Способ выплавки стали

 

СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ,включающий продувку расплава смесью газа-разбавителя и кислорода в несколько периодов, последовательное повышение соотношения долей газаразбавителя и кислорода, применение в качестве газа-разбавителя азота и аргона, раскисление, легирование, десульфурацию с одновременной продувкой аргоном, отличающийс я тем, что, с целью снижения расхода аргона, повышения качества стали и регулирования конечного содержания азота, азотокислородную продувку ведут от начала процесса обезуглероживания до истечения 0,10 ,7 времени периода продувки г соотношением газа-разбавичеля и кислорода , равным 1:1, после чего азот в смеси заменяют аргоном и продолжают продувку аргонокислородными смесями и аргоном с удельным расходом аргона 0,3-1,5 на каждую 0,01% азота, удаляемого из расплава.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„, 1054420 A

3(59 С 21 С 5 28

Р

) с

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2 1 ) 2979824/22-02 (22) 05.09.80 (46) 15.11.83. Бюл. Р 42 (72) В.A. Салаутин, Н.В. Гавриков, A.È. Кондратьев, Е.3. Кацов и Б.С.Иванов (71) Центральный ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина (53) 669.184.144.7(088.8) (56) 1. Технический прогресс в черной металлургии. М., Металлургия, 1974.

2. Рафинирование стали инертным газом. M., Металлургия, 1975.

3. Внепечная обработка жидкой ста.ли продувкой в ковше инертным газом.—

Черметинформация, сер. 6, вып ° 4, 1974.

Ь

4. Stahl und Eisen, 1975, 95, Р 21, с. 973-981.

5. Авторское свидетельство СССР

9 749904, кл. С 21 С 5/28, 1978. (54) (57) СПОСОБ BHIIJIABKM СТАЛИ, включающий продувку расплава смесью газа-разбавителя и кислорода в несколько периодов, последовательное повышение соотношения долей гаэаразбавителя и кислорода, применение в качестве газа-разбавнтеля азота и аргона, раскисление, легирование, десульфурацию с одновременной продувкой аргоном, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целвю снижения расхода аргона, повышения качества стали и регулирования конечного содержания азота, азотокислородную продувку ведут от начала процесса обезуглероживания до истечения 0,10,7 времени периода продувки г со- Pg отношением газа-разбавителя и кислорода, равным 1:1, после чего азот в смеси заменяют аргоном и продолжают продувку аргонокислородными смесями и аргоном с удельным расходом аргона 0,3-1,5 м /т на каждую Я

0,01% азота, удаляемого из расплава.

1054420

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к выплавке стали в агрегате типа конвертера: методом продувки высоколегированного углеродистого полупродукта газовыми смесями. 5

Известны способы производства стали с рафинированием металла в ковше путем продувки его аргоном через пористые фурмы или вставки (1), 52J и (3).

Недостатки этих способов — невозможность удаления азота из расплава, являющегося вредной примесью для большинства сталей и эаметалливание пористых элементов, снижающее скорость подвода газа в металл.

Известен способ производства стали в конвертере с рафинированием металла гаэокислородными смесями j4) .

Недостаток этого способа — отсут ствие приемов, обеспечивающих полу-, чение регулируемого содержания азота в готовом металле.

Известен также способ выплавки стали, при котором предусмотрено частичное использование азота в газовой смеси взамен аргона в первой половине продувки. По этому способу в сталеплавильном агрегате выплавляют высокохромистый углеродистый полупродукт, затем его заливают в рафинировочный агрегат типа конвертера, продувают азотокислородными смесями с последующим переходом на аргонокислородные смеси, после чего металл раскисляют, вводят корректировочные 35 добавки, продувают аргоном и выпускают в ковш. Способ предусматривает ступенчатый режим продувки с изменением соотношения кислорода и газа раэбавителя (5) . 40

Недостаток способа — отсутствие технологических параметров, гарантирующих получение в готовой стали регулируемых, в том числе низких содержаний азота. 45

Цель изобретения — снижение расхода аргона, повышение качества стали и регулирование конечного содержания азота.

Поставленная цель достигается тем, что осуществляют про1 увку расплава смесью газа-раэбавителя и кислорода в несколько периодов, производят последовательное повышение соотношения долей газа-разбавителя и кислорода, применяют в качестве газа-раэбавителя азот и аргон, раскисляют, легируют, десульфурируют с одновременной продувкой аргоном, причем азотокислородную продувку осуществляют от начала процесса обез-60 углероживания расплава до истечения

0,1-0,7 времени периода продувки с соотношением газа-раэбавителя и кислорода, равным 1:1, после чего азот в смеси заменяют аргоном и продал- б5 жают продувку аргонокислородными смесями:и аргоном с удельным расходом аргона 0,3-1,5 м /т на каждую

0,01% азота, удаляемого из расплава.

Экспериментами установлено, что к моменту перехода к продувке расплава смесью с соотношением азота к кислороду, равным 1г1, содержание азота в расплаве близко к пределу насыщения. Для его удаления требуется израсходовать минимально необходимое количество аргона. Введение этого количества аргона требует при интенсивности продувки 0,8-1,2 м /т мин определенного времени. С другой стороны, при проведении процесса выплавки требуется минимально необходимое время для удаления углерода.

При выплавке стали предлагаемым ! способом для обеспечения низких содержаний азота в готовой стали необходимо заменять азот аргоном не позднее, чем в момент продувки смесью с соотношением газа-раэбавителя и кислорода, равным 1:1.

В случае выплавки особонизкоуглеродистой стали (содержание углерода не более 0,03%) эта замена может быть произведена не ранее, чем по истечении 0,7 общей длительности периода продувки смесью с соотношением 1:1, так как получение особонизких содержаний углерода в распла-. ве требует достаточно длительной последующей продувки аргонокислородной смесью, что одновременно обеспечивает удаление азота из расплава необходимым количеством аргона. При выплавке стали с более высоким содержанием: углерода (0,06-0,12%) замена азота аргоном должна быть произведена не позднее, чем по истечении 0,1 времени общей длительности периода продувки с соотношением газа- . разбавителя и кислорода 1:1, так как в этом случае для окисления оставшегося количества углерода требуется меньше времени, и поэтому для введения минимально необходимого количества аргона в расплав с целью удаления азота необходимо заблаговременно производить продувку расплава азотом. Еще более ранняя замена азота аргоном гарантирует необходимую степень удаления азота, но приводит к перерасходу аргона. Напротив, более поздняя, по сравнению с укаэанными выше моментами, замена азота аргоном не обеспечивает получение низких содержаний азота в стали.

Исследованиями установлено, что процесс снижения азота в стали по окончании продувки ее аэотокислородными смесями определяется суммарным расходом аргона, причем существует область оптимального режима деаэотации как функции приведенного удель1054420 ного расхода аргона на единицу удаляемого количества азота (Я „ ). Ве-, личина Q определена как

Ar в, Ч

4 м /т (%IN)<

4 - — Mjюдх-Ммон где Xg — удельный расход аргона за периоды продувки аргонокислородными смесями и чистым аргоном, м /т; а NQ „- содержание азота в металле, достигаемое к моменту замены азота в смеси аргоном, %

0"1 go — заданное содержание аэота в готовом металле, определяемое степенью легирования стали нитридообразующими элементами.

На чертеже представлена экспериментальная зависимость .изменения содержания азота в хромоникелевой нержавеющей стали в период после окончания продувки азотокислородными смесями от величины QÄ

Для этой стали, содержащей 17

19% хрома и 8 — 10% никеля, характерно содержание азота в пределах

0,03 — 0,06%. Из приведенных на чертеже данных видно, что для обеспечения снижения содержания азота в этой стали от 0,12-0,23 до 0,03

0,06% в процессе ее рафинирования по предлагаемому. способу требуется израсходовать аргона от 0,3 до

l 5 м /т на каждую 0,01% азота,удаляемого из расплава. Более высокий расход аргона не приводит к дальнейшему снижению содержания азота в стали, в. то время как расход аргона менее 0,3 м /т обусловливает конечное содержание азота в стали выше 0,06%, что ухудшает качество готовой продукции.

Последовательность технологических операций в соответствии с предлагаемым изобретением сводится к следующему.

В дуговой электропечи выплавляют углеродистый высокохромистый полупродукт, содержащий 0,5 — 2 0% углерода, 0,5 — 1,0% кремния, а также хром, никель, марганец, в соответствии с выплавляемой маркой стали.

Готовый полупродукт заливают в агрегат типа конвертера. Продувку в конвертере осуществляют в несколько стадий с переменным соотношением .между газом-разбавителем и кислородом, в том числе с соотношением 1:1.

После обеэуглероживания металл раскисляют, одновременно продувая аргоном, затем выпускают в ковш.

Пример 1. В лабораторном конвертере с индукционным нагревом емкостью 10 кг выплавляют полупродукт следующего состава,%: 0,85 уг5

65.лерода, 18,7 хрома, 9,6 никеля, 0,88 кремния и 0,033 азота. Продувку производят в несколько периодов.

В первом периоде газовая смесь состоит из кислорода и азота с соотношением 2,35:l. Продолжительность этого периода продувки составляет

8 мин. За это время содержание углерода понижается с 0 85 до 0,41%.

Затем продувают смесью кислорода и азота с соотношением 1:1 в течение 1 мин, что составляет 0,1 длительности этого периода продувки.

После этого азот в газовой смеси заменяют аргоном и при том же сооТношении продувают еще 9.мин. Концентрация углерода эа это время понижается до 0,10%. Содержание азота в расплаве в момент замены азота аргоном составляет 0,18%. Затем отношение кислорода к аргону в смеси устанавливают 1:3 и продувают расплав до содержания углерода 0,02%, после чего металл раскисляют ферросилицием и продувают аргоном. Содержание азота в металле за время продувки его аргонокислородиыми смесями и аргоном понижается до 0,06%.

Удельный расход аргона на каждую удаляемую из расплава 0,01% азота составляет 0,3 м /т. б

Пример 2. Выплавку стали марки 03XlSH10 проводят в лабораторном конвертере .емкостью 10 кг. После расплавления металл содержит,%:

0,79 углерода, 1,28 кремния, 18,53 хрома, 0,035 азота. В первый период продувки используют смесь кислорода и азота с соотношением 2,35:1. Такой смесью продувают 15 мин, затем переходят на смесь кислорода и азота с соотношением 1:1 и продувают

7 мин, что составляет 0,7 длительности этого периода продувки. После этого азот заменяют аргоном при том же соотношении с кислородом и продувают расплав до содержания углерода 0,12%. Содержание азота к концу азотокислородной продувки составляет.

0,18%. Далее содержание кислорода в смеси уменьшают до его соотношения с аргоном 1:2,35 и продувают 10 мин.

Концентрация углерода понижается до 0,03%, а азота - до 0,035%. На. удаление из расплава 0,01 азота удельный расход аргона составляет

1 5 м /т.

Пример 3. Опытную плавку стали марки Х17 проводят в 10 т конвертере с донными фурмами. Перед продувкой металл содержит, %| 0,79 углерода, 0,30 кремния, 0,48 марганца, 18,5 хрома, 0,064 азота. Интенсивность продувки поддерживают в пределах 0,8 — 1,0 м /т мин. Вначале продувку расплава. проводят газовой смесью с соотношением кислорода и азота 2,5г1. Длительность продувки

1054420

085

Составитель В. Яковлев

Редактор С. Лисина Техред A.Áàáèíåö Корректор М. Шароши

Заказ 9039/33 Тираж 568 Подписное

8HHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11)035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. ужгород, ул. Проектная, 4 составляет 15 мин ° За время этой продувки содержание углерода понижается до 0,40%. После этого переходят на газовую смесь с соотношением кислорода к азоту 1:1 и продувают

4 мин, что составляет 0,4 длйтельности этого периода продувки. Содержание в металле азота к этому моменту понижается до 0,14%. Затем азот в смеси заменяют аргоном и продолжают продувку еще в течение 6 мин.

После этого содержание кислорода в газовой смеси понижают до его соотношения с аргоном 1:3 и продувают ванну 7 мин. Содержание углерода понижается до 0,03%. Затем металл раскисляют ферросилицием, продувают аргоном 3 мин,и выпускают в ковш.

Содержание азота в металле к этому моменту понижается до 0,048%. На удаление из расплава 0,01% азота удельный расход аргона составляет

0,8 мэ/т, При замене 40% аргона на азот при выплавке коррозионностойких сталей методом азот-аргонокйслородного

10 рафинирования в объеме 200 тыс.т/год при стоимости аргона и азота соот- .". ветственно 0,16 и 0,05 руб./м.и общем расходе аргона 20 м /т экономия .составляет 200000 (0,16 — 0.,05)«20 0,4 = 176000 руб.