CS271791B1

CS271791B1 - Method of chrome-nickel steels production with high content of manganese and titanium and equipment for vacuum oxidizing decarburization

Info

Publication number: CS271791B1
Application number: CS881532A
Authority: CS
Inventors: Frantisek Ing Kuncl; Petr Ing Drnec; Zdenek Konsel; Vaclav Ing Kosan; Josef Kotouc
Original assignee: Frantisek Ing Kuncl; Petr Ing Drnec; Zdenek Konsel; Vaclav Ing Kosan; Josef Kotouc
Priority date: 1988-03-09
Filing date: 1988-03-09
Publication date: 1990-11-14
Also published as: CS153288A1

Abstract

The solution concerns the method of the production of chromium-nickel steels with a high content of manganese and titanium in a device of vacuum oxidative de-carbonation, whose basis concerns the fact that the fused-on liquid charge contains 20 to 40 percent of manganese and 105 to 115 percent of chrome, nickel with molybdenum from the required weight of the total melt of steel. The temperature of the fused-on charge ranges between 1,600 to 1,640 degrees C. The oxidation in the device of the vacuum oxidative de-carbonation at the oxygen input of 300 to 600 Nm<3> x h<-1> causes a temperature increase of 1,720 to 1,760 degrees C during the air blasting being extended by 3 to 5 minutes in the area of the carbon content under 0.10 percent by weight. The refining slag is created from the oxidation slag by adding 15 to 20 kilograms of lime x t<-1> of steel and 4 to 8 kilograms of aluminium x t<-1>. After the subsequent alloying by manganese, the refining clinker is reduced before the addition of titanium by a mixture of 0.5 to 1.5 kilograms x t<-1> of the calcio-sillicium steel, in which the calcium is in the amount of 30 to 40 percent by weight and 0.5 to 1.5 kilograms of aluminium x t<-1> x of steel per the content of manganese (II) oxide in the slag maximally 5 percent by weight and per the content of the aluminium in the solution maximally 0.050 percent by weight.

Description

Vynález ee týká způsobu výroby chromniklovýoh ocelí a vysokým obsahem manganu a titanu, jako jsou oceli s nízkým obeahem uhlíku, obsahující 15 až 30 % hmot. chrómu, až 30 % hmot. niklu, až 5 % hmot. molybdenu á dále legované 5 až 9 % hmot, manganu a 0,5 až 1,5 % hmot, titanu, na zařízení vakuového oxidačního oduhličení.The invention relates to a process for the production of high-manganese-titanium chromium-nickel steels, such as low-carbon steel, containing 15 to 30 wt. % chromium, up to 30 wt. % nickel, up to 5 wt. molybdenum and further alloyed 5 to 9 wt% manganese and 0.5 to 1.5 wt% titanium on a vacuum oxidative decarburization apparatus.

Na zařízení vakuové oxidačního oduhličení jsou vyráběny oceli s nízkým obsahem uhlíku. Tento Široký sortiment zahrnuje oceli auatenitlckého, ferltlokého i dvoufázového typu, chromové, chromniklové, ohrommolybdenové i komplexněji legované, a co do účelu použití korozivzdorné, zárupevné, žáruvzdorné a speciální. Jejich společným znakem je vždy vysoký obsah ohromu a nízký obsah uhlíku. Základní předností zařízení va- r kuově oxidačního oduhličení je přenesení procesu oxidaoe vysokoohromových tavenin do hlubokého vakua, kde snížení paroiálního tlaku oxidu uhelnatého přináěí významně nižší stupeň oxidaoe ohromu a preferenci oxidace uhlíku. Zařízení vakuové oxidačního oduhličení pracuje vždy s natavovacím agregátem, kterým je nejčastšji elektrická oblouková peo. Tento agregát natavuje vsázku potřebného chemického složení s vysokým obsahem uhlíku, tj. nad 0,3 % hmot., a ohřívá ji na potřebnou teplotu. Takto natavená vsázka je bezatruakově odlita do pánve zařízení vakuového oxidačního oduhličení, ve kterém pokračují další procesy, tj. oxidaoe zabezpečující požadovaný nízký obeah uhlíku, předběžná desoxidaoe kovu i oxidační etrusky, přeměna oxidační etrusky na rafinační, rafinace, odsíření, delegování a konečná desoxidaoe. Navíc je důležité dodat, že proces v pánvi zařízení vakuově oxidačního oduhličení nemá vnější zdroj tepla a že teplotnš-tepelná bilance je úzce spjata a charakterem metalurgiokýoh procesů, tedy jejich exotermičnosti, rep. enďotermičnosti. Dále je z výše uvedeného zřejmé, že proces v pánvi zařízení vakuově oxidačního oduhličení je jednostruskový, v němž při oxidaoi vznikající silně oxidační struska, bohatá na oxidy ohromu, železa a manganu muaí být převedena na bazickou, silně redukční rafinační atrusku.Low carbon steels are produced on vacuum oxidation decarburization equipment. This wide range includes Auatenitl, Ferltllo and Two Phase types, chrome, chromium-nickel, chromium-molybdenum and more complex alloys, and for use in corrosion-resistant, heat-resistant, heat-resistant and special steels. Their common feature is always high content and low carbon content. The basic advantage of boiling deoxidized decarburization equipment is the transfer of the high oxidation melt oxidation process to a deep vacuum, where a reduction in the carbon monoxide paroial pressure brings a significantly lower degree of oxidation and a preference for carbon oxidation. The device of vacuum oxidation decarburization always works with a melting aggregate, which is most often an electric arc peo. This aggregate melts the charge of the required chemical composition with a high carbon content, ie above 0.3% by weight, and heats it to the required temperature. The melted charge is cast in an inert gas-free decarburization plant, which continues to undergo other processes, such as oxidaoes providing the desired low carbon content, metal pre-oxidation and oxidation etruscus, conversion of oxidation etrusus to refining, refining, desulfurization, delegation and final deoxidation. Moreover, it is important to add that the process in the pan of the vacuum oxidative decarburization apparatus does not have an external heat source and that the temperature-thermal balance is closely linked to the nature of the metallurgical processes, that is, their exothermic or repetothermic properties. Furthermore, it is apparent from the above that the process in the ladle of the vacuum oxidation decarburization apparatus is a single slag, in which the strongly oxidizing slag, rich in oxides of astonishment, iron and manganese, can be converted into a basic, strongly reducing refinery slag.

Výroba ocelí s vysokým obsahem manganu a navío současně legovaných titanem v zařízení vakuového oxidačního oduhličení klade. mimořádně vysoké nároky na tepelnou bilanci prooesu, poněvadž převážný podíl manganu a celý obsah titanu lze dosazovat až po oxidaci taveniny vzhledem k postavení manganu a titanu v oxidační řadě prvků a vzhledem k vysoké schopnosti manganu k vypařování vs vakuu. Navío musí být mangan přlsazován až po předběžné desoxldaci a vytvoření rafinační, redukční a bazické etrusky v pánvi zařízení vakuového oxidačního oduhličení, a to před dávkováním titanu. Pokud má být dále dosažena potřebná míra jistoty v legování silně oxidačním titanem, nesmí rafinační etruská po legování manganem obsahovat vysoké procento oxidu manganu a musí být dokonale desoxidována a bazická. Tyto faktory spolu s potřebným časem zpracování dále vyhrocují jak tepelnou, tak metalurgickou stránku problematiky. Proto jsou v současnosti vysocelegované oceli a nízkým obeahem uhlíku a současně legované 5 až 9 % manganu a 0,5 ’ až 1,5 % hmot. titanu vyráběny na otevřených indukčních pecích, elektrických obloukových pecích (případně i doplněných pánvovou pecí s ohřevem), vybavenýoh zásaditými vyzdívkami technologií přetavby čistých, nízkouhlíkovýoh surovin. Nevýhodou uvedených způsobů výroby je především vysoká cena čistých vsázkových surovin s nízkým obsahem uhlíku, a to zejména feroohromů, a dále vysoký obsah plynů (a tím i nekovových vměetků), z něhož vyplývají i značné obtíže při dalším zpracování, zejména pak při tváření litého stavu. Zároveň, zejména při legování titanem, je u indukční peoe reálné nebezpečí nehomogenního rozložení titanu v objemu vyrobené oceli.The production of steels with a high content of manganese and navium simultaneously alloyed with titanium in a vacuum oxidative decarburization plant places. extremely high demands on the heat balance of the prooes, since the bulk of the manganese and the total titanium content can only be achieved after oxidation of the melt due to the position of manganese and titanium in the oxidation series and the high manganese vaporizing capacity in vacuum. In addition, the manganese must be re-alloyed only after preliminary deoxidation and formation of refining, reducing and basic etrusks in the pan of the vacuum oxidative decarburization apparatus before the titanium feed. Furthermore, if the required degree of certainty in the strongly oxidizing titanium alloying is to be achieved, the Etruscan refining after manganese alloying must not contain a high percentage of manganese oxide and must be perfectly deoxidized and basic. These factors, together with the required processing time, exacerbate both the thermal and metallurgical aspects of the issue. Therefore, currently high alloy steels and low carbon circulation are alloyed with 5 to 9% manganese and 0.5 až to 1.5% by weight. of titanium produced on open induction furnaces, electric arc furnaces (possibly also supplemented with a ladle furnace with heating), equipped with basic lining technology remodeling clean, low carbon raw materials. The disadvantages of the above mentioned production methods are, in particular, the high price of pure low-carbon feedstocks, in particular ferro-chromes, and the high gas content (and hence non-metallic impurities), which results in considerable difficulties in further processing, especially casting. . At the same time, in particular in titanium alloying, there is a real danger of an inhomogeneous distribution of titanium in the volume of steel produced in the induction peoe.

Uváděné nevýhody odstraňuje způsob výroby chromniklovýoh ocelí β vysokým obeahem manganu a titanu v zařízení vakuového oxidačního oduhličení podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že natavená tekutá vsázka obsahuje 20 až 40 % manganu a 105 až 115 % ohromu, niklu a molybdenu z požadované koncentrace hotové tavby vyráběné oceli, vyjádřené v % hmot., a teplota netavené vsázky před oxidací v zařízení vakuového oxidačního oduhličení je v rozmezí 1 600 až 1 640 °0, přičemž oxidaoe v zařízení vakuovéCS 271791 BlThe aforementioned disadvantages are eliminated by the process for producing chromium-nickel steels β by high circulation of manganese and titanium in the vacuum oxidative decarburization plant according to the invention, which consists in that the molten liquid charge contains 20-40% manganese and 105-115% of the nickel and molybdenum the finished melts of the steel to be produced, expressed in% by weight, and the temperature of the non-molten charge prior to oxidation in the vacuum oxidation decarburization apparatus is in the range of 1600 to 1640 ° 0, the oxidaoe in the vacuum apparatusCS 271791 B1

O ho oxidačního oduhličení při příkonu kyslíku 300 až 600 Nm .h vyvolá při dmyohání, prodlouženém o 3 až 5 minut, v oblasti obsahu uhlíku pod 0,10 % hmot. zvýšení teploty na 1 720 až 1 760 °C, načež je přísadou 15 až 20 kg vápna na 1 t oceli a 4 až 8 kg hliníku na 1 t oceli vytvářena z oxidační strusky etruská rafinační, která je, po následném legování lázně manganem, redukována před přísadou titanu směsí 0,5 až 1,5 kg calciasilicia na 1 t oceli, kde vápník je v množství 30 až 40 % hmot. a 0,5 až 1,5 kg hliníku na 1 t oceli na obsah oxidu manganatého ve strusce max. 5 % hmot. a na obsah hliníku v lázni max. 0,050 % hmot.It causes oxidative decarburization at an oxygen input of 300 to 600 Nm / h in the area of carbon content below 0.10 wt. temperature increase to 1,720 to 1,760 ° C, whereupon 15 to 20 kg of lime per 1 ton of steel and 4 to 8 kg of aluminum per 1 ton of steel are formed from Etruscan refining slag, which is reduced after manganese bath alloying prior to titanium addition, a mixture of 0.5 to 1.5 kg of calciasilicia per tonne of steel, wherein the calcium is in an amount of 30 to 40 wt. and 0.5 to 1.5 kg of aluminum per 1 ton of steel for a manganese oxide content of max. and an aluminum content in the bath of max.

Výhodou způsobu podle vynálezu je zejména možnost výroby výše uvedených ocelí z levných vsázkových surovin, včetně z feroohromů β vysokým obsahem uhlíku, vysoké výtěžky legur dané pochodem vakuového oxidačního oduhličení a nízké obsahy plynů. Další výhodou je homogenní rozložení titanu v objemu ingotu, čímž významně vzrůstá jakost vyrobených ocelí včetně technologické tvářitelnosti litého kovu.An advantage of the process according to the invention is, in particular, the possibility of producing the above-mentioned steels from inexpensive feedstocks, including high-carbon ferro-chromes β, high alloying yields resulting from the vacuum oxidation decarburization process and low gas contents. Another advantage is the homogeneous distribution of titanium in the ingot volume, which significantly increases the quality of produced steels including the technological formability of the cast metal.

PříkladExample

Na 25 t elektrické obloukové peci a v zařízení vakuového oxidačního oduhličení byla vyrobena tavba oceli, obsahující 0,07 % hmot. uhlíku, 6,27 % hmot. manganu, 19,28 % hmot. ohromu, 9»32 % hmot. niklu, 0,08 % hmot. molybdenu, 0,64 % hmot. titanu a 0,044 % hmot. hliníku. Produkt byl nataven v elektrické obloukové peci z požadovaného množství, potřebného k dosažení výše uvedeného konečného chemického složení. Absolutní obsah uhlíku poloproduktu činil před oxidací 0,73 % hmot. uhlíku a teplota dosahovala 1 625 °C. Po oxidaci na obsah uhlíku 0,017 % hmot. byla dosažena teplota lázně 1 740 °C. Po oxidaci byla lázeň a oxidační etruská desoxidována 4,3 kg hliníku na 1 t oceli a bylo přisazeno 16 kg vápna na 1 t oceli. Po nalegování lázně manganem byla struska opět redukována směsí 0,8 kg calciasilicia a 30 % vápníku na 1 t oceli a 0,8 kg hliníku na 1 t ooeli tak, že obsah oxidu manganatého ve strusce byl snížen na 3,7 % hmot. před přísadou titanu, přičemž obsah hliníku v lázni byl 0,044 % hmot.A steel melt containing 0.07 wt.% Was produced on a 25 t electric arc furnace and in a vacuum oxidative decarburization apparatus. %, 6.27 wt. % manganese, 19.28 wt. 9 to 32 wt. % nickel, 0.08 wt. % molybdenum, 0.64 wt. % titanium and 0.044 wt. of aluminum. The product was melted in an electric arc furnace from the required amount to achieve the above-mentioned final chemical composition. The absolute carbon content of the intermediate product before oxidation was 0.73% by weight. carbon and the temperature reached 1,625 ° C. After oxidation to a carbon content of 0.017 wt. a bath temperature of 1740 ° C was reached. After oxidation, 4.3 kg of aluminum per 1 ton of steel was deoxidized by the bath and oxidizing Etruscan and 16 kg of lime per 1 ton of steel were added. After the manganese bath had been alloyed, the slag was again reduced with a mixture of 0.8 kg of calciasilicon and 30% calcium per 1 ton of steel and 0.8 kg of aluminum per 1 ton of ooeli so that the manganese oxide content of the slag was reduced to 3.7% by weight. prior to titanium addition, the aluminum content of the bath being 0.044% by weight.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A process for producing high-manganese-titanium chromium-nickel steels in a vacuum oxidative decarburization plant, such as low carbon steels, containing 15 to 30 wt. up to 30 wt. % nickel, up to 5 wt. % molybdenum and further alloyed 5 to 9 wt. % manganese and 0.5 to 1.5 wt. Titanium in a vacuum oxidation decarburization plant, characterized in that the molten liquid feed comprises 20 to 40% manganese and 105 to 115% chromium, nickel and molybdenum based on the desired concentration of the finished melt produced steel expressed in% by weight. and the temperature of the non-molten charge prior to oxidation in the vacuum oxidation decarburization apparatus is in the range of 1600 to 1640 ° C, and in the vacuum oxidation decarburization apparatus at an oxygen input of 300 to 600 Nm / h blowing is prolonged by 3 to 5 minutes, below 0.10 wt. until the temperature is raised to 1720 to 1760 ° C, and 15 to 20 kg of lime are added. t ¹ steel and 4 to 8 kg aluminum. steel, and is formed from oxidizing slag by refining slag, which, after subsequent alloying of the bath with manganese, is reduced prior to titanium by a mixture of 0.5 to 1.5 kg of caloiasilicon per tonne of steel in which calcium is present in an amount of 30 to 40 wt. and 0.5 to 1.5 kg of aluminum. t of steel, to a manganese oxide content in the slag of max. 5 wt.%, and to an aluminum content in the bath of max. 0.050 wt.