SU1461769A1 - Slag-forming composition for steel-melting process - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области металлургии, в частности к производству в электронных печах ниобийсодержащих сталей. Целью изобретени   вл етс  увеличение степени усвоени  ниоби  и качества выплавл емой ниобийсодержащёй стали. Шлакообразующа  смесь дл  сталеплавильного процесса содержит, мае.%: ниобийсодержащий шлак 58-74, известь 24-38, углерод- содержащий материал 0,2-1 и магнези- товьй порошок 1,8-3. Применение смеси позвол ет увеличить степень усвоени  ниоби  на 5-7%, уменьшить содержание серы на 25-35%, неметаллических включений на 26-28% и уменьшить содержание водорода в стали на 32-35%. 2 табл. te (Л с:This invention relates to the field of metallurgy, in particular to the production of niobium-containing steels in electronic furnaces. The aim of the invention is to increase the degree of absorption of niobium and the quality of the niobium-containing steel produced. The slag-forming mixture for the steelmaking process contains, in% by weight: niobium-containing slag 58-74, lime 24-38, carbon-containing material 0.2-1 and magnesite powder 1.8-3. The use of the mixture allows to increase the degree of absorption of niobium by 5-7%, reduce the sulfur content by 25-35%, non-metallic inclusions by 26-28% and reduce the hydrogen content in steel by 32-35%. 2 tab. te (L with:

Description

Изобрет ение относитс  к металлургии , в частности к производству в электропечах ниобийсодержащих сталей.The invention relates to metallurgy, in particular to the production of niobium-containing steels in electric furnaces.

Целью изобретени   вл етс  увеличение степени усвоени  ниоби  и качества выплавл емой ниобийсодержащёй стали.The aim of the invention is to increase the degree of assimilation of niobium and the quality of the niobium-containing steel produced.

Предложенна  шлакообразующа  смесь дл  сталеплавильного процесса содержит ниобийсодержащий шлак, с 0,8- . 7,5% оксида ниоби  (V) и 60-70% оксида алюмини  и известь, углеродсо- держащий материал и магнезитовый порошок при следующем соотношении компонентов , мае .%:The proposed slag-forming mixture for the steelmaking process contains niobium-containing slag, with 0.8-. 7.5% niobium oxide (V) and 60-70% alumina and lime, carbon-containing material and magnesite powder in the following ratio of components, wt.%:

Ниобийсодержащий шлак 58-74Niobium-containing slag 58-74

Известь24-38Lime24-38

Углер одс оде ржащийUgler ode rzhashchiy

Материал0,2-1Material0,2-1

Магнезитовый порошок 1,8-3Magnesite Powder 1.8-3

Предложенный состав шлакообразук)- щей смеси позвол ет увеличить значение восстановительного потенциала, формирующегос  в печи известково- глиноземистого шлака, а также поверхность его контакта с металлом. Избыток углерода позвол ет восстановить высший оксид ниоби  (V) нио- бийсодержащего шлака до металлического ниоби  через образование низших оксидов этого элемента и карбида ниоби . Карбид ниоби  учавствует не только в процесс е выделени  дисперсных карбонитридов ниоби , определ ющих упрочнение стали, но и активизирует собственно восстановительные реакции выделени  металлического нио- .би . Образующийс  при этом комплексе восстановительных реакций оксид углерода усиливает барботаж сталеплавиль4The proposed composition of the slag-forming mixture makes it possible to increase the value of the reducing potential formed in the furnace of lime-alumina slag, as well as the surface of its contact with the metal. An excess of carbon allows the reduction of higher niobium (V) oxide of niobium-containing slag to metallic niobium through the formation of lower oxides of this element and niobium carbide. Niobium carbide is not only involved in the process of isolating dispersed niobium carbonitrides, which determine the hardening of steel, but also activates the reduction reactions of the release of metallic niobium. Carbon monoxide formed in this complex of reduction reactions enhances the bubbling of the steelmaking4

ОдOd

ЧH

ОдOd

оabout

ной ванны, что увеличивает поверхность контакта шлаковой и металлической фаз, а следовательно, благопри- HTCTByet протеканию процессов десуль- фурации, дегазации металла и удалени  неметаллических включений, способствует развитию обменных процессов перехода ниоби  из шлака в металл . Нар ду с этим магнезитовьй порошок,  вл  сь источником оксида магни  и, соответственно, анионовThis increases the contact surface of the slag and metal phases and, consequently, favors HTCTByet to the processes of desulphurisation, metal degassing and removal of nonmetallic inclusions, contributes to the development of exchange processes of niobium transfer from slag to metal. Along with this, magnesite powder is a source of magnesium oxide and, accordingly, anions

10ten

кислорода, преп тствует развитию процесса формировани  сложных кислородных анионов алюмини , существенно повьш1ающих в зкость известко- во-глиноземистого шлака в печи, а также-обеднению концентрации ионов кислорода в поверхностном слое набивной части пода печи. Таким образом , магнезитовьй порошок, способству  формированию печного шлака с оптимальными значени ми физико-химических свойств, положительно вли ет на скорость обменных процессов, увеличивает-при этом значени  качества и степени усвоени  ниоби , а также ... преп тствует разрушению набивного сло  подины, увеличивает стойкость огнеупорной футеровки печи, а также дополнительно предотвращает загр знение металла .экзогенными неметаллическими включени ми (продуктами разрушени  футеровки).oxygen, prevents the development of the process of forming complex oxygen anions of aluminum, significantly increasing the viscosity of lime-alumina slag in the furnace, as well as depletion of the concentration of oxygen ions in the surface layer of the ramming furnace. Thus, magnesite powder, contributing to the formation of furnace slag with optimal values of physicochemical properties, has a positive effect on the rate of metabolic processes, which increases the quality and degree of absorption of niobium, and also prevents the destruction of the ramming bed, increases the resistance of the refractory lining of the furnace, and also additionally prevents metal contamination with exogenous nonmetallic inclusions (products of destruction of the lining).

В качестве углеродсодержащего материала могут прш-1ен тьс  кокс (ГОСТ 17497-72, ГОСТ 9093-74), графит аморфный литейный (ГОСТ 5420- 74), графит кристаллический (серебристый ) литейный (ГОСТ 5279-74). Использование углеродсодержащего материала в количестве менее 0,2 мас.% снижает значение восстановительного потенциала шлаковой фазы, поверхности контакта металла и шлака, а следовательно, ухудшает качество металла , уменьшает степень усвоени  ниоби . Расход углеродсодержащего материала свыше 1 мас.% нецелесообразен , так как св зан с его перерасходом и удорожанием стали без повышени  степени усвоени  ниоби  и качества стали.Coke (GOST 17497-72, GOST 9093-74), amorphous casting graphite (GOST 5420-74), crystalline (silver) graphite (GOST 5279-74) can be used as carbonaceous material. The use of carbon-containing material in an amount of less than 0.2 wt.% Reduces the value of the reduction potential of the slag phase, the contact surface of the metal and slag, and therefore degrades the quality of the metal, reduces the degree of niobium absorption. The consumption of carbon-containing material in excess of 1 wt.% Is inexpedient, since it is associated with its overrun and increase in the cost of steel without increasing the degree of assimilation of niobium and the quality of steel.

Химический состав и технологические характеристики магнезитового порошка соответствовали требовани м ГОСТ 10360-63. Применение магнезитового порошка в количестве менее 1,8 мас.% не предохран ет футеровкуThe chemical composition and technological characteristics of the magnesite powder met the requirements of GOST 10360-63. The use of magnesite powder in the amount of less than 1.8 wt.% Does not protect the lining

1515

2020

2525

461769461769

от разрушени , растет концентраци  сложных кислородных анионов алюмини , а при расходе этого компонента свыше 3 мас.% происходит гетерогенеза- ци  шлаковой фазы, ухудшаютс  ее рафинировочные свойства, снижаетс  степень усвоени  ниоби  металлом. Ниобийсодержащий шлак, как и в известной шлакообразующей смеси, содержит , мас.%: оксид ниоби  (V) 0,8- 7,5; оксид алюмини  60-70 и оксид кальци  - остальное.Известь используют по ГОСТ 9179- 70. Количество ниобийсодержащего шлака менее 58 мас.% не обеспечивает дост кение заданной концентрации ниоби  в металле. В случае его расхода 74 мас.% формируетс  печной шлак с низкой концентрацией оксида кальци  и, соответственно, ухудшаютс  рафинировочные свойства такого шлака по отношению к сере. Применение извести в количестве менее 24 мас,% также св зано с получением печного шлака с недостаточным дл  развити  рафинировочных процессов количеством оксида кальци . В случае содержани  извести в смеси выше 38 мас.% шлакова  фаза в печи гетерогенна  с высоким значением температуры плавлени , в зкости, что негативно вли ет на качество металла и степень усвоени  ниоби .from destruction, the concentration of complex oxygen anions of aluminum increases, and when this component is consumed over 3 wt.%, the slag phase is heterogeneous, its refining properties deteriorate, and the degree of niobium metal assimilation decreases. Niobium-containing slag, as in the known slag-forming mixture, contains, wt%: niobium oxide (V) 0,8 - 7,5; aluminum oxide 60-70 and calcium oxide - the rest. The lime is used according to GOST 9179-70. The amount of niobium-containing slag less than 58 wt.% does not ensure the availability of a given concentration of niobium in the metal. If it consumes 74 wt.%, Furnace slag with a low concentration of calcium oxide is formed and, accordingly, the refining properties of such slag with respect to sulfur deteriorate. The use of lime in an amount of less than 24 wt.% Is also associated with the production of furnace slag with an amount of calcium oxide insufficient for the development of refining processes. If the lime content in the mixture is above 38 wt.%, The slag phase in the furnace is heterogeneous with a high melting temperature, viscosity, which negatively affects the quality of the metal and the degree of absorption of niobium.

П р им е р. Смесь дл  Шлакообразовани  и легировани  стали вводили в дуговую электропечь садкой 5 т с основной футеровкой в восстановительный период плавки сразу после полного скачивани  окислительного . шлака. Расход смеси составл л 21 кг/т стали при концентрации оксида ниоби  (V) в ниобийсодержащем щлаке 7,5% и 146 кг/т при 0,8% оксида нио- 45 би  (V), Выплавл ли сталь марки 25ФБЛ с содержанием ниоби  0,03- 0,.06%.PRI im p The mixture for slagging and alloying of steel was injected into the electric arc furnace with a charge of 5 tons with the main lining during the recovery period of smelting immediately after the complete oxidizing download. slag. The mixture consumption was 21 kg / t of steel at a concentration of niobium oxide (V) in niobium-containing shlak 7.5% and 146 kg / t at 0.8% nioio-45 bi oxide (V). Steel 25FBL smelted 0.03-0, .06%.

В табл.Т представлены составы известной смеси и предложенной сме- gg си в табл.2 - свойства стали;варианты 1 и 2 соответствуют граничным содержани м компонентов, вариант 3 - среднему содержанию, варианты 4,5 - отличным от предлагаемых содержаний, ее а варианты 6-9 - в составе смеси отсутствует один из ее компонентов.Table T presents the compositions of the known mixture and the proposed mixture gg si in Table 2 — the properties of the steel; options 1 and 2 correspond to the boundary contents of the components, option 3 — to the average content, options 4.5 — different from the proposed contents, and options 6-9 - as part of the mixture is missing one of its components.

Применение предложенного состава смеси (варианты 1-3, табл.1) в отличии от известной смеси, повьшзает ка.30The application of the proposed composition of the mixture (options 1-3, table 1), in contrast to the known mixture, increases by 30.

3535

4040

5five

чество выплавл емого металла (табл. за счет снижени  концентрации серы на 25-35%, неметаллических включени на 26-28% и водорода на 32-35%, а также увеличивает степень усвоени  ниоби  на 5-7%. При этом происходит более интенсивное измельчение структуры стали (активизируетс  процесс вьщелени  дисперсных карбонидов нио би );, площадь зерна уменьшаетс  на 30-40 мкм .- Использование предлагаемого технического решени  позвол ет повысить значени  механических характеристик стали: предела прочности на 26-32 МПа, предела текучести на 23-28 МПа, относительного удлинени  на 4-6% относительного сужени  на 7-9% и ударной в зкости на 5 - 10 кДж/м (табл.2). На степень ус- воени  ниоби  и качество стали вли ет увеличение восстановительного потенциала шлаковой фазы и ее контактной поверхности с металлом. Увеличение восстановительного потенциала шлаковой фазы подтверждаетс  данными о концентрации оксида ниоби  (V) в печном шлаке; дл  условий выплав.ки стали с предложенным составом смеси она существенно (в 6-8 раз) ниже, чем в плавках с известной смесью. На увеличение контактной поверхности шлакометаллйческой фазы при использовании предложенного состава смеси .указывают данные по количеству оксида углерода - 2,25-3,00 кг на 100 кг металлической шихты (перемешивание осуществл лось за счет вьщелени  оксида углерода), что значительно выше , чем на плавках с известной смесью - 1,32 кг. О повышении стойкости огнеупорной футеровки при использовании вариа1 гов 1-3 предложенного состава смеси по сравнению с известным составом смеси суд т по длительности растворени  ргнеупор7696the amount of the metal being melted (table. by reducing the sulfur concentration by 25-35%, non-metallic inclusions by 26-28% and hydrogen by 32-35%, and also increases the absorption rate of niobium by 5-7%. In this case, more intense grinding the steel structure (the process of separating dispersed niobi carbonides is activated); the grain area is reduced by 30-40 µm .- The use of the proposed technical solution makes it possible to increase the values of the mechanical characteristics of the steel: tensile strength by 26-32 MPa, yield strength by 23-28 MPa, relative beats lines of 4–6% relative narrowing of 7–9% and impact toughness of 5–10 kJ / m (Table 2). The degree of niobium development and the quality of steel is affected by an increase in the reduction potential of the slag phase and its contact surface. The reduction potential of the slag phase is confirmed by the data on the concentration of niobium oxide (V) in the furnace slag; for steelmaking conditions with the proposed composition of the mixture, it is significantly (6-8 times) lower than in the melts with a known mixture. The increase in the contact surface of the slag-metal phase using the proposed composition of the mixture. Indicates data on the amount of carbon monoxide - 2.25-3.00 kg per 100 kg of metal charge (mixing was carried out due to the separation of carbon monoxide), which is significantly higher than with a known mixture - 1.32 kg. The increase in the durability of the refractory lining with the use of options 1–3 of the proposed composition of the mixture as compared with the known composition of the mixture is judged by the duration of dissolution.

него образца в печном шлаке. Предложенный состав смеси повьш1ает стойкость футеровки (врем  растворени  образца на 4-6 мин больше, табл.2). 1his sample in the furnace slag. The proposed composition of the mixture increases the resistance of the lining (the time of dissolution of the sample is 4-6 minutes longer, Table 2). one

Отклонение от предлагаемых содержаний в смеси ингредиентов (варианты 4,5) либо от компонентного сос- тава смеси (варианты 6-9) негативно вли ет на качество металла, степень усвоени  ниоби , стойкость огнеупорной футеровки. Варианты 4-9 составов не обеспечивают увеличение востановительного потенциала шлаковой фазы, поверхности ее контакта с металлом , ухудшают услови  выделени  дисперсных карбонитридов ниоби , что обуславливает снижение механических свойств стали (табл.2).Использование предложенного технического решени  позвол ет по сравнению с известным увеличить значени  механических свойств стали и повысить стойкость огнеупорной футеровки печи. Deviation from the proposed content in the mixture of ingredients (options 4.5) or from the component composition of the mixture (options 6-9) adversely affects the quality of the metal, the degree of absorption of niobium, and the durability of the refractory lining. Variants 4-9 of the compositions do not provide an increase in the recovery potential of the slag phase, the surface of its contact with the metal, worsen the conditions for the release of dispersed carbonitrides of niobium, which leads to a decrease in the mechanical properties of the steel (Table 2). mechanical properties of steel and increase the resistance of the refractory lining of the furnace.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Шлакообразунща  смесь дл  сталеплавильного процесса, включающа  нио- бийсодержащий шлак с содержанием 0,8-7,5% оксида ниоби  и 60-70% оксида алюмини  и известь, отличающа с  тем, что, с целью увеличени  степени усвоени  ниоби  и качества выплавл емой ниобийсо- держащей стали, она дополнительно содержит углеродсодержащий материал и магнезитовый порошок при следующем соотношении компонентов, мас.%: Ниобийсодержащий шлак 58-74 Известь24-38Slag-forming mixture for a steel-making process, including niobium-containing slag with a content of 0.8-7.5% niobium oxide and 60-70% alumina and lime, in order to increase the absorption rate of niobium and the quality of niobium melted - holding steel, it additionally contains carbonaceous material and magnesite powder in the following ratio, wt.%: Niobium-containing slag 58-74 Lime24-38 Углеродсодержащий материал0,2-1Carbon material0,2-1 Магнезитовый порошок 1,8-3Magnesite Powder 1.8-3 Таблица 1Table 1 0,020 6,2 0,00760.020 6.2 0.0076 0,015 4,01,00550,015 4,01,0055 0,013 4,2О,005600,013 4,2O, 00560 Таблица 2table 2 180 150 140180 150 140 145 185 170 250 190 210 165145 185 170 250 190 210 165 2,3 0,3 0,42.3 0.3 0.4 0,4 0,8 1,80.4 0.8 1.8 2,0 2,8 0,62.0 2.8 0.6