Способ рафинирования жидкой стали

 

Изобретение относится к сталеплавильному производству, в частности к получению сталей с низким содержанием водорода. Цель изобретения - улучшение качества металла за счет достижения содержания водорода в металле в пределах 0,9 - 2,0 см /100 г стали и повышение эффективности процесса за счет снижения расхода хлорсодержащих материалов и инертного газа. Суть изобретения заключается в обработке металла хлорсодержащими материалами при продувке инертным газом при парциальном давлении газообразных продуктов реакции хлора 10 Па, при этом на каждый килограмм вводимого хлора вводят 2.5-12,0 м инертного газа, а обработку ведут в вакуум-камере при поддержании в ней общего давления в заданных пределах парциального давления Достигается содержание водорода в металле ниже границы флокенообразования, расход аргона снижается на 20 80%, расход хлорсодержащих материалов снижается на 90 95% 2 з п ф-лы 1 табл (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 21 С 7/072

ГОСУДАРСТВЕННЫ И КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4438890/02 (22) 10,06,88 (46) 15,10,91. Бюл, N 38 (71) Донецкий политехнический институт (72) Сюй Шичжен (CN) и А.Г,Пономаренко (SU) (53) 669,046(088.8) (56) Самылова Н.П. и др. Влияние продувки аргоном и обработки порошками в ковше на качество конструкционной стали. — В кн,:

Влияние внепечной обработки на неметаллические включения, М.: Металлургия, 1985, с.36 — 39, (54) СПОСОБ РАФИНИРОВАНИЯ ЖИДКОЙ

СТАЛИ (57) Изобретение относится к сталеплавильному производству, в частности к получению сталей с низким содержанием водорода. Цель изобретения — улучшение

Изобретение относится к производству черных металлов, в частности к сталеплавильному производству, и может быть использовано при получении сталей с низким содержанием водорода — ниже порога флокенообраэования.

Цель изобретения — повышение качества металла за счет достижения содержаний водорода в металле в пределах 0,9—

2,0 см /100 r стали и повышение эффективности процесса рафинирования за счет снижения расхода хлорсодержащих материалов и инертного газа.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу рафинирования жидкой стали, включающему обработку расплава Ю„„1684346 Al качества металла эа счет достижения содержания водорода в металле в пределах 0,9—

2,0 см /100 r стали и повышение эффективности процесса за счет снижения. расхода хлорсодержащих материалов и инертного газа. Суть изобретения заключается в обработке металла хлорсодержащими материалами при продувке инертным газом при парциальном давлении газообразных продуктов реакции хлора 5 10 — 20

10 Па, при этом на каждый килограмм вво3 димого хлора вводят 2,5 — 12,0 м инертного

3 газа, а обработку ведут в вакуум-камере при поддержании в ней общего давления в заданных пределах парциального давления.

Достигается содержание водорода в металле ниже границы флокенообразования, расход аргона снижается на 20-80%, расход хлорсодержащих материалов снижается на

90 — 95%. 2 з.п. ф-лы, 1 табл. хлорсодержащими материалами, парциальОО ное давление газообразных продуктов реакции хлора в процессе обработки поддерживают в пределах 5 . 10 -20 10 Па., Фь

Чтобы обеспечить парциальное давле- О н: е газообразных продуктов реакции хлора в аданных пределах, обработку расплава хлорсодержащими материалами ведут совместно с продувкой расплава инертным по отношению к нему газом, при этом в расплав вводят 2,5-12,0 м инертного газа на з каждый килограмм вводимого хлора.

С той же целью обработку расплава хлорсодержащими материалами ведут в вакуумкамере и поддерживают в ной общее давление в заданных проделал пзрциа IbHo

1684346 го давления или комбиниро»занием указа; »ных способов, Взаимодействие жидкого железа с хлором сопровождается образованием хлор»лдов железа в газообразном состоянии, При определенных условиях этот процесс становится преобладаюшим, и практически весь вводимый хлор расходуется на образование летучих хлоридов железа. Очевидно, что в таких условиях рафинирование жидкой стали хлорсодержащими материалами не эффективно.

Установлено, что интенсивность образования газообразных продуктов и их состав зависят от парциальнога давления хлора в системе. С уменьшением давления наиболее интенсивно снижается образование богатых хлором со-;.динений., например

FeCIg, Это позволяет путем изменения парциального давлен»ля газообразных продуктов реакции хлора уг равлять процессом рафинирования, В частности, реакция образования Н С!слабо зависит от парциального давления хлора, и при низких давлениях хлора продукты реакции преимущественно состоят из HCI, что позволяет при определенных условиях достигать глубокого рафинирования расплава от водорода практически без потерь железа и с минимальным расходом хлорсодержа»цих материалов. Оптимальное давление при этом определяется, с одной стороны, допустимым развитием реакции хлооа с железом и., с другой стороны, доп,сти»oA длительностью обработки при малых концентрациях хлора. В этом случае практическими критериями служат охлажце;ие металла за вре»ия обработки и полнота (п»уби»»а) рафинирования, Независимо от вита хлорсодержаще-;о материала и способа его ввода и др. условий продукты реакции хлора состоят в основном из газообразных хл зр»»дов, При этом если их суммарное давление превышает

20 10 Па, то удаление водорода практически не происходи». Если парциальное давление продуктов реакции хлора оказывается ниже 5 10 Па, то скорость удалеэ ния водорода падает настолько, что при обычных условиях процесса время обработки и снижение температуры расплава оказываются неприемлемс большими.

Наилучшие услови с точки зрения полноты протекания реакции образования хло. ристого водорода и эффективности процесса в целом достигаю гся при продувке расплава»-аэообразной смесью хлора и инертного газа, В этом случае заданное парциальное давление газообразных продук5 IG

1Р

3G

Vq ,0

55 тов реакции хлора обеспечивается за счет разбавления их инертным газом. Расход газа определяется условием, что на удаление

1 м водорода необходимо ввести не менее з

1 м хлора (или на 1 r удаляемого водорода

3 — 35 г хлора), что обусловлено их соотношением в молекуле НС1. Поскольку хлор частично расходуется на образование других хлоридов, его фактический расход может несколько превышать указанное количество, причем это превышение зависит от конкретных условий и обычно составляет 5-100 0. На каждый килограмм вводимого хлора вводят

2,5 — 12,0 м инертного газа. Такое количестз во инертного газа обеспечивает разбавление газообразных продуктов реакции хлора до заданного парциального давления. Если инертного газа меньше 2,5 или больше 12,0 м, парциальное давление газообразных продуктов ре"ê,öèè хлора находится за пределами предлагаемого, Обработку расплава хлором возможно вести в вакуумкамере. В этом случае хлорсодеожащие материалы подают в заборный патрубок вакууматора, Скорость подачи определяется конкретными характеристиками установки и подбирается такой, чтобы в процессе обработки откачная система обеспечивала общее давление в вакуумкамере в заданных пределах парциального давления, Проведена обработка углеродистой и ниэколегированной стали в ковше емкостью

30 т. Г- -. .од хлора выбирался в соответствии ". количеством расплава, с начальным содержанием водорода в расплаве и требуемым уровнем конечно-о е»о содержания, Заданное парциальное давление газообразных продуктов реакции хлора достигали подачей инертного газа в количестве 2,5—

12,0 мз на килограмм хлора, В качестве инертногс газа использован аргон, В расплав через пористые пробки в днище ковша совместно с аргоном вводили хлорсодержащий материал — четыреххлористый углерод.

Отбор проб на водород осуществляли перед обработкой (исходное содержание водорода) и после обработки (конечное содержание), Продолжительность обработки 5 — 6 мин, Данные проводимой обработки приведены в таблице. Для сравнения в таблице приведены также данные обработки расплава по известному способу.

Привеценные результаты показывают, то соблюдение предлагаемых режимов приводит к существенному (на порядок) снижению расхода хлорсодержащих материалов при одновременном существенном повышении эффективности процесса, о ко5 t684346

Конечное

Парциальное давление хлорндов, "10 Па

Время обработки, Расход аргона

Исходное содержание Не, см /100 г

Расход хлора, кг/т стали

Расплав асход хлорсоержа>них еталлов, гlт стали содержание Нт, см /!00 г м /т стали м> /кг стали

20>4 4, 1

Сталь углеродистая

1,2

3,04

6,3

0,20

0,22

0,9

4,05

15,1 з,!

0,9

2 4

5,0! г,о

i,43 l2 16 1>1

7,!

1,8

0,50

20,0

2,5

0,37 25,33 3,8

1,85

Сталь низколегированная!

5,6

3,04

1,з

3>6

20,0

0,20

0,18

4,05!

З,6

2,7

1,0

2,1! г,0

5,0

1,2

12, 16

1,30

7,З

0,45 20, 0

2>0

Z,5

3,4

25,33

0,35

1,9

0,5-0,7

З,о

4-6

3,48

1,5-2,0

6,0

5,0

Известный

>>

Расход хлора и аргона (и> /кг С1) по данным известного решения рассчитаны авторамн. тором можно судить по конечному содержанию водорода в расплаве. Минимальное парциальное давление газообразных продуктов реакции хлора ограничивается уровнем, при котором применение хлора не дает 5 заметных преимуществ по сравнению. например, с обычной продувкой аргоном. Кроме того, в этих условиях расход инертного газа становится неприемлемо высоким по технологичес..им соображениям (длитель- 10 ность обработки, охлаждение металла и др,). За указанным верхним пределом парциального давления газообразных продуктов реакции хлора происходит резкое падение полезного использования хлора.. 15

Согласно приведенным данным повышение парциального давления хлоридов íà 25о (от 20 10 до 25 10 Па) приводит к повышению остаточного содержания водорода вдвое. В этих условиях вводимый хлор рас- 20 ходуется преимущественно на образование летучих хлоридов железа (как в известном способе), В таблице приведен расход аргона в м /т стали для удобства сопоставления с 25 з соответствующим параметром известного способа. Кроме того, эта величина является привычной технологической характеристикой продувки, Для реализации способа удельный расход инертного газа на одну тонну расплава не является существенным.

Формула изобретения

1. Способ рафинирования жидкой стали, включающий обработку расплава хлорсодержащими материалами, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения качества металла и эффективности процесса рафинирования, парциальное давление газообразных продуктов реакции хлора в процессе обработки поддерживают в пределах (5-20)40 Па.

2, Способ поп.1.отл ича ющийс я тем, что, с целью поддержания парциального давления газообразных продуктов реакции хлора в заданных пределах, обработку расплава ведут совместно с продувкой его инертным по отношению к нему газом, при этом в расплав вводят 2,5- 12,0 м инертноз

ro газа на каждый килограмм вводимого хлора.

3. Способ по п,1, от л и ч а ю шийся тем, что, с целью поддержания парциального давления газообразных продуктов реакции хлора в заданных пределах, обработку расплава ведут в вакуум-камере и поддерживают в ней общее давление в заданных пределах парциального давления.