Способ непрерывной разливки электротехнической стали

 

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при непрерывной разливке. При подаче электротехнической стали из сталеразливочного в промежуточный ковш через огнеупорную трубу под уровень металла в огнеупорную трубу подают смесь газов аргона и азота. Объемную долю M азота в смеси газов устанавливают по зависимости M= K·Q[([Al]·[N]/(Al-0,006))-(N+0,001)], где Q - весовой расход стали через огнеупорную трубу, т/мин; K - эмпирический коэффициент, характеризующий физико-химические закономерности усвоения сталью азота, равный 5,65-8,3; [Al] - необходимое содержание алюминия в слитках, мас.%; [N] - необходимое содержание азота в слитках, мас.%; Al - содержание алюминия в стали в сталеразливочном ковше, мас.%; N - содержание азота в стали в сталеразливочном ковше, мас.%; 0,001 и 0,006 - эмпирические коэффициенты. При использовании изобретения повышается точность обеспечения заданной концентрации азота в разливаемом металле и, следовательно, повышается качество непрерывнолитых слитков. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к металлургии, конкретнее, к способам защиты струи металла из сталеразливочного ковша в промежуточный в процессе непрерывной разливки электротехнической анизотропной стали.

Наиболее близким по технической сущности является способ непрерывной разливки стали, включающий подачу жидкого металла из основного сталеразливочного ковша в промежуточный ковш, защиту струи металла огнеупорной трубой, пристыкованной к днищу сталеразливочного ковша и входящей своим нижним торцом под уровень металла в промежуточном ковше, из которого жидкую сталь подают через погружные огнеупорные стаканы в кристаллизаторы. В процессе непрерывной разливки в огнеупорную трубу подают аргон (См. Защита стали в процессе непрерывной разливки. Лейтес А.В. М.: Металлургия, 1984, с. 18-23, рис. 7 - XVI).

Недостатком известного способа является неудовлетворительное качество непрерывнолитых слитков из электротехнических марок стали. Это объясняется тем, что в процессе непрерывной разливки электротехнических марок стали не обеспечивается необходимое гарантированное содержание азота в непрерывнолитых слитках. Это происходит вследствие отсутствия способа корректировки содержания азота в разливаемой стали и тем самым в непрерывнолитых слитках из электротехнических марок стали.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в повышении точности обеспечения заданной концентрации азота в разливаемом металле и качества непрерывнолитых слитков из электротехнических марок стали.

Указанный технический эффект достигают тем, что способ непрерывной разливки электротехнической стали включает подачу стали из сталеразливочного ковша в промежуточный ковш через огнеупорную трубу под уровень металла в промежуточном ковше, подачу аргона в огнеупорную трубу, подачу металла из промежуточного ковша в кристаллизаторы и вытягивание из них слитков, а также определение содержания в стали азота и алюминия, отличающийся тем, что в процессе непрерывной разливки в огнеупорную трубу подают смесь газов аргона и азота, при этом долю азота в смеси газов устанавливают по зависимости: где M - объемная доля азота в газовой смеси; Q - весовой расход металла через огнеупорную трубу, т/мин; [Al] - необходимое содержание алюминия в слитках, мас.%; [N] - необходимое содержание азота в слитках, мас.%; Al - содержание алюминия в сталеразливочном ковше, мас.%; N - содержание азота в сталеразливочном ковше, мас.%; 0,001 и 0,006 - эмпирические коэффициенты; K - эмпирический коэффициент, характеризующий физико-химические закономерности усвоения сталью азота, равный 5,65-8,3.

При этом величину [Al]·[N] устанавливают в пределах (140-200)·10⁶, мас. %.

Повышение точности концентрации азота в разливаемом металле будет достигаться за счет подачи в защитную трубу смеси аргона и азота, а также регулирования доли азота в газовой смеси в зависимости от изменения текущих значений технологических параметров в процессе непрерывной разливки и химсостава разливаемой стали. Улучшение качества непрерывнолитых слитков из анизотропной электротехнической стали будет происходить вследствие достижения точного гарантированного содержания азота в слитках. При этом обеспечивается повышение концентрации азота в анизотропной электротехнической стали, а также получение из слитков холоднокатаной металлопродукции с высокими параметрами текстуры и электромагнитных характеристик.

Диапазон значений эмпирического коэффициента "K" в пределах 5,65-8,3 объясняется физико-химическими закономерностями усвоения азота разливаемой электротехнической сталью. При меньших и больших значениях не будет обеспечиваться необходимое содержание азота в непрерывнолитых слитках.

Указанный диапазон устанавливают в прямой зависимости от весового расхода стали через огнеупорную трубу.

Диапазон значений произведения [Al]·[N] = (140-200)-10⁶ объясняется требованием обеспечения оптимальных условий текстурообразования в холоднокатаной анизотропной электротехнической стали.

При меньших значениях этого произведения объемная плотность алюмонитридной фазы не обеспечивает протекание вторичной рекристаллизации и формирование ребровой текстуры.

При больших значениях этого произведения объемная плотность алюмонитридной фазы превышает допустимые пределы с преобладанием крупных, трудно диссоциирующих включений. Эти частицы тормозят нормальный рост зерен вторичной рекристаллизации, искажают магнитную структуру и приводят к резкому снижению магнитных характеристик готовой стали.

Указанный диапазон устанавливается в прямой зависимости от содержания кремния в стали.

Анализ научно-технической и патентной литературы показывает отсутствие совпадения отличительных признаков заявляемого способа с признаками известных технических решений. На основе этого делается вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

Ниже дан вариант осуществления изобретения, не исключающий другие варианты в пределах формулы изобретения.

Способ непрерывной разливки электротехнической стали осуществляют следующим образом.

Пример. В процессе непрерывной разливки анизотропной электротехнической стали марки Э3А ее подают из сталеразливочного ковша в промежуточный ковш через огнеупорную защитную трубу под уровень металла в промежуточном ковше. При этом подают аргон в огнеупорную трубу. Из промежуточного ковша сталь подают в кристаллизаторы через удлиненные сталеразливочные стаканы. Из кристаллизаторов вытягивают слитки с переменной скоростью. Перед разливкой определяют в сталеразливочном ковше содержание азота, алюминия и кремния.

В процессе непрерывной разливки в огнеупорную трубу подают смесь газов аргона и азота, при этом долю азота в смеси газов устанавливают по зависимости:

где M - объемная доля азота в газовой смеси;
Q - весовой расход металла через огнеупорную трубу, т/мин;
[Al] - необходимое содержание алюминия в слитках, мас.%;
[N] - необходимое содержание азота в слитках, мас.%;
Al - содержание алюминия в сталеразливочном ковше, мас.%;
N - содержание азота в сталеразливочном ковше, мас.%;
0,001 и 0,006 - эмпирические коэффициенты;
K - эмпирический коэффициент, характеризующий физико-химические закономерности усвоения сталью азота, равный 5,65-8,3.

При нормированной подаче в огнеупорную трубу азота происходит дополнительное азотирование разливаемой стали и обеспечивается за счет этого оптимальное содержание азота в слитках.

В таблице приведены примеры осуществления способа с различными технологическими параметрами.

В первом примере вследствие малой доли содержания азота в газовой смеси не обеспечивается его необходимое содержание в непрерывнолитых слитках.

В пятом примере вследствие большой доли содержания азота в газовой смеси его содержание в непрерывнолитых слитках превосходит необходимое значение.

В оптимальных примерах 2-4 вследствие обеспечения необходимой доли азота в газовой смеси достигается с большей точностью содержание азота в непрерывнолитых слитках.

Применение изобретения позволяет получить холоднокатаную металлопродукцию из анизотропной электротехнической стали с высоким качеством магнитной структуры, что позволяет повысить выход высших марок металлопродукции на 20-40%.

Формула изобретения

1. Способ непрерывной разливки электротехнической стали, включающий подачу стали из сталеразливочного в промежуточный ковш через огнеупорную трубу под уровень металла в промежуточном ковше, подачу аргона в огнеупорную трубу, подачу стали из промежуточного ковша в кристаллизаторы и вытягивание из них слитков, а также определение содержания в стали азота и алюминия, отличающийся тем, что в процессе непрерывной разливки в огнеупорную трубу дополнительно подают азот, при этом объемную долю азота в смеси газов устанавливают по эмпирической зависимости

где M - объемная доля азота в газовой смеси;
Q - весовой расход стали через огнеупорную трубу, т/мин;
[A1] - необходимое содержание алюминия в слитках, мас.%;
[N] - необходимое содержание азота в слитках, мас.%;
Al - содержание алюминия в стали в сталеразливочном ковше, мас.%;
N - содержание азота в стали в сталеразливочном ковше, мас.%;
0,001 и 0,006 - эмпирические коэффициенты;
K - эмпирический коэффициент, характеризующий физико-химические закономерности усвоения сталью азота, равный 5,65 - 8,3.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что величину [Al][N] устанавливают в пределах (140 - 200) · 10^-6, мас.%.

РИСУНКИ

Рисунок 1