Способ порционной вакуумной обработки жидкой стали

 

1. СПОСОБ ПОРЦИОННОЙ ВАКУУМНОЙ ОБРАБОТКИ ЖИДКОЙ СТАЛИ, включающий заполнение металлом вакугм-камеры и введение твердых кусковых окислителей , отличающийся тем, что, с целью интенсификации вакуумного обезуглероживания стали, присадку твердых окислителей производят одновременно с заполнением вакуум-камеры жидкой сталью, причем твер даае окислители вводят порциями при каждом заполнении вакуум-камеры жидким металлом. 2.Способ по П.1, отличающ и и с я тем, что в качестве окист лителей вводятпрокатную окгшину или окатыши. 3.Способ по Л.1, отличающийся тем, что маёса кг1ждой порции составляет 3-5% от всего количества вводимых в камеру окислителей.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕ(НИХ

РЕСПУБЛИК ае (и) 3(59 С 21 С 7/10

1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3539343/22-02 (22) 11 ° 01.83 (46) 15 ° 02.84. Бюл. Р 6 (72) Д.Я.Поволоцкий, О.К.Токовой, Г.п.урюпин, В.Г.Бахчеев, В.д.Ерохин

А.С.Енков, В.A.Ñèíåëüíèêîâ, М.Л.Шулькин и В.Г.Пегов (71) Челябинский политехнический институт им.Ленинского комсомола и Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт черной металлургии им.И.П.Бардина (53) 669.18.27(088.8) (56) 1. Морозов А.Н. Внепечное вакуумирование стали. М., "Металлургия"

1975, с. 288.

2. Авторское свидетельство СССР

М 131892, кл. С 21 С 7/10, 1960, 3. Патент Японии Р 49-48373, кл. 10 J 154, 1970. (54) (57) 1. СПОСОБ ПОРЦИОННОЙ ВАКУУМ.

НОЯ ОБРАБОТКИ ЖИДКОЙ CTAJIH включающий заполнение- металлом ваку ч-камеры и введение твердых кусковых окислителей, о т л к ч а ю шийся тем, что, с целью интенсификации вакуумного обезуглероживания стали, присадку твердых окислителей произво. дят одновременно с заполнением ваку- ум-камеры жидкой сталью, причем твер дые оккслители вводят порциями при каждом заполнении вакуум-камеры жидким металлом..

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве окис-, лителей вводят- прокатную окалину или окатыши. O

3. Способ по п.1, о т л и ч а ю - ® шийся тем, что масса каждой порции составляет 3-5% от всего количества вводимых в камеру окислителей.

1073300

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

Известны способы вакуумирования жидкого металла С1 3 и С2 ), позволяющие удалять растворенные в металле газы.

Однако эти способы не решают проблему обеэуглероживания стали.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и,достигаемо- 10 му результату является способ порци- онной вакуумной обработки жидкой стали, включающий заполнение металлом вакуум-камеры и введение твердых кусковых окислителей (3 3. 15

Этот способ вакуумного обезуглероживания применяется при ковшевом или циркуляционном вакуумировании металла.

Недостатком известного способа яв-20 ляется то, что его нельзя применять для порционного вакуумирования стали, так как если при порционной вакуумной обработке в камеру поступает из .ковша не весь металл, а только его часть (порция), то непрерывная подача твердого кислородобразующего материала в вакуум- камеру неприемлема из-за того, что в такой камере жидкий металл может отсутствовать. Кроме того, подача твердого окислителя в камеру после заполнения ее металлом снижает эффективность вакуумного обезуглероживания иэ-эа кратковременности нахождения металла в вакуум-камере.

Цель изобретения - интенсификация вакуумного обеэуглероживания стали.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу порционной ва- 40 куумной обработки жидкой стали, вклю чающему заполнение металлом вакуумкамеры и введение твердых кусковых окислителей, присадку твердых окислителей производят одновременно с 45 заполнением вакуум-камеры жидкой сталью, причем твердые окислители вводят порциями при каждом заполнении вакуум-камеры жидким металлом.

В качестве окислителей вводят

50 прокатную окалину или окатыши.

Масса каждой порции составляет

3-5% от всего количества вводимых в камеру окислителей.

Интенсификация вакуумного обезуглероживания стали при порционной вакуумной обработке достигается одновременной присадкой твердых окислителей и заполнением камеры жидкой сталью, при этом весь кислород твер- 60 дых окислителей успевает провэаимодействовать с углеродом металла в вакуум-камере. Ввод твердых окислителей после заполнения вакуум-камеры сталью снижает эффективность их использования иэ-эа кратковременности нахождения металла в вакуум-камере.

За счет интенсификации вакуумного обезуглероживания появляется возможность при порционной вакуумной обработке получать сталь с особо низким содержанием углерода, а также интенсифицировать сам процесс вакуумирования, повышая производительность и пропускную способность установки.

Внепечное вакуумирование жидкой стали осуществляют следующим образом.

После слива нераскисленного металла из сталеплавильного агрегата в сталеразливочный ковш последний подают под вакуум-камеру и патрубок вакуум-камеры, на который надет шлакоотделитель, предотвращающий попадание печного шлака в камеру, погружают в жидкий металл, который после расплавления шлакоотделителя поступает в патрубок. Затем включают вакуум-насосы, и под влиянием разности давлений металл засасывается в камеру. Одновременно с заполнением вакуум-камеры жидкой сталью через шлюзовое устройство в камеру вводят присадки твердых окислителей, например прокатной окалины или окатышей.

Необходимость интенсификации вакуумного обезуглероживания стали вызвана тем, что окисление углерода при внЕпечной вакуумной обработке стали происходит исключительно эа счет растворенного в металле кислорода. При воздействии вакуума на металл реакция окисления углерода сдвигается в сторону образования оксида углерода

Сс)+ СО) = со .

Полнота протекания этой реакции обычно лимитируется недостатком кислорода ввиду того, что содержание угле- рода на порядок выше содержания кис-. лорода в металле. Добавка окислителя восполняет этот недостаток и интенсифицирует процесс обезуглероживания стали.

При некоторых способах вакуумной обработки стали, например циркуляционном вакуумировании в ковше, металл постоянно находится в вакуум-камере и подача твердого окислителя может быть равномерной в течение всей вакуумной обработки металла, как это предусмотрено способом-прототипом, причем присадка окислителя в металл производится после заполнения камеры жидкой сталью. Периодический и кратковременный характер пребывания металла в камере порционного вакуумирования обуславливает необходимость присадки твердых окислителей порциями одновременно с заполнением вакуум-камеры жидкой сталью, так как при ранней присадке камера еще пуста и твердые окислители попадают на фу1073300

Если, например, в исходном металле концентрации углерода и кислорода составляют соответственно 0,08 и

0,033. то для проведения вакуумного обеэуглероживания в металл необходимо ввести дополнительно 0,08% кислорода. При 30%-ном содержании кислорода, например, в окатышах и массе плавки 140 т для этого потребуется

З5 340 кг окислителя. Если коэффициент циркуляции металла через вакуум-камеру равен 3, а масса порции металла, засасываемая в камеру, составляет 10% от массы металла в сталеразли40 вочном ковше, то для вакуумной обработки стали требуется 30 циклов.

Дря присадки всей массы окислителя во время каждого цикла необходимо ввести в камеру около 11 кг окислите« ля или З,ЗЪ от его общего количества.

В таблице приведены примеры присадок в вакуум-камеру. теровку камеры и вызывают преждевре менный ее износ, поздняя присадка приводит к неполному растворению твердых окислителей и снижению эффективности вакуумного обезуглероживания металла

Масса присаживаемой порции (3-5% от общего количества вводимого в металл твердого окислителя) ограничивается производительностью вакуум-насоса, так как при большей массе присадки из-эа интенсификации обеэуглероживания увеличивается объем выделяющихся из металла газов (главным образом оксида углерода). Меньшая масса каждой порции ограничивается 15 продолжительностью вакуумирования и воэможностью присадки в металл всего количества окислителя. Так, например, при порционном вакуумировании стали коэффициент циркуляции металла обычно лежит в пределах от

2 до 3. Если масса каждой порции металла, засасываемой в вакуум-камеру, составляет 10% от массы плавки, то общее число циклов вакуумирова- 25 ния состайит 20-30. Таким образом, при равномерной присадке в камеру окислителей масса каждой присадки должна составлять 3-5% от всего количества вводимых в камеру окислителей, при этом порция твердых окислителей должна вводиться при каждом заполнении вакуум-камеры жидкой сталью.

В качестве твердых окислителей используют, например, прокатную окалину или окатыши. Выбор этих материалов обусловлен высоким содержанием в них связанного кислорода, их относительной дешевизной и недефицитностью. Размер кусков окислителей в . пределах 3-9 мм, так.как при меньшей фракции возможен вынос частиц окислителей с отсасываемыми газами, при большей фракции, увеличивается продолжительность плавления и в озраста ет время, необходимое для полного взаимодействия окислителя с металлом.

Пример. Внепечному вакууми. рованию подвергается, например,динамичная сталь, выплавленная в кислородном конвертере. После окончания продувки металл, содержащий

0,08-0,10% углерода и 0,02-0,05% кислорода, сливают в сталеразливочный ковш и ковш с металлом подают под вакуумную камеру.

Патрубок вакуум-камеры, на конце которого установлен отделитель шлака, выполненный, например, иэ стального листа, опускают через слой шлака в жидкий металл. После расплав- ления шлакоотделителя и -поступления жидкого металла в патрубок вакуумкамеры включают вакуум-насосы и начи.нают вакуумирование стали, В случае, например, порционного вакуумирования порция металла начинает заполнять вакуум-камеру, и при заполнении камеры жидкой сталью в металл, например; через шлюзовое устройство при- ° саживают порцию твердых окислителей, например окатышей или прокатной окалины в кусках размером 5-10 мм.

1О733ОО

Стойкость футеровки вакуум-камеры

Кислородсодержащий материал. Порционное Варивакуумирование ант

Содержание углерода

Количество цик лов вакуумной обработ ки

Суммарный Перед вес,В от вакугодного умной обраВес порции, В

После вакуумной обработки боткой

С присадкой в вакуум-камеру окислителей в момент начала наполнения ее металлом

II 29

III 22

0 25

0,08

0,023

3,5

0,25

0,085 0,015

0,075 0,035

152

0,25

С ранней присадкой твердых окислителей в вакуум-камеру IV

0,25

3,5

0,070 0,01Ц, 8б

С поздней присадкой твердых окислителей в вакуум-камеру V

0,75 0,027 120

3,5

0,25

Тираж 540 Подписное

ВНИИПИ Заказ 274/24

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул.Проектная, 4

Как видно иэ приведенных примеров, присадка в вакуум-камеру твер- дых кислородсодержащих материалов в малом количестве приводит к увеличению продолжительности вакуумирования (вариант I) увеличение порции 40 кислородсодержащих материалов приводит к интенсивности газовыделения, в результате чего давление в вакуумной камере резко возрастает,уменьшается вес порции засасываемого в 45 камеру металла, ухудшаются условия дегаэации (вариант III).

Более ранняя присадка твердых кислородсодержащих материалов (вариант IV) приводит к более интенсив-50 ному износу футеровки вакуум-камеры, более поздняя присадка (вариант Ч) приводит к неполному использованию вводимого в .вакуум-камеру кислорода, а также к некоторому

55 ухудшению условий службы фумеровки.

Таким образом, способ внепечного вакуумирования жидкой стали позволяет интенсифицировать вакуумное обеэуглероживание стали и получить металл с особо низким содержанием углерода. Кроме того, использование предлагаемого способа позволяет совместить процессы дегаэации с глубоким вакуумным обезуглеродиванием стали и получить металл с уникальными свойствами - низким содержанием в нем газов (водорода, азота, кислорода) и особо низким содержанием углерода (менее 0,013), а также перенести процесс обезуглероживания до особо низких пределов иэ сталеплавильного агрегата на установку внепечной вакуумной дегазации стали, тем самым увеличив стойкость футеровки и повы-. сив производительность сталеплавильного агрегата.

Б результате внедрения способа порционной вакуумной обработки стали уменьшается окисленность конверторного металла при выплавке стали марок 0405, ОЗЖ, НЖК, ЖКП, НФК, что приводит к увеличению стойкости конверторов с 513 до 580 плавок за кампанию. При годовом условном производстве 21400 плавок это приводит к уменьшению числа ремонтов с 41,7 до

37 ремонтам в год. Экономический эффект составляет 134222 руб/год.