Способ производства стали

 

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при вьшлавке стали, в частности, в конвертерах. Цель изобретения - повышение качества металла, увеличение стойкости к водородному охрупчиванию. При производстве стали в конвертере после выпуска,раскисления и легирования производят обработку металла порошком силикокальция до восстановления 10-30% TiOj из синтетического шпака, введенного в ковш. Вводят редкоземельные металлы (РЗМ) и продувают порошком силикокальция еце 3-8 мин до общего расхода 1- 2,5 кг/т стали. Затем продувают металл аргоном. Предпожешшй порядок обработки расплава позволяет на 0,3% увеличить разрушающую нагрузку после 720 ч выдержки в агрессивной среде. 1 табл. (Л С ас 0д

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) 03) (53)4 С 2! С 7/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3751850/22-02 (22) 39.06.84 (46) 23.06.87. Бюл. У 23 (71) Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина (72) В.Н. Новиков, В.Г. Куклев, В.С. Бре:киева, В.А. Синельников, В.Н. Зикеев, С.З. Афонин, В.В. Рябов, Н.Д. Карпов, П.С. Климашин и Г.П. Трухман (53) 669.183.26(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 442288000022, кл. С 21 С 7/00, 1972.

Авторское свидетельство СССР

У 730825, кл. С 21 С 7/00, 1977. (54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ (57) Изобретение относится к черной металлургии и монет быть использоваио при выплавке стали, в частности, в конвертерах. Цель изобретения— повышение качества металла, увеличение стойкости к водородному охрупчиванию. При производстве стали в конвертере после выпуска,раскисления и легирования производят обработку металла порошком силикокальция до восстановления 10-50X TiO из синтети2 ческого шпака,. введенного в ковш.

Вводят редкоземельные металлы (РЗМ) и продувают порошком силикокальция еще 3-8 мин до общего расхода 12,5 кг/т стали. Затем продувают металл аргоном. Предлошенный порядок обработки расплава позволяет иа О,ЗХ увеличить разрушающую нагрузку после

720 ч выдерзки в агрессивной среде. ! табл.

1 131861

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к выплавке стали в сталеплавильных агрегатах, например конвертерах, Цель изобретения — улучшение каче- 5 ства металла и повьш ение стойкости к водородному охрупчиванию.

Металл, выплавленный в сталеплавильном агрегате, например конвертере, обрабатывают в ковше синтетичес- 10 ким шлаком и продувают порошком силикокальция до восстановления из шлака

10-50% TiO, вводят РЗМ в количестве

1-4 кг/т и продувают порошком еще

3-8 мин при общем расходе порошка

1-2,5 кг/т.

Опытным путем установлено, что наибольшее увеличение стойкости металла к водородному охрупчиванию достигается при выбранной последователь-20 ности и продолжительности технологических операций, Обработку металла порошком силикокальция целесообразна проводить после обработки металла жидким синтетическим шлаком, содержа- 2э щим окислы титана. Металл продувают порошком до восстановления 10-50% окислов титана. В данном случае степень восстановления оки лов титана является показателем глубины раскис- З0 ленин металла и повышения содержания титана в стали. Восстановление титана иэ окислов, содержащихся в шлаке, позволяет микролегировать металл титаном и исключить его загрязнение З5 неметаллическими включениями, содержащими окислы титана.

Ведение в ковш РЗМ после восстановления определенного количества окислов титана позволяет присаживать 40 в металл РЗМ при оптимальных условиях, обеспечивающих максимальное усвоение РЗМ и минимальное загрязнение стали неметаллическими включениями в виде окислов РЗМ. 45

Наибольшее усвоение РЗМ достигается за счет наличия в металле титана и благодаря тому, что взаимодействие

РЗМ с металлом происходит одновременно с кальцием при низком содержании g кислорода в металле. Эти условия достигаются последующей после присадки

РЗМ продувкой порошком силикокальция.

Максимальный расход РЗМ, равный

4 кг/т, целесообразен в том случае, когда выплавляют сталь с низким содержанием углерода. Эту сталь разливают при более высокой температуре, она имеет более высокую окисленность.

4 2

Дальнейшее увеличение расхода нецелесообразно, -:.àê как количество остаточного РЗМ имеет предел, а увеличение его расхода приводит к увеличению себестоимости стали.

Минимальный расход РЗМ, рав.>ый

1 кг/т, целесообразен в том случае, когда выплавляют сталь с повышенным содержанием углерода. Дальнейшее снижение расхода нецелесообразно, так как не обесг-ечивается стабильность свойств в готовой стали.

Минимальный расход порошка силикокальция (1 кг/т) целесообраэн в том случае, когда выплавляется сталь с повышенным содержанием углерода, например 0,25%, содержание окисло- железа и марганца в шлаке не превьяпает

2,5%, конечное содержание серы в металле не более 0,006%. Дальнейшее снижение расхода силикокальция нецелесообразно, так как не достигается необходимая глубина рафинирования металла, а следовательно, снижается каче тво готовой стали.

Максимальный расход силикокальция (2,5 кг/т) целесообразен в том случае„ когда необходимо восстановить максчмальное количество TiO иэ шлака при содержании в шлаке окислов жиыэа и марганца 4% и при выплавке стали с содержанием серы не более 0,003%.

Дальнейшее увеличение расхода. порошка нецелесообразно, так как качество металла не улучшается, а себестоимость возрастает.

Установлено, что максимальная степень восстановления окислов титана составляет 50%. Это целесообразно в том случае„ когда содержание окислов титана в шлаке перед обработкой составляет 4%, а расход синтетического шлака 3% от массы металла. Дальнейшее повышение степени восстановления окислов титана нецелесообраэ" но, так как процесс носит затухающий характер и требует значительных затрат времени и материала.

Минимальная степень восстановления (10%) целесообразна в том случае, когда содержание окислов титана составляет 3%, à B ковш присаживают максимальное количество РЗМ, т.е, 4 кг/т. Меньшая степень восс"ановлеш я окислов титана до присадки РЗМ нецелесообразна, так как при этом не достигается оптимальчый уровень снижения окисленности металла.

1318614

Продувка металла порошком после присадки в ковш РЗМ в течение 8 мин целесообразна в том случае, когда в металл присаживают 4 кг/т РЗМ.

Дальнейшее увеличение времени продув-5 ки порошком нецелесообразно, так как качество металла не улучшается, а износ футеровки ковша увеличивается.

При продувке менее 3 мин не достигаетсл требуемый уровень свойств ме- 10 талла.

Пример 1. Сталь марки 20ЮЧ выплавляют в 180-тонном конвектере.

B него загружают 35-40 т стального лома и заливают 140-150 т жидкого 15 чугуна. Металл продувают кислородом с расходом 500-550 м /мин. По ходу продувки в конвертер подают известь и плавиковый шпат. После окончания продувки металл выпускают в сталераз-30 ливочный ковш.

Перед сливом металла из конвертера в ковш заливают 8 т синтетического шлака, содержащего 4,5Х Т О

Во время выпуска металла из конвертера в ковш присаживают раскисляющие и легирующие материалы.

После окончания слива металла ковш подают на аргонную установку, где металл начинают продувать порошком силикокальция марки СК-30 с расходом

35 кг/мин. Металл продувают порошком в течение 3,5 мин, за это время содержание Ti0 в синтетическом шлаке снижается до 2,25Х, т.е. степень вос-35 становления достигает 50Х. Затем в ковш присаживают РЗМ с удельным расходом 3 кг/мин стали. После присадки Р3М металл еще продувают порошком силикокальция в течение 8 мин, а пос- 40 ле окончания подачи порошка металл продувают одним аргоном в течение

5 мин с интенсивностью 0,008 нм /т мин. На обработку металла израсходовано 450 кг порошка или 2,5 кг/т.

После окончания продувки металла аргоном замеряют температуру и отбирают пробу металла и шпака. Затем поверхность расплава в ковше засыпают гранулированным доменным шлаком с расходом 3 кг/т стали.

Пробы металла, отобранные в про-. цессе непрерывной разливки, показывают, что металл содержит, мас. : С

0,19-0,21; Мп 0,6-0,70; Si 0,20-0,25; 55

А1 0,05-0,07; Ti 0,030-0,036; P 0,180,20; S 0,003-0,004; Са 0,002-0,003;

РЗМ 0.003-0,004.

Непрерывно литые слябы прокатывают ка лист толщиной 10 ми. Испытания, проведенные для определения стойкости металла к водородному охрупчиванию, показывают, что металл, выплавленный по предлагаемому способу, имеет стойкость 720 ч при нагрузке, равной 0,9 предела текучести, в то же время у металла, выплавленного по известным способам, стойкость 730 ч достигается при нагрузке, равной 0,50,6 предела текучести.

Пример 2. Сталь марки 09Г2СФ выплавляют в 300-тонном конвертере.

После продувки металла кислородом в конвертере расплав выпускают в ковш, в который предварительно наливают

12 т синтетического шлака, содержащего 3,0 Т О . После раскисления и легирования ковш подают на аргонные установки, где металл продувают порошком силикокальция марки СК-25 с расходом 60 кг/мнн. Металл продувают порошком в течение 5 мин до снижения содержания TiO в шлаке до 2,7Х, т.е. степень восстановления окислов титана составит 10Х. В ковш присаживают Р3М в количестве 4 кг/т стали, после чего металл продувают порошком силикокальция в течение 5 мин, удельный расход порошка силикокальция составляет 2 кг/т. После окончания подачи порошка металл продувают одним аргоном в течение 7 мин с интенсивностью 0,002 нм /т мин.

Содержание элементов в выплавленной стали, определенное по трем пробам, отобранным при непрерывной разливке стали, следующее, мас.Х: С

0,10-0,11; Мп 1,55-1 60; Si 0,300,35; Al 0,045-0,057; Ti 0,0180,025; P 0,019-0,021; S 0,005-0,006;

Са 0,002- 0,003; Р3М 0,005-0,0055.

Выплавленный металл прокатывают на лист толщиной 20 мм. Испытание металла на стойкость к водородному охрупчиванию показывает, что 720-часовая стойкость достигается при нагрузке, равной 0,085 предела текучести, т.е. качество металла в 1,2-1,3 раза выше, чем металла, выплавленного по известным способам.

Пример 3. Сталь марки 20К выплавляют в 300-тонном конвертере аналогично примеру 2. Перед выпуском металла из конвертера в ковш наливают 12 т синтетического шлака, содержашего 4,5Х Ti0g. После раскисления

13186!4 и легчрования металл продувают порошком силккокаль ия марки СК-30 с расходом 100 кг/мин„

После -минуtHoA продуВки H Восста новлени>I 0% ТЫ, в синтетическом

2 шлаке В ковп присаживают Р .3М В количестве <,кг/т стали и затем металл продувают еще 3 мин порошком с тем же расходом, при этом удельный расход порошка силикокальция составляет

1 кг/т„ По Окончании подачи порошка металл продувают! одним аргоном В течение 2 мин с расходом аргона

0,005 нм /т.мин.

Металл разливают В слитки и за- 15 тем прокатывают ?!а лист толщиной

60 мм, Исследование стойкости к водоРоДномУ ОхРУпчиванию покаэываетр что

720-часовая стойкость достигается при нагрузке, равной Э;8 предела те- 20 кучести, что В !„25-!,3 раза выше,, чем у стали, выплавленной по известным способам.

Пример 4. Сталь марки 2010Ч ) С выплавляют в 180-тонном конвертере аналогично примеру 1, Перед сливом металла из конвертера в ковш заливали 8 т синтетического шпака, содержащего 4,5 Т 0 . Во Время выпуска металла из конвертера в ковш присажи- 30 ва?от раскисляющие и легирующие материалы.

После слива металла ковш подают на аргонную установку для продувки порошкообразным силикокальцием марки

СК 30 с расходом 35 кг/мин. Металл продувают силикокальцием в течение

4 мин, после чего отбирают пробу., а затем присаживают РЗМ с расходом

3 кг/т стали. В пробе содержится 40

0,008% Ti, что соответствует восстановлению из шлака 7% Ti0< . После присадки Р3М металл дополнительно продувают порошкообразным силикокалъцием в течение 3 мин. Расход силикокальция 15 составляет 1,3 кг/т стали„ Окон":::— тельно металл продувают аргоном с интенсивностью 0,008 нм /т.мин в течение 2 мин.

Пробы, отобранные при непрерывной 50 разливке, содержат, мас.% С 0,190,20; Мп 0,6-0,7; Si 0,20--0,30; А1

0>02-0>035; !1 0,012-0)014) P О)0180,020; S 0,003-0,004; Са 0,002-0,003;

РЗМ 0,001-0 002. 55

Литые слябы прокатывают на лист толщиной 70 мм. Испытания„ проведенные для Определения стойкости к воцородному охрупчиванию, показывают, что метсlл:1 ) Вь!I:Jl!IH JIB? I>!

Выдержке Б агр . с "и1! р<: II?<, шается при на! руз!се> 1)явной О,с)5 предела тек р

?!Ость!О явля!Отся т !к?ке !!изк?lе:!и":<«

Образ!!ах КС!! Лр: — 60 С . .Неудоипетво— ритепьные у„!арная вязкость и < тойКОСТЬ К В!)ДОРОДНОМУ ОКР>r!I×HÂr 1?ОВ?<. .!!Е?!— ного угара алюминия ..I РЗМ. Выз ",HHoго повышенной оки-пгнност?-ю металла.

Пример 5, . .таль 2С!!011 Вьп!Лавпяют аналогично примеру i, Расход синтетического шпака, содержащег<;

4, 5% 1 < 0 > со< тавпяет 8 т, 1!а ргc í

1 ОЙ JICTËÍOÂÊ Е IП IQ. I П<РОЦЧ вают порошкообразн<м сипикока.?ьцием с интенсивность.с . 5 кг;мин В т.чение

-!

6„5 мин, после ->его Отбирак--. пробу металла и затем г;рисаживают РЗМ с расходом 3 кг/т стали. Содер?кп?!Не титана В Hpoá< Составляет 0,065%> ч!О с:Оответствует Восстановлению Тi0„ < . из шпакз. 55% Поспе присадки РЗМ металл допопнительнс продувают cилико— кальцием в течение 7 мин. Расход силикокальция составляет 2,6 кг/т.

Окончательную продувку металла э КОВше проводят аргонс.! с интенсивность.О

0,008 нм /т мин В течение 6,мин.

1 О ГОВ аЯ ° .. ал ь содержит ) мас <%

С О, 18-0, 21; Мп О., 55-0, 70; Sl 0„250>01 0)020)8 0y 003 0>00 <)(э

0>00 1-О < (.04; РЗМ >00 I-О) (!04.

Литые спябы прокатывают на лист тслщиной 10 мм. Vip rl?

0,5 предела текучести,

П р H и е р 6. Сталь марки 2010!}

ВыплаВля!От В 180-тонном конвертере и обрабатывают синтетическим шп<аком аналогично примеру 1. После слива металла иэ конвер.гера ковш rода!От на аргонную установ;у, где металл продувают порошкообразным ип1-:кокапьцием с интенсивностьlc 35 к ."<èH В течекие 1,5 мин, носJ;e sего oтб;:;.аюг пробу металла H приса)кивают <)3(<< с расходом 0,7 кг/т. Гс>!(Важа?!Не«}"? В г?робе сос.тан IIP! (! >О! 3%, что cooòrreòствует Восстановлению иэ шлака 12%

13186!4

TiO .После присадки РЗМ металл дополнительно продувают SiCa в течение 9 мин, Общий расход силикокальция 2,0 кг/т, Затем металл продувают 2 мин аргоном с расходом 0,008 нм3/т-мин. 5

Литые слябы прокатывают на лист толщиной 10 мм. Содержание элементов в листе составляет, мас.7: С 0,190,20; Мп 0,65-0,70; Si 0,27-0,29;

А1 0,05-0,06; Ti 0,025-0,030; Р

0,016-0,017; S 0,005-0,006; Са 0,0020,003; РЗМ 0,0005.

Испытания стойкости к водородному охрупчиванию показывают, что стойкость составляет 720 ч при нагрузке, равной 0,6 предела текучести. Низкие значения стойкости к водородному охрупчиванию получены ввиду практически полного угара Р3М.

Пример 7. Сталь марки 20ЮЧ выплавляют в 300-тонном конвертере н обрабатывают синтетическим шлаком аналогично примеру 2. Содержание TiO в синтетическом шлаке составляет

4,5Х. После слива металла из конвер25 тера ковш подают иа аргонную установку, где продувают в течение.! мин порошкообразным силикокальцием СК25 с интенсивностью 60 кг/мин, после чего отбирают пробу металла и присаживают Р3М в количестве 4,5 кг/т.

Проба металла содержит 0,02X Ti, что соответствует восстановлению из шла- ка 18% TiO . После присадки РЗМ мет талл дополнительно продувают силико- 35 кальцием в течение 2,5 мин и затем одним аргоном в течение 1 мин. Суммарный расход силикокальция составляет 0,8 кг/т.

Литые слябы прокатывают на лист толщиной 14 мм. Химический состав листов следующий, мас,X: С 0,18-0,19;

Мп 0,5-0,55; Si 0,25-0,27; А1 0,070,08; Ti 0,02-0,025; P 0,014-0,015;

S 0,007-0,008; Са 0,005-. 0,001; РЗМ 45

0,005-0,008.

Испытания показывают неудовлетворительную стойкость металла к водо- . родному охрупчиванию. Так, образцы иэ листа после 720-часовой выдержки в реакционной среде разрушаются под нагрузкой, равной 0,045 предела текучести. Металл характеризуется высокой загрязненностью строчечными включениями окислов и сульфидов РЗМ.

В таблицу сведены основные параметрь: внепечной обработки сталя и характеристика стойкости металла к водородному охрупчиванию.

Как видно из таблицы, предлагаемые пределы степени восстановления

Ti0 из синтетического шлака, расходов РЗМ и силикокальция продолжительности продувки силикокальцием после присадки РЗМ обеспечивают удовлетворительную сопротивляемость стали водородному охрупчиванию, Использование технологии позволяет в среднем на 0,3 увеличить разрушающую нагрузку относительно предела текучести после 720 часовой выдержки в агрессивной среде.

Формула изобретения

Способ производства стали, включающий выплавку, раскисление, легирование, обработку металла синтетическим шлаком, содержащим Т1.0, продувку порошкообразным силикокальцием, ввод РЗМ, продувку металла аргоном, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества металла и повышения стойкости к водородному охрупчиванию, металл продувают порошком силикокальция до восстановления

10-50X TiO из шлака, вводят РЗМ в количестве 1-4 кг/т, затем металл продувают порошком силикокальция еще

3-8 мин, причем общий расход порошка силикокальция составляет 12,5 кг/т стали.

1318614

Пример

Продолжительность

Расход

Рзи, кг/т

Расход

SiCa, кг/т

Разрушающая нагруэка после 720часовой родному о;— рупчиванию среде относительно предела теку" чести

8,0

0,9

Хорошая

10,0

0,85

5,0

2,0

Удовлетворительная

1,0

3,0

30,0

1,0

7,0

Неудовлет,орительная

0,50

7,0

3,0

0,7

0,60

12 0

9,0

2,0

4,5

18,0

0,8

Плохая

8 (известный способ) 2 7

0,5-0.,6

Неудовлетворительная

5,0

Составитель В. Самсонов

Редактор В. Петраш Техред М.Иоргентал Корректор М,;;:;:мчик

Заказ 2480/22 Тираж 549 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул,. проектная, 4

Восстановление ТдО . до присадки

РЗМ, 3 продувки порошкообразным силикокальцием после присадки РЗМ, мин вьдержки образцов в агрессивной

Характеристика сопротивляемо :тн стали исдо