SU1090724A1

SU1090724A1 - Method for smelting low-nitrogen steel (modifications)

Info

Publication number: SU1090724A1
Application number: SU823557525A
Authority: SU
Inventors: Владимир Эдельбертович Киндоп; Анатолий Григорьевич Свяжин; Сергей Васильевич Казаков; Валерий Дмитриевич Сальников; Павел Юрьевич Думп; Николай Михайлович Караваев; Петр Сергеевич Климашин; Вячеслав Васильевич Рябов; Юрий Федорович Вяткин; Владимир Владимирович Макашов
Original assignee: Московский Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Институт Стали И Сплавов; Новолипецкий Металлургический Завод
Priority date: 1982-12-30
Filing date: 1982-12-30
Publication date: 1984-05-07

Abstract

1. Способ выплавки стали с низким содержанием азота, включающий завалку лома, присадку шлакообразующих материалов, заливку чугуна, про-, дувку ванны газообразным окислителем с изменением положени фурмы, о т лич ающий с тем, что, с целью повышени качества стали за счет получени в конце продувки металла с заданным низким содержанием азота, завалку лома осуществл ют из соотношени 15 ( /,М/„ - 0,002)-С| Л . (/ N/,, + / N /д ){«25 .100 . где Л - количество лома/ т; /Н/ц,/М,- содержание азота в чугуне и ломе, мас.%} /NC - Ьерхний предел содержа ни азота в металле nei 1ред выпуском, мас.%; {({ - содержание азота в дутье, об.%} Q - масса металлошихты, т при этом присадку ищакообразующих материалов заканчивают до истечени 65-70% общей продолжительности продувки , причем за 1-3 мин до окончани продувки присаживают газообразующие добавки в количестве 1-10 кг/т, а после получени в металле концентрации углерода 0,10-0,15% продувку производ т струей, затопленной в шлакометаллическую фазу. 2. Способ выплавки стали с низким содержанием азота, включающий завалку лома, присадку шлакообразующих материалов, заливку чугуна, § продувку ванны газообразным окисли- телем с изменением положени фурмы,о т личающийс тем, что, с целью повышени качества стали за счет получени в конце продувки металла с заданным низким содержанием азота, продувку ведут газообразным окислителем с чистотой по азоту, определ емой из соотношени 15 (/) /ст - 0,002).Q .ssasiu itSg®# - (/.N/Y + )A 100 ; ffKSS при этом присадку шлакообразующих «SSS материалов заканчивают до истечени 65-70% общей продолжительности продукт ки, причем за 1-5 мин до окончани продувки насаживают газообразуквдие добавки в количестве 1-10 кг/т, а после получени в металле концентрации углерода 0,10-0,15% продувку производ т струей, затопленной в шлакоме галлическую фазу. 3, Способ выплавки стали с низким содерж анием азота, включающий завалку лома, присадку шлакообразукацих материалов, заливку чугуна,. продувку ванны газсэобразным окислителем с изменением положени фурмы, о т личающий с тем, что.1. Method of steel smelting with low nitrogen content, including filling of scrap, additive of slag-forming materials, pouring of cast iron, pro-, bathing with a gaseous oxidant with changing the position of the tuyere, which is so necessary to improve the quality of steel at the end of metal blowing with a given low nitrogen content, scrap filling is carried out from a ratio of 15 (/, M / 0.002) -C | L (/ N / ,, + / N / d) {"25 .100. where L is the amount of scrap / t; / N / c, / M, - nitrogen content in pig iron and scrap, wt.%} / NC — Upper limit of nitrogen content in metal nei 1 ered, wt.%; {({nitrogen content in blast, vol.%} Q is the mass of the charge, and the additive of the formative materials is completed before the expiration of 65-70% of the total duration of the purge, and 1–3 min. -10 kg / t, and after obtaining a carbon concentration in the metal of 0.10-0.15%, the blowing is carried out by a stream submerged in the slag-metal phase 2. Method of low-nitrogen steel smelting, including filling of scrap, the addition of slag-forming materials, casting cast iron, § purge bath g With the change of the position of the tuyere, which is due to the fact that, in order to improve the quality of steel by obtaining a metal with a specified low nitrogen content at the end of the blow, the purge is carried out with a gaseous oxidizer with a purity of nitrogen determined from a ratio of 15 (/ ) / St - 0,002) .Q .ssasiu itSg® # - (/.N / Y +) A 100; ffKSS, while the addition of the slag-forming " SSS materials, is completed before the expiration of 65-70% of the total product duration, and 1 to 5 minutes before the end of the purge, gas additive is applied in the amount of 1-10 kg / t, and after the carbon concentration in the metal is 0, 10-0.15% of the purge is produced by a stream that is submerged in the slag gallic phase. 3, Method of smelting steel with a low nitrogen content, including the filling of scrap, the addition of slag-forming materials, casting iron. purging the bath with a gas-like oxidizing agent with a change in the position of the tuyere, which is similar to that.

Description

С целью повишени -качества стали за счет получени в конце продувки металла с заданным низким содержанием азота, осуществл ют предварительную деазотацию чугуна до содержани азота в нем, определ емого из соотношени In order to increase the quality of steel by obtaining, at the end of the blowing of a metal with a prescribed low nitrogen content, it is carried out a preliminary deazotation of the pig iron to its nitrogen content, determined from the ratio

15(/N/cT - 0,002).Q15 (/ N / cT - 0.002) .Q

/NU--Т-Т -- / NU - TT -

. л. 100 . l 100

при этом присадку ишакообраэующих ма терналов заканчивают до истечени 65-70% общей продолжительности продувки , кроме того,за 1-3 мин до окоН чани продувки присаживают газообраэующие добавки в количестве 1-10 кг/т а после получени в металле концентрации углерода 0,10-0,15% продувку .производ т струей, затопленной в шлакометаллическую фазу.at the same time, the additive of the ishakoobrazuyuschih maternal channels is completed before the expiration of 65-70% of the total duration of the purge, in addition, 1-3 min before the ovooch of the purge, the gas-forming additives are applied in the amount of 1-10 kg / ton and after the carbon concentration in the metal is 0.10 -0.15% purge. Jetting submerged in the slag-metal phase.

Изобретение относитс к металлургии , преимущественно металлургии чер ных металлов, и может быть использо .вано при выплавке стали с низким содержанием азота в кислородном конвер тере или другом сталеплавильном агре гате, использующем газообразный окис литель . Известен способ вьтлавки стали с низким содержанием азота в конвертере , включающий завалку лома, сыпучих заливку чугуна, продувку окислителем под .большим давлением, при котором происходит взаимодействие кислорода в газообразном состо нии с азотом l Недостатком этого способа вл етс то, что он не обеспечивает получение низких содержаний азота после продувки, так как газова фаза вл етс не единственным источником поступлени азота в металл. Известен способ выплавки стали с низким содержанием азота, включающий загрузку лома, сыпучих материалов , заливку чугуна, продувку кисло/родом , по которому с целью понижени содержани азота в стали чугунпред варительно деазотируют в ковше 2 . Однако этим способом получают содержание азота не выше заданного зна чени , потому что на конечное содержание азота в металле вли ет не толь ко его содержание в чугуне, но также и в ломе, и,в окислителе. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату вл етс способ выплавки стали с низким содержанием азота, включающий завалку лома, при садку шлакообразующих материалов, заливку чугуна, продувку ванны газообразным окислителем с изменением положени фурмы. С целью снижени содержани азота в металле степень интенсивности перемешивани ванны поддерживают изменением расхода газообразного окислител и положением фурмы З ... Недостатком известного способа вл етс то, что он не позвол ет получать стабильно высокое количество металла, так как не обеспечивает заданное низкое содержание азота. Это объ сн етс тем, что нар ду с дутьевым режимом на содержание азота в металле вли ет его содержание в чугуне, ломе, сыпучих, а также ре1жим ведени плавки Целью изобретени вл етс повышение качества стали за счет получени в конце продувки металла с содержанием азота не выше заданного. Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу выплавки стали с низким содержанием азота, включающему завалку лрма, присадку шлакообразующих мат ериалов, заливку чугуна, продувку ванны . газообразным окислителем с изменением положени фурмы, по первому варианту завалку лома осуществл ют из соотношени 15 (/ МД,. - 0,002). Q Д :. {/N/ + ,) 100 где . Л - количество лома, т) ; и/I/A содержание азота в чугуне и ломе соответственно , мае.%; /N/cT - верхний предел содержани азота в металле перед выпуском, мас.%; - содержание азота в дутье, об.%; Q - масса металлошихты, т, при этом присадку шлакообразующих материалов заканчивают до истечени 65-70% общей продолжительности продувки , причем за 1-3 мин до окончани продувки присаживают газообразующие добавки в количестве 1-10 кг/т, а после получени в металле концентрации углерода 0,10-0,15% продувку производ т струей, затопленной в шлакометаллическую фазу. Согласно способу выплавки стали по второму варианту продувку ведут газообразным окислителем с чистото по азоту, определ емой из соотношени 15-(/ М/с - 0,002)-Q (/ /tf + / N Л ) Л Ю при этом присадку шлакообразующих материалов заканчивают до истечени 65-70% общей продолжительности про дувки, причем за 1-3 мин дооконча ни продувки присаживают газообразующие добавки в количестве 1-10 кг а после получени в металле . конце рации углерода 0,10-0,15% продувку производ т струей, затопленной в шлакометаллическую фазу. Согласно,способу выплавки стали ,по третьеглу варианту осуществл ют предварительную деазотацию чугуна до содержани азота в нем, определ ёмого из соотношени 15 (/ fJ/cT - 0,002).Q А 100 при этом присадку шлакообразующих материалов заканчивают до истечени 65-70% общей продолжительности продувки , кроме того за 1-3 мин до окончани продувки присаживают газо образукадие добавки.в количестве 110 кг/т, а после получени в металле концентрации углерода 0,10-0,15% продувку производ т струей, затопленной в шлакометаллическую фазу. На чертеже изображена зависимост положени фурмы по высоте Н.. от вре мени продувки. Сущность предлагаемого способа заключаетс в том, что содержание азота в металле в конце окислительной плавки определ етс р дом взаимосв занных между собой факторов. Действие этих факторов различно в зависимости от конкретных условий и конечного содержани азота в стали . В данном способе взаимосв зь , между основными факторами выражаетс в виде соотношени , учитывающего верхний предел содержани азота в металле в конце процесса. Это соотношение получено по результатам теоретических и экспериментальных исследований механизма массообмена газота из окислительной атмосферы с расплавами железа и промышленных экспериментов на агрегатах различно емкости, В зависимости от конкретных технико-экономических условий предлагаемый способ (и его варианты позвол ют загружать различное количество лома, использовать чугун и окислитель различной чистоты по aso ту, но при условии выполнени указа ного соотношени . Выполнение данного соотношени , а также присадка шлакообразунвдих не позднее 65-70% продолжительности продувки, добавка в ванну за 1-3 мин до окончани продувки газообразующих материалов в количестве 1-10 кг/т и продувка затопленной в шлакометаллическую фазу струей при содержании углерода в ванне ниже 0,10-0,15% обеспечивают получение в металле в конце плавки содержание азота, не выше заданного предела. По Данному способу после ввода последней порции шлакообразующих должно быть достаточно времени,дл удалени внесенного в ванну вметете с присаживаемым -материалом азота. Это врем примерно составл ет 30-35% от продолжительности проДувки, более точно установить его нельз . Поэтому период ввода присадок установлен не позднее 65-70% от общей продолжительности продувки. ; В конце продувки ванны газообраз1ньш окислителем, вследствие перехода процесса во внутридиффузионный .режим ,резко снижаетс скорость окислени углерода, количество выход щих газов и увеличиваетс приток азота в струю окислител из атмосферы. Дл исключени этого дополнительного источника азота, в предлагаемом способе за 1-3 мин. до окончани продувки присаживают газообразующие добавки в количестве от 1 до 10 кг/т, продувкупри содержании углерода 0,10-0,15% производ т затопленной струей. Количество газообразующих материалов обусловлено тем, что ниже 1 кг/т эффект недостаточехч, а выше 10 кг/т слишком сильное охлаждение и вспени:вание ванны могут повли ть на нормальный ход процесса. Пример, Выплавл ют малоуглеродистую сталь марки 08Ю в 350-титонном конвертере. Шихтовка плавки: лом, чугун 310 т, известь 16 т Состав чугуна,% Si 0,78f Mr, 0,Ч7; S 0,021 f Р 0,11; .,Н 0,0030. Содержание азота в продуваемом кислороде 0,075%. По ходу .продувки присаживают 14 т извести присадками по 2 т. Последнюю присадку извести производ т на 11 минуте продувки. Продувку ведут 20 мин. Зредн интенсивность дуть 1150 м/мин. Положение фурмы измен ют следующим образом ( см. чертеж). За 2 мин до окончани продувки в ванну приса живают 1 т известн ка. В соответствии с предлагаемым способом в данной плавке содержание азота в стали на выпуске не должно превышать 0,0025%, фактически металл содержит 0,0024% азота. В таблице приведены результаты нескольких опытних плавок, полтверзадающих эффективность данного способа (и его вариантов). Во всех плав .ках присадку шлакообразующих производ т не позднее 65-70% проДувки/ в конце продувки за 1-2 минThe invention relates to metallurgy, mainly metallurgy of ferrous metals, and can be used in smelting steel with a low nitrogen content in an oxygen converter or other steelmaking unit using a gaseous oxidizer. There is a known method of melting steel with a low nitrogen content in the converter, which includes filling of scrap, bulk pouring of cast iron, purging with an oxidizing agent under high pressure, at which oxygen interacts in gaseous state with nitrogen. The disadvantage of this method is that it does not provide low nitrogen levels after purging, since the gas phase is not the only source of nitrogen in the metal. A known method for smelting low-nitrogen steel includes loading scrap, bulk materials, pouring pig iron, and sour / genus blowing through which, in order to reduce the nitrogen content in steel, cast iron is preheated in the ladle 2. However, this method produces a nitrogen content not higher than a predetermined value, because the final nitrogen content in the metal is influenced not only by its content in the iron, but also in the scrap, and in the oxidizer. The closest to the invention to the technical essence and the achieved result is a method of smelting steel with a low nitrogen content, including the filling of scrap, during the charging of slag-forming materials, pouring pig iron, blowing a bath with gaseous oxidizer with changing the position of the tuyere. In order to reduce the nitrogen content in the metal, the degree of agitation of the bath is maintained by varying the flow rate of the gaseous oxidant and the position of the tuyere Z ... A disadvantage of the known method is that it does not allow a stable high amount of metal to be obtained, since it does not provide the specified low nitrogen content. This is due to the fact that, along with the blowing regime, the nitrogen content in the metal is influenced by its content in iron, scrap, bulk, as well as in the management of smelting. The aim of the invention is to improve the quality of steel by producing nitrogen at the end of the purge. no higher than specified. This goal is achieved by the fact that according to the method of smelting steel with a low nitrogen content, including the filling of iron, the addition of slag-forming materials, the pouring of cast iron, the blowing of the bath. gaseous oxidizer with a change in the position of the tuyere, in the first embodiment, the filling of scrap is carried out from a ratio of 15 (/ MD, - 0.002). Q D: {/ N / +,) 100 where. L - the amount of scrap, t); and / I / A nitrogen content in iron and scrap, respectively,% by mass; (N / cT) is the upper limit of the nitrogen content in the metal prior to release, wt%; - nitrogen content in the blast, vol.%; Q is the mass of the charge, t, while the addition of the slag-forming materials is completed before the expiration of 65-70% of the total duration of the purge, and 1-3 min before the end of the purge, the gas-forming additives in the amount of 1-10 kg / t are sitting down, and after the concentration in the metal is obtained carbon 0.10-0.15% purge produced by a jet, flooded into the slag-metal phase. According to the method of steelmaking, according to the second variant, purging is carried out with a gaseous oxidizing agent with a purity of nitrogen determined from a ratio of 15 - (/ M / s - 0.002) -Q (// tf + / N L) L Yu, while the addition of slag-forming materials is completed to the expiration of 65-70% of the total duration of the blow, and for 1-3 minutes before the end of the blow, gas-forming additives are added in an amount of 1-10 kg and after production in the metal. 0.10-0.15% of the carbon end of the walkie-talkie is blown down by a stream that is submerged into the slag-metal phase. According to the method of steel smelting, according to the third variant, preliminary casting of the iron to the nitrogen content in it, determined from the ratio 15 (/ fJ / cT - 0.002), is carried out. Q 100 At this, the addition of the slag-forming materials is completed before the expiration of 65-70% of the total the duration of the purge, in addition, 1-3 min before the end of the purge, gas is added to the gas in the amount of 110 kg / t, and after the carbon concentration in the metal is 0.10-0.15%, the purge is jetted into the slag metal phase. The drawing shows the dependence of the position of the tuyere in height H. on the time of purging. The essence of the proposed method lies in the fact that the nitrogen content in the metal at the end of the oxidative melting is determined by a number of interrelated factors. The effect of these factors varies depending on the specific conditions and the final nitrogen content in the steel. In this method, the relationship between the main factors is expressed as a ratio that takes into account the upper limit of the nitrogen content of the metal at the end of the process. This ratio was obtained from the results of theoretical and experimental studies of the mass transfer mechanism of a gas from an oxidizing atmosphere with iron melts and industrial experiments on aggregates of different capacities. Depending on the specific technical and economic conditions, the proposed method (and its variants allow you to load different amounts of scrap, use cast iron and oxidizer of various purities according to aso tu, but with the condition that the above ratio is fulfilled. No later than 65-70% of the duration of the purge, the addition to the bath for 1-3 minutes before the end of the blowing of the gas-forming materials in the amount of 1-10 kg / t and the purging of the flooded into the slag-metal phase with a jet with a carbon content in the bath below 0.10-0, 15% ensure that the nitrogen content in the metal at the end of smelting is not above the specified limit. According to this method, after the last batch of slag-forming agent is introduced, there should be enough time to remove the nitrogen material that is deposited in the bath. This time is approximately 30-35% of the duration of the blow; more accurately, it cannot be set. Therefore, the period of entry of additives is set no later than 65-70% of the total duration of the purge. ; At the end of the purge of the gaseous bath with an oxidizing agent, due to the transition of the process into the intradiffusion mode, the oxidation rate of carbon decreases sharply, the amount of outgoing gases and the flow of nitrogen into the oxidant stream from the atmosphere increases. To eliminate this additional source of nitrogen, in the proposed method for 1-3 minutes. before the end of the purge, gas-forming additives in an amount of from 1 to 10 kg / ton are squatted; when the carbon content is 0.10-0.15%, the blowing is performed with a submerged jet. The amount of gas-forming materials is due to the fact that below 1 kg / t the effect is insufficient, and above 10 kg / t, cooling and foaming too much: a bath can affect the normal course of the process. For example, Mild steel grade 08U is melted in a 350-titon converter. Smelting smelting: scrap, cast iron 310 t, lime 16 t Cast iron composition,% Si 0.78 f Mr, 0, P7; S 0.021 f P 0.11; ., H 0.0030. The nitrogen content in the purged oxygen is 0.075%. In the course of the supply, 14 tons of lime are added down by additives of 2 tons each. The last lime additive is produced on the 11th minute of purging. Purge lead 20 min. The average intensity is blowing 1150 m / min. The position of the tuyere is changed as follows (see drawing). 2 tons before the end of the purge, 1 ton of limestone is introduced into the bath. In accordance with the proposed method in this melting, the nitrogen content in the steel at the outlet should not exceed 0.0025%, in fact, the metal contains 0.0024% nitrogen. The table shows the results of several experimental melts, half-curing the effectiveness of this method (and its variants). In all floats, slag-forming additives are produced not later than 65-70% of the ProDuvka / at the end of the purge in 1-2 minutes

рри заданных /,Н , / К /д , / N/ T sllмасса лома в металлошихтеRI given /, N, / K / d, / N / T sll mass of scrap in the metal charge

не должна превышать 36 т;must not exceed 36 tons;

ы U...s u ...

При заданных Л, / И /ст /N /д , / /и содержание азота в окислителе не должно превышать 0,015% по объему.At given L, / I / St / N / d, / / and the nitrogen content in the oxidizer should not exceed 0.015% by volume.

л/ ( l / (

При заданных Л , / N/ , / Н / , должно превышать 0,0030%.When given L, / N /, / N /, should exceed 0,0030%.

Во всех трех случа х не выполнены требовани , вытекающие из трех вариантов . Поэтому содержание азота превышает заданный уровень.In all three cases, the requirements arising from the three options are not met. Therefore, the nitrogen content exceeds a predetermined level.

Таким образом использование предлагаемого способа выплавки (и его вариантов) стали обеспечивает в конце плавки содержание азота в металле , не превышающее заданный верхдо окончани присаживали до 1,5 т известн ка, а продувку, при содержании углерода менее 0,10 /0 ,15% проводили затопленной струей .Thus, the use of the proposed method of smelting (and its variants) of steel provides at the end of smelting the nitrogen content in the metal, not exceeding the predetermined top end, was prissed to 1.5 tons of limestone, and blowing, with a carbon content less than 0.10 / 0, 15% conducted flooded jet.

{4}{four}

содержание азота в чугуне неthe nitrogen content in the iron is not

НИИ предел (дл условий примера 0,0025%), что гарантирует получение 40 металла высокого качества. Способ t опробован I в промышленных услови х. Содержание азота в 96,4% плавок не превышало заданного уровн . В резуль ..тате выход годного увеличилс с 62,3 45 (1978 г.) до 81,5 (1980 г.), что дает экономический эффект 4,2 руб./т.The SRI limit (for the conditions of the example is 0.0025%), which guarantees the production of 40 high quality metals. Method t was tested in industrial conditions. The nitrogen content in 96.4% of the bottoms did not exceed the specified level. As a result, the yield increased from 62.3 45 (1978) to 81.5 (1980), which gives an economic effect of 4.2 rubles / ton.

Claims

METHOD FOR Smelting STEEL WITH LOW-.

KIM BY NITROGEN (ITS OPTIONS). ’- -..... ·.

(57) 1. A method for smelting steel with a low nitrogen content, including scrap filling, doping of slag-forming materials, cast iron casting, pro- and blowing of the bath with a gaseous oxidizing agent with a change in the position of the tuyeres, which means that, in order to increase steel quality due to obtaining at the end of the purge of the metal with a given low nitrogen content, scrap filling is carried out from the ratio _ _

15 (/, M / _P - 0.002) -Q

Λ <--------------------—----- (/ N4 + / ν / _λ ·) · {ν ₂ 3 -.100.

where Λ is the amount of scrap / t;

/ Ν / μ, / Ν | _Α - nitrogen content in cast iron and scrap, wt.%;

(N _CT is the upper limit of the nitrogen content in the metal prior to the release, wt.%;

- nitrogen content in ’blast, vol.%;

Q is the mass of the metal charge, t / in this case, the additive of slag-forming materials is completed before 65-70% of the total duration of purging expires, and 1-3 minutes before the end of purging gas-forming additives are added in the amount of 1-10 kg / t, and after obtaining the concentration in the metal carbon 0.10-0.15% purge 'produce a jet flooded into the slag metal phase.

2. A method of smelting steel with a low nitrogen content, including scrap filling, the addition of slag-forming materials, cast iron casting, § purging, baths with a gaseous oxidizing agent with a change in the position of the tuyeres, characterized in that, in order to improve the quality of steel by obtaining at the end of purging metal with a given low nitrogen content, S purge is carried out by a gaseous oxidizer with a nitrogen purity, determined from the ratio

15 (/ N / _St - 0.002) -Q --------------------------- (/.Ν'/y +/MD) D '100 in this case, the additive of slag-forming materials is completed before 65-70% of the total purge time elapses, and 1-3 minutes before the end of purging, gas-forming additives are added in the amount of 1-10 kg / t, and after obtaining a carbon concentration of 0.10- in the metal 0.15% purge is carried out by a jet flooded into the slag-metal phase.

3. A method of smelting steel with a low nitrogen content, including filling scrap, ’’ additive of slag-forming materials, cast iron casting, blowing the bath with a gaseous oxidizing agent with a change in the position of the tuyeres, revealing that.

>

, in order to improve the quality of steel due to obtaining at the end of the purge of the metal with a given low nitrogen content, preliminary iron is de-suctioned to the nitrogen content in it, which is determined from the ratio of the additive of slag-forming materials; they are completed before 65-70% of the total duration of purging expires, in addition, gas-forming additives in an amount of 1-10 kg / t are planted 1-3 minutes before the end of the purge, and after a carbon concentration of 0.10-0.15% is obtained in the metal, the purge is carried out by a jet flooded into slag metal esky phase.

gaseous oxide steel smelting with nitrogen in an envelope