Способ раскисления и легирования стали

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1211305 A сЮ ф С 21 С 7/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВЪ

Ы„, =д(Н,+1, +0,0Н„) где g

Но

Нк

0,8

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPlblTMA (21) 3625098/22-02 (22) 21.07.83 (46) 15.02.86. Бюл. И - 6 (71) Ждановский металлургический институт (72) E ° А.Каэачков, А.В.Остроушко, Н.Т.Висторовский, О.В.Носоченко, Е.Я.Рудчук и Ф.И.Гуджен (53) 669.18.046(088.8) (56) Грановский Р.А. — Сталь, У 11, 1963, с. 993-994.

Шевченко Н.Д. и др. — Сталь, Ф 6, 1980, с. 481-484. (54)(57) СПОСОБ РАСКИСЛЕНИЯ И ЛЕГИРОВАНИЯ СТАЛИ, включающий присадку твердых добавок в ковш при наполнении его металлом с использованием для перемешивания металла в ковше кинетической энергии падающей струи, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью снижения расхода ферросплавов и более рав. номерного распределения добавок в объеме металла, в период ввода раскислителей и легирующих перемешивание металла осуществляют с постоянной удельной кинетической энергией 14ц падающей струи путем дополнительного перемещения верхней или нижней емкости с металлом г ускорение силы тяжести, м/с ; напор металла в печи (верхнем ковше) перед выпуском (сливом1 металла,м, расстояние от уровня истечения струи металла до верхнего основания приемного ковша в момент начала выпуска стали, h, =

=0,1-1,0 MM" высота рабочей части ковша, м; коэффициент, определяемый уровнем металла в ковше в начальный момент ввода присадок.

1211305

Изобретение относится к металлургии, а именно к производству стали.

Цель изобретения — снижение расхода ферроспланон и более pasномерное распределение добавок в объеме металла.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом, Для данных условий производства находят расчетным путем значение величин, входящих в уравнение

hj.= -1 -Н -Н +(К +К )шб где h" "— расстояние между верхним сечением приемного ковша и уровнем истечения металла н момент времени, м

W„, =д(Н,+h.+Î,ан„), где g — ускорение силы тяжести,м/с ;

Но — напор металла в печи (верх-; нем ковше) перед началом выпуска металла, м, h — расстояние от уровня истечения струи метапла до верхнего сечения приемного ковша в момент начала выпуска стали, Ио0,1-1,0 м, Нк - высота рабочей части ков-. ша, м, О, 8 — коэффициент,, определяемый уровнем металла в ковше в начальный период ввода присадок;

ККа КК, — коэффициент йропорциональности в уравнении зависимости массы металла в ковше

my от высоты налива металла в ковше h„„(my. К h«) опре деляется расчетом на основании геометрических размеров ковша и плотности жидкой стали или экспериментальным путем;

Кю -1/5 9 где $ и P — - площадь среднего сечения ванны или поверхности металла в ковше (м ) и— плотность жидкой стали (кг/м ) соответственно.

По полученному уравнению строят график зависимости

hy = (ш. ), Приемный ковш соединяют с тенэометрическим устройством и устанавливают под желобом (или верхним ковшом) на расстоянии h =0,1-1 0 м. Вы5 пускают сталь из печи или сливают из верхнего ковша, наполняя нижний ковш на 1/5 его высоты, а затем начинают равномерно присаживать тнердые добавки, одновременно перемещая нижнюю или верхнюю емкость с металлом, подцерживая заданное для данных условий соотношение Ь= f(m ) в соотнетствии с графиком или таблицей до конца ввода присадок, что обеспечинает постоянство заданного значения удельной кинетической энергии. падающей струи. Распределение добавок в объеме металла зависит оТ интенсивности перемешивания металла в ковше и от характера циркуляционных потоков в объеме металла, Интенсивность перемешивания определяется величиной кинетической

25 энергии струи падающего металла при наполнении ковша и может быть найдена из формулы

Ч=шК1 Н шК(Н„+Н ) где m — масса металла, истекающего из верхней емкости, g — - ускорение силы тяжести, K H — суммарный напор вытекающего металла из лечи (или верхнего ковша);

Н„ — напор металла в лечи (или верхнем ковше: )

Н вЂ” высота свободного падения.

Откуда приведенная удельная кинетическая энергия

Wgg = — =р Н=д(Н1+Н ) (2)

Высоту падения струи металла можно определить из выражения

Ht=h+HK -h8к

rpe h — расстояние от желоба (уровня истечения струи метал50 ла, до верхнего сечения приемного ковша, Н вЂ” высота ковша °

hz<- высота металла в ковше от дна до поверхности.

Уровень металла в печи (или верхнем ковше) можно выразить через начальный уровень металла в печи Н перед выпуском и массу выпу.! 211305 щенного металла ш - к данному моменту времени

Ч

Н =Н -1 =Н—

tn и, о

Н1=HO- SP =Ho-К„ шр, где Ч,ш — объем металла выпущенного из печи к моменту времени 1

S — площадь среднего сечения ванны, — плотность жидкой стали, « — — постоянная величина для

$ p данной печи (или ковша) .

Массу выпущенного металла из печи можно выразить через высоту .металла s ковше в данный момент времени hl„ Объем металла в ковше в данный момент времени равен

Ф (5) Ч,„= (Rp+R r+r )=—

ll Ü 4. у Щ ®» 3 Р где Rg — радиус поверхности металла в ковше в момент времени с, r — радиус донной части ковша.

Выразив Rg=-г+6 h (6) и подставив (6 ) в уравнение (5), получают

1 ш(- Ьм„(8 Ь „+гЗЬм„+Зг ) (7)

РЯ

Подставив (7) и (4) получают

H =H р (S h„„+rbh „+3r h „) Тогда

"уу =g (Ho-Kg f (h ><)+h +H<-h ><) (9)

При осуществлении предлагаемого способа раскисления ввод присадок производят при постоянной удельной энергии струи, которая оказывается к тому же максимальной для данных производственных условий, что позволяет увеличить интенсивность перемешивания по сравнению с известным способом в 1,44-1,74 раза. В результате глубина проникновения струи в металл уменьшается и вводимые добавки попадают в зону интенсивного перемешивания с новыми более горячими порциями поступающего в ковш металла, что приводит к быстрому расплавлению раскислителей и раствореI нию их в металле,а следовательно, Ну

hy= -Н -Н +О 0209 ш". с и, обеспечивая

Иу =45,7 Дж/mr=const (13) к более полному их усвоению. При этом увеличение удельной кинетической энергии струи более W =(Н+

+l,0+0,8H„) приводит к смещению

5 падающей струи к стенке ковша, к локальному воздействию потоков металла на футеровку и снижению степени усвоения раскислителей, Уменьшение удельной энергии струи менее W =

=К +О,1+0,8Н® не обеспечивает равномерного распределения присадок в объеме металла.

Предлагаемый способ опробован в условиях мартеновского цеха.

Перед выпуском из мартеновской печи садкой 450 т рельсовую сталь раскисляют в печи FeMn в количестве

7 кг/т стали, что составляет на

10,8 кг/т меньше, чем при исполь20 зовании известного способа-прототипа. Приемный ковш соединяют с тензометрическим устройством и устанавливают под желобом на расстоянии

",=0,2 м (от дна желоба до верха

25 ковша). Ковш емкостью 230 т. наполняют металлом на 1/5 его высоты (0,84 м от дна ковша)и начинают равномерно присаживать раскислители SiMn u FeSi в количестве 6 и

30 3 кг/т стали соответственно, поддерживая постоянной удельную энер- . гию струи, равную (91

W»=9,81 (1,1+0,2+4,2-0,84}=45,7 Дж/кг

В общем расход раскислителей составляет на 2,8 кг/т стали меньше, чем при раскислении согласно известному способу.

Для поддержания постоянной

40 удельной энергии струи решают уравнение (7), определяя ш =Ч (Ь „„) для

1 данных условий: =7 т/м; 8 =0,0196, г =1,58 м, п1<=54,05"Ь„„ (10) откуда

,к=Оэ0185 m {11) °

45 Подставляя (11) в (9), находят

И„=д(Н -V,mg+hg+H -0,0185 ш ) (12)

Из уравнения (12) находят расстояние между дном желоба и верхом

h",= =— -Нд-Н„+(0,0024+0 0185 )ш;

1211305 ковша металлом и до 17,8 Дж/кг

1 при наполнении второго ковша

8 1, 1-4, 2+h1 „+О, 1ЗЬмк»

45,7 (!6) Составитель И.Олесеюк

Редактор С.Лисина Техред С.Мигунова Корректор А.Тяско l

Заказ 612/32

Тираж 552 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

h;=-0,6415+0,0209 m:-, (14) ! по уравнению (14) строят прямую зависимости h = Ã(m ).

В производственных условиях в соответствии с показателями тензометрического датчика, зависящими от m, опускают ковш с металлом, изменяя hg от 0,2 до 1,66 м (наличие кессона глубиной 1 м позволяет изменять hy po 2-2,5 м).

Регулировку расстояния между верхним сечением приемного ковша и уровнем истечения металла (Ьу-) производят также опусканием ковша в соответствии с изменением в нем уровня металла, используя уравнение {9) ) Ь = -Нр-Н„ Ьм„ К„Г(Ь„ „) (5) В начальный момент ввода присадок при hI„„=0,84 м величина hg составляет 0,3 и, а к концу присадок при11 ц,2,1 м,11, =1,7 м.

Присадку раскислителей (SiMn и FeSi) заканчивают прн наполнении ковша металлом на 1/2 его высоты от дна {2,1 м) и опускание ковша прекращают.

После окончания присадки твердых добавок удельная энергия падающей струи уменьшается с 45,7 до 22,3 при наполнении первого

W (1)=9,81 {1, I-0,55+1,72)=.

=-22,3 Дж/кг, W Il (2)=9,81(0,1+1,72)=17,8 Дж/кг.

При этом средняя кинетическая энерэнергия при наполнении первого и

10 второго ковшей составляет соответственно 34,0 и 31,8 Дж/кг, что в 2,2 раза превышает значения средней кинетической энергии при раскислении согласно известному способу.

15 Распределение кремния и марганца в слитках рельсовой стали оказывается более равномерным, чем при использовании известного способа-прототипа при снижении расхода ферро-»

20 сплавов.на 2,8 кг/т стали. При необходимости увеличения количества твердых добавок можно производить их присадку при большем значении

h до 1 й. Для этих целей необходи25 мо предусмотреть под ковшом изготовление кессона соответствующей глубины. При переливе из ковша в ковш регулируют hy подъемом верхнего ковша и изменением массы ис30 текающего из него металла.

Применение предлагаемого способа . для раскисления рельсовой стали, о имеющей на выпуске 1560-1590 С, позволяет увеличить присадки ферросплавов в ковш на 6 кг/т стали по сравнению с прототипом, снизить рас-, ход раскислителей на 1,8-2,4 кг/т стали, обеспечить более равномерное распределение добавок в объеме металла и получить готовую сталь данного химсостава,,