Способ производства стали

 

Изобретение может быть использовано в черной металлургии при производстве высококачественных марок стали. Технический результат - получение низкого уровня загрязненности металла неметаллическими включениями, в том числе силикатного типа, за счет оптимизации процессов раскисления и легирования металла. Способ включает раскисление металла алюминием двумя порциями. Первую порцию вводят в процессе выпуска плавки в количестве, определяемом из выражения М=А/(1+15С), где М - масса алюминия, кг/т; С - содержание углерода перед выпуском, мас.%; А - коэффициент, равный 2,2-2,5 кг/т. Вторую порцию Al вводят после выпуска при перемешивании аргоном с расходом 0,1-0,2 м3ч до достижения активности кислорода в металле 5-10 ppm. После чего металл легируют кремнийсодержащими ферросплавами. Расход аргона при этом увеличивают на 0,005-0,015 м3ч на каждый 1 кг/т присаженных ферросплавов. 1 табл.

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при внепечной обработке высококачественных марок стали.

Известен способ внепечной обработки металла в ковше, при котором количество вводимых марганца и кремния зависит от содержания углерода в стали и взаимосвязано между собой при регламентации присадок алюминия в ковш.

Недостатком этого способа является повышенная загрязненность металла неметаллическими включениями сложного состава (патент РФ 2026366, кл. С 21 С 7/06, 1995).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ производства стали, по которому металл выпускают в ковш без шлака, раскисляют алюминием и после выпуска 70-90% плавки легируют кремнием, а затем раскисляют шлак силикокальцием и продувают расплав аргоном в пульсирующем режиме (авторское свидетельство СССР 1057554, кл. С 21 С 5/52, 1983).

Этот способ использован в качестве прототипа.

Недостатком прототипа является относительно высокое содержание в металле кислорода перед вводом кремния, что не гарантирует низкий уровень загрязненности неметаллическими включениями и снижает эксплуатационные свойства стали.

В основу изобретения поставлена задача обеспечить получение гарантированного низкого уровня загрязненности стали неметаллическими включениями, в том числе силикатного типа, за счет оптимизации процессов раскисления и легирования металла.

Для этого в способе производства стали, включающем расплавление шихты, проведение окислительного периода, выпуск металла из печи в ковш с отсечкой окислительного шлака, раскисление алюминием, легирование кремнием и продувку аргоном, согласно изобретению раскисление алюминием проводят последовательно в два этапа, причем первую присадку алюминия осуществляют в процессе выпуска плавки в количестве, определяемом из выражения: где М - количество алюминия, кг/т; С - содержание углерода перед выпуском плавки, мас.%; А - коэффициент, равный 2,2-2,5 кг/т; а вторую порцию алюминия вводят по окончании выпуска при перемешивании расплава продувкой аргоном с расходом 0,10-0,20 м3ч до достижения активности кислорода в металле 5-10 ppm, после чего металл легируют кремнийсодержащими материалами, увеличивая расход аргона на 0,005-0,015 м3ч на каждый 1 кг/т присаженных ферросплавов.

Проведенными опытными плавками установлено, что наилучшие результаты по чистоте металла по неметаллическим включениям достигаются при введении кремнийсодержащих ферросплавов в металл, раскисленный алюминием до уровня 5-10 ppm. Ввод кремния при более высокой активности кислорода приводит к возрастанию содержания неметаллических включений браковочного уровня в готовом металле. Достижение активности кислорода менее 5 ppm требует применения значительного количества алюминия без повышения чистоты металла.

Единовременная присадка алюминия в ковш не обеспечивает выполнение поставленной задачи вследствие колебания величины активности кислорода в стали перед вводом ферросплавов от плавки к плавке в более широком диапазоне, что может приводить к забракованию плавки по неметаллическим включениям.

Раскисление металла алюминием в соответствии с предложенным режимом обеспечивает получение требуемого уровня раскисленности стали перед присадкой кремния.

Формула для определения расхода алюминия, присаживаемого в ковш в процессе выпуска, получена опытным путем в результате обработки экспериментальных данных в зависимости от массовой доли углерода в стали, характеризующей уровень его оксиленности. Диапазон изменения коэффициента А в пределах 2,2-2,5 кг/т объясняется закономерностями усвоения алюминия при раскислении стали. При меньших значениях не будет обеспечиваться гарантированное связывание кислорода в металле. При больших значениях будет происходить перерасход алюминия.

Продувка аргоном с интенсивностью 0,10-0,20 м3ч в течение ввода второй порции алюминия необходима для равномерного его распределения и гарантированного обеспечения концентрации активного кислорода в стали в установленных пределах по всему объему металла. При интенсивности менее 0,1 м3ч не достигается необходимая степень усреднения металла. При интенсивности более 0,2 м3ч наблюдается перерасход аргона.

Такую же цель преследуют при увеличении расхода аргона на 0,005-0,015 м3ч на каждый 1 кг/т присаженных ферросплавов. Повышение расхода газа менее чем на 0,005 м3/тZч на каждый 1 кг/т не обеспечивает равномерного распределения кремния по объему металла, а увеличение более чем на 0,015 м3ч на каждый 1 кг/т приводит к росту количества экзогенных включений в стали.

Дифференцированный расход аргона, в зависимости от массы присаженных ферросплавов, позволяет избежать его перерасхода при достижении заданного качества.

Ниже дан вариант осуществления изобретения, не исключающий другие варианты в пределах формулы изобретения. Способ осуществляют следующим образом.

Выплавляли сталь марки 20К (котельная). В 150-т дуговой печи с эркерным выпуском осуществляли расплавление шихты, проведение окислительного периода и нагрев металла. Полупродукт с содержанием 0,08 мас.% углерода выпускали из печи без шлака в ковш, оборудованный двумя пористыми пробками. Во время выпуска в ковш присаживали шлакообразующие материалы и 1,05 кг/т алюминия. Далее металл передавали на установку печь-ковш для доводки по химсоставу и температуре. На установке печь-ковш металл обрабатывали алюминиевой проволокой, вводимой с помощью трайбаппарата, при непрерывном перемешивании продувкой аргоном с расходом 0,12 м3ч. При получении величины активности кислорода в металле 8,3 ppm, фиксируемой датчиком контроля активности, ввод алюминиевой проволоки прекращали. В металл присаживали силикомарганец и ферросилиций в количестве 500 и 800 кг соответственно, что составляет 8,7 кг/т. С началом ввода ферросплавов расход аргона на продувку повышали на 0,01 м3ч на каждый 1 кг/т введенных ферросплавов. По окончании внепечной обработки металл разливали непрерывным способом.

Контроль качества труб по ГОСТ 1778-70, изготовленных из металла, выплавленного в соответствии с предлагаемым способом, показал высокую степень чистоты по неметаллическим включениям. Результаты контроля качества труб опытных плавок и плавок по способу-прототипу приведены в таблице.

Формула изобретения

Способ производства стали, включающий расплавление шихты, проведение окислительного периода, выпуск металла из печи в ковш с отсечкой окислительного шлака, раскисление алюминием, легирование кремнием и продувку аргоном, отличающийся тем, что раскисление алюминием проводят последовательно в два этапа, причем первую присадку алюминия осуществляют в процессе выпуска плавки в количестве, определяемом из выражения где М - количество алюминия, кг/т; С - содержание углерода перед выпуском плавки, мас.%; А - коэффициент, равный 2,2-2,5 кг/т, а вторую порцию алюминия вводят по окончании выпуска при перемешивании расплава продувкой аргоном с расходом 0,10-0,20 м3ч до достижения активности кислорода в металле 5-10 ppm, после чего металл легируют кремнийсодержащими ферросплавами, увеличивая расход аргона на 0,005-0,015 м3ч на каждый 1 кг/т присаженных ферросплавов.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к комплексной обработке и доводке стали в ковше после ее выплавки в конвертере перед непрерывной разливкой

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к внепечному рафинированию стали в ковше шлакообразующими смесями

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к раскислению и легированию стали в процессе выпуска из конвертера в сталеразливочный ковш

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при модифицировании стали с содержанием кремния до 0,01%

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству подшипниковых сталей в конвертерах

Изобретение относится к способам выплавки рельсовой стали в электропечах
Изобретение относится к способам получения стали в дуговых электросталеплавильных печах

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству ферросплавов и лигатур для раскисления и легирования сталей
Изобретение относится к металлургии, в частности к способам производства стали
Изобретение относится к металлургии, в частности к способам производства стали

Изобретение относится к установке для получения расплавов металла, в частности расплавов железа, таких как расплавы стали, сырой стали или чугуна, а также к способу получения таких расплавов

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано в электросталеплавильных цехах заводов

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам выплавки марганецсодержащей стали в дуговых электросталеплавильных печах

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при выплавке стали в дуговых электропечах

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к рельсовой стали, и предназначено для использования преимущественно в сталеплавильном производстве при выплавке стали для железнодорожных рельсов в дуговых электросталеплавильных печах

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к выплавке стали в электропечах

Изобретение относится к способам выплавки подшипниковой стали в дуговых электросталеплавильных печах

Изобретение относится к способам получения стали в дуговых электросталеплавильных печах

Изобретение относится к способам выплавки рельсовой стали в электропечах

Изобретение относится к металлургии, конкретно к устройствам качающихся дуговых печей
Наверх