Способ обработки расплавленной стали

 

1.. СПОСОБ ОБРАБОТКИ. РАСПЛАВЛЕННОЙ СТАЛЙ В процессе ее выпуска Из сталеплавильного агрегата в ковш, включакидий введение рафинировочного шпака на основе кремнезема одновременно с началом выпуска стали, а кремния и алюминия в процессе выпуска , о сличающийся тем, что, с целью повышения эффек .тивности использования кислого шлака при рафинировании стали, снижения расхода шлака и раскислитёлей, повышения качества стали и выхода годного металла при горячей прокатке, .введение шлака осуществляют непрерывно в процессе выпуска метгшла , доводя количество рафинировочного шлака к концу выпуска .до 0,4 О ,.8% от массы рафинируемой стали, а кремний и алюминий вводят в процессе выпуска.первых 5-10% металла в количестве 0,06-0,10% кремния и 0,02-0,05% алюминия. 2.Способ по П.1, о т л и § чающийся тем, что 15-20% рафинировочного шлака вводят в (Л процессе выпуска первых 5-10% металла . 3.Способ по ПП.1 и 2, отличающийся тем, что рафийирование осуществляют смесью кремнезема S и шлака феррохрома, взятых в соот-, .ношении

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (И) ЗСЮ 21 С 7 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3471761/22-02 (22) 12.07.82 (46) 15.12.83. Бюл. Р 46 (72) А.A. Кривошейко, Ю.Ф. Грязнов, B.Ã. Иилюц,.В.Г., Востриков, В.A. Выдыборец и В.М. Бреус (71) Орско-Халиловский ордена Трудового Красного Знамени металлургичес-.. кий комбинат. (53) 669.187.25(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

:)) 539954, кл. С 21 С 7/00, 1974.

2. Заявка ФРГ Р 2501829, кл. С 21 С 7/00, 1976.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 349733, кл. С 21 С 7/00, 1972.,(54) (57) 1. СПОСОБ ОБРАБОТКИ. РАСПЛАВ.

ЛЕННОЙ CTAJIH в процессе ее выпуска из сталеплавильного агрегата в ковш, включающий введение рафинировочного шлака на основе кремнезема одновре-. менно с началом выпуска стали, а кремния и алюминия в процессе выпуска, отличающийся тем, что, с целью повышения эффек,тивности использования кислого шпака при рафинировании стали, снижения расхода шлака и раскислителей, / повышения качества стали и выхода годного металла при горячей прокат-. ке, .введение шлака осуществляют непрерывно в процессе выпуска металла, доводя количество рафинировочного шлака к концу выпуска,до 0,4

0,8Ъ от массы рафинируемой стали, а кремний и алюминий вводят в процессе выпуска. первых 5-10% металла в количестве 0,06-0,10% кремния и

0,02-0, 05% алюминия.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что 15-20% рафинировочного шлака .вводят в процессе выпуска первых 5-10% металла.

3. Способ по пп.1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что рафийирование осуществляют смесью кремнезема и шлака феррохрома, взятых в соот-. .ношении(15,7-49):1.

1060688

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам обработки расплавленной стали.

При выплавке стали широкое распространение получили внепечные методы ее рафинирования, позволяющие перенести ряд операций из сталеплавильного агрегата в ковш, повысить производительность агрегатов и улучшить качество стали.

Известен способ рафинирования ста- 10 ли в ковше шлаком, включающий заливку в ковш рафинировочного шпака, введение в шлаковый расплав раскислителей и последующую заливку в ковш металла. Способ применяется при рафинировании стали основными шлаками (11 .

Недостатками этого способа являются образование застойных зон в начальный период рафинирования, непол- 20 ное использование рафинирующих свойств и неэкономичное его использование. В особенности это сказывается при рафинировании металла кислым шлаком. При расходе кислого шлака 2,5-5% от массы металла удаление кислорода из металла не превышает 15%, неметаллических включений - 30%.

Известен способ рафинирования расплавленного металла путем порционного слива шлака на поток металла, причем половину шлака сливают при сливе первых 20% металла, а остальную часть шлака — при сливе последних 50% металла (2) .

Недостаток данного способа при использовании кислого шлака состоит в том„ что при сливе первых 20% металла вводится избыточное количество рафинировочного шлака, в свя40 зи с чем затрудняется его эмульгирование в металл. С другой стороны, введение 50% шлака после слива в ковш половины металла также затрудняет образование дисперсной эмульсии кислого шлака в металле. В результате рафинирующие свойства кислого шлака используются-неполно.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и.получае- 50 мому результату является способ об-. работки расплавленной стали в процессе ее выпуска из сталеплавильного агрегата в ковш, включающий вве- дение рафинировочного шлака в ковш 55 одновременно с началом выпуска стали и раскислителей (кремния, алюминия) в процессе выпуска, например

1/5-1/2 металла (3) . . Недостаток известного способа состоит в том, что при сливе всего синтетического шлака в начале выпуска металла его рафинирующие свойства используются неполно вследствие образования застойных зон„ а рафинирование металла происходит неравномерно. Первые порции металла подвергаются весьма глубокому рафинированию, после чего состав шлака существенно изменяется и рафинирующие свойства ухудшаются. Практически эффект рафинирования не наблюдается после выпуска 1/3 — 1/2 металла. В целом же в результате усреднения в объеме ковша содержание примесей в металла уменьшается. При использовании известково-глиноземистого шлака удельное удаление серы . на 1% шлака составляет 10-25%, при использовании кислого шлака восстановление кремния не прев лаает

0,05% на 1% шлака, снижение кислорода и неметаллических включений не более 5 и 10% соответственно.

Целью изобретения является повышение эффективности использования кислого шлака при рафинировании стали, снижение расхода шлака и раскислителей, повышения качества стали и выхода годного металла йри горячей прокатке.

Достигается цель тем, что согласно способу .обработки расплавленной стали в процессе ее выпуска из сталеплавильного агрегата в ковш, включающему введение рафинировочного шпака на основе кремнезема одновременно с началом выпуска стали, а кремния и алюминия в процессе выпуска, введение шлака осуществляют непрерывно в процессе выпуска металла, доводя количество рафинировочного шлака к концу выпуска металла до 0,4 — 0,8% от массы рафинируемой стали, а кремний и алюминий вводят в процессе выпуска первых 5-10% металла в количестве 0,0б-0,10% кремния и 0,02-0,05% алюминия, При этом 15-20% рафинировочного шлака вводят в процессе выпуска первых 5- 10% металла, а рафинирование осуществляют смесью кремнезема и шлака феррохрома, взятых в соотношении (15,7-49):1.

Непрерывное введение рафинировочного шлака соответствует характеру поступления в ковш металла и обеспечивает обработку поступающих в ковш порций металла свежими порциями шлака, наиболее полное дробление шлака на мельчайшие капли и наиболее полное развитие обменных реакций между металлом и шлаком — экстракции из металла кислорода и кислородных включений, восстановление из шлака кремния.

Введение части расходуемых на раскисление стали кремния и алюминия в процессе выпуска первых 5-10% металла значительно интенсифицирует процесс рафинирования стали эа счет формирования в расплаве неметалли1060688 .

Наилучшие результаты получаются в том случае, если 15-20% рафини-ровочного шлака вводить в процессе выпуска первых 5-10% металла, а ческой фазы алюмосиликатов и увеличения контактной поверхности "металлнеметаллическая. фаза". Кроме того, формирующиеся в результате одновременного введения в расплав кремния и алюминия включения алюмосиликатов служат дополнительными центрами, на которых развиваются реакции между кислым шлаком и металлом.

При этом оптимальное количество кремния составляет 0,06-0,10%, алюминия 0,03-0,05%, а отношение кремния к алюминию (2-3):1.

Количество вводимого кремния менее 0,06% и алюминия менее 0,02% недостаточно для существенного повы- 15 щения эффективности рафинирования из-за недостаточного количества формирующихся включений алюмосиликатов.

Увеличение количества кремния, более 0,10% и алюминия более 0,05% ухудшает пластичность стали при гд- рячей прокатке, что, возможно, объясняется формированием низших окислов кремния (с отношением кремния к кислороду более 1:2) при взаимодействии избыточного количества раскислителей с частичками кислого шлака.

Остальное количество кремния и алюминия, вводимое в процессе последующего выпуска 1/5-1/2 металла, взаимодействует с мельчайшими частицами эмульгированного шлака, изменяет их состав, способствует их ..ассимиляции и улучшает условия их от-. деления и всплывания в металле.

Сталь, обработанная предлагаемым способом, очищается от неметаллических включений, улучшается ее пластичность при горячей прокатке, уменьшается количество дефектов в виде плен, рванин, трещин и увеличивается "0 расход годного проката. При этом способ обеспечивает улучшение качественных характеристик стали при меньшем расходе шлака и шлакообразующих .материалов. 45

Суммарное количество кислого шлака, введенное к концу выпуска стали, обусловлено достижением оптимальных технико-экономических показателей. Использование шлака в количестве менее 0,4% недостаточно для существенного снижения в стали содержаний кислорода и неметаллических включений. Увеличение количества шлака более 0,8% нецелесообраз- 55 но из-за увеличения трудоемкости процесса рафинирования, черезмерного увеличения доли кремнезема в составе неметаллических включений и ухудшения пластичности металла при горячей прокатке.

Таблица 1

) I

Плавка:Кварцит Шпак ферро- Соотнбхрома шение

1, 94%

2 96%

6% . 15,7 1

4% 24:1 остальной шлак — равномерно до конца выпуска металла. По-видимому пр» таком режиме достигается наибольше» диспергирование шлака и наибольшее развитие контактной поверхности

"металл-шлак", на которой проходит большинство металлургических реакций, связанных с восстановлением кремния, экстракцией из металла кис- . лорода и неметаллических включений.

Способ осуществляют. следующим образом.

Одновременно с началом выпускаметалла в ковш из сталеплавильного агрегата начинают подачу рафинировочного шлака на основе кремнезема и одновременное введение ферросилиция на 0,06-0,10% по кремнию и алюминия 0,02-0,05% при отношении крем. ния к алюминию (2-3):1. Присадку этой порции кремния и алюминия заканчивают до выпуска в ковш 5-10% металла.

Введение шлака осуществляют непрерывно в течение всего выпуска металла, доводя количество рафинировочного шлака к концу выпуска металла до 0,4-0,8% от массы рафинируемой стали. В качестве оптимального варианта целесообразно введение 15-20% шпака в процессе выпуска. первых 5-10% стали.

Одним из вариантов являетея обработка металла смесью кремнезема (в качестве которого могут быть использованы песок обычный и кварцевый и другие материалы, содержащие не менее 95% кремнезема) и феррохромового шлака, взятых в соотношении (15,7 — 49):1.

Рафинировочный шлак может быть использован не только в твердом, но и в расплавленном состоянии.

Твердые шлаки могут быть использованы в разнообразном виде (например в виде смесей, гранул, обмазок и вставок в футеровку ковша и др.), обеспечивающем предлагаемые режимы.

Пример ы 1-4. Низкоуглеродистую сталь, выплавленную в мартеновской печи, выпускают в сталеразливочный ковш. Масса металла в ковше

220 т.

Для рафинирования стали используют шлакообразующую смесь из кварцита и шлака феррохромового производства, состав которой представлен в табл. 1, а уровень налива смеси и ее доля от общего количества — в табл. 2..

1060688

2 3

20

49:1 5 4

98%

49:1

98%

1Î

Таблица 2 е 15 б. а, 2О

25

7,5

Таблиц а 3

Отношение кремния к алюминию

Количество алюминия, %

Колич е ст во кремния, %

Уровень налива на момент окончания присадки сплавов, %

Плавка

2:1

0,05

0,02

0,10

0,05

2,5:1

0,03

3:1

0,09

7,5

2:1

0,04

0,08

Металл разливают сверху в изложницы для слитков 13 т, прокатывают на слябы, а затем на лист. Расход материалов и полученные результаты представлены в табл, 4.

Таблица 4

Плавка

Показатели

220

220

220

Масса стали, т

Введено кислого шлака, Т/%

220

220

2 2

0,9

777

0,9 1,3

0 4, Т,Б

1,7.5

Г,Б

Плавка Кварцит Шлак ферро- Соотнохрома шение

На всех плавках в процессе выпус ка 1/5 - 1/2 металла в ковш вводят остальную часть, ферросилиция (1,52,5 кг/т) и алюминия (0,020,04%} .

Продолжение табл. 2

5 .. 5-

Смесь наносят на футеровку ковша с помощью жидкого стекла. На плавках 1-3 в нижней части до уровня

5-10% наносят 15-20% смеси, а ос-! тальную смесь наносят равномерно до уровня наполнения ковша металлом. На плавке 4 смесь наносят равномерно по высоте.

Количество шлака составляет 0,40,8% от массы металла (табл. 4).

В процессе выпуска металла шлаковая смесь расплавляется и змульгируется в металл.

На всех плавках в процессе выпуска первых.5-10% металла вводят одновременно 65%-ный ферросилиций на

0,06-0,10% по кремнию и алюминий в количестве 0,02,-0,05% при отношении кремния к алюминию (2-3):1. Данные приведены в табл. 3.

1060688. Продолжение табл. 4

Плавка

Показ атели

4 5

Введено кремния ферросплавами, %

0,27

0,31

0,,32

0,30

0,37

Получено кремния в стали, %

0,27

0,26 0,28 О, 28

0,27

84,4

84 93,3

100

75,7

Усвоение кремния, %

Содержание кислорода в стали, %

0,0043 0,0048

Ос0042 0 0036

0,0033

Содержание оксидных включений, балл

1,5

1,8

1i0

2,5

2,0

Снижение расхода ферросилиция, кг/т

0,77

1,5

0,9

Снижение содержания кислорода, %»

0,0015 (31,2%) 0,0006 0,0012 (12 у 5%) (25%) 0,0005 О (10,4%) Снижение содержания оксидных включений, %

О

60

Уменьшение количества дефектов прокатанных листов, %

О

0,6

0,5

0,9

0,8

1,0

0 5

1,2

0,7 трещин рванин увеличение выхода + годного проката, %

1,7

1,5

1,9

ВНИИПН Заказ 9975/29 Тираж 568 Подписное филиал ППП "Патент", г.ужгород,ул. Проектная,4 По сравнению с прототипом.

Плавку 5 низкоуглеводистой стали 45 выплавляют так же, как и плавки 1-4, Для рафинирования в ковше испольуют ту же смесь, что и на плавке 2, однако., в отличие от плавок 1-4, всю смесь загружают в ковш одновременно с началом выпуска стали, т.е. обработку осуществляют согласно способу-прототипу. Раскислители вводят в процессе выпуска 1/5—

1/2 металла. Дальнейший предел. метал: ла аналогичен переделу металла плавок 1-4.

Как видно из табл. 4, плавки 1-4, обработанные по предлагаемому способу, по сравнению с плавкой 5, об-. работанной по способу-прототипу, 60 характеризуются более эффективным использованием рафинировочного шлака, имеют лучшие качественные показатели и более экономичны по расходу ферросилиция. Снижение содержания кислорода составляет 10-30%, неметаллических включений 28-60%, увеличение выхода годного проката 1,5-1,9% при меньшем расходе ферросилиция на

0,9-1,5 кг/т и шлака на 0,2-0,6%. Наилучшие технико-экономические показатели достигнуты на плавках 1-,3, на которых 15-20% шлака вводят в процессе выпуска первых 5-10% металла.

Способ может быть использован при выплавке углеродистой и низколегированной стали разнообразного назначения.