Способ обработки стали при непрерывной разливке

 

Изобретение относится к металлургии, конкретнее, к непрерывной разливке металла . Целью изобретения является повышение качества стали за счет глубокого рафинирования , улучшения структурной и химической макрои микронеоднородности , а также снижения расхода легирующих материалов. В способе перегрев металла осуществляют на 100-200°С выше температуры ликвидуса, его принудительное охлаждение проводят со скоростью 5-10°С (мин путем присадки кусков отходов стали того же химического состава в количестве 0,5- 5,0 кг/т, продувают аргоном с расходом 3-5 м /мин и вводят плакированный порошковый модификатор и аргон в вертикальный металлопроводящий канал секционного промежуточного ковша навстречу друг другу с расходом соответственно 0,5 ..1,5 кг/т и 1,15...1,30 м /т. Применение зтого способа позволит улучшить качество стали, глубину рафинирования, структурную и химическую макрои микронеоднородносгь, а также снизить расход легирующих материалов.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<я)5 В 22 Э 11/10

ГОСУДАРСТВЕННЫ И КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕ ГЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОГ1ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПА1ЕНТУ (21) 4927994/02 (22) 25,02.91 (46) 07.11,92. Бюл, № 41 (71) Металлургический комбинат "Азовсталь" и Институт проблем материаловедения АН УССР (72) Б, Ф, Белов, А. И. Троцан, В. А, Сахно, О. В, Носоченко, Г, А. Николаев, В. Г. Ленский, Л. А. Позняк, Е, А. Иванов, И. Л. Бродецкий и В. П. Крутиков (76) A. И. Троцан (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 994109, кл, В 22 D 27/04, 1983.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1508433, В 22 D 11/10, 1989.

Касин Г. А., Пягунов Г. В. и др, Сталь.

1978, № 9, с. 814 — 817. (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ СТАЛИ ПРИ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКЕ (57) Изобретение относится к металлургии, конкретнее, к непрерывной разливке металИзобретение относится к металлургии, конкретнее к непрерывной разливке металлов, Известен способ (а.с, СССР № 994109, кл. B 22 D 27/04, В 22 D 11/00, 1983 г,) получения отливок из металлов и сплавов, имеющих структурное превращение в жидком состоянии, включающий перегрев обрабатываемого расплава до температуры превращений, превышающей верхний предел протекания его структурного превращения на 5-50" С, а охлаждение осуществляют до температуры на 5 — 50 С ниже нижнего предела протекания структурного превращения расплава, причем перегрев-охлажде„, 5U „„1774898 АЗ ла. Целью изобретения является повышение качества стали за счет глубокого рафинирования, улучшения структурной и химической макро- и микронеоднородности, а также снижения расхода легирующих материалов. В способе перегрев металла осуществляют на 100-200 С выше температуры ликвидуса, его принудительное охлаждение проводят со скоростью 5 — 10 С (мин путем присадки кусков отходов стали того же химического состава в количестве 0,55,0 кг/т, продувают аргоном с расходом 3 — 5 м /мин и вводят плакированный порошковый модификатор и аргон в вертикальный металлопроводяший канал секционного промежуточного ковша навстречу друг другу с расходом соответственно 0,5...1,5 кг/т и

1,15...1,30 м /т, Применение зтого способа позволит улучшить качество стали, глубину рафинирования, структурную и химическую макро- и микронеоднородность, а также снизить расход легирующих материалов. ние ведут циклично не менее 2 раз. Время выдержки расплава в перегретом и охлажденном состояниях составляют 2 — 10 мин.

Известен способ (а,с. СССР № 1508433, кл. В 22 D 11/10, 1989 r), где используется промежуточный ковш с приемной и разливочными секциями, соединенными герметизированными вертикальными металлопроводящими каналами, которые в нижней своей части через отверстие сообщаются с 1риемной секцией, а в верхней— щелевым каналом с разливочными секциями. Металл обрабатывается порошковыми реагентами в струе инертного газа через

3 фурму в нижней части Вертикальн ого . 18таллопроводящего канала, Яднако, учитывая, что свойствB;,еталllorloollvhH -1и зависят Н8 тОлькй От пеп=.гпева >кидкОГО расплава чад темпера с ?p >и ликвидуса, коГда пpo!;cxopA r стру (тури" .6 преобразования в нем (Ершов Г. С, и - pHBков В. А. — Строение и cBOACÒÂQ >хна:-;.и. и твердых металлов, M., "Металлур ия", 1978, 248 с}, но и от состава расплава, шихтовь.х материалов, воэмо>кности плавильных агрегатов и способов Разливки, названные rrloсобы имеют orpBHw6HHQ8 применение и не обеспечивают стабильных результатов, В качертве прототипа принят способ ОГ", . работки стали (Хасин Г. А„1ягунов Г, В., Михайлов 8, Б. и др — "Сталь ",. 1978, :А 9, с, 814 — 817), включающий нагрев сталей марок

ЗИ992, Х12, ЭИ69, Х20Н80, Х15Н60 и др, в

1-т открытых индукционных и 5 — 10-т дуговых печах на 300 — 400 С выше температуры ликвидуса с выдержкой HB з Гом уровне 30 мин ускОреннОС В течение io-- 15 мин с применением специальных приемов охлаждение металла до температуры выпуска и выдержке при ней также 10 — 15 мин, Сталь разливали при температурах на 30-40 C Ниже обычной.

Однако известный способ не ОбеспечиВает требуемого качества металла иэ-за неполного рафинирования 6ro по неметаллическим включениям и газам, наличия макоо- и микронеоднородностей K тому же наблюдается существенный расход ферросплавов и лигатур.

Целью изобретения является повышение качества стали за счет Глубокого рафин ирОва ния, улучшения стоукт1у рной и химической макро- и микронеоднородности, а также сни:кения QBcxopa легирчюших материалов.

Поставленная цель достигается тем, .то переГрев жидкой стали Осущес ГВляется на

1Î0-2ОООС выше темг16Г>атуры ликвидуса, а принудительное охлаждение производят со скоростью 5 — 10 С/мин. Принудительное охлаждение выполняется в сталераэливочнОм KQBLLI6 присадкой кусковых Отходов того же химического состава в количестве

0,5 — 5,0 кг/т и продувкой аргоном с рВсходом 3 — 5 м /мин. Вводятся также плакированный порошковый модификатор и аргон в

Вертикальный металлопроводящий .BHBë секциОнноГО промежуточноГО KQBLUB на встречудруг другу " расходом соответственно 0,5 — 1,5 кг/т и 1,15-1,30 и /т, Плакированные порошковые мОдификаторы э качестве наполнителя сод8ржат: кальций и силикокальций с сооп5ошением 1,0-1,5:

25 > О

55 кальций и алюминий с соотношением

0,5-1,0 кальций и фторид кальция с соотношением 0.,4 — 0,6 кальций и Окись кальция с соотношени;за,;. 0 8-0 8 бор и кальций с соотношением 0,2 — 0,4, кальций и хлористый кальций 0,3 — 0,4, Перегрев металла необходимо осуществлять HB 100 — 200ОС для того, чтобы прошли

c>руктурные превращения, т.е, изменение т »аа бли:кнего порядка в упорядоченных

Группировках-кластерах, в металлическом расплаве, Если перегрев меньше 100 С, то не произойдут полностью структурные превращения, а при перегреве больше 200 С также не происходят структурные превращения, ответственные за качество стали.

Принудительное охлаждение жидкой стали необходимо осуществлять со скоростью 5—

1ООС/мин для того, чтобы зафиксировать высокотемпературное состояние, а именно

Т8 структурные изменения, которые прошли на ближчем порядке, т. е. Разупорядочение.

Охлаждение расплава со скоростью меньше

5" С/мин не позволяет зафиксировать его высокотемпературное состоя ние, Охлаждение co cKopocTblo больш8 10 С/MPH очень слох:но для больших масс металла и нецеле;х обраэHî, т. к. предлагаемый интервал достаточен, чтобы зафиксировать

Высокотемпературное состояние стали и получить необходимые ее свойства.

Принудительное охлаждение выполняот кусковыми отходами той же марки стали с расходом 0,5 — 5 кг/т. Расход меньше 0,5

Kã/ò не достаточен для получения задаваемой скорости охлаждения, больше 5 кг/т может привести к неоднородно.-ти по температуре. Аргон вводится в сталераэливочнь.й ковш как для дополнительного

Охлаждения, так и для обеспечения однородности расплава по температуре и химическому составу, При расходе аргона меньше 3 мэ/мин его не достаточно, если же больше 5 мз/мин, то может приводить к выплескиванию металла иэ стальковша и дополнительному эагряэнени, о его, да и лишнему расходу газа, что экономически неВЫГОДНО, Ввод плакированных порошковых модификаторов и аргона во встречных направлениях непосредственно в вертикальные металлопроводящие каналы секционного

Промежуточного ковша необходимо для тоГО, чтобы дополнительно охладить металл, а также Осуществить глубокое рафинирование и оптимальное микролегирование тем или vèûì химически активным элементом. всход плакирОВан НОГО rlopolllK080ro мОди1774898

10

50

55 фикатора меньше 0,5 кг/т металла не достаточен для получения требуемого эффекта, если больше 1,5 кг/т, то может привести к нарушению процесса разливки из-за затягивания сталеразливочных стаканов (промковш-кристаллиэатоф Подача аргана с расходом 1,15 — 1,30 м /т необходимо для обеспечения оптимального режима движения газожидкастной смеси через вертикальный металлопроводящий канал. Если подавать аргон меньше 1,15 м /т, то поток

Г. газожидкастной смеси получается вялый с завихрениями, что ухудшает ассимиляцию неметаллических включений шлаком в разливочных секциях, если больше 1,3 м /т, то з гаэожидкостная смесь, прошедшая металлапровод, вызовет бурление шлака в разливочных секциях и дополнительное окисление металла иэ-за захвата кислорода иэ атмосферы, что ухудшит качество отливаемых слябов.

Ввод плакированных порошковых модификаторов в вертикальные металлапроводящие каналы позволяет усилить эффект усвоения металлом вводимого элемента, а также рационально микролегировать сталь теми или иными элементами. Различие их составов обусловлено тем, что при температуре жидкога металла исходные порашкообразные компоненты вступают в химические и фазовые взаимодействии с образованием химических соединений переменной валентности, которые представляют собой гомогенные структурно-разупорядаченные фазы с ненасыщенными валентными связями и насыщаются в процессе рафинирования с образованием стабильных фаз. Адсорбционная емкость наполнителей различна и поэтому они все представляют практический интерес, Пример. Иэ 350 тонного конвертора жидкий металл серии плавок стали марки

09Г28Т, содержащий мас. : углерод 0,09—

0,10; марганец 1,45 — 1,65; кремний 0,2 — 0,3; сера 0,006-0,008; фосфор 0,015 — 0,020; ниобий 0,05-0,07, титан 0,05-0,09, выпускается в сталеразливочный ковш с температурой

1680 — 1740 С и подается на установку доводки металла (УДМ), Температура ликвидуса для стали 09Г2БТ составляет 1500 С.

Принудительное охлаждение металла на

УДМ осуществляется са скоростью 3— 12ОС/мин при корректировке химического состава стали легирующими материалами, а также при вводе кусковых отходов марки стали 09Г2БТ с массовым расходом 0,3-5,3 кг/т и продувке арганом с расходом 2,5 — 5,6 м /мин и на машине непрерывного литья заготовок — МНЛЗ (разливку осуществляли через трехсекцианный промежуточный ковш} за счет ввода плакированных порошковых модификаторов с расходом 0,4-1,6 кг/т и продувкой аргоном с расходом 1.101,35 и /т во встречных направлениях в ме3 таллопроводящие каналы, Результаты исследований опытно-промышленных плавок приведены в таблице.

Реализация способа обеспечивает снижение содержания неметаллических включений в 1,5-2 раза, водорода на 50, кислорода на 707ь, осевая ликвация снижается в 2 — 3 ааза, а степень усвоения кальция увеличивается в 10-15 раз.

Формула изобретения

1. Способ обработки стали при непрерывной разливке, включающий подачу в разливочный ковш перегретого металла, подачу в металл ферросплавов и лигатур, принудительное охлаждение металла до температуры разливки и введение плакированных порошковых модификаторов, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения качества стали за счет глубокого рафинирования, улучшения структурной и химической макро и микронеоднородностей, а также снижения расхода легирующих материалов, перегрев металла осуществляют на

100...200 С выше температуры ликвидуса, а

его принудительное охлаждение производят со скоростью 5...10ОС/мин стали того же химического состава, что и заливаемый в ковш перегретый металл, и продувают аргоном с расходом 3...5 м /мин.

2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что, плакированный порошковый модификатор и аргон вводят навстречу друг другу в промежу"очный ковш через выполненные в нем вертикальные металлаправодящие каналы, при этом расход кусковых отходов и аргона составляет соответственно 0,5...1,5 кг на тонну металла и 1,15...1.30 т/мин.

3. Способ попп,.1 и2,атл ича юшийся тем, что в плакированном порошковом модификаторе в качестве наполнителя используют кальций и силикокальций в массовом соотношении 1,0...1,5.

4. Способ по и, 1 и 2. о т л и ч а ю щ и йс я тем, что в плакираванном порошковом модификаторе в качестве наполнителя ис. пользуют кальций и алюминий в массовом соотношении 0,5...1,0.

5. Способ по и. 1 — 2, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что в плакированном порошковом модификаторе в качестве напалнителя используют кальций и фтарид кальция в массовом соотношении 0,4...0,6, 6. Способ по и. 1 — 2, а тл и ч а ю щ и йс я тем, что в плакированнам порошковом модификаторе в качестве наполнителя ис1174898

8. Способ по и. 1-2, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что в плакированном порошковом модификаторе в качестве наполнителя используют кальций и хлористый

5 кальций в массовом соотношении

0,3...0,4.. пользуют кальций и окись кальция в массовом соотношении 0,6...0,8.

T. Способ по и. 1-2, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что в плакированном порошковом модификаторе в качестве наполнителя используют бор и кальций в массовом соотношении 0,2...0,4.

Реэультвты опыгно-промышленных испытаний га га п/и

Рвсхо обааок вво имых в

Скорость охлвж. тяявтвляв, С/мин

Со е жанне в металле

Осевая ликввция, белл

Степень усвоения кальция, ствлераэлиаочныя ковш металлопровод нематаллическ вклкэчения, ® водэорода, см /100 г

% кислороде куски от- аэргон, кодов ств- и /мин л», кт/т плакир. порошок. модиф.. кг/т м /Вт

1,5

2,0

1.2

0.045 э,в

0,006

2,5.

2.0

Составитель И. Куницкая

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор H. Кешеля

Редактор Д. Хорина

Заказ 3940 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

2

4

6

8 о

11

12 (прото. тип) Температура перегрева металла над пиквидаусом, с

150 ь

1ÎO I50

210

4,5

5,0 в.о

8,0

10,0

10,5

8,0

0,4

1,0 з.о

5,0 .

0,4

О,5 з.о

Б.а

2,5 з,о

З,Б

4,0

Б,О

5,5

2,5 з,о

4.0

6.5

0,4

0,5

1,0

1.3

1,5

1,S

0,4

o,s

1,3

1,5

1.10

1,15

1,20

1,25

1,30

1.35

1,10

1,15

1,26

1,30

1,35

0,040

0,030

0,020

О 015

0,018

0.045

О,азв

0,026

0,010

О.ага

О,азв

3,0

2,6

О,в

2,5

3,5 э,о г,а

0.6

2,0

2,0

0,00В

0,004

0,003

0.002

0,004

0.006

0.005

0,002

0.001

О,ООЭ

0,005

2,0

1,5

1,0 о,s

1.О

2,0 г,о

1.O

0,5

1,О

10,0

20,0

2Z,0 за,о

20,0

15.0

12,0

25,0

35,0

28,0

14,0