Оптимизация раскисления стали с использованием данных об активности растворенного кислорода
Проведены исследования изменения окисленности металла мартеновской печи на плавках различных марок стали. Проанализированы факторы, влияющие на величину активности кислорода в сталеплавильном агрегате перед выпуском и в ковше. Показана целесообразность регулирования окисленности металла на выпуске д...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Металл и литье Украины |
|---|---|
| Дата: | 2012 |
| Автори: | , , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
2012
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/116004 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Оптимизация раскисления стали с использованием данных об активности растворенного кислорода / В.С. Бойко, М.Н. Якин, С.А. Коваль, А.В. Стефанец, И.Н. Фентисов, А.А. Годынский, Е.А. Чичкарев // Металл и литье Украины. — 2012. — № 2-3. — С. 12-15. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-116004 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Бойко, В.С. Якин, М.Н. Коваль, С.А. Стефанец, А.В. Фентисов, И.Н. Годынский, А.А. Чичкарев, Е.А. 2017-04-17T20:15:27Z 2017-04-17T20:15:27Z 2012 Оптимизация раскисления стали с использованием данных об активности растворенного кислорода / В.С. Бойко, М.Н. Якин, С.А. Коваль, А.В. Стефанец, И.Н. Фентисов, А.А. Годынский, Е.А. Чичкарев // Металл и литье Украины. — 2012. — № 2-3. — С. 12-15. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 2077-1304 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/116004 669.18 Проведены исследования изменения окисленности металла мартеновской печи на плавках различных марок стали. Проанализированы факторы, влияющие на величину активности кислорода в сталеплавильном агрегате перед выпуском и в ковше. Показана целесообразность регулирования окисленности металла на выпуске добавками углерода с целью снижения доли плавок, требующих комплексного раскисления и, в перспективе, уменьшения расхода ферромарганца на ковшовое раскисление. Проведено дослідження зміни окисленості металу мартенівської печі на плавках різних марок сталі. Проаналізовано фактори, що впливають на величину активності кисню в сталеплавильному агрегаті перед випуском і в ковші. Показано доцільність регулювання окисленості металу на випуску добавками вуглецю з метою зниження частки плавок, що вимагають комплексного розкислення та, в перспективі, зниження витрат феромарганцю на ковшове розкислення. Open hearth furnace metal oxidation changes study when melting different steel grades has been realized, factors having impact on oxygen activity in the steel-making unit before tapping and in the ladle have been analyzed. Rationality of metal oxidation regulation with carbon additives at the moment of tapping, thus allowing to decrease the quantity of heats, requiring complex deoxidation, and to decrease ferro-manganese consumption for ladle deoxidation in the future, is demonstrated. ru Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України Металл и литье Украины Оптимизация раскисления стали с использованием данных об активности растворенного кислорода Оптимізація розкислення сталі з використанням даних про активність розчиненого кисню Optimization of steel deoxidation process using data on dissolved oxygen activity Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Оптимизация раскисления стали с использованием данных об активности растворенного кислорода |
| spellingShingle |
Оптимизация раскисления стали с использованием данных об активности растворенного кислорода Бойко, В.С. Якин, М.Н. Коваль, С.А. Стефанец, А.В. Фентисов, И.Н. Годынский, А.А. Чичкарев, Е.А. |
| title_short |
Оптимизация раскисления стали с использованием данных об активности растворенного кислорода |
| title_full |
Оптимизация раскисления стали с использованием данных об активности растворенного кислорода |
| title_fullStr |
Оптимизация раскисления стали с использованием данных об активности растворенного кислорода |
| title_full_unstemmed |
Оптимизация раскисления стали с использованием данных об активности растворенного кислорода |
| title_sort |
оптимизация раскисления стали с использованием данных об активности растворенного кислорода |
| author |
Бойко, В.С. Якин, М.Н. Коваль, С.А. Стефанец, А.В. Фентисов, И.Н. Годынский, А.А. Чичкарев, Е.А. |
| author_facet |
Бойко, В.С. Якин, М.Н. Коваль, С.А. Стефанец, А.В. Фентисов, И.Н. Годынский, А.А. Чичкарев, Е.А. |
| publishDate |
2012 |
| language |
Russian |
| container_title |
Металл и литье Украины |
| publisher |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Оптимізація розкислення сталі з використанням даних про активність розчиненого кисню Optimization of steel deoxidation process using data on dissolved oxygen activity |
| description |
Проведены исследования изменения окисленности металла мартеновской печи на плавках различных марок стали. Проанализированы факторы, влияющие на величину активности кислорода в сталеплавильном агрегате перед выпуском и в ковше. Показана целесообразность регулирования окисленности металла на выпуске добавками углерода с целью снижения доли плавок, требующих комплексного раскисления и, в перспективе, уменьшения расхода ферромарганца на ковшовое раскисление.
Проведено дослідження зміни окисленості металу мартенівської печі на плавках різних марок сталі. Проаналізовано фактори, що впливають на величину активності кисню в сталеплавильному агрегаті перед випуском і в ковші. Показано доцільність регулювання окисленості металу на випуску добавками вуглецю з метою зниження частки плавок, що вимагають комплексного розкислення та, в перспективі, зниження витрат феромарганцю на ковшове розкислення.
Open hearth furnace metal oxidation changes study when melting different steel grades has been realized, factors having impact on oxygen activity in the steel-making unit before tapping and in the ladle have been analyzed. Rationality of metal oxidation regulation with carbon additives at the moment of tapping, thus allowing to decrease the quantity of heats, requiring complex deoxidation, and to decrease ferro-manganese consumption for ladle deoxidation in the future, is demonstrated.
|
| issn |
2077-1304 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/116004 |
| citation_txt |
Оптимизация раскисления стали с использованием данных об активности растворенного кислорода / В.С. Бойко, М.Н. Якин, С.А. Коваль, А.В. Стефанец, И.Н. Фентисов, А.А. Годынский, Е.А. Чичкарев // Металл и литье Украины. — 2012. — № 2-3. — С. 12-15. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT boikovs optimizaciâraskisleniâstalisispolʹzovaniemdannyhobaktivnostirastvorennogokisloroda AT âkinmn optimizaciâraskisleniâstalisispolʹzovaniemdannyhobaktivnostirastvorennogokisloroda AT kovalʹsa optimizaciâraskisleniâstalisispolʹzovaniemdannyhobaktivnostirastvorennogokisloroda AT stefanecav optimizaciâraskisleniâstalisispolʹzovaniemdannyhobaktivnostirastvorennogokisloroda AT fentisovin optimizaciâraskisleniâstalisispolʹzovaniemdannyhobaktivnostirastvorennogokisloroda AT godynskiiaa optimizaciâraskisleniâstalisispolʹzovaniemdannyhobaktivnostirastvorennogokisloroda AT čičkarevea optimizaciâraskisleniâstalisispolʹzovaniemdannyhobaktivnostirastvorennogokisloroda AT boikovs optimízacíârozkislennâstalízvikoristannâmdanihproaktivnístʹrozčinenogokisnû AT âkinmn optimízacíârozkislennâstalízvikoristannâmdanihproaktivnístʹrozčinenogokisnû AT kovalʹsa optimízacíârozkislennâstalízvikoristannâmdanihproaktivnístʹrozčinenogokisnû AT stefanecav optimízacíârozkislennâstalízvikoristannâmdanihproaktivnístʹrozčinenogokisnû AT fentisovin optimízacíârozkislennâstalízvikoristannâmdanihproaktivnístʹrozčinenogokisnû AT godynskiiaa optimízacíârozkislennâstalízvikoristannâmdanihproaktivnístʹrozčinenogokisnû AT čičkarevea optimízacíârozkislennâstalízvikoristannâmdanihproaktivnístʹrozčinenogokisnû AT boikovs optimizationofsteeldeoxidationprocessusingdataondissolvedoxygenactivity AT âkinmn optimizationofsteeldeoxidationprocessusingdataondissolvedoxygenactivity AT kovalʹsa optimizationofsteeldeoxidationprocessusingdataondissolvedoxygenactivity AT stefanecav optimizationofsteeldeoxidationprocessusingdataondissolvedoxygenactivity AT fentisovin optimizationofsteeldeoxidationprocessusingdataondissolvedoxygenactivity AT godynskiiaa optimizationofsteeldeoxidationprocessusingdataondissolvedoxygenactivity AT čičkarevea optimizationofsteeldeoxidationprocessusingdataondissolvedoxygenactivity |
| first_indexed |
2025-11-25T23:46:37Z |
| last_indexed |
2025-11-25T23:46:37Z |
| _version_ |
1850583638030155776 |
| fulltext |
1� 1�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 2-3 (225-226) ’2012 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 2-3 (225-226) ’20121� 1�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 2-3 (225-226) ’2012 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 2-3 (225-226) ’2012
УДК 669.18
В. С. Бойко, М. Н. Якин, С. А. Коваль, А. В. Стефанец , И. Н. Фентисов,
А. А. Годынский, Е. А. Чичкарев*
ПАО «Мариупольский металлургический комбинат им. Ильича», Группа Метинвест
*Приазовский государственный технический университет, Мариуполь
Оптимизация раскисления стали с использованием данных
об активности растворенного кислорода
Проведены исследования изменения окисленности металла мартеновской печи на плавках различных марок
стали. Проанализированы факторы, влияющие на величину активности кислорода в сталеплавильном агрегате
перед выпуском и в ковше. Показана целесообразность регулирования окисленности металла на выпуске
добавками углерода с целью снижения доли плавок, требующих комплексного раскисления и, в перспективе,
уменьшения расхода ферромарганца на ковшовое раскисление.
М
еталлургическая промышленность является
одной из базовых отраслей экономики. В по-
следние годы в ходе обострившейся конку-
ренции стремление снизить себестоимость
металлопродукции путем экономии энергоресурсов,
материалов, уменьшения продолжительности про-
стоев, снижения отходов и повышения качества вы-
ходит на первый план в работе производственных
предприятий и научно-исследовательских организа-
ций.
Полуспокойная сталь характеризуется высоким
выходом годного, относительно низкой степенью
ликвации, как правило, простой технологией разлив-
ки и низкой стоимостью по сравнению со спокойной
сталью.
При производстве полуспокойной стали, раскис-
ляемой перед разливкой, необходимого снижения
содержания кислорода достигают введением фер-
ромарганца или силикомарганца в печь или ковш.
Требуемая структура слитка создается только при
условии, что содержание кислорода в металле близ-
ко к оптимальному. Особенно сложным является
обеспечение высокого качества слитков при содер-
жании углерода в металле менее 0,12 %.
Как известно, кислород, растворенный в стали,
оказывает большое влияние на ход сталеплавиль-
ных процессов, качество готового металла, процес-
сы раскисления и десульфурации, качество слит-
ков [1-5]. Поэтому контроль за окисленностью стали
и ее химическим составом в процессе ее произ-
водства крайне важен. В данной работе измерение
активности кислорода в жидкой стали производили
посредством электрохимического датчика Celox.
Действие датчика основано на работе высокотем-
пературной электрохимической гальванической ячей-
ки с твердым электролитом из диоксида циркония.
В качестве вторичного прибора использовали про-
мышленный, программируемый, основанный на мик-
рокомпьютере прибор Celox Multi-Lab.
На опытных плавках полуспокойной стали в боль-
шегрузных (650 и 900 т) мартеновских печах уста-
новлено, что окисленность металла после раскисле-
ния близка к равновесным значениям для условий
комплексного раскисления кремнием и марганцем
(либо марганцем для раскисления в ходе разливки).
Результаты измерений: для стали 3пс – в пределах
44,15-52,41 ppm при температуре 1565-1568 °С; для
стали 1пс – 62,9 ppm (раскисление в ковше силико-
марганцем и ферросилицием); для стали 2пс, раскис-
ляемой алюминием во время разливки, – 116 ppm.
При выплавке кипящей стали активность растворен-
ного кислорода существенно выше и варьируется в
пределах 200-400 ppm (по результатам измерений
в ковше после раскисления ферромарганцем).
Качество листового проката зависит от целого
ряда факторов: технологии нагрева слитков; хими-
ческого состава и температуры металла перед раз-
ливкой; температуры; расхода алюминия для плавок
2пс, раскисляемых алюминием и др. Например, для
стали 2пс, выплавляемой по классической техноло-
гии, установлено, что отсортировка листового прока-
та растет по мере увеличения отношений [Mn] / [Si] и
[Mn] / [C], связанных с величиной окисленности ме-
талла перед выпуском.
Однако в настоящее время для производства
листового проката широко используют низкокрем-
нистые марки стали (с массовой долей кремния до
0,03 %), что обуславливает актуальность совершен
ствования технологии разливки полуспокойных низко-
кремнистых марок стали, раскисленных алюминием.
При комплексном раскислении стали кремнием
и марганцем образуются силикаты марганца. В
соответствии с диаграммой состояния шлаков
MnO-SiO2 [6] при температуре 1550-1600 °С жидкие
неметаллические включения содержат примерно
от 25 до 50 %мас. SiO2.
Комплексное раскисление стали кремнием и мар-
ганцем описано уравнениями
[Mn] + [O] = (MnO) [ ] [ ]
( )
;Mn O
MnO
MnO
=
a a
K
a
(1)
Ключевые слова: активность кислорода, раскисление стали, производство полуспокойной стали,
сталеплавильный агрегат, рациональное использование алюминия
1� 1�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 2-3 (225-226) ’2012 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 2-3 (225-226) ’20121� 1�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 2-3 (225-226) ’2012 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 2-3 (225-226) ’2012
[Si] + 2 [O] = (SiO2)
[ ] [ ]
( )
,
2
2
2
Si O
SiO
SiO
=
a a
K
a
(2)
откуда
[ ]
[ ]
( )
( )
[ ]
[ ]
2 2
Mn MnOMnO
SiOSi SiO
Mn =
Si a
≈
a aK
a K
, (3)
где a[Mn], a[Si] – активности марганца и кремния в жид-
кой стали a(MnO), a(SiO2) – активности оксидов марганца
и кремния в неметаллических включениях.
В результате обработки диаграммы изоактивно-
стей системы MnO-SiO2 установлена следующая за-
висимость активности оксида марганца от соотноше-
ния массовых долей марганца и кремния в металле:
( )
( )
( )
[ ]
.
[ ]
2
2
0,560
MnO
MnO
SiO
0,560
SiO
MnO
= 0,434 =
Mn
0,434
Si
=
a
a
a
K
K
(4)
По найденной величине активности MnO рассчи-
тывали и активность кислорода в металле
[ ]
( )
[ ]
( )
( )
( )
[ ]
[ ] [ ]
.
[ ] [ ]
2
2
MnO MnOMnO MnO
O
Mn
0,56
MnO SiO MnO
0,560,44
0,44 0,23
MnO SiO
0,44 0,23
=
Mn
0,434
=
Mn Si
0,434
Mn Si
≈ ≈
⋅
≈
=
K a K a
a
a
K K K
K K
(5)
Сравнение экспериментальных данных с ре-
зультатами расчета активности кислорода, раство-
ренного в металле, в зависимости от концентраций
элементов-раскислителей представлено на рис. 1.
Для полуспокойных сталей, раскисляемых ферро-
силикомарганцем в ковше, фактически измеренная
окисленность вполне согласуется с результатами
теоретического расчета.
Однако при выплавке и разливке низкокремни-
стой полуспокойной стали существенное влияние на
формирование корковой зоны слитка и усадочных
полостей оказывает и раскисление марганцем и уг-
леродом.
При выпуске в ковш и раскислении стали одним
ферромарганцем (преимущественно кипящие марки
стали) как углерод, так и марганец способны связы-
вать растворенный в металле кислород по реакциям
[ ] [ ] ( );Mn O MnO+ = [ ] [ ]
( )
( ) ;Mn O
Mn
MnO
=
a a
K T
a
(6)
[ ] [ ] { };C O CO+ = [ ] [ ]
( )
( ) .C
C
CO
= Oa a
K T
P
(7)
При температурах сталеплавильного производ-
ства в ковше обычно достигается соотношение
констант равновесия Mn C = 4...8K K , близкое к рав-
новесному соотношению концентрации марганца и
углерода в металле после раскисления. В соответ-
ствии с (6)-(7) отношение концентраций марганца и
углерода постоянно и зависит преимущественно от
температуры
[ ]
[ ]
( )( )[ ] .
[ ] ( )
MnMn MnO
C COC
Mn
C
≈ =
a K T a
a K T P
(8)
Так как ( )MnO 1≈a и PCO ≈ 1 атм, приближенно
[ ] / [ ] ( ) / ( ).Mn CMn C =K T K T
По мере снижения температуры существенно
уменьшается константа равновесия окисления мар-
ганца, что ведет к снижению массовой доли кисло-
рода, растворенного в металле в равновесии с мар-
ганцем.
При выплавке полуспокойной низкокремни-
стой ([Si] < 0,03 %) среднеуглеродистой стали
(0,12-0,17 %мас. C и свыше 0,4 %мас. Mn) в боль-
шегрузных (900 т) мартеновских печах раскисление
стали производили: в ковше – ферромарганцем, в
изложницах – гранулированным алюминием. Раз-
ливку осуществляли сверху в крупные слябинго-
вые слитки (18,6 т). Перед выпуском производили
измерение активности кислорода в печи, а на от-
дельных плавках – и в ковше после раскисления.
Установлено, что активность кислорода в печи
близка к равновесной с углеродом и при раскислении
ферромарганцем в ковше снижается на 20-50 ppm.
Отсортировка готового проката по поверхност-
ным дефектам сильно зависит от потенциала газо-
образования [C][O]ост, зависящего, в свою очередь,
от массовой доли кислорода в металле после рас-
кисления [O]ост и массовой доли углерода. Резуль-
таты статистического анализа влияния потенциала
газообразования после раскисления в изложнице
на уровень отсортировки тонколистового проката из
кипящей и полуспокойной стали по поверхностным
дефектам (преимущественно рваной кромке) пред-
ставлены на рис. 2-4.
Как видно из рис. 2, минимальная отсортировка
проката из полуспокойной стали, раскисленной алю-
минием, по поверхностным дефектам достигает-
ся при [C][O]ост не более 0,0005, что соответствует
Рис. 1. Сопоставление теоретических кривых изменения ве-
личины активности кислорода и фактических данных: 1 – эксп.,
ст1пс; 2 – эксп., ст3пс;
1
2
а [0
],
pp
m
0,5 0,7 0,9 1,1 1,3 1,5 1,7
100
90
80
70
60
50
40
30
20
[Mn] / [Si]1/2, ppm
t = 1580 °C
t = 1540 °C
1� 1�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 2-3 (225-226) ’2012 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 2-3 (225-226) ’20121� 1�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 2-3 (225-226) ’2012 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 2-3 (225-226) ’2012
активности кислорода при температуре ликвидуса
данной марки стали на уровне 20-30 ppm.
Сопоставление потенциала газообразования для
групп плавок кипящей стали с нормальной и пони-
женной окисленностью представлено на рис. 3. Пер-
вая группа характеризуется уровнем отсортировки
листового проката по поверхностым дефектам в
пределах 4-5 %, вторая – свыше 15.
Как видно из рис. 3, на плавках с низкой отсор-
тировкой окисленность металла в ковше близка к
равновесной с углеродом, а на значительной части
плавок – и с марганцем, однако следует учитывать,
что константа равновесия реакции раскисления мар-
ганцем заметно сильнее меняется с температурой,
чем углеродом. Для группы плавок с повышенной от-
сортировкой и пониженной окисленностью актив-
ность кислорода ниже как равновесной с углеродом,
так и с марганцем при температуре металла в ковше.
Оценка рациональной величины потенциала га-
зообразования и результаты исследования структу-
ры корковой зоны слитков и головной части слябо-
вых заготовок позволила установить рациональный
расход алюминия, который определяют массовой
долей углерода в металле и активностью растворен-
ного кислорода.
При разливке низкоуглеродистой низкокремнис-
той стали с раскислением в изложницах установлено,
что существенное влияние на уровень отсортировки
по поверхностным дефектам оказывает и массовая
доля марганца в металле (рис. 4).
Четко выраженная зависимость отсортировки по
поверхностным дефектам, характерная для полу-
спокойного варианта низкоуглеродистой бескрем-
нистой стали, слабее проявляется для сравнитель-
ного варианта (кипящей стали 08кп) вследствие
менее выраженной связи массовой доли марганца
и алюминия в готовом металле для кипящей стали.
Как видно из рис. 4, при выплавке низкоуглеродис-
той полуспокойной стали массовая доля марганца
должна быть не менее 0,35 %мас., что позволяет
существенно снизить отсортировку тонколистового
проката по поверхностным дефектам.
Существенное влияние на качество проката
оказывает активность кислорода и массовая до-
ля углерода в печи перед выпуском и в готовом
металле. Установлено, что при выплавке низко-
углеродистой бескремнистой кипящей и полу-
спокойной стали использование регулирования
окисленности металла на выпуске из сталеплавиль-
ного агрегата позволяет увеличить степень усвое-
ния марганца при ковшовом раскислении и стаби-
лизировать качество крупных слябинговых слитков.
Выводы
1. Проведены исследования из-
менения окисленности металла в
мартеновской печи при выплав-
ке различных марок стали, а так-
же в ковше на плавках кипящей и
полуспокойной стали; проанали-
зированы факторы, влияющие на
величину активности кислорода в
сталеплавильном агрегате перед
выпуском и в ковше.
2. Предложен способ расче-
та активности кислорода в стали,
раскисленной кремнием и марган-
цем.
3. Установлено, что на каче-
ство листового проката из кипящей
6
0
5
10
15
20
25
30
35
0 0,0005 0,001 0,0015 0,002 0,0025
С
ре
дн
яя
о
тс
ор
ти
ро
вк
а,
%
[C][O]ost , % масс.
Рис. 2. Средняя отсортировка по группам плавок с различным потенциалом
газообразования
ост
C O
87,5
Сопоставление потенциала газообразования для групп плавок кипящей стали с
нормальной и пониженной окисленностью представлено на рис. 3. Первая группа
характеризуется уровнем отсортировки листового проката по поверхностым дефектам
в пределах 4-5 %, вторая – свыше 15.
150
200
250
300
350
400
450
500
0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,1
А
кт
ив
но
ст
ь
ки
сл
ор
од
а
в
ко
вш
е,
p
pm
[C], % масс.
равновесные
нормальная окисленность, низкая отсортировка
низкая окисленность, высокая отсортировка
Рис. 3. Изменение окисленности от массовой доли углерода для различных групп плавок: вст
87, 5
Рис. 2. Средняя отсортировка по группам плавок с различным
потенциалом газообразования [C][O]ост
С
ре
дн
яя
о
тс
ор
ти
ро
вк
а,
%
0 0,0005 0,0010 0,0015 0,0020 0,0025
35
30
25
20
15
10
5
0
[C] / [O]ост, %мас.
6
0
5
10
15
20
25
30
35
0 0,0005 0,001 0,0015 0,002 0,0025
С
ре
дн
яя
о
тс
ор
ти
ро
вк
а,
%
[C][O]ost , % масс.
Рис. 2. Средняя отсортировка по группам плавок с различным потенциалом
газообразования
ост
C O
87,5
Сопоставление потенциала газообразования для групп плавок кипящей стали с
нормальной и пониженной окисленностью представлено на рис. 3. Первая группа
характеризуется уровнем отсортировки листового проката по поверхностым дефектам
в пределах 4-5 %, вторая – свыше 15.
150
200
250
300
350
400
450
500
0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,1
А
кт
ив
но
ст
ь
ки
сл
ор
од
а
в
ко
вш
е,
p
pm
[C], % масс.
равновесные
нормальная окисленность, низкая отсортировка
низкая окисленность, высокая отсортировка
Рис. 3. Изменение окисленности от массовой доли углерода для различных групп плавок: вст
87, 5
Рис. 3. Изменение окисленности от массовой доли углерода
для различных групп плавок: — равновесные; – нормальная
окисленность, низкая отсортировка; – низкая окисленность,
высокая отсортировка
А
кт
ив
но
ст
ь
ки
сл
ор
од
а
в
ко
вш
е,
p
pm
0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10
500
450
400
350
300
250
200
150
[C], %мас.
Рис. 4. Влияние массовой доли марганца в металле на отсортировку по поверхностным
дефектам низкоуглеродистой кипящей ( – сравнительные, светлые квадраты) и полуспо-
койной стали ( – опытные, темные квадраты), раскисленной алюминием в изложнице
О
тс
ор
ти
ро
вк
а
по
р
ва
ни
не
и
н
ад
ры
ву
, %
0,25 0,27 0,29 0,31 0,33 0,35 0,37 0,39 0,41 0,43
40
35
30
25
20
15
10
5
0
[Mn], %мас. (среднее по 5 плавкам)
7
Как видно из рис. 3, на плавках с низкой отсортировкой окисленность металла в
ковше близка к равновесной с углеродом, а на значительной части плавок – и с
марганцем (однако следует учитывать, что константа равновесия реакции
раскисления марганцем заметно сильнее меняется с температурой, чем для
углеродом. Для группы плавок с повышенной отсортировкой и пониженной
окисленностью активность кислорода ниже как равновесной с углеродом, так и с
марганцем при температуре ??? – авт. металла в ковше.
Оценка рациональной величины потенциала газообразования и результаты
исследования структуры корковой зоны слитков и головной части слябовых заготовок
позволила установить рациональный расход алюминия, который определяется
массовой долей углерода в металле и активности растворенного кислорода.
При разливке низкоуглеродистой низкокремнистой стали с раскислением в
изложницах установлено, что существенное влияние на уровень отсортировки по
поверхностным дефектам оказывает и массовая доля марганца в металле (рис. 4).
Четко выраженная зависимость отсортировки по поверхностным дефектам,
характерная для полуспокойного варианта низкоуглеродистой бескремнистой стали,
слабее проявляется для сравнительного варианта (кипящей стали 08кп) вследствие
менее выраженной связи массовой доли марганца и алюминия в готовом металле для
кипящей стали. Как видно из рис. 4, при выплавке низкоуглеродистой полуспокойной
стали массовая доля марганца должна быть не менее 0,35 %мас., что позволяет
существенно снизить отсортировку тонколистового проката по поверхностным
дефектам.
y = 2515,x2 - 1902,x + 363,4
R² = 0,959
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0,25 0,27 0,29 0,31 0,33 0,35 0,37 0,39 0,41 0,43
О
тс
ор
ти
ро
вк
а
по
р
ва
ни
не
и
на
др
ы
ву
, %
[Mn], % масс. (среднее по 5 плавкам)
опытные сравнительные
y = 2515x2 - 1902x + 363,4
R2 = 0,959
1� 1�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 2-3 (225-226) ’2012 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 2-3 (225-226) ’20121� 1�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 2-3 (225-226) ’2012 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 2-3 (225-226) ’2012
oxygen activity, steel deoxidation, semikilled steel production, steel-making unit, rational
use of aluminiKeywords
Boyko V., Yakin М. N., Koval S. А., Stefanets А. V., Fentisov I. N., Godynsky А. А.,
Chichkarev Е. A.
Optimization of steel deoxidation process using data on dissolved
oxygen activity
Open hearth furnace metal oxidation changes study when melting different steel grades has been realized, factors
having impact on oxygen activity in the steel-making unit before tapping and in the ladle have been analyzed. Rationality
of metal oxidation regulation with carbon additives at the moment of tapping, thus allowing to decrease the quantity of
heats, requiring complex deoxidation, and to decrease ferro-manganese consumption for ladle deoxidation in the future,
is demonstrated.
Summary
и полуспокойной бескремнистой стали сильно влия-
ет потенциал газообразования [C][O]ост.
4. Показано, что при выплавке низкокремнистой
полуспокойной стали рациональный расход алюми-
ния на раскисление в изложницах, который опреде-
ляют массовой долей углерода в металле и активно-
стью растворенного кислорода, должен обеспечи-
вать величину [C][O]ост ≤ 0,0005, а массовая доля
марганца должна быть не менее 0,35 %мас. Выпол-
нение этих условий позволяет существенно снизить
отсортировку тонколистового проката по поверхно-
стным дефектам.
5. Выполнена настройка Celox для определения
содержания углерода в металле применительно к
условиям выпуска низкоуглеродистых марок стали
из мартеновской печи и кислородного конвертера.
Показано, что использование Celox для контроля
содержания углерода целесообразно для условий,
когда величину окисленности определяет содержа-
ние углерода, то есть в момент выпуска из сталепла-
вильного агрегата.
ЛИТЕРАТУРА
1. Явойский В. И., Лузгин В. П., Вишкарев А. Ф. Окисленность стали и методы ее контроля. – М.: Металлургия, 1970.
– 288 с.
2. Гордеев Ю., Швецов Г., Репин А. Новые технологии контроля параметров металлических расплавов. – НВ-
оборудование. – 2004. – № 9. – С. 11-14.
3. Маес Р. Применение Celox для оперативного контроля процесса в современном производстве стали. – Heraeu
Electro-Nite, 2004. – 36 с.
4. Ярославцев Ю. Г., Серов А. И., Смоляков В. В. Выбор расхода алюминия для раскисления стали с учетом
окисленности исходного металла // Чер. металлургия. – 2007. – № 4. – С. 50-54.
5. Использование кислородных зондов для контроля окисленности и процесса раскисления малоуглеродистой стали
// А. Г. Свяжин, В. В. Рябов, А. Д. Романович и др. – Сталь. – 1996. – № 2. – С. 26-28.
6. Атлас шлаков: Справ. изд. – М.: Металлургия, 1985. – 208 с.
Бойко В. С., Якін М. М., Коваль С. О., Стефанець А. В., Фентісов І. М.,
Годинській О. А., Чичкарьов Є. А.
Оптимізація розкислення сталі з використанням даних
про активність розчиненого кисню
Проведено дослідження зміни окисленості металу мартенівської печі на плавках різних марок сталі. Проаналізо-
вано фактори, що впливають на величину активності кисню в сталеплавильному агрегаті перед випуском і в ковші.
Показано доцільність регулювання окисленості металу на випуску добавками вуглецю з метою зниження частки
плавок, що вимагають комплексного розкислення та, в перспективі, зниження витрат феромарганцю на ковшове
розкислення.
Анотація
активність кисню, розкислення сталі, виробництво напівспокійної сталі, сталепла-
вильний агрегат, раціональне використання алюмініюКлючові слова
|