Способ порционного вакуумирования жидкого металла

 

СПОСОБ ПОРЦИОННОГО ВАКУУМИРОВАНИЯ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА по авт.св. 383745, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества металла за счет удаления серы и неметаллических включений, перед эасасыёанием в вакуумную камеру порции шла )ка нераскисленный металл вакуумируют, раскисляют и легируют его элементамираскислителями . (Л с

союз советсних соэвлистичесних

РЕСПУБЛИН (}9) (П) 3(5I) С 21 С 7 10

ГОсудАРст8енный нОмитет сссР пО делАм изОБРетений и ОтнРытий

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 383745 (21) 3376566/22-02 (22) 06.01.82 (46) 23.06.83. Бюл. М 23 (7 2 ) Д. Я . Пов олоцк ий, О.К. Токовой, Г.EI.Урюпин, В.Г.Вахчеев, В.Д.Ерохин)

Ю.В.КоФман, В.A.Ñèíåëüíèêoâ и М.Л.Шулькин

I (71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола и

Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им.Щрдина (53) 669.18.27(088.8) (56) 1. Патент Японии 55-62117, -кл. C 21 C 7/10, 19 8.

2. Кнюппель- Г. Раскисление и вакуумная обработка стали. М., Метал-, лургия, 1973, с. 31).

3. Авторское свидетельство СССР

В 383745, кл, С 21 С 7/10 1970.. (54)(57) СПОСОБ ПОРЦИОННОГО ВАКУУИИРОВАНИЯ ЖИДКОГО METAJIJIA no авт,св.

)) 383745, о т л и ч а ю ц и и с я тем, что, с целью улучшения качества металла эа счет удаления серы и неметаллических включений, перед эасасыванием в вакуумную камеру порции шла1ка нераскисленный металл вакуумируют, раскисляют и легируют его элементамираскислителями.

1024511

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при производстве стали и сплавов.

Известны способы порционного вакуумирования жидкого металла (1)-(2).

Эти способы позволяют удалять раст- воренные в металле газы, однако не решают проблемы удаления из металла серы и образующихся после введения раскислителей оксидных включений °

По оснонному авт. сн. 9 383745 иэ-10 вестен способ порционного вакуумирования жидкого металла, заключающийся в порционном накуумировании жидкого металла с одновременной обработкой синтетическим шпаком, при котором до начала обработки металла в накуумную камеру засасывают порцию шлака и удерживают его там в течение всего процесса обработки металла (3).

Недостатком известного способа яв-2О ляется невозможность десульфурации стали и снижения содержания в ней

Оксидов образующихся после окоичания дегазации и введения н металл элементов-раскислителей. Обработка нерас25 кисленного, кипящего металла синтетическим шлаком не дает воэможности существенно удалить из металла серу. Раскисление металла перед,накуумированием с последующей обработкой синтетическим шлаком согласно иэнестному способу делает нецелесообразным сам процесс дегаэации, так как не решает проблему удаления иэ металла кислорода. Слив шлака из вакуум-камеры до введения в металл раскнслите- 35 лей и легирующих компонентов не позволяет испольэовать рафинирующие свойства синтетического шлака по отноше-. нию к окисной неметаллической фазе.

Целью изобретения является улучше-4О ние качества металл- за счет удаления серы и неметаллических включений.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу порционного накуумирования жидкого металла перед 45 эасасынанием н вакуумную камеру порции шлака нераскисленный металл вакуумируют, раскисляют и легируют его элементами-раскислителями.

Порционное накуумиронание металла с одновременной обработкой синтетическим шлаком осуществляют следующим образом. Под вакуум-камеру подают ковш с нераскисленным металлом, на поверхности которого имеется слой синтетического шлака, например, системы СаО-АК O . Патрубок вакуум-камеры погружают в жидкий металл, включают вакуум-насосы и начинают порционное накуумиронание стали. Для дос- 60 тижения нужной степени дегазации металла (содержание остаточного кислорода 0,001-0,003) необходимо 3 — 4кратное прохождение всего металла через вакуум-камеру (коэффициент цирку-65 ляции равен 3"4). При массе порции, например,в 10 раз меньшей массы обра- батываемого металла для этой цели необходимо совершить 30-40 подъемов и опусканий вакуум-камеры (циклов). Затем через шлюзовое устройство в вакуум-камеру вводят раскисляющие и легирующие компоненты, например ферросилиций, алюминий, ферромарганец и другие.

После этого, давление а вакуум-камере повышают до атмосферного, вакуумкамеру поднимают с таким расчетом,чтобы срез патрубка находился вблизи границы раздела металл-шлак. Затем в вакуумной камере вновь создают разрежение

50-55 мм рт.ст., необходимое для засасывания порции шлака,,составляющей

2-3% от массы вакуумируемого металла.

Этот шлак в течение всего процесса накуумирования находится н камере и его количества вполне достаточно для рафинирования всего металла, находящегося н сталеразливочном ковше.

Затем вакуум-камеру вновь опускают, погружая патрубок камеры н жидкий металл до нижнего рабочего положения, создают разрежение 0,5-1,0 мм рт.ст. и производят вакуумирование металла с одновременной обработкой синтетическим шлаком, При этом для слива очередной порции жидкого металла вакуум-камеру поднимают до верхнего рабочего положения, при котором шлак остается в камере, а металл стекает в ковш. При повторном опускании вакуум-камеры в нее поступает свежая порция стали, которая интенсивно перемешивается со шлаком, Интенсивное перемешинание синтетического шлака и металла вызывает десульфурацию стали и рафинирование стали от оксидных неметаллических включений — продуктов раскисления. После 15-30 циклов, т,е. после обрабтки 15-30 порций металла (коэффициент циркуляции составляет

1-2 так как иэ-эа удержания н камере шлака масса порции металла уменьшалась на 2,5-3,5 т и составляла 1112 т), в вакуум-камеру подается инертный газ, металл и шлак сливают в сталеразлиночный ковш и процесс заканчивается.

Обработка вакуумируемого металла синтетическим шлаком после раскисления элементами, обладающими большнм сродством к кислороду, благоприятствует десульфурации стали. Обработка нераскисленного металла синтетическим шлаком неэффективна из-за того, что кислород, обладая высокой поверхностной активностью, препятствует удалению серы в шлаковую фазу. Кроме того, при обработке шлаком металла, раскисленного различными элементамираскислителями, ввиду малой величины межфазного натяжения на границе шлак

1024511 включение, имеет место интенсивное удаление неметаллических включений из металла, а следовательно, улучшение его качества. Очевидно, что обработка металла шлаком до введения раскислителей и образования оксидной фа- 5 зы такого воздействия на металл не производит °

С другой стороны, раскисление металла элементами"раскислителями перед вакуумированием с последукщей . обработкой синтетическим шлаком в соответствии с известным способом дела ет нецелесообразным процесс дегаэации вакуумом, н частности не решает проблему очистки металла от кислоро- 15 да, так как раскисление элементамираскислителями перед вакуумированием перенодит практически весь растворен: ный в металле кислород в оксидную фазу. 20

Предлагаемый способ повышает эффективность. использования раскислителей и лигатур, так как при этом раскислители и легирукицие компоненты, присаживаемые в вакуум-камеру, попа" дают непосредственно в раскисленный вакуумом металл. При введении же рас кислителей после обработки синтетическим шлаком, на понерхности металла в вакуум-камере имеется слой шлака и раскислители.в этом случае попа- ЗО дают н шлаковый слой. Это не только ведет к запутыванию частиц ферросплавон и раскислителей в шлаке, но и ухудшает свойства самого синтетического шлака при присадке, например, З5 кремнийсодержащих ферросплавов. Уменьшение основности делает такой шлак малопригодным к дальнейшему использованию.

Пример. Порционному накуумиро-4О

,ванию с одновременной обработкой синтетическим,шлаком подвергается сталь, выплавленная н кислородном кон вертере, например, 20-.трубная, 0трубная и 17ГС. После окончания про- 45 дувки металл сливается s сталеразливочный ковш, в который заливается до слива металла порция синтетического шлака в количестве 35-40 кг/т, состава 53т55% СаО, 43-45% A2$0

3% SiOg„ 1% FeO, при 1630-1640 . По (второму варианту обработки металла синтетический шлак заливается в сталеразливочный ковш на поверхность слитного иэ конвертера металла. Ковш с металлом и шлаком подают под вакуумную камеру.

Патрубок вакуум-камеры,. на торце которой имеет я отсекатель шлака, ныполненный иэ стального листа, опускают через слой шлака в жидкий металл до нижней рабочей точки. После расплавления отсекателя жидкий металл поступает в патрубок камеры, включают вакуум-насосы и начинают порционное вакуумнронание нераскисленного металла. После 3 — 4-кратного прохождения металла чере вакуум-камеру (30-40 циклов) методом ЭДС. 5 измеряют активность кислорода в металле.

Если содержание кислорода н жидкой стали снизилось до 0,001 -0,003%, то металл раскисляют и легируют, вводят н него элементы-раскислители (марганец, кремний и алюминий) . Навеску элементов-раскислителей вводят через шлюзовое устройство в вакуум-камеру на поверхность жидкой стали, находяшейся в камере. После 2-3 циклов, необходимых для усреднения состава раскисленного и легированного металла, давление н вакуум-камере повышают до атмосферного и вакуум-камеру поднима" ют с таким расчетом, чтобы срез патрубка находился вблизи поверхности раздела металл — шлак. В вакуум-,камере вновь создают разрежение 505 мм рт, ст. Такое давление в вакуум-каме .ре обеспечивает засасывание н ней

2-3% от массы металла синтетического шлака.

Затем вакуум-камеру опускают до нижнего рабочего положения, понижают данление до 0,5-0,1 мм рт.ст. и после 15 30 циклон обеспечинают 1-2-кратное прохождение металла через вакуумкамеру. Так как н течениЕ обработки шлак остается н камере, то прн этом металл активно перемешивается с синтетическим шлаком и интенсивно рафинируется. Иэ него удаляются сера и неметаллические включения — продукты раскисления.

После окончания н ахууми ров ания н камеру подается инертный гаэ, сталь и шлак сливают н сталеразлиночный ковш и процесс заканчивается. Степень рафинирования металла от серы и неметаллических включений представлена в таблице.

102451) Состав шлака, В

Число циклов

Средний состав металла, В

Способ порционного вакуумирования

Количество шлака, Ф, Марка стали

510 Fe0

Сао М о8

Содержание серы

Содержание оксидов

2,5 54 5 42,0 1,7 0,82 О

15 l

30 2

20 тр Известный

0,0089

Oi0074

0,0068

О, О12

0 0043

0,0029

50 4

Предла" .Гаемый

2,4 54 0 42,0 1,8 0,87 0 10

30

Извест»; ный

Ф

2,6 55,1 41,0 1,9 0 84 0

40

20

40

Иэвест! . . 2,6 ный

40

10 тр Предлагаемый 2,3

55,5 .41,5 2,1 0,81 0

54,7 43,0 1,4 0,59 О.Коаффициент циркуляции

0,0520

1 0,0264

2 0,0082 0,010

3 0,0037

4 О,OOM

0 i 0101

1 0,0083

2 О, 0065 Оф011

3 О; 0047

4 О, 0031

0 0640

l, 0,0286

2 0,0068 0,008

3 0,0032

4 Îi0023

0i0i12

1 0,0093

2 0,0074

3 0,0055 0,012

4 0,0037