Способ обработки жидкой стали

 

СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЖИДКОЙ СТАЛИ, включающий выпуск металла из сталеплавильного агрегата через одноручьевой желоб в ковш, присадку добавок в ковш и подачу нейтральных газов через погружаемую в металл фурму, отлич аюцийс я тем, что, с целью повышения эффективности процесса обработки стали нейтральными газами и улучшения ее качества, подачу нейтральных газов ведут одновременно с выпуском металла через фурму, установленную на расстоянии от вертикальной оси ковша, равном 0,2-0,8 радиуса ковша , и размещенную в секторе, противоположном струе истекающего металла3 и oгpaничeннo л углом 20-75° с плос- (Л костью, проходящей через вертикаль-:, ную ось ковша и ось истекающей струи с металла. О5 о О сх

СОЮЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК 5П С 21 С 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA 21 ) 3388307/22-02 (22) 29.01.82 (46) 15.01.84. Бюл. Р 2 (72) Я.A. Шнееров, .В.Я. Ботвинский, A.Ñ. Горовицкий, A.È. Бондаренко, Ю.Г. Чернета, Н.И. Виноградов, В.Н. Нетреба и В.И. Прилепский . (71)Институт черной металлургии (53) 669.187.25(088.0) (56) 1. Власов Н.Н. и др. Обработка конвертерной стали в ковше.-"Метал. лург", 1978, Р 9, с. 22-24.

2 ° Кугушин A.А. и др. Освоение технологии продувки стали азотом в ковше в конвертерном цехе. Бюллетень ЧМ, 1978, Р 6, с. 44-45.

3. Власов Н.Н. и др. Повышение эффективности обработки металла в ковше аргоном. Сб. "Проблемы стального слитка". Труды IV конференции по слитку. M., "Металлургия", 1969, с. 450-452.

„„Su„„ 1067058 A (54) (57) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЖИДКОЙ

СТАЛИ, включающий выпуск металла из сталеплавильного агрегата. через одноручьевой желоб в ковш, присадку добавок в ковш и подачу нейтральных газов через погружаемую в металл фурму, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения эффективности процесса обработки стали нейтральными газами и улучшения ее качества, подачу нейтральных газов ведут одновременно с выпуском металла через фурму, установленную на расстоянии от вертикальной оси ковша, равном 0,2-0,8 радиуса ковша, и размещенную в секторе, противоположном струе истекающего металла и ограниченном углом 20-75О с плоскостью, проходящей через вертикаль-;. ную ось ковша и ось истекающей струи металла. С

106 7058

Изобретение отцосится к черной металлургии, а именно к технологии обработки жидкой стали в ковше нейтральными газами при выпуске ее иэ плавильного агрегата.

Широкое распространение в чер- S най металлургии получила обработка жидкой стали в ковше нейтральными газами, позволяющая дополнительно осуществить ряд технологических операций вне сталеплавильного агре- 10 гата: регулирование температуры металла, более глубокое раскисление, снижение содержания газов и других вредных примесей и т.д.

Известны способы обработки жидкой стали, включающие выпуск (слив) жидкого металла из сталеплавильного агрегата, присадку добавок во время выпуска в ковш и подачу нейтрального газа, например азота, паоле выпуска через фурму, погружаемую в металл (1 7 и (23.

Эффективность обработки стали укаэанными способами, при которых продувка металла в ковше производится после выпуска планки из сталеплавильного агрегета (конвертера), в эначительпой мере зависит от количества конечного конвертерного шлака, попадаемого в ковш. Максимальный эффект удаления газов, серы, фосфора и неметаллических включений из металла при,одновременном его усреднении достигается при полной отсечке этого шлака, чта довольно сложно осуществить. Применяемая в 35 этом случае присадка извести в ковш вызывает образование такого монолитного шлакового коржа, который затрудняет проведение дальнейших технологических операций (2 . Практика 40 показывает, что предпочтительна производить обработку жидкой стали в ковше беэ наличия в нем технологического шлака или да его появления, когда одновременно с продувкой осуществляется ввод добавок в металл.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ обработки жидкой стали, включающий выпуск жидкого металла из сталеплавильного агрегата через одноручьевой желоб в ковш, присадку добавок в ковш, а также подачу нейтрального газа в смеси с парошкообразными материалами через погружаемую в металл продувочную фурму по ступенчатому режиму. При этом продувочная фурма относительно ковша зафиксирована неподвижно (3 3 .. 60 Недостаток известного способа заключается в том, что в условиях ввода в ковш во время выпуска ме-. талла значительного количества добавок раскислителей (20 кг/т и более) не представляется возможным закончить продувку к моменту появления шлака, что снижает в целом эффективность обработки стали и стойкость кладки ковша. Причиной этого является недостаточ ное использование суммарной мощности перемешивания металла от падающей в ковш струи и вдуваемого через фурму нейтрального газа вследствие отсутствия оптимальной ориентации месторасположения продувочной фурмы относительно струи выпускаемого в ковш металла и вертикальной оси ковша.

Цель изобретения — повышение эффективности процесса обработки стали нейтральными газами и улучшение ее качества.

Поставленная цель достигается тем, что согласна способу обработки жидкой стали, включающему выпуск яеталла из сталеплавильного агрегата через одноручьевои желоб в ковш, присадку добавок в ковш и подачу нейтральных газов через погружаемую в металл фурму, подачу нейтральных газов ведут одновременно с выпуском металла через фурму, установленную на расстоянии от вертикальной оси ковша, равном 0,20,8 радиуса ковша и размещенную в секторе, противоположном струе истекающего металла и ограниченном углом

20-75 с плоскостью, проходящей через вертикальную ось ковша и ось истекающей струи металла.

На фиг. 1 схематично изображено взаимное расположение продувочной фурмы, истекающей струи металла и вертикальной оси ковша; на фиг. 2 и 3 — графические данные результатов сопоставительных испытаний предложенного технического решения и прототипа.

Предлагаемый способ включает следующие операции, выполняемые в такой последовательности: исходной операцией является выпуск металла из сталеплавильного агрегата (например, мартеновской печи) в ковш. После начала выпуска при некотором наполнении. ковша, например на 1/4 высоты, производят присадку добавок раскислителей или легирующих мате.— риалов. Одновременно с выпуском осуществляют подачу нейтральных газов в металл через фурму, которую устанавливают на расстоянии от вертикальной оси ковша, равном 0,20,8 радиуса ковша..При этом фурму размещают в секторе, противоположном струе истекающего металла и ограниченном углом 20-75 с плоскостью проходящей через вертикальную ось ковша и ось истекающей струи металла. При таком расположении продувочной фурмы ведут продувку до появления в ковше шлака, после че1067058 го фурму извлекают из ковша и прекращают подачу нейтральных газов ° .

Расположение фурмы ва время продувки относительно вертикальной оси ковша и истекающей струи металла определено исходя из требования получить максимальное развитие направленного перемешивания.

Проведенными исследованиями установлено, что в различных точках объема ковша потоки металла во время его выпуска имеют не только различные скорости, но и различные направления. Поэтому фурму во время продувки необходимо располагать в тех зонах, где направление газового потока на выходе продувочной фурмы совпадает с циркуляционными потоками ванны ковша от воздействия энергии истекающей,струи металла, что увеличивает перемешивание металла в ковше и в конечном .итоге улучшает усреднение его химического состава и температуры, удаление вредных примесей и неметаллических включений в общей объеме ванны ковша.

На основании результатов исследований, выполненных в лабораторных установках и промышленных агрегатах, размещение фурмы в секторе, противоположном струе истекающего метал- 30 ла, установлено исходя из условия, чтобы не возникали противопотоки вдуваемого нейтрального газа и струи

-выпускаемого металла, тормозящие общее перемешивание ванны ковша. 35

Экспериментально определено, что в условиях продувки металла нейтраль. ными газами, происходящей одновременна с его выпуском, размер подъемной,зоны в ванне ковша составляет 40 около 0,2 радиуса ковша. B связи с этим определена нецелесообразность установки фурмы на расстоянии относительно оси ковша более 0,8 его papzyca,. поскольку в активную зону 45 подъемного потока от вдувания нейтральнога газа попадает стенка ковша и создает возмущение этому потоку, снижая его эффективность. С другой стороны расположение фурмы От вер- 50 тикальной оси на расстоянии менее

0,2 радиуса ковша также связано с тормозящим воздействием потоков струи выпускаемого металла. Ограничение углов сектора расположения продувочной фурмы относительно плоскости, проходящей через вертикальную ось ковша и ось истекающей струи, определено в результате проведенных исследований тем, что при угле.менее 20О продувочная фурма попадает в зону расположения самой струи, связано с выходом продувочной фурмы из строя. A при угле более 75

; О погруженная в металл фурма попадает в зону противотока металла, возникаю-65 щего ат воздействия истекающей струи, и эффективность обработки нейтральными газами резка сни;кается.

Апробация в производственных условиях предложенного технического решения выявила предпочтительную целесообразность его применения при производстве низколегированных сталей где расход присадок в ковш раскислителей составляет 25 и более кг/ти вопрос усреднения состава металла является первостепенным.

П р.и м е р. Низколегираванную сталь Св.08Г2С и рессорна-пружннную сталь бОС2 выплавляли в 250-тонной мартеновский печи и выпускали в ковш, где .производили одновременную обработку металла нейтральным газам через подвижную продувочную фурму, имеющую возможность перемещаться в вертикальной и горизонталь..ай плоскостях. В качестве нейтрального газа применяли азот..Расход раскислителей, присаживаемых в ковш, составил 7,30 т. Фурму опускали в металл и начинали продувку при напал. нении ковша на 1/4 его высоты.

Ро время продувки фурму располагали на расстоянии 1,1 м от вертикальной оси ковша в секторе, противоположном струе истекающего металла, под углом 40 от плоскости, о и роходящей ч ере з в ертикаль ную ось ковша и ась истекающей струи металла. Заканчивали продувку металла при появлении шлака в ковше. Затем металл разливали сифонным способом в изложницы ка восьмиместных поддонах в слитки массой 8 т н соответствии с действующей в цехе технологией.

Промышленное опробование предложенного способа показало, что по сравнению с прототипом возможно сократить продолжительность продувки на 25-ЗОЪ и снизить расход нейтрального газа на продувку на 2025%. Кроме того, дополнительно проведено выявление влияния режима продувки на усреднение состава металла посредством сравнительного анализа неоднородности его химсостава по содержанию марганца и кремния в низколегированной стали Св.08r2C и рессорно-пружинной стали 60С2.

На фиг. 2 представлены данные .о влиянии продал>кительности продув-ки стали Св.08Г2С нейтральным газом на максимальное отклонение содержания марганца в пробах металла отобранных на разливке после наполнения 1, 3 и 4 поддонов от ковшевого сдаточного анализа.

На фиг. 3 представлены данные о влиянии продал>кительности продувки стали 60С2 нейтральным газом на максимальное отклонение кремния в

1067058

Та блица 1

Прототип

Параметры

Относительное расстояние от. вертикальной оси ковша (в долях радиуса ковша, ) 0,8 Более

0,8

0,2

0,65

Менее

0,2

Угол расположения фурмы относительно вертикальной плоскости, град

40

40

Максимальное отклонение содержания компонентов в металле, вес.Ъ:

+0,21

-0,39

+0,06

-0,07

+О, 06

-0,22

+0,06

-0,07

+0,05

-0,10

+0,05

-0,07

+0,22

-0,20

+0,05

-0,07.+О у 28 — 0,50

+0,05

-0,07

+О, 24

-0,45

+0,07

-0,08 марганца кремния аналогично отобранных пробах металла.

Из полученных зависимостей (фиг. 2 и 3) следует, что необходимое усреднение металла в объеме ковша по укаэанным элементам достигается по предлагаемому способу обработки жидкой стали в ковше при длительности продувки около 6 мин (см. кривая Г1 на фиг. 2 и 3), т.е. практически до появления шлака в ковше, тогда как при технологии по способу-прототипу усреднение металла достигалось за 7,5-8 мин (см. кривая 1 на фиг. 2 и 3). При этом в связи с окончанием продувки до появления шлака в ковше снижается износ футеровки ковша главным образом в верхней его части, чем повышается стойкость ковша на 1015% .

Выявление оптимальных параметров продувки стали нейтральным газом и общей эффективности предложенного способа проведено путем сопоставительного анализа неоднородности химсостава металла марки Св.08Г2С.

Выпуск плавок указанной марки стали осуществлялся согласно действующей технологии: раскисление в ковше силикомарганцем, 65%-ным ферросили10 цием и алюминием, а для стабилизации окисленности шлака и металла перед выпуском плавки в печь присаживали.65-ный ферросилиций. Металл в ковше продували азотом посредст)5 вом погружаемой в металл фурмы во время выпуска плавки в 250-тонный ковш через одноручьевой желоб. Продувку металла заканчивали до появления в ковше печного шлака.

Результаты испытаний приведены в табл. 1 и 2.

Предложенный способ

1067058

Таблица 2

Предложенный способ

Относительное расстояние от вертикальной оси ковша (в долях радиуса ковша, г ) 0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

Угол располбжения фурмы относительно вертикальной плоскости град

Менее

Более

75о

Иаксималь ное отклонение содержания компонентов в металле, вес.Ъ:

+0,13

-О 19

+О, 24

-0,45 марганца

+0,05

+0,07 кремния ф0,06

-0,08

Приведенные данные свидетельствуют о том, что при подаче нейтрального газа (азота) во время вы- 40 пуска металла через фурму, расположенную на расстоянии от вертикаль-. ной оси ковша, равном 0,2-0,8 радиуса ковша, и размещенную в секторе, противоположном струе истекаю- 45 ,щего металла и ограниченном углом

20-75 от плоскости, проходящей через вертикальную ось ковша и acb истекающей струи металла, достигается отклонение по химической неод- 5{) нородности металла в 1,5-2,0 раза ниже, чем при способе-прототипе.

Таким образом, использование предложенного способа позволяет существенно повысить эффективность процесса .обработки стали нейтральными газами и улучшить ее качество.

Экономический эффект от применения предложенного способа обработки ста ли вместо действующей технологии составит при обработке 5000 т стали около 21 тыс. руб. в год.

Параметры Прототип

+0,15

-0,25

+0,04

-0,03

+0,19

-0,18

+0,05

-0,06

+0,06

-0,11

+0,05

-0,06

+0,18

-0,29

+0,04

- 0, 03

106 7058

Ъ à ф ддК ф а ИОО а оог Я /-/ПШИ 030ЯОН, Н(ф

° с

ЗОО

Составитель В. Долгий

Редактор М. Бандура Техред В,Дале р ко ей Корректор В. Гнрняк

Заказ 11156/30 Тираж 540 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,,,04

Ф

j 0

% 002 ф

Е 001

Л рв3опжиыеюьнссаь фо3фки опали соояои, мин

Фигз