, %;
- 0, 75 содержание марганца в ФМн78;- 0.75 manganese content in FMn78;
- 0,8 усвоение марганца сталью из ферромарганца.- 0.8 manganese uptake by ferromanganese steel.
Количество ФС45 при доводке стали по химическому составу можно также уменьшить:The amount of FS45 when finishing steel according to chemical composition can also be reduced:
(4500 ⋅ 0,18/100) : 0,45 = 18 кг или 4 кг/т жидкой стали(4500 ⋅ 0.18/100) : 0.45 = 18 kg or 4 kg/t liquid steel
где 4500 - количество стали в печи, кг;where 4500 is the amount of steel in the furnace, kg;
0,18 - количество восстановленного кремния, %;0.18 - amount of reduced silicon, %;
0,45 - содержание кремния в ФС45. Усвоение кремния из ФС45 принимаем равным 100%.0.45 - silicon content in FS45. We take silicon absorption from FS45 as 100%.
При проведении экспериментальных плавок отмечено, что при подаче смесей в печь шлак становится жидким и остается таким до конца плавки. В результате отпала необходимость присаживать в печь известь, которую раньше подавали для разжижения шлака. Высокая восстановительная способность раскислительных смесей хорошо прослеживалась на анализах шлаков. Шлаки отбирали для визуальной оценки качества и химического анализа после окончания окислительного периода и предварительного раскисления стали ФС45 и ФМн78 и перед выпуском по окончании реакций восстановления вызванных присадками смесей РД19ПК и РД21ПК. Результаты химического анализа шлаков приведены в таблице 1.During the experimental melting, it was noted that when the mixtures were fed into the furnace, the slag became liquid and remained so until the end of the melting. As a result, it was no longer necessary to add lime to the furnace, which was previously fed to liquefy the slag. The high reducing capacity of the deoxidizing mixtures was clearly visible in the slag analyses. The slags were collected for visual quality assessment and chemical analysis after the end of the oxidation period and preliminary deoxidation of FS45 and FMn78 steel and before tapping after the end of the reduction reactions caused by the additives of the RD19PK and RD21PK mixtures. The results of the chemical analysis of the slags are given in Table 1.
Таблица 1 - Химический состав шлаков.Table 1 - Chemical composition of slags.
Как видно из таблицы 1 шлак до раскисления содержал большое количество оксидов железа и марганца (14,2 и 16,9%) Это отразилось на цвете шлака. Поверхность пробы шлака была черного цвета. Черным шлак был и в изломе, что вызвано высоким содержанием в нем FeO и MnO.As can be seen from Table 1, the slag before deoxidation contained a large amount of iron and manganese oxides (14.2 and 16.9%). This was reflected in the color of the slag. The surface of the slag sample was black. The slag was also black in the fracture, which was caused by the high content of FeO and MnO in it.
После раскисления и разжижения в шлаке существенно снизились концентрации оксидов железа и марганца. FeO снизилось в 3,7 раза с 14,2 до 3,8%, а MnO в 2,3 раза с 16,9 до 7,1%, а, следовательно, снизились содержания этих оксидов в металле.After deoxidation and liquefaction, the concentrations of iron and manganese oxides in the slag decreased significantly. FeO decreased by 3.7 times from 14.2 to 3.8%, and MnO by 2.3 times from 16.9 to 7.1%, and, consequently, the content of these oxides in the metal decreased.
Шлак приобрел коричневую окраску с зеленым изломом, чему способствовали снижения концентраций оксидов железа и марганца. Таким образом, было установлено, что по цвету шлака можно косвенно судить о качестве раскисления шлака и металла.The slag acquired a brown color with a green fracture, which was facilitated by the decrease in the concentrations of iron and manganese oxides. Thus, it was established that the color of the slag can be used to indirectly judge the quality of slag and metal deoxidation.
При температуре 1670°С металл слили в пятитонный стопорный ковш. Разливку металла начали при температуре 1600°С. При заливке форм из стопорного ковша шлак оставался слегка вспененным, чему способствовали мелкие пузыри СО, остающиеся в шлаке ввиду того, что архимедова (подъемная) сила из-за их большой удельной поверхности оказывалась недостаточной для преодоления сопротивления (силы трения) шлакового расплава. Это подтверждено более низкой плотностью шлака, обработанного РД, по сравнению с обычными шлаками. Плотность определяли по ГОСТ 7565 - 81. Плотность шлака рядовых плавок равнялся 2,95 г/см3, а шлака, раскисленного РД - 2,71 г/см3. Пенистый шлак, обладающий низкой плотностью равномерно покрывал зеркало металла и опускался в ковше вместе с металлом. Одновременно с пониженной плотностью пенистый шлак обладал и низкой теплопроводностью, что способствовало уменьшению теплопередачи от металла к атмосферному воздуху в ковше. Тепловые потери через слой шлака в ковше определяется по формуле.At a temperature of 1670°C, the metal was poured into a five-ton stopper ladle. Pouring of the metal began at a temperature of 1600°C. When pouring the molds from the stopper ladle, the slag remained slightly foamed, which was facilitated by small CO bubbles remaining in the slag due to the fact that the Archimedes (lifting) force due to their large specific surface was insufficient to overcome the resistance (friction force) of the slag melt. This is confirmed by the lower density of the slag treated with RD compared to ordinary slags. The density was determined according to GOST 7565 - 81. The density of the slag from ordinary melts was 2.95 g / cm 3 , and slag deoxidized with RD - 2.71 g / cm 3 . The foamy slag with a low density uniformly covered the metal surface and sank in the ladle together with the metal. Along with the reduced density, the foamy slag also had low thermal conductivity, which contributed to the reduction of heat transfer from the metal to the atmospheric air in the ladle. Heat loss through the slag layer in the ladle is determined by the formula.
, где (5) , where (5)
Q - тепловые потери через слой шлака в ковше, ккал/м2·час;Q - heat loss through the slag layer in the ladle, kcal/ m2 h;
λ - коэффициент теплопроводности, ккал/м·час·°С;λ - thermal conductivity coefficient, kcal/m h °C;
F - теплопроводящая поверхность, м2;F - heat-conducting surface, m2 ;
t1 - t2 - температурный перепад, °С;t 1 - t 2 - temperature difference, °C;
S - толщина слоя шлака;S - slag layer thickness;
τ - время, час.τ - time, hour.
Коэффициент теплопроводности спокойного неперемешиваемого шлака в среднем составляет 3 Вт/(м К). У вспененного шлака λ уменьшилась в 2 раза до 1,5 Вт/(м К). Следовательно, в 2 раза уменьшились и теплопотери через шлак. Это позволяло дольше сохранять высокую температуру металла в течение всей заливки. Температура в конце разливки равнялась 1565°С, что на 25°С выше, чем в рядовых плавках. Это дало возможность разлить сталь из ковша без остатка. Большая часть шлака осталась в конце разливки жидкой и слилась с ковша при его кантовании самотеком. Затвердевшие вспененные остатки шлака были более хрупкими, чем шлаки рядовых плавок, поэтому они легко разрушались и удалялись из ковша. Трудоемкость их удаления из ковша существенно уменьшилась. Перед выпуском металла ковш был слегка заросшим по верхнему периметру. На дне ковша наблюдались небольшие скопления застывшего металла. После окончания разливки наросты по периметру ковша уменьшились, скопления застывшего металла расплавились и ковш остался чистым, что позволит увеличить срок службы ковшей. Шлаки были получены с низкими содержаниями оксидов Fe и Mn, о чем свидетельствовал их светло-коричневый цвет. Соответственно, это уменьшило количество этих оксидов и в стали, что повысило жидкотекучесть расплава. Жидкотекучесть определили косвенно по времени заполнения форм с отливками «кронштейн» металлоемкостью 48 кг. При применении рядовой технологии время заполнения форм при температуре 1580°С составляло в среднем 36 секунд. После диффузионного раскисления время уменьшилось до 31 секунды. Это способствовало устранению брака по недоливам и спаям.The thermal conductivity coefficient of calm unstirred slag averages 3 W/(m K). For foamed slag, λ decreased by 2 times to 1.5 W/(m K). Consequently, heat losses through the slag also decreased by 2 times. This made it possible to maintain a high metal temperature for a longer period during the entire pouring. The temperature at the end of pouring was 1565°C, which is 25°C higher than in ordinary melts. This made it possible to pour steel from the ladle without residue. Most of the slag remained liquid at the end of pouring and flowed off the ladle by gravity when it was turned over. The solidified foamed slag residues were more brittle than the slags of ordinary melts, so they were easily destroyed and removed from the ladle. The labor intensity of their removal from the ladle decreased significantly. Before tapping the metal, the ladle was slightly overgrown along the upper perimeter. Small accumulations of solidified metal were observed at the bottom of the ladle. After the end of pouring, the build-ups along the perimeter of the ladle decreased, the accumulations of solidified metal melted and the ladle remained clean, which will increase the service life of the ladles. The slags were obtained with low contents of Fe and Mn oxides, as evidenced by their light brown color. Accordingly, this reduced the amount of these oxides in the steel, which increased the fluidity of the melt. The fluidity was determined indirectly by the time of filling the molds with bracket castings with a metal capacity of 48 kg. When using conventional technology, the time of filling the molds at a temperature of 1580 ° C averaged 36 seconds. After diffusion deoxidation, the time decreased to 31 seconds. This helped to eliminate defects in underfilling and soldering.
Провели еще три плавки по такой же технологической схеме, что и описанные выше. Учитывая результаты плавок, в последующих плавках при доводке стали по химическому составу расход ферромарганца уменьшали из расчета пригара марганца в металле на 2,4 к/т за счет лучшей раскисленности металла, а ферросилиций исключили полностью, т.е. экономили 4 кг/т. Химический состав сталей приведен в таблице 2.Three more melts were carried out using the same process flow chart as those described above. Taking into account the melt results, in subsequent melts, when adjusting the steel for chemical composition, the consumption of ferromanganese was reduced based on the manganese burn-on in the metal by 2.4 kg/t due to better deoxidation of the metal, and ferrosilicon was completely excluded, i.e. 4 kg/t was saved. The chemical composition of the steels is given in Table 2.
Таблица 2 - Химический состав сталиTable 2 - Chemical composition of steel
Как видно из данных таблицы 2, полученный химический состав стали, %: Mn (0,57; 0,5 и 0,55) и Si (0,36; 0,26 и 0,31) был близок к среднему по марке стали, что подтвердило экономию ферросплавов за счет введения дополнительного диффузионного раскисления. Сохранились и другие выявленные преимущества диффузионного раскисления такие как: снижение времени плавки на 10 минут; повышение жидкотекучести стали; отсутствие брака по неспаям и недоливам;As can be seen from the data in Table 2, the obtained chemical composition of steel, %: Mn (0.57; 0.5 and 0.55) and Si (0.36; 0.26 and 0.31) was close to the average for the steel grade, which confirmed the savings in ferroalloys due to the introduction of additional diffusion deoxidation. Other identified advantages of diffusion deoxidation were also preserved, such as: reduction of melting time by 10 minutes; increase in steel fluidity; absence of defects due to unwelded joints and underfills;
На основании проведенных экспериментов рассчитали ожидаемый экономический эффект от внедрения дополнительного диффузионного раскисления стали за счет экономии ферросплавов и электроэнергии. Он равен 2200 рублей на одну плавку.Based on the experiments conducted, the expected economic effect from the introduction of additional diffusion deoxidation of steel due to savings in ferroalloys and electricity was calculated. It is equal to 2,200 rubles per melt.
Пример 2Example 2
В литейном цехе № 4 АО «АЗ Урал» производят свыше 100 наименований отливок для автомобиля из стали 35Л. Химический состав стали приведен в таблице 3.Foundry shop No. 4 of JSC AZ Ural produces over 100 types of car castings from 35L steel. The chemical composition of the steel is given in Table 3.
Таблица 3 - Химический состав стали 35 по ГОСТ 977Table 3 - Chemical composition of steel 35 according to GOST 977
Основная масса отливок относятся к 3 группе по ГОСТ 977-88. Третья группа обуславливает определение механических свойств стали. Механические свойства стали 35Л по ГОСТ 977 после нормализации приведены в таблице 4.The bulk of castings belong to group 3 according to GOST 977-88. The third group determines the definition of the mechanical properties of steel. The mechanical properties of steel 35L according to GOST 977 after normalization are given in Table 4.
Таблица 4 - Механические свойства стали 35Л по ГОСТ 977Table 4 - Mechanical properties of steel 35L according to GOST 977
Плавки вели в 2-х печах ДСП-5 с кислой футеровкой. Плавки проводили с окислением. Во время рудного кипа окисляли до 0,3% углерода. В технологическом процессе плавки отсутствовало диффузионное раскисление стали. Отличительной особенностью технологического процесса плавки являлась присадка на шлак модификатора L-cast из расчета 2кг/т жидкого для рафинирования стали после доводки металла по химическому составу.The melting was carried out in two DSP-5 furnaces with acid lining. The melting was carried out with oxidation. During the ore pile, up to 0.3% of carbon was oxidized. There was no diffusion deoxidation of steel in the melting process. A distinctive feature of the melting process was the addition of L-cast modifier to the slag at the rate of 2 kg / t of liquid for refining steel after finishing the metal according to chemical composition.
Выпуск расплава производили в раздаточный ковш чайникового типа емкостью 8 тонн, который устанавливали на разливочный стенд. Температура металла перед выпуском составляла 1650-1700°С. Заливку форм производили ковшом чайникового типа емкостью 500 кг при температуре 1550-1600°С.The melt was released into a kettle-type dispensing ladle with a capacity of 8 tons, which was installed on a casting stand. The temperature of the metal before release was 1650-1700°C. The casting of the molds was carried out using a kettle-type ladle with a capacity of 500 kg at a temperature of 1550-1600°C.
При производстве отливок в цехе зафиксирована главная проблема. При определении механических свойств стали в ряде плавок относительное удлинение оказывалось <15 %, что не соответствовало требованиям ГОСТ 977, и приводило к браковке отливок данных плавок. Согласно теоретических предпосылок одно из основных преимуществ введения дополнительно диффузионного раскисления в технологический процесс кислой плавки является повышение механических свойств кислой стали. Для повышения относительного удлинения до соответствия требованиям ГОСТ 977 и стабилизации этого показателя в технологический процесс плавки было введено дополнительно диффузионное раскисление стали диффузионными раскислителями РД19ПК и РД21ПК. Раскислители присаживались в печь по окончанию окислительного периода и доведения концентраций кремния и марганца в стали до нижнего предела. Модификатор l-cast был исключен из технологического процесса.The main problem was recorded during the production of castings in the workshop. When determining the mechanical properties of steel in a number of melts, the relative elongation was <15%, which did not meet the requirements of GOST 977, and led to the rejection of castings of these melts. According to theoretical premises, one of the main advantages of introducing additional diffusion deoxidation into the technological process of acid smelting is an increase in the mechanical properties of acid steel. In order to increase the relative elongation to meet the requirements of GOST 977 and stabilize this indicator, additional diffusion deoxidation of steel with diffusion deoxidizers RD19PK and RD21PK was introduced into the technological process of smelting. Deoxidizers were added to the furnace at the end of the oxidation period and bringing the concentrations of silicon and manganese in steel to the lower limit. The l-cast modifier was excluded from the technological process.
Вначале на шлак подавался диффузионный раскислитель РД19ПК. Через 1-2 минуты на шлак присаживали РД21ПК. После подачи раскислителей шлак вспенивался, экранировал дуги, за счет чего интенсифицировался нагрев металла и шлака. Активно проходили реакции восстановления оксидов железа, марганца, а затем и кремния и переход восстановленных элементов из шлака в сталь. В результате достигалось эффективное рафинирование расплава от газов и неметаллических включений, что позволяло повысить механические свойства стали.At first, the RD19PK diffusion deoxidizer was fed to the slag. After 1-2 minutes, RD21PK was added to the slag. After the deoxidizers were fed, the slag foamed, screened the arcs, which intensified the heating of the metal and slag. Reactions of iron, manganese, and then silicon oxides were actively occurring, and the reduced elements were transferred from the slag to steel. As a result, effective refining of the melt from gases and non-metallic inclusions was achieved, which made it possible to improve the mechanical properties of the steel.
Учитывая теоретические предпосылки с учетом опыта полученного на РЛЗ, было решено провести опытно-промышленное испытания диффузионного раскисления РД19ПК и РД21ПК в течение месяца работы цеха. Результаты статистической обработки механических свойств сталей 35Л выплавленных с 03.09.18 по 02.10.18 с применением РД19ПК и РД21ПК представлены в таблице 5.Taking into account the theoretical prerequisites and the experience gained at the RLS, it was decided to conduct pilot industrial tests of diffusion deoxidation of RD19PK and RD21PK during a month of shop operation. The results of statistical processing of the mechanical properties of 35L steels smelted from 03.09.18 to 02.10.18 using RD19PK and RD21PK are presented in Table 5.
Таблица 5.- Результаты статистической обработки механических свойств стали 35Л с 03.09.18 по 02.10.18 с применением РД19ПК и РД21ПКTable 5. - Results of statistical processing of mechanical properties of steel 35L from 03.09.18 to 02.10.18 using RD19PK and RD21PK
Для сравнения произвели статистическую обработку механических свойств сталей 35Л, выплавленных с 10.03.18 по 27.03.18 с применением l-cast. Результаты представлены в таблице 6.For comparison, statistical processing of mechanical properties of 35L steels smelted from 10.03.18 to 27.03.18 using l-cast was performed. The results are presented in Table 6.
Таблица 6 - Результаты статистической обработки механических свойств сталей 35Л с 10.03.18 по 27.03.18 с применением l-castTable 6 - Results of statistical processing of mechanical properties of 35L steels from 10.03.18 to 27.03.18 using l-cast
%Coefficient of variation,
%
Проведенные опытно-промышленные испытания показали (таблица 5), что относительное удлинение стали на плавках с РД существенно выросло (δ≥15%) и стабилизировалось. Средний показатель относительного удлинения за период с 03.09.18 по 02.10.18 составил 19,31% (таблица 5), что на 15% выше, чем за период с 10.03.18 по 27.03.18, в который плавки проводились с ранее используемым в качестве рафинирующей добавки материалом L-cast. Средний показатель относительного удлинения за период работы с L-cast составил 16,86% (таблица 6).The pilot tests conducted showed (Table 5) that the relative elongation of steel in melts with RD increased significantly (δ≥15%) and stabilized. The average relative elongation for the period from 09/03/18 to 10/02/18 was 19.31% (Table 5), which is 15% higher than for the period from 03/10/18 to 03/27/18, during which melts were carried out with L-cast, a material previously used as a refining additive. The average relative elongation for the period of work with L-cast was 16.86% (Table 6).
Кроме того, выросло на 16% максимальное значение δ и составило 23,2% с применением РД против 20% с применением L-cast. Таким образом, поставленная задача была выполнена.In addition, the maximum value of δ increased by 16% and amounted to 23.2% with the use of RD versus 20% with the use of L-cast. Thus, the task was accomplished.
Вышесказанное подтверждает более высокую эффективность РД19ПК и РД21ПК как диффузионных раскислителей по сравнению с ранее применяемым материалом L-cast.The above confirms the higher efficiency of RD19PK and RD21PK as diffusion deoxidizers compared to the previously used L-cast material.
Стоит отметить, что остальные показатели механических свойств (таблица 5.13), а также химический состав сталей при применении РД соответствовали требованиям НТД.It is worth noting that the remaining indicators of mechanical properties (table 5.13), as well as the chemical composition of steels when using RD, complied with the requirements of NTD.
Кроме того, испытание диффузионных раскислителей РД19ПК и РД21ПК показало, что их использование приводит к уменьшению времени плавки и экономии электроэнергии, предохраняет свод и откосы от прямого излучения дуги, повышает их срок службы, позволяет экономить ферросилиций и ферромарганец.In addition, testing of diffusion deoxidizers RD19PK and RD21PK showed that their use leads to a reduction in melting time and energy savings, protects the roof and slopes from direct arc radiation, increases their service life, and allows for savings in ferrosilicon and ferromanganese.
Пример 3Example 3
Рубцовский филиал АО «Алтайвагон» специализируется на производстве ответственных отливок из стали для железнодорожного литья. Плавки стали проводят в печах ДСП 6 с основной и кислой футеровкой. Так как, затраты на выплавку стали, выплавленной в печах с килой футеровкой, значительно меньше, чем произведенной в основной печи, исследовали возможность расширения номенклатуры ответственного железнодорожного литья, выплавленных в печах с кислой футеровкой и снижения тем самым себестоимости отливок при производстве стали. Для чего применили дополнительную комплексную обработку стали за счет введения в технологический процесс диффузионного раскисления стали дисперсными РД19ПК, РД21ПК и ковшовой обработкой стали РСУ.Rubtsovsk branch of JSC Altaivagon specializes in the production of critical steel castings for railway casting. Steel is melted in DSP 6 furnaces with basic and acid lining. Since the costs of smelting steel melted in furnaces with acid lining are significantly less than those produced in the main furnace, the possibility of expanding the range of critical railway castings melted in furnaces with acid lining and thereby reducing the cost of castings in steel production was investigated. For this purpose, additional complex steel processing was used by introducing into the technological process of diffusion deoxidation of steel dispersed RD19PK, RD21PK and ladle processing of steel RSU.
Для выявления преимуществ новой технологии провели 10 рядовых плавок стали и 8 экспериментальных плавок сталей 20ГЛ с использованием РД19ПК, РД21ПК и РСУ.To identify the advantages of the new technology, 10 routine steel melts and 8 experimental melts of 20GL steels were carried out using RD19PK, RD21PK and RSU.
Рядовые плавки вели по заводской инструкции. Восстановительный период плавки не проводили.Ordinary melts were carried out according to the factory instructions. The recovery period of the melt was not carried out.
Опытные плавки до конца кипа вели по заводской инструкции. Затем кип останавливали присадкой в печь ФС45 и доводили концентрацию Si до 0,17-0,19%. Учитывая предыдущий опыт исследовательских работ, ферросилиций в печь в течение плавки больше не добавляли. Затем ввели дополнительно восстановительный этап плавки. В печь подавали РД19ПК из расчета 2 кг/т жидкого. Материал быстро распределялся по поверхности шлака. Карбонаты Ca, Sr и Na, находящиеся в составе смеси, быстро диссоциировали на CaO, SrO, NaO и CO2. Выделяющийся в результате реакции диссоциации CO2 вспенивал шлак и способствовал перемешиванию шлака и замешиванию в него компонентов смеси. Оксиды Ca, Na и Sr вытесняли FeO и MnO из силикатных конгломератов шлака, уменьшали его кислотность, делали шлак жидкоподвижным и, соответственно, существенно повышали его реакционные возможности. Через две минуты на подготовленный к раскислению шлак подавали РД21ПК из расчета 2 кг/т ж. Подача РД21ПК продолжала вспенивать шлак. В результате температура стали быстро росла. В расплаве уменьшалось количество кислорода, за счет восстановления FeO и MnO углеродом и алюминием и кремневосстановительных реакций. Через 15 минут после присадки смеси сталь была достаточно рафинирована, нагрета до температуры выпуска и готова к сливу из печи. Восстановительный период плавки закончился. Инновационная технология дала возможность в целом уменьшить время плавки на 10 минут.The pilot smelts were carried out according to the factory instructions until the end of the bale. Then the bale was stopped by adding FS45 to the furnace and bringing the Si concentration to 0.17-0.19%. Taking into account the previous experience of research works, ferrosilicon was no longer added to the furnace during the smelting. Then an additional reduction stage of the smelting was introduced. RD19PK was fed into the furnace at the rate of 2 kg/t of liquid. The material was quickly distributed over the slag surface. The carbonates of Ca, Sr and Na present in the mixture quickly dissociated into CaO, SrO, NaO and CO 2 . The CO 2 released as a result of the dissociation reaction foamed the slag and contributed to the mixing of the slag and the mixing of the mixture components into it. The oxides of Ca, Na and Sr displaced FeO and MnO from the silicate conglomerates of the slag, reduced its acidity, made the slag fluid and, accordingly, significantly increased its reactivity. Two minutes later, RD21PK was added to the slag prepared for deoxidation at a rate of 2 kg/tf. The addition of RD21PK continued to foam the slag. As a result, the steel temperature rose rapidly. The amount of oxygen in the melt decreased due to the reduction of FeO and MnO by carbon and aluminum and silicon-reducing reactions. Fifteen minutes after adding the mixture, the steel was sufficiently refined, heated to the tapping temperature and ready to be drained from the furnace. The recovery period of the melt was over. The innovative technology made it possible to reduce the melting time by 10 minutes overall.
Динамика изменения составов шлаков приведена в таблице 7.The dynamics of changes in slag compositions are shown in Table 7.
Таблица 7 - Компонентный состав рядовых и экспериментальных шлаков по ходу плавкиTable 7 - Component composition of ordinary and experimental slags during smelting
Данные таблицы 7 показывают, что диффузионное раскисление шлака обеспечивало удаление FeO и MnO из него, а, следовательно, и очистку стали от этих оксидов.The data in Table 7 show that diffusion deoxidation of slag ensured the removal of FeO and MnO from it and, consequently, the purification of steel from these oxides.
Внепечную обработку проводили РСУ из расчета 2,5 кг/т. В ковш вместе с РСУ присаживали ФМн78. Количество ферромарганца уменьшали из расчета пригара марганца в раскисленном металле на 0,2% (2,4 кг/т ж). Окончательное раскисление стали алюминием проводили в разливочных ковшах и брали пробу стали на химический анализ.Out-of-furnace treatment was carried out with RSU at the rate of 2.5 kg/t. FMn78 was added to the ladle together with RSU. The amount of ferromanganese was reduced at the rate of manganese burn-on in the deoxidized metal by 0.2% (2.4 kg/t). The final deoxidation of steel with aluminum was carried out in pouring ladles and a steel sample was taken for chemical analysis.
Таблица 8 - Компонентный состав шлака после внепечной обработки РСУTable 8 - Component composition of slag after out-of-furnace treatment of RSU
Содержания оксидов FeO и MnO в нем снизилось по сравнению со шлаком перед выпуском стали (таблицы 7 и 8).The content of FeO and MnO oxides in it decreased compared to the slag before steel production (Tables 7 and 8).
Полученный шлак стал более хрупким по сравнению с предвыпускным шлаком, так как в нем увеличилось количество мелких пузырьков СО за счет обработки расплава РСУ. Пробы шлака легко разламывались вручную. Плотность его уменьшилась с 2,95 до 2,57 г/см3, что существенно ниже плотности спокойного шлака и шлака после обработки РД. При разборе стали из раздаточного чайникового ковша шлак покрывал зеркало металла и опускался в ковше вместе с металлом. Теплопроводность его еще больше понизилась (λ =1 Вт/(м К), что позволяло металлу сохранять высокую температуру в течение всей заливки форм и дало возможность разливать сталь из ковша без остатка. Остатки хрупкого шлака легко и быстро удалялись из ковша. Ковши под очередную разливку подавались с чистыми стенками и дном, что увеличивало срок их службы.The obtained slag became more brittle compared to the pre-tap slag, since the number of small CO bubbles increased due to the processing of the melt with RSU. Slag samples were easily broken by hand. Its density decreased from 2.95 to 2.57 g/ cm3 , which is significantly lower than the density of calm slag and slag after RD processing. When disassembling steel from the dispensing kettle ladle, the slag covered the metal surface and sank in the ladle together with the metal. Its thermal conductivity decreased even more (λ = 1 W/(m K), which allowed the metal to maintain a high temperature during the entire pouring of the molds and made it possible to pour steel from the ladle without residue. The remains of brittle slag were easily and quickly removed from the ladle. Ladles for the next pouring were fed with clean walls and bottom, which increased their service life.
Концентрации элементов в плавках, выплавленных по заводской технологии и опытных, были сопоставимы (таблица 9).The concentrations of elements in the melts produced using factory technology and experimental ones were comparable (Table 9).
Таблица 9 - Химический анализ сталей, выплавленных по разным технологиямTable 9 - Chemical analysis of steels smelted using different technologies
Близость концентраций Si и Mn в рядовых и экспериментальных плавках свидетельствовало об экономии кремния и марганца за счет снижения угара марганца в хорошо раскисленном металле и пригара кремния за счет кремневосстановительного процесса.The closeness of Si and Mn concentrations in routine and experimental melts indicated savings in silicon and manganese due to a reduction in manganese loss in well-deoxidized metal and silicon burn-on due to the silicon-reduction process.
Анализировали механические свойства рядовых плавок (таблица 10) и экспериментальных плавок (таблица 11) сравнивали их с ГОСТ 977 и между собой. Согласно ГОСТ 977 механические свойства стали 20ГЛ должны быть следующие: σТ = 216 МПа; σВ=412 МПа; δ = 22 %; KCU+20 = 491 кДж/м2.The mechanical properties of standard melts (Table 10) and experimental melts (Table 11) were analyzed and compared with GOST 977 and with each other. According to GOST 977, the mechanical properties of 20GL steel should be as follows: σ T = 216 MPa; σ B = 412 MPa; δ = 22%; KCU +20 = 491 kJ/ m2 .
Таблицы свидетельствуют, что параметры механических свойств обычных и опытных плавок значительно превзошли нормативы, регламентированные ГОСТ 977. Следует отметить, что KCU+20 характеризующая эксплуатационную долговечность отливок, в опытных плавках резко выросла с 710,6 до 1013, 6 кДж/м2 то есть на 30%. Это подтверждает эффективность разработанной технологии. На основании полученных результатов можно утверждать, что диффузионное раскисление и внепечная обработка стали помогут увеличить и KCV-60 на более ответственных отливках.The tables show that the mechanical properties of the standard and pilot melts significantly exceeded the standards specified by GOST 977. It should be noted that KCU +20 , which characterizes the operational durability of castings, increased sharply in the pilot melts from 710.6 to 1013.6 kJ/ m2 , i.e. by 30%. This confirms the effectiveness of the developed technology. Based on the results obtained, it can be stated that diffusion deoxidation and out-of-furnace treatment of steel will help to increase KCV -60 on more critical castings.
Claims (2)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2833976C1 true RU2833976C1 (en) | 2025-02-03 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1069079A (en) * | 1951-10-31 | 1954-07-05 | Molybdenum Corp | Iron and steel manufacturing process and products obtained |
| FR2020663B1 (en) * | 1968-10-14 | 1975-08-01 | Sueddeutsche Kalkstickstoff | |
| US4765830A (en) * | 1986-08-25 | 1988-08-23 | The Dow Chemical Company | Injectable reagents for molten metals |
| SU1705360A1 (en) * | 1990-04-06 | 1992-01-15 | Центральный научно-исследовательский институт металлургии и материалов | Slag-forming mixture for deoxidizing of acid steel |
| RU2215046C1 (en) * | 2002-02-19 | 2003-10-27 | Открытое акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат" | Method for steel processing outside of furnace |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1069079A (en) * | 1951-10-31 | 1954-07-05 | Molybdenum Corp | Iron and steel manufacturing process and products obtained |
| FR2020663B1 (en) * | 1968-10-14 | 1975-08-01 | Sueddeutsche Kalkstickstoff | |
| US4765830A (en) * | 1986-08-25 | 1988-08-23 | The Dow Chemical Company | Injectable reagents for molten metals |
| SU1705360A1 (en) * | 1990-04-06 | 1992-01-15 | Центральный научно-исследовательский институт металлургии и материалов | Slag-forming mixture for deoxidizing of acid steel |
| RU2215046C1 (en) * | 2002-02-19 | 2003-10-27 | Открытое акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат" | Method for steel processing outside of furnace |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО СЕГОДНЯ И ЗАВТРА. Труды 12-й международной научно-практической конференции, под редакцией проф., д.т.н. Косникова Г.А., СПб, Изд-во Культ-информ-пресс, 2018, с.158-173. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3572534B1 (en) | Desulfurization processing method of molten steel, and desulfurization agent | |
| JP5573424B2 (en) | Desulfurization treatment method for molten steel | |
| JP2013167015A (en) | Method for preliminary treatment of molten iron | |
| EP2248916A1 (en) | Process for removal of copper contained in steel scraps | |
| JP5408379B2 (en) | Hot metal pretreatment method | |
| RU2254380C1 (en) | Method of production of rail steel | |
| JPH07216434A (en) | Ultra low carbon ultra low sulfur steel manufacturing method | |
| RU2833976C1 (en) | Method of steel melting in furnaces with acid lining | |
| KR102282018B1 (en) | Composite deoxidizer for steel making and cast steel and manufacturing method | |
| JP2006274349A (en) | Steel refining method | |
| CN100540685C (en) | Direct Steel Alloying Methods | |
| JP2008144224A (en) | Method of melting ultra low sulfur low nitrogen high cleanliness steel | |
| CN113122680A (en) | Steel slag modifier and preparation and use methods thereof | |
| CN112251561A (en) | Method for smelting low-titanium steel in electric furnace under high molten iron ratio condition | |
| RU2201970C2 (en) | Method of making steel in high-power electric arc furnaces | |
| JP5272378B2 (en) | Hot metal dephosphorization method | |
| RU2542157C1 (en) | Method of steelmaking in arc furnace | |
| CN111910116B (en) | Molybdenum-containing stainless steel smelting method for inhibiting molybdenum oxide volatilization and sputtering | |
| RU2566230C2 (en) | Method of processing in oxygen converter of low-siliceous vanadium-bearing molten metal | |
| RU2302471C1 (en) | Method of making steel in electric arc steel melting furnace | |
| JP2012062225A (en) | Method for producing recycled slag | |
| RU2364632C2 (en) | Steel production method | |
| JP3750588B2 (en) | Hot metal desiliconization method | |
| RU2760903C1 (en) | Method for steel melting in an electric arc furnace with acid lining | |
| RU2181382C2 (en) | Method of desulfurization of liquid cast iron |