Способ производства стали

 

Изобретение относится к способам производства качественной стали. Сущность изобретения: обработку металла в ковше твердыми шлакообразующими и аргоном осуществляют одновременно посредством донного слива металла из печи со скоростью 0,4-0,6 т/с на твердые шлакообразующие и аргонной продувки снизу с интенсивностью 0,004/w м3/т мин в течение w/О.Ю мин, где w - скорость слива металла; 0,004 и 0,10 - эмпирически подобранные коэффициенты, а за 1-7 с до начала возврата печи в исходное положение начинают производить в ковш на поверхность шлака присадку раскислителей со скоростью 2-6 кг/с и заканчивают по окончании выпуска расплава из печи, после чего осуществляют вакуумирование металла. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)5 С 21 С 7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

»

3» о с

О о (л (21) 4808594/02 (22) 21.02,90 (46) 07.10.92. Бюл. М 37 (71) Украинский научно-исследовательский институт сталей, сплавов и ферросплавов (72) В.П.Денисенко, Ц.Л,Кацман, Л.Я.Рудашевский, А.Х.Кадарметов, P.Ô.Ìàêñóòîâ, А.В.Иванов, Н.А.Волощук и B.Ã.Åôðåìîâ (56) Кулаков В.В. и др. Освоение технологии выплавки и разливки подшипниковой стали

ШХ15 на OXMK Сталь, 1988, М 5, с. 34-35. (54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ (57) Изобрете; ие относится к способам производства качественной стали. Сущность изобретения. обработку металла в ковше

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к способам производства стали, имеющей повышенные требования к чистоте по вредным примесям.

Известно, что чем чище металл, тем выше его свойства. Поэтому в последнее время получила широкое развитие внепечная обработка стали, позволяющая улучшать ее качество: обработка синтетическим шлаком, аргоном, вакуумом.

Однако уровень качества, достигаемый этими способами, уже не в полной мере удовлетворяет потребителя. Поэтому стремятся к внепечной обработке металла комбинацией этих способов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к предлагаемому является способ внепечной обработки стали, по которому металл плавили в печи по одношлаковой технологии с выпуском металла из печи под твердыми шлакообразующими и аргоном осуществляют одновременно посредством донного слива металла из печи со скоростью

0,4-0,6 т/с на твердые шлакообразующие и аргонной продувки снизу с интенсивностью

0,004/w м /т мин в течение w/0,10 мин, где

w —; 0,004 и 0,10— эмпирически подобранные коэффициенты, а за 1-7 с до начала возврата печи в исходное положение начинают производить в ковш на поверхность шлака присадку раскислителей со скоростью 2-6 кг/с и заканчивают по окончании выпуска расплава из печи, после чего осуществляют вакуумирование металла, 1 ил. окислительным шлаком, доводкой химического состава, десульфурацией при выпуске твердой шлакообразующей смесью, состоящей из извести, плавикового шпата, алюминия, аргонной продувкой и вакуумированием металла.

Недостатки прототипа: повышенная загрязненность металла серой, кислородом, строчечными оксидами и сульфидными включениями, повышенный расход раскислителей, легирующих.

Приведенные отрицательные моменты известного способа связаны с тем, что при выпуске металла имеет место попадание значительной массы окисленного печного шлака в ковш, ч-.о ухудшает протекание процессов десульфурации и раскисления. Для нейтрализации печного шлака вынуждены осуществлять присадку в расплав больших количеств раскислителей. В частности, расход кускового алюминия достигает 2,5-3

1766965 кг/т. Несмотря на это содержание FeG в печном шлаке перед выпуском составляет

10-15%, в результате раскисления металла в процессе выпуска и продувки аргоном окисленность шлака снижается (до 1-4%

FeO), после вакуумирования она составляет

0,8% FeO. Наблюдается значительное вторичное окисление металла.

В, результате степень десульфурации металла, выйлавленйого по известной технологйи, составляет 4б,, содержание кислорода 0,0030%.

Поовышается в этом" случае и расход легирующих: марганца, кремния.

Целью изобретения является повышение качества металла и снижение расхода легирующих, раскислителей.

Поставленная цель в предлагаемом способе внепечной обработки-стали достигается тем, что согласно предложенному техническому решению осуществляют донный слив металла из печи со скоростью 0,40,6 т/с на твердые шлакообразующие, металл продувают аргоном снизу с интенсивностью 0,004/w M /т мин в течение з

w/0,10 мий, где w — скорость слива металла, а за 1-7 с до начала возврата печи в исходное положение начинают присаживать в ковш на поверхность шлака раскислители со скоростью 2-6 кг/с и заканчивают по окончании выпуска расплава из печи.

В реэультате проведенного сравнитель-, ного анализа предлагаемого технического решения с известным было установлено, что предложенный способ внепечной обра, ботки стали обладает как известными признаками: выпуск расплава в ковш, обработка металла в ковше твердыми шлакообразующими и аргоном, вакуумирование металла, TQK и новыми: обработку металла в ковше твердыми шлакообразующими и аргоном осуществляют одновременно посредством донного слива металла из печи через шиберное отверстие со скоростью 0,4-0,6 т/с и аргонной продувки снизу с интенсивностью 0,004/w м /т мин в течение w/0,10 мин, где w — скорость слива металла, за 1-7 с до начала возврата печи в исходное положение начинают производить присадку в ковш на поверхность шлака раскислители со скоростью 2-6 кг/с и заканчивают по окончании выпуска расплава из печи.

Таким образом, заявляемое изобретение соответствует критерию "новизны".

Опытно-промышленное опробование показало, что предложенный способ внепечной обработки стали позволяет по срав нению с прототипом повысить степень

55 десульфурации металла с 45 до 87%, уменьшить массовую долю кислорода с 0,003 до

0,0017%, повысить усвоение марганца с 90 до 98%, кремния с 85 до 95%. Уменьшился в этом случае и расход кускового алюминия с 2,5-3 до 0,5-1 кг/т.

Следовательно, предложенный способ соответствует критерию "положительный эффект", По имеющимся у заявителя данным в известных технических решениях не обнаружено признаков, сходных с отличительными признаками заявляемого изобретения, что позволяет сделать вывод о их соответствии критерию "существенные отличия".

В данном способе реализуется донный слив металла через шибер, который в отличие от традиционного выпуска расплава из печи через сливной желоб характеризуется выпуском металла без печного окислительного шлака, большей скоростью слива металла и меньшей степенью перемешивания расплава посредством энергии падающей струи металла. Поэтому возникает задача увеличения степени перемешивания металла и повышения длительности контакта металла и рафинировочного шлака, В предлагаемом способе это достигается посредством согласованности и взаимозависимости следующих параметров: скорости слива металла из печи, интенсивности аргонной продувки и ее длительности, Опытно-промышленное опробование способа показало, что увеличение скорости слива металла из печи требует (для достижения цели) согласованного (через эмпирически подобранные коэффициенты) уменьшения интенсивности аргонной продувки при увеличении ее длительности (см. примеры 1-5, таблица).

Уменьшение скорости слива металла менее 0,4 т/с невозможно из-за неуправляемости процесса, увеличение более 0,6 т/с приводит к ухудшению процессов рафинирования металла от серы, кислорода и повышению расхода легирующих и раскислителей из-за уменьшения длительности контакта фаз при сливе и затягивания части печного шлака в ковш (см. пример 1, таблица).

Аналогичная картина наблюдается и при изменении рекомендуемых значений интенсивности продувки (пример 2), длительности продувки (пример 3), эмпирически подобранных коэффициентов (примеры

4 и 5). Недостижение поставленной цели происходит либо из-за уменьшения степени перемешивания, длительности и поверхно-1766965

Способ обработки,пример

Усвоение легируохих,4

Скорость слива, т/с

Значения эмпирических коэоеициентов

Оконч. присадки раскислителей по окон чании вы пуска иеталла: (+) да нет (-) Степень десул., Интенсивность продувки, мт/т. мин

Начало лассовая доля кисл, в металле, присад. раскис" лител., с

1"го 2-го

Иэвестню

45 0,0030 90

Неуправляемый процесс

79 0,0020 98

95

ОзЗ

0,4

О ° 5

87 0,0017

65 О ° 0020

45 0,0025

80 0,ОО50

87 0,0024

96 95 .96 95

90 90

92 90

94 90

0,6

0,7

0,013

0,010 сти контакта фаз, либо из-за затягивания части печного шлака в ковш."., Следует отметить, что при донном сливе металла через шибер невозможно точно предвидеть время закрытия шибера для отсечки печного шлака или время окончания слива металла. Поэтому часть печного окислительного шлака неизбежно попадает в ковш и служит. источником вторичного окисления металла, повышенного расхода легирующих и раскислителей. Для нейтрализации данного момента предлагается присаживать на шлак раскислители с определенной скоростью, причем возрастающей по времени. В противном случае наблюдается либо ухудшение процессов рафинирования и увеличение расхода легирующих, либо неоправданное повышение расхода раскислителей (cM. примеры 6 и 7, таблица).

Рафинированный в ковше подобным образом металл подвергают вакуумированию. Благодаря отсутствию вторичного окисления металла через шлак в процессе порционного вакуумирования (массовая доля FeO в шлаке до и после вакуумирования находится на неизменном уровне, равном

0,5-0,67ь) достигается низкая массовая доля кислорода в готовом металле и снижается расход легирующих и раскислителей.

Пример. Металл (сталь ШХ15СГ) выплавляли в 100-тонной дуговой печи. В ковше производили одновременную обработку металла твердыми шлакообразующими, аргоном, осуществляли легирование металла и присадку раскислителей. В последующем металл подвергали порционному вакуумированию.

Выпуск металла из печи в ковш производили через шиберное отверстие, расположенное в днище печи. Скорость слива металла изменяли от 0,3 до 0,7 т/с. Варьирование интенсивностью, длительностью аргонной продувки, значениями эмпирических коэффициентов также осуществляли в

О 004

-а- — О 008 0,004 О 10

0,50

4 широких пределах (см. примеры 1-5, таблица), зависимых от скорости слива металла.

Продувку металла производили через шиберное отверстие, расположенное в днище ковша. Начинали продувку с момента начала слива металла из печи. За 0-8 с до предполагаемого (визуальная оценка) окончания слива металла из печи (или до начала возврата печи в исходное положение) осуществляли присадку в ковш на шлак раскислителей (порош ки ферросилиция, алюминия, кокса) со скоростью 1-7 кг/с.

Более продолжительный ввод раскислителей приводит к увеличению их расхода без изменения качества маталла (пример 8).

Уменьшение или постоянство скорости ввода раскислителей и риводит к ухудшению качества металла и уменьшению усвоения легирующих.

Систематизированные данные о влиянии изменения заявляемых пв )аметров на цель изобретения представлены в таблице.

Ожидаемый эффект от внедрения заявляемого изобретения в производство составит 2-4 руб/т выплавляемой стали, Формула изобретения

Способ производства стали, включающий выплавку металла в дуговой печи, выпуск расплава в ковш, обработку металла в ковше твердыми шлакообразующими и аргоном, вакуумирование металла, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения качества стали и снижения расхода легирующих, осуществляют донный слив металла из печи со скоростью (0,40 — 0,60) т/с на твердые шлакообразующие, металл продувают аргоном снизу с интенсивностью (0,004/w) м /т . мин в течение w/0,10 мин, где w — скорость слива металла, а за (1-7) с до начала возврата печи в исходное положение начинают присаживать в ковш на поверхность шлака раскислители со скоростью

2-6 кг/с и заканчивают после окончания выпуска расплава из печи.

1766965

Продолкение таблицы

Способ обработки,пример

Степень десул., Усвоение легирукщих,2

Значения эмпирических коэффициентов

Начало присад. раскислител., с

Пассовая доля кисл. в неталле, Интенсивность продувкм, мт/т мин

Скорость слива, т/с

1-ro 2-го

0,004 О ° 10 4

0,5 0,008

0,0067

0,0057

Заявляемый

0,5 0,008

0,004

0,10

0>005

0,008

0,013

О, 003

О, 004

О, 005

0,10 тепловых потерь

0,0017 98

О ° 0030 98

0,0030 90

0,0025 92

О ° 0017 98

0,0017 98 расхода раскислителей

0,5О

О>10

0,15 О, 008

0,004

88

95 о, 008

О ° 5

0,004

0,10

7 0,5 0,008

0,004

0,10

То we д р и м е ч а н и е. 0 приведенных примерах раскислители на шлак вводили со скоростью 4 кг/с. Присадка раскислителей со скоростью менее 2 и более 6 кг/с нецелесообраэна. С первом случае не достигался положительный эффект по содерыанию кислорода в металле, во втором имел место неоправданный перерасход раскислителей.

Составитель В>Денисенко

Редактор С.Кулакова. Техред М.Моргентал Корректор Н.Ревская

Заказ 3522 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного крмитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

0,6

0,5

0,4

0,6

0,5

0,4

Оконч. присадки раскисли» телей по окончании выпуска металла: (+) да нет (-) 87 68

74

87

87

87

42

87

Увглич.

87

68

87

87

Увелич.

0,0017

0>0022

0,0027

О ° 0030 О ° 0023

0,0017

0,0024

0,0030

0,0027

О ° 0017

0,0030

98

98

98

9)

98

96

96

92