Технологія виплавки чистої сталі та особливості позапічної обробки
Loading...
Date
2019
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
НМетАУ, Дніпро
Abstract
UK: Мета. Визначити технологічні параметри виплавки та позапічної обробки низьковуглецевої сталі. Методика. Розглянуто термодинаміка реакцій утворення нітридів та встановлена перевага утворення нітридів
титану, найменша вірогідність утворення нітридів бору. На основі аналізу експериментальних даних одержано аналітичний вираз, що дозволяє розрахувати необхідну кількість присадок титану для нейтралізації
шкідливого впливу азоту, яке враховує ще й концентрацію алюмінію в сталі і дозволяє попередити формування шкідливих нітридів алюмінію. Розраховані необхідні і достатні концентрації бору в сталі, для початку
перебігу реакції нітридоутворення і для забезпечення розміцнюючого ефекту, пов'язаного з формуванням нітридів бору. Результати. Термодинамічними розрахунками і на основі аналізу результатів попередніх дослідних плавок низьковуглецевої сталі, показано, що активність кисню в напівпродукту для отримання особливо
низько-вуглецевої сталі повинна бути такою, щоб забезпечити видалення вуглецю з нього до заданої межі, а
також тих кількостей вуглецю, які надходять при розкисленні сталі з феросплавів і з електродів при нагріванні сталі на установців «ківш-піч, а також з періклазовуглецевої футеровки стальковша (вміст вуглецю в
районі шлакового пояса 10-12%, в футеровці стін і днища - 6%). Витрату алюмінію на випуску з печі необхідно
співвідносити зі ступенем переокислення металу, що було б бажаним для стабілізації і зменшення угару силікомарганцю та кільційвмісних феросплавів. Наукова новизна. При організації вакуумування сталі зниження
тиску у вакуумній камері до 100 мбар теоретично досить для переважаючого окислення вуглецю в порівнянні
з марганцем і кремнієм у всьому діапазоні температур технологічного процесу. При вакуумуванні не розкисленого алюмінієм металу кінцевий вміст вуглецю в металі 0,01% досягається навіть при його початковому
вмісті 0,074%. Практична значущість. За рахунок використання реакції вакуум кисневого зневуглецювання
без додаткового введення кисню в газоподібному вигляді або у вигляді оксидів можливо одержати низьковуглецевий метал з гарантованим вмістом вуглецю на рівні 0,01% в готовому металі і мінімальним вмістом марганцю до 0,12% і кремнію до 0,02%, що забезпечує високі пластичні властивості металу.
EN: Objectivel. Determine the technological parameters of smelting and out-of-furnace processing of low-carbon steel. Method. The thermodynamics of nitride formation reactions is considered and the advantage of titanium nitride formation, the lowest probability of boron nitride formation is established. Based on the analysis of experimental data, an analytical expression was obtained, which allows to calculate the required amount of titanium additives to neutralize the harmful effects of nitrogen, which also takes into account the concentration of aluminum in steel and prevents the formation of harmful aluminum nitrides. Necessary and sufficient concentrations of boron in steel are calculated to start the nitride formation reaction and to provide the strengthening effect associated with the formation of boron nitrides. Results. Thermodynamic calculations and based on the analysis of the results of previous experimental melts of lowcarbon steel, it is shown that the activity of oxygen in the intermediate to obtain particularly low-carbon steel should be such as to ensure the removal of carbon from it to a given limit, as well as the amounts of carbon deoxidized steels from ferroalloys and electrodes when heating steel on ladle-furnace installations, as well as from periclase-carbon lining of steel ladle (carbon content in the area of the slag belt 10-12%, in the lining of walls and bottoms - 6%). furnaces must be correlated with the degree of metal oxidation, which would be desirable to stabilize and reduce the precipitation of silicomanganese and calcium-containing ferroalloys. Scientific novelty. When organizing the evacuation of steel, reducing the pressure in the vacuum chamber to 100 mbar is theoretically sufficient for the predominant oxidation of carbon in comparison with manganese and silicon in the entire temperature range of the process. When evacuating non-deoxidized aluminum metal, the final carbon content in the metal is 0.01% is achieved even at its initial content of 0.074%. Practical significance. Due to the use of vacuum oxygen decarburization reaction without additional introduction of oxygen in gaseous form or in the form of oxides, it is possible to obtain low-carbon metal with a guaranteed carbon content of 0.01% in the finished metal and a minimum manganese content of 0.12% and silicon up to 0 , 02%, which provides high plastic properties of the metal.
EN: Objectivel. Determine the technological parameters of smelting and out-of-furnace processing of low-carbon steel. Method. The thermodynamics of nitride formation reactions is considered and the advantage of titanium nitride formation, the lowest probability of boron nitride formation is established. Based on the analysis of experimental data, an analytical expression was obtained, which allows to calculate the required amount of titanium additives to neutralize the harmful effects of nitrogen, which also takes into account the concentration of aluminum in steel and prevents the formation of harmful aluminum nitrides. Necessary and sufficient concentrations of boron in steel are calculated to start the nitride formation reaction and to provide the strengthening effect associated with the formation of boron nitrides. Results. Thermodynamic calculations and based on the analysis of the results of previous experimental melts of lowcarbon steel, it is shown that the activity of oxygen in the intermediate to obtain particularly low-carbon steel should be such as to ensure the removal of carbon from it to a given limit, as well as the amounts of carbon deoxidized steels from ferroalloys and electrodes when heating steel on ladle-furnace installations, as well as from periclase-carbon lining of steel ladle (carbon content in the area of the slag belt 10-12%, in the lining of walls and bottoms - 6%). furnaces must be correlated with the degree of metal oxidation, which would be desirable to stabilize and reduce the precipitation of silicomanganese and calcium-containing ferroalloys. Scientific novelty. When organizing the evacuation of steel, reducing the pressure in the vacuum chamber to 100 mbar is theoretically sufficient for the predominant oxidation of carbon in comparison with manganese and silicon in the entire temperature range of the process. When evacuating non-deoxidized aluminum metal, the final carbon content in the metal is 0.01% is achieved even at its initial content of 0.074%. Practical significance. Due to the use of vacuum oxygen decarburization reaction without additional introduction of oxygen in gaseous form or in the form of oxides, it is possible to obtain low-carbon metal with a guaranteed carbon content of 0.01% in the finished metal and a minimum manganese content of 0.12% and silicon up to 0 , 02%, which provides high plastic properties of the metal.
Description
С. Пройдак: ORCID 0000-0003-2439-3657
Keywords
чиста сталь, позапічна обробка, нітрид титану, нітрид алюмінію, вакуумування, pure steel, out-of-furnace processing, titanium nitride, aluminum nitride, vacuuming, КПММ
Citation
Пройдак С. В., Камкін В. Ю., Купцова В. З., Кнапинський М., Варицев А. Технологія виплавки чистої сталі та особливості позапічної обробки. Теорія і практика металургії. 2019. № 3. С. 5–13. DOI: 10.34185/tpm.3.2019.01.