Способ внепечной обработки стали

 

Использование: черная металлургия, а именно, при внепечной обработке стали. Сущность: способ включает присадку в ковш твердой шлакообразующей смеси, состоящей из извести и плавикового шпата, и последующий ввод в ковш ферросплавов и алюминия, причем присаживают твердую шлакообразующую смесь с суммарным содержанием кальция 51 - 57%, а в качестве алюминия вводят первичный алюминий в количестве, обеспечивающем соотношение Ca:Al = 8-21. 1 табл.

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к способам внепечной обработки стали.

Известен способ раскисления стали в ковше или изложнице алюминием или его сплавами [1]. Способ направлен на повышение качества стали и уменьшение угара алюминия за счет использования для раскисления первичного алюминия (40-50%) и трехкомпонентного сплава алюминия с марганцем и железом (60%-50%). Недостаток способа заключается в том, что он не обеспечивает снижение загрязненности стали неметаллическими включениями.

Известен способ производства стали, при котором в процессе выпуска в ковш вводят шлакообразующую смесь из извести и плавикового шпата, алюминий и марганцевый агломерат [2] . Подачу материалов ведут с одновременным электроподогревом. Способ направлен на повышение качества стали за счет снижения содержания серы, однако он также не обеспечивает уменьшение загрязненности стали неметаллическими включениями, в том числе глиноземом.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому способу является технология рафинирования стали массового производства шлаковыми смесями в ковше при выпуске [3], которая предусматривает обработку мартеновской и конвертерной стали твердыми шлаковыми смесями в ковше с продувкой и без продувки аргоном. При этом используют смесь из извести и плавикового шпата в соотношении 3:1 и в количестве 0,5 - 1,5% от массы металла, которую загружают на дно ковша. По ходу выпуска и продувки металла в ковш присаживают ферросплавы и алюминий (1,0-2,5 кг/т стали). Технология обеспечивает снижение содержания серы и неметаллических, в основном сульфидных, включений в стали, но не создает условий для заметного уменьшения длины и количества строчечных включений глинозема.

Задача изобретения - создать способ внепечной обработки стали, обеспечивающий снижение уровня загрязненности ее строчечными включениями глинозема.

Задача достигается тем, что в известном способе обработки стали, включающем присадку в ковш твердой шлакообразующей смеси, состоящей из извести и плавикового шпата, ферросплавов и алюминия, используют смесь с суммарным содержанием кальция 51 - 57% и первичный алюминий при соотношении Ca:Al = 8 - 21.

Сущность заявляемого способа внепечной обработки стали состоит в том, что во время выпуска металла в ковш последовательно вводят твердую шлакообразующую смесь, состоящую из извести и плавикового шпата, необходимые ферросплавы и алюминий первичный при общем содержании кальция в смеси 51 - 57% и соотношении Ca: Al = 8 - 21. При указанных параметрах происходит восстановление кальция из образующегося шлакового расплава первичным алюминием и образование сплавов Al-Ca переменного состава, которые раскисляют сталь с образованием алюминатов кальция. Эти алюминаты преобладают среди неметаллических включений кислородной группы, в результате чего количество и длина строчек глинозема резко уменьшаются.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения и прототипа показывает, что предлагаемый способ внепечной обработки стали отличается от прототипа тем, что при использовании твердой шлакообразующей смеси, ферросплавов и алюминия первичного при общем содержании кальция в смеси 51 - 57% и соблюдении соотношения между содержанием кальция в смеси и расходом алюминия в пределах Ca:Al = 8 - 21 происходит уменьшение длины и количества строчечных включений глинозема за счет образования алюминатов кальция, что, как известно, приводит к повышению эксплуатационной стойкости металлопродукции. Таким образом, данное техническое решение соответствует критерию "новизна".

Анализ патентов и научно-технической информации не выявил использования новых существенных признаков, используемых в предлагаемом решении, по их функциональному назначению. Таким образом, изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Заявляемые параметры способа установлены экспериментальным путем при проведении серии опытных плавок рельсовой стали в основной мартеновской печи емкостью 430 т.

Раскисление и обработку в ковше проводили по следующей технологии. Для предварительного раскисления в печи использовали силикомарганец. В начале выпуска в ковш вводили твердую шлакообразующую смесь (ТШС), состоящую из извести и плавикового шпата. Присадку ТМС заканчивали до наполнения 1/3 высоты ковша. Затем вводили ферросилиций и феррованадий, а также алюминий первичный (на плавках по способу-прототипу - алюминий вторичный). Варьировали расход смеси, суммарное содержание кальция в смеси и соотношение Ca:Al. Металл в ковше продували аргоном через шиберный затвор в течение 5-10 мин. Разливку осуществляли сверху через коллектор шиберного затвора с диаметром канала 60 мм на слитки массой 8,5 т. Металл был прокатан на рельсы Р65.

Результаты контроля загрязненности готовых рельсов неметаллическими включениями приведены в таблице. Загрязненность рельсов строчечными включениями определяли металлографически на микроскопе "Неофот 32" и автоматическом анализаторе изображений "Эпиквант", фазовый состав включений контролировали на микрорентгеноспектральном анализаторе "Camebax".

В рельсах, полученных с использованием способа-прототипа, максимальная длина строчек глинозема составила 4,5 мм, а среднее количество их на единице длины шлифа - 0,95 шт/мм. При использовании предлагаемого способа внепечной обработки стали, во-первых, уменьшаются длина и количество строчек глинозема в рельсах, и, во-вторых, появляются алюминаты кальция, сгруппированные в короткие строчки или равномерно распределенные в металле в виде отдельных включений округлой формы. По данным эксплуатационных испытаний, пораженность рельсов контактно-усталостными дефектами резко уменьшается при замене глинозема на сложные кальцийсодержащие включения типа алюминатов кальция и при уменьшении длины строчек глинозема. Поэтому предлагаемый способ перспективен для повышения качества рельсовой стали и может быть использован при производстве тех изделий, эксплуатационная стойкость которых зависит от пораженности контактно-усталостными дефектами.

Формула изобретения

Способ внепечной обработки стали, включающий присадку в ковш твердой шлакообразующей смеси, состоящей из извести и плавикового шпата, и последующий ввод в ковш ферросплавов и алюминия, отличающийся тем, что присаживают твердую шлакообразующую смесь с суммарным содержанием кальция 51 - 57%, а в качестве алюминия вводят первичный алюминий в количестве, обеспечивающем соотношение Ca : Al = 8 - 21.

РИСУНКИ

Рисунок 1