Способ порционного вакуумирования жидкого металла
СОЮЗ СОВЕТСКИХ . СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„Я0„;, 02 234
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ зю С 21 С 7/10
H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ J
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3407117/22-02 (22) 17.03.82 (46) 07.07.83. Бюл. и 25 (72) Д.Я.Поволоцкий, О. К.Токовой, Г.П.Урюпин, В.Г.Бахчеев, В.Д.Ерохин, 10.В.Кофман. В.А.Синельников и И.Л.Нулькин (71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола и Центральный ордена Трудового Хаас" ного Знамени научно-исследовательский институт черной металлургии им.П.И.Бардина (53) 669.18.27.(088.8) (56) 1. Патент Японии и 55-62117, кл. С 21 С 7/10, опублик. 1978.
2. Авторское свидетельство СССР
11 383745, кл. С 21 С 7/10, 1970. (54)(57) 1. СПОСОБ ПОРЦИОННОГО ВАКУУМИРОВАНИЯ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА, включающий вакуумирование нераскисленного и металла, раскисление и легирование элементами-раскислителями, наведе" ние синтетического шлака и удержание его в вакуум-камере в течение всего процесса обработки металла, отличающийся тем, что, с целью повышения качества стали, упрощения технологии заполнения вакуум-камеры шлаком, наведение синтетического шлака осуществляют присадкой на поверхность .металла в вакуум-камере шлакообразующей смеси в кусках.
2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем,что шлакообразующую смесь присаживают в кусках размером
5-10 мм.
3. Способпоп1,отличаюшийся тем, что в качестве шлакообразующей смеси вводят смесь следующего состава,"!: СаО 36-40;
Al20>26-30; CaF2 32-36
1027234
Изобретение относится к черной -металлургиии и может быть использовано при производстве стали и сплавов.
Известен способ порционного ваку- 5 умирования жидкого металла (13.
Этот способ позволяет удалять растворенные в металле газы, однако не решает проблемы удаления из металла серы и образующихся после вве- >4 .дения раскислителей оксидных вклю" чений..
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ порционного вакуумирования жидкого металла, включающий вакуумирование не" раскисленного металла, раскисление и легирование элементами-раскислите лями, наведение сйнтетического шлака 2Ô и удержание его в вакуум"камере в течение всего процесса обработки металла t 2 1.
Недостатком известного способа является трудность засаСывания в . 25 вакуум-камеру требуемой порции шлака из-за необходимости очень точного. регулирования разрежения в вакуум-камере, так как при высоком разрежении возможно всасывание всей порции шла- 54 ка и нарушение вакуум-плотносу.и, что
,приведет к попаданию в вакуум-камеру атмосферного воздуха, повышению давления в ней, срыву работы пароэжекторного вакуум-Насоса и бытсрому сли.
35 ву шлака иэ вакуум-камеры в ковш, при малом разрежении в вакуум-камеру поступит порция шлака, недостаточная для эффективной десульфурации всей массы металла.
Целью изобретения является повыше" ние качества металла упрощение тех- . нологии заполнения вакуум-камеры шлаком. 45
Поставленная цель достигается тем, что по способу порционного вакуумирования жидкого металла, включающему вакуумирование нераскисленного металла, раскисление и легирование элементами-раскислителями, наведение синтетического шлака и удержание его в вакуум-камере в течение всего процесса обработки металла, наведение синтетического шлака осуществляют присадкой на поверхность металла в вакуумкамере шлакообразующей смеси в кусках размером 5-10 мм.
В качестве шлакообразующей смеси вводят смесь следующего составами
СаО 36-40; A120(26-30; СаГ232-36.
Порционное вакуумирование жидкого металла с одновременной обработкой синтетическим шлаком осуществляют следующим образом.
Нераскисленный металл сливают из конвертера или. сталеплавильной печи .в сталеразливочный ковш. Ковш с металлом подают под вакуумную камеру и патрубок вакуум-камеры, на который надет шлакоотделитель для предотвращения попадания конверторного или. печного шлака в вакуум-камеру, погру-: жают в жидкий металл, котордй .после расплавления шлакоотделителя поступает в патрубок. Затем включают вакуум-насос и начинают порционное вакуумирование стали. Для достижения необходимой степени раскисления металла вакуумом (остаточное содержание кислорода .в металле 0,002-0,0033) производят 03-50 подъемов и опусканий вакуум-камеры (циклов ), производя 3-5-кратное прояускание металла .через вакуум-камеру, после чего через шлюзовое устройство вводят раскисляющие и легирующие компоненты, например алюминий, ферросилиций, ферромарганец и другие. После этого, не нарушая вакуума, в вакуум-камеры загружают через шлюзоаое устройство на поверх- . ность обрабатываемого метаЛла твердую шлакообразующую смесь, например системы CaO - 41203 - CaF2,в количестве 2-33..от веса обрабатываемоr0 металла. Этого количества доста"
-точно для. рафинирсвания всего металла в сталеразлиеочмом ковше. При этом. размер кусков шлакообраэующей смеси должен быть s пределах 5-10 мм, так как при меньшей фракции возможен вынос смеси с отсасываемыми газами, при большей - увеличивается продолжительность плавления смеси и форми- рование.- гомогеннного синтетического шлака.
Смесь составлена таким образом, что образовавшийся синтетический шлак данной -системы имеет состав, :
СаО 36-40 A120g 26-30; СаГ2 32-36
Легкоплавкая смесь. эвтектического состава имеет низкую температуру плавления (1180-1220 С ). Она быстро о расплавляется, формирует гомогенный шлаковый расплав, который в течение всего процесса вакуумирования находится в вакуум-камере.
3 10272
Для обновления порции обрабатываемого металла вакуум-камеру поднимают в.верхнее рабочее положение таким образом, чтобы металл сливался в сталеразливочный ковш, а синтетический шлак оставался в вакуум-камере.
При опускании вакуум-камеры в нее поступает новая порция стали, которая обрабатывается синтетическим шлаком..
Интенсивное. перемешивание:синтети- Ю ческого шлака и металла вызывает десульфурацию стали и рафинирование ее от неметаллических включений - продуктов .раскисления. После обработки
20-30 порций металла (коэффициент 15 циркуляции составляет 1,5-2, так как из-за нахождения в вакуум-камере синтетического шлака масса порции об рабатываемого металла уменьшается на 25-35, и составляет 8-94 от массы 2о металла )отключают вакуум-насос, в вакуум-камеру подают инертный газ,,; металл и алак сливают в сталераэлиаочный коан и процесс заканчивается.
Способ заполнения вакуум-камеры 25 твердой легкоплавкой шлакообразующей смесью позволяет совместить вакуумирование металла с обработкой его жидким шлаком. Обработка жидкого метал- . ла. образовавшимся шлаковым распла- зо вом после вакуумирования, раскисления и легирования благоприятствует десульфурации и рафинированию его от неметаллических включений " продуктов раскисления. Введение шлакообразующей смеси до начала вакуумной де-. газации неэффективно вследствие того, что кислород, обладая высокой поверхностной активностью, препятствует переходу серй в шлаковую Фазу. Введение шлаковой. смеси после 40 окончания вакуумной дегазацйи перед раскислением стали приводит к запутыванию части раскислителей и леги.рующих добавок в слое синтетического шлака, что увеличивает потери ферро-.
45 сплавов, препятствует точному попада" .. нию в заданный химический анализ и ухудшает свойства шлака.
Раскисление жидкого металла эле- ментами-раскислителями до начала вакуумной обработки делает нецелесообразным сам процесс вакуумной дегазации металла, так как не решает проб лЕмы очистки металла от кислорода, который практически весь переводится js в оксидную фазу.
Пример. Йорционному вакуумированию с одновременной обработкой
34 4 легкоплавкой шлакообразующей смесью подвергается выплавленная, например .в кислородном конвертере, трансфор:маторная сталь. После окончания .продувки металл сливают в сталеразливоч-., ный ковш и ковш с металлом подают под вакуумную камеру.
Патрубок вакуум-камеры, на торце которой установлен отделитель шлака, :выполненный, например из стального листа, опускают через слой шлака в жидкий металл до нижнего рабочего положения. После расплавления шлакоотделителя и поступления жидкого металла в патрубок вакуум-камеры включают вакуум-насос и начинают порционное вакуумирование нераскисленного
v металла. После 3-5кратного прохождения метапла через вакуум-камеру, т.е. после 30-50 циклов (в зависимости от, окисленности ), методом ЭДС измеряют актйвность кислорода в металле. Если содержание кислорода B стали снизи-. лось до 0,002-0,0033, то металл раскисляют и легируют, например кремнием, алюминием, марганцем и другими элемен" тами.. Для этого через шлюзовое устройство в вакуум-камеру вводят ферросплавы, раскислители и присаживают их на поверхность жидкого металла.
После раскисления металла в шлюзовое устройство вводят порцию легкоплавкой шлакообраэующей смеси, составляющей. 2-33 от массы обрабатываемого металла,, следующего состава,Ж:
Са0 36-401 Al ОЗ2б-30; СаГ232-36, ммеоцей 1!80-1220 С. Шлековуо смесь присаживают на поверхность жидкого металла в. кусках размером 5-10 мм.
При этом вакуумирование продолжают, присаживая шлаковую смесь порциями в течение 6"20 циклов. Легкоплавкая смесь быстро расплавляется, формируя. на поверхности жидкой стали в вакуум-, камере слой гомогенного синтетическо4го шлака. Расплавленный синтетический шлак в теченйе всего периода обработки удерживается в вакуум-камере, а поступающий жидкий металл интенсивно перемешивается с ним, при этом из металла удаляется сера . и неметаллические включения — продукты раскисления. После 1 5-2-кратного прохождения металла через вакуум-камеру (20-30 циклов )отключают вакуум-насос, подают в вакуум-камеру инертный газ, сталь и шлак сливают в сталеразливочный ковш и процесс заканчивают (см.таблицу ).
1027234
1 а1
X 84 л
Q О К
X g Xi
СЧ
° «
Э
ОЪ м в
СЧ
01 (Э
0 (О
CF1
a м
OO м ао е с» оо в в
Оо
01 LA «Ф
С» О а л
ОО
Вф
1 -Ф
О о о л в оо
О
t м оо о о л в оо
СЧ м
° с». оо
4 л оо О
ЧЪ м
° - Р оо л ° оо
1О
V3 LA
° С»
С». O а л
О О м
«С! LA
° О
O О л а
О с»
01 а О
«О оо л л ьо
С, »
00 .Ф оо
° л оо сО м м
-o
О D л л
Ф 00
«Ф«
С» C»
° «
О О
00 «Ф
-о оо в. л оо- о о V» м
О о
° л
О О
ОЪ сЮ
О О л а оо
C««l М
cv м с» ь л в оо
01 СС м оо в
О О о о
° в оо о
СЧ .4
ОЪ Ф"\
° -3«
С» С» а в оо
0С» OO
° » О оо
° в ьо
c» o
СЧ Ф о с»
° в оо
СЧ».
СЧ СС оо
° л оо
О О
a a ь о в л оо м «C» сЧ И оо л л оо
00 Я
° »ф оo л в
î о
О OO
СЧ СС\
O D л в
О. D
° — Ol
СЧ О оо
° «в
О О
СЧ N сч а
С» с» а в
О С»
««ф
СЧ а о о
° « оо
° o
СЧ «
О О
a a ьо
СО Ф
° -л оо
a a оо о сч
tN Ia оо л в
С» D сч о
СЧ Л
o o л в оо в»
СЧ о о л в о о
СЧ сч л
Р О в ° о ь
OO -а.
СП
l oo
I, л °
l" ОЬ
Ф
l
О
1»
l
1, v
1 «ц
I 1
О
СЧ сЧ CV,+
o o ь е
СЧ OO
Ь О л в с» о CV
СЧ (h
O D в л оо
С >Я
0 З х *
-а ь сЧ 01
ОО л в оь
С» О л л оь л ° оь
С-»
Ю О а н
Г» 1-1 оо ии
1 -1 С» 1 во.
1 л1-б г- n во бр 1
1-» Г"» во
»дс
X Ф
Z X а üх
Q» D» 10
У 10
Ф Ф g
I;
)t 1
1:
lU Ф а z
<р»» m
1- !» 1С»
1ф«
СЛ
41«
С»
СО
Ю
0О
О
00 .
СС\
ССЪ л
01 м м
СЧ м
Ы
1 П» и
<ко
1 л ) а
e о
1- l СЧ
О
О
1.
1 !
I
1
О л О сЧ м л л
СЧ сЧ
ОО
СЧ
1 о
l Ф
1 О
1:
1 I
LA
1««« м
I
1
I, 1! 1
S IО
0 6 0оР
hC y m
СЧ
СЧ
С»
СЧ л
СЧ
С»
СЧ
13; л
CQ х у
CU 10 X
Q. е э
1
СГ\
С»
СЧ
С» о
LA
С»
СЛ
СЛ
С» о
СЧ ъО О
С»
СЧ
° Ф О
О
OO м О с»
МЪ ф О
С»
СС\
»Л О
О !
1 . -Ф О
0 а
i в
1 (О
1 «О с к
X X 1
О Х
О
1 (й
1Q
Г S х
«
1
1 Х
1 —
1 щ
Ш
0 а к
О
»«
»
tU (О
1 V
1 О
1 L
X и
Э
О
)S
03
У
ttQ
Ц э
fg х
1U
S а
4)
IY (О
Q.
Щ х а! е l c 11г-»с
e e X e 3 Cl» I, ÈÎ
ct X Х 01 Z 1- a .l tuu
1027234
Ъ .Г
S с о
tg
I»
Э
z
Э
)Е
С о о
Cf а
1::.
1
1. сл
ОЪ м м ю О
О О
° а оо о е а
S CL
z Э э в
I о
»ъ
I а с а
X X и "1 л м
ОЪ м а к
ОЪ су\ м м о
CD ф «» о о о л ° о о. м л - 4 о о а .л оо
I
I,.
1
1
I
1
1 LA а-а . а О! о..о.
° л о о о оо
1 а-о оо
Ii °
I: o o
1 . О О а» М !!О О а oo а а оо
CA O
° — м ро, ОО 1
i о -к сч -т.
ОО 1
О IA ,счм о о
° л оо
I
1 о,«»ь»
СП сО м о о о О к. с !к
О О
° а оо о О счг
I х
Щ
Э и о
Э
:Т о
CL
tg с !
Щ
IЭ
tg ьи о
1
I З
S
1
I
t
1
1
I
I
1 1
1. И ! Ж
1 а- О сч .4
oo л л оо сч СО сч N оо
° а оо
1
I О м
1
1 CD
1 сч
)) о
3 и сч сч л
О О л а .О О е с о, о с
Э
z
Э с о
Ы
v а
tC
X сч м сЧ Ch
o n л а о о
О 1 сч O
О О а л оо
СХ iS о 3 х х
1С
z
tg о
CL
:»
: »
tg
X о с х! г-к
Lt) O с д1-> а! е
Э Э X о
О
CO
М\ х е
X X
cz ьz
Э > tg
cL Y m ее о к= е а
Ф о с
S
«У
m о с
М
«у
С»
tg а сI- Iz
o tg
-4 ф о е а
Д X о
< 2>з
Х х
Э Ф
X й
z е X о
X tg
У 3 и tg
tg с
X x е о к=
tg tg
3 щ
- с
S 3
1» tS о о
lQ М
tg CX
CL tg
tC) o о а
6 C
I
I
I
1
1
I
1
I
1
1
С
1
Ф 1 о
f сС
I
1 Ю
1 Ф о
S о
Э
X и
tS о о
Ы
tg с
tg
S о
6 Р
tg
1v о »
Э с о с
tg
tg с
X и
C с
3 О
- » м
М
К) сч
C«t м
- 1
О сч
CD
111
) )S э е
S S с
o v
Y Y и о
tg tg а а
1>у о о х ы сХ СС:
<5 Ф
v o
Я а ;а
C C сч сч
CL
Э
)Y
tC
Y
tg
CL в
CD
СГ\
tg х
Ф X с
CL
tg х
1 о а s а с е s в v
fg и и
tg
X: о
CD
-Ф О
"Т Ы
t о а е е с
tg
» CO а е
3 В
X с
% tg
S I»
z o
)о о и о (Ъ
1 I
I
1
О
1, 1
I I
S Iv о.е ом
ыzm а а 1
ОО 1. 1 о счA о о.
° л
О Oi т» Я) сч л о о; л а
Оо
t."к. 1 с) сь:
oo
° .
oni
1
Г сс) О .
4 > 1
О. 1 ео I, 1
1!
1 ф !
I! сч а
w сч
1 сч м 1 м I
I сч л I сч
О I
1.ГЪ . 1
1 ск I
I О!
1
Составитель А.Щербаков
Редактор Н.Егорова Техред М.Коштура Корректор В.Гирняк
Заказ 4675/29 Тираж 568 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
9 102
Таким образом, способ порционно-" го вакуумирования жидкого металла с одновременной обработкой легкоплавкой шлаковой смесью позволяет существенно улучшить качество металла, рафинировав его от серы и неметаллических включений.
Использование способа порционного вакуумирования жидкого металла позволяет. совместить вакуумную дегазацию металла с обработкой его синтетическим шлаком и тем самым значительно уменьшить содержание в металле газов, кислородных включений и серы. Осуществить,это другим более технологичным способом невозможно. Вместе с тем имеется довольно широкий сортамент сталей, выплавляемых в конверторе, для повышения качества которых требуется дегазация, вакуумное раскисление и десульфурация (трубная, электротехническая, конструкционная и др)
Ожидаемый экономический эффект от применения способа можно оценить следующим образом. При обработке металла по предлагаемому способу по сравнению с известным содержание серы для трубной стали снижается
7234 ° 10 на 0,003 абс.Ф . и на 344 - содержание в металле оксидных неметаллических включений; по сравнению со способом без обработки шлаковой смесью для
5 динамной стали содержание серы снижается до 0,006-0,0073 на 45>-ной динамной стали и да 0,008-0,010 на 55 -ной динамной стали, а содержание оксидных неметаллических включений снижается на 39 . Это в свою очередь снижает отсортировку трубной стали с 16,7 до 7,33, выход высших марок динамной стали с 16 до
283 и позволяет отказаться от высокотемпературного отжига на динамной стали при снижении содержания серы меньше 0,0073. Учитывая объем пройзводства трубной и динемной сталей, расходы по вакуумирова20 нию, а также цены трубной заготовки низкосортной трубной стали, разницу в цене высших марок динамной
1 стали, стоимость высокотемператур.ного отжига, выход готового динамМ ного листа из слитков конверторного металла и расходы по приготовлению шлакообразующей смеси зкономический эффект составляет 617 тыс. руб.
