Способ обработки стали в ковше
Изобретение относится к металлургии, конкретнее к нагреву стали в сталеразливочном ковше, основанном на использовании тепла экзотермических окислительных реакций. Технический результат заключается в повышении производительности и эффективности нагрева стали в ковше. Способ обработки стали в ковше включает подачу в ковш алюминия (Al) в виде проволоки и последующую продувку металла в ковше сверху кислородом через погружную фурму. Al предварительно вводят в ковш до начала продувки кислородом с расходом, определяемым по зависимости: P = К1 M/[Al] t, где Р - расход Al, кг/т стали в ковше; t - температура стали в ковше, oC; М - масса стали в ковше, т; [Al] - содержание Al в стали перед ее обработкой в ковше, мас.%; К1 - эмпирический коэффициент, равный 0,007 - 0,56 кг% oC/т2. После ввода предварительной порции Al его продолжают подавать и одновременно сталь в ковше продувают кислородом с расходом, определяемым по зависимости Q = K2qtM, где Q - расход кислорода, м3/мин т стали в ковше; q - расход Al, равный 50 - 180 кг/мин; t - необходимое повышение температуры стали в ковше, oC; К2 - эмпирический коэффициент, равный (0,05 - 4,0) 10-6 м3/кг т2 oC. 1 табл.
Изобретение относится к металлургии, конкретнее к нагреву стали в сталеразливочном ковше, основанном на использовании тепла экзотермических окислительных реакций.
Наиболее близким по технической сущности является способ обработки стали в ковше, включающий подачу в ковш алюминия, продувку металла в ковше кислородом сверху и нейтральным газом. В процессе обработки стали в ковше в металл подают алюминий в виде проволоки с линейной скоростью 5-10 м/с и с расходом 0,5-3,0 кг/т стали. После окончания подачи алюминиевой проволоки подают кислород через погружную фурму на глубину, равную 0,4-0,6 высоты уровня металла в ковше с расходом 0,18-0,32 м3/минт стали в течение 1-12 мин. После окончания продувки кислородом металл продувают в ковше нейтральным газом с расходом 0,1-0,4 м3/чт стали в течение 3-6 мин (См. патент РФ, N 2092576, кл. C 21 C 7/00, БИ N 28, 1997 г. ). Недостатком известного способа является недостаточная производительность и эффективность процесса нагрева стали в ковше. Это объясняется тем, что при подаче кислорода через погружную фурму после прекращения подачи в ковш алюминия происходит перераспределение в стали концентрации ранее поданного алюминия из верхних слоев металла по объему ковша. В этих условиях окислительные экзотермические реакции взаимодействия кислорода и алюминия протекают в неполной мере. Сказанное является следствием ухудшения кинетических условий подвода реагентов, в частности алюминия к месту реакции. Технический эффект при использовании изобретения заключается в повышении производительности и эффективности нагрева стали в ковше. Указанный технический эффект достигают тем, что способ обработки стали в ковше включает подачу в ковш алюминия в виде проволоки и последующую продувку металла в ковше сверху кислородом через погружную фурму. Алюминий предварительно вводят в ковш до начала продувки кислородом с расходом, определяемым по зависимости: P=K1M/[Al]t, где P - расход алюминия, кг/т стали в ковше; t - температура стали в ковше, oC; M - масса стали в ковше, т; [Al] - содержание алюминия в стали перед ее обработкой в ковше, масс.%; K1 - эмпирический коэффициент, характеризующий физико-химические закономерности экзотермических окислительных реакций, равный 0,007-0,56, кг%oC/т2; а после ввода предварительной порции алюминия его продолжают подавать и одновременно сталь в ковше продувают кислородом с расходом, определяемым по зависимости: Q = K2qtM, где Q - расход кислорода, м3/минт стали;q - расход алюминия, равный 50-180 кг/мин;
t - необходимое повышение температуры стали в ковше, oC;
K2 - эмпирический коэффициент, учитывающий физико-химические закономерности окисления алюминия, равный (0,05-4,0)10-6, м3/кгт2oC. Повышение производительности и эффективности нагрева стали в ковше будет происходить вследствие обеспечения необходимых кинетических условий протекания процесса окисления алюминия. Сказанное объясняется тем, что оба реагента одновременно будут подаваться и взаимодействовать в одном и том же локальном объеме. Диапазон значений коэффициента K1 в пределах 0,007-0,56 объясняется физико-химическими закономерностями экзотермических окислительных реакций. При меньших значениях не будет обеспечиваться необходимый нагрев стали в ковше. При больших значениях будет происходить перерасход алюминия без дальнейшего повышения температуры стали в ковше. Указанный диапазон устанавливают в зависимости от емкости ковша. Диапазон значений коэффициент K2 в пределах (0,05-4,0)10-6 объясняется физико-химическими закономерностями окисления алюминия в стали. При меньших значениях не будет обеспечиваться необходимое повышение температуры стали в ковше. При больших значениях будет происходить перерасход кислорода и алюминия без дальнейшего повышения температуры стали в ковше. Указанный диапазон устанавливают в зависимости от необходимости повышения температуры стали в ковше. Диапазон значений расхода алюминия в пределах 50-180 кг/мин в процессе продувки стали кислородом в ковше объясняется физико-химическими закономерностями окисления алюминия и протекания экзотермических реакций в ковше. При меньших значениях не будет происходить повышение температуры стали до необходимых пределов. В этих условиях алюминиевая проволока не будет достигать локального объема окислительной реакции вследствие ее расплавления. При больших значениях будет происходить перерасход алюминия без дальнейшего повышения температуры стали в ковше. Указанный диапазон устанавливают в зависимости от емкости ковша и необходимого повышения температуры стали в нем. Анализ научно-технической и патентной литературы показывает отсутствие совпадения отличительных признаков заявляемого способа с признаками известных технических решений. На основании 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 обработки стали в ковше осуществляют следующим образом. Пример. В процессе обработки стали следующего химического состава, мас. %: C=0,02-0,30; Si=0,02-1,0; Mn=0,10-2,0; Al=0,02-0,10 в ковш предварительно подают алюминий в виде проволоки диаметром 8-12 мм со скоростью 5-10 м/с. При этом расход алюминия устанавливают по зависимости:
P=K1M/[Al]t,
где P - расход алюминия, кг/т стали в ковше;
t - температура стали в ковше, oC;
M - масса стали в ковше, т;
[Al] - содержание алюминия в стали перед ее обработкой в ковше, мас.%;
K1 - эмпирический коэффициент, характеризующий физико-химические закономерности экзотермических окислительных реакций, равный 0,007-0,56, кг%oC/т2. После ввода предварительной порции алюминия его продолжать подавать и одновременно сталь в ковше продувают кислородом с расходом, определяемым по зависимости:
Q = K2qtM,
где Q - расход кислорода, м3/минт стали в ковше;
q - расход алюминия, равный 50-180 кг/мин;
t - необходимое повышение температуры стали в ковше, oC;
K2 - эмпирический коэффициент, учитывающий физико-химические закономерности окисления алюминия, равный (0,05-4,0)10-6, м3/кгт2oC. Глубину погружения фурмы для подачи кислорода устанавливают в пределах 0,2-0,5 высоты ковша. Вследствие указанных параметров обработки стали обеспечиваются необходимые кинетические условия протекания процесса окисления алюминия и выделения тепла, при этом оба реагента одновременно подаются и взаимодействуют в одном и том же локальном участке в объеме ковша. В таблице приведены примеры осуществления способа с различными технологическими параметрами. В первом примере не достигается необходимое повышение температуры стали в ковше вследствие малых расходов алюминия и кислорода, а также глубины погружения фурмы в ковш. В пятом примере происходит перерасход алюминия и кислорода без дальнейшего повышения температуры стали в ковше сверх необходимых 100oC. В оптимальных примерах 2-4 вследствие необходимых значений расхода алюминия и кислорода, а также глубины погружения фурмы для продувки кислородом в ковш обеспечивается технологически необходимое повышение температуры стали в ковш. Применение изобретения позволяет повысить производительность и эффективность нагрева стали в ковше на 15-20%.
Формула изобретения
P = K1 M /[Al] t;
где P - расход алюминия, кг/т стали в ковше;
t - температура стали в ковше, oC;
M - масса стали в ковше, т;
[Al] - содержание алюминия в стали перед ее обработкой в ковше, мас.%;
K1 - эмпирический коэффициент, характеризующий физико-химические закономерности экзотермических окислительных реакций, равный 0,007 - 0,56 кг % oC/т2,
а после ввода предварительной порции алюминия его продолжают подавать и одновременно сталь в ковше продувают кислородом с расходом, определяемым по зависимости
Q = K2qtM,
где Q - расход кислорода, м3/мин т стали в ковше;
q - расход алюминия, равный 50 - 180 кг/мин;
t - необходимое повышение температуры стали в ковше, oC;
K2 - эмпирический коэффициент, учитывающий физико-химические закономерности окисления алюминия, равный (0,05 - 4,0) 10-6, м3/кг т2 oC.
РИСУНКИ
Рисунок 1