Способ производства стали для трубной заготовки

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам производства стали для трубной заготовки. Способ включает подачу в дуговую электросталеплавильную печь металлолома и жидкого чугуна, отсечку печного шлака, присадку в ковш при выпуске плавки кускового алюминия в количестве 0,5-1 кг/т стали, извести 5-7 кг/т стали, кремнийсодержащих ферросплавов из расчета введения в сталь до 0,1% кремния, обработку на агрегате "ковш-печь" в течение 40-75 минут, раскисление шлака перед присадкой раскислителей порошком кокса, дробленого ферросилиция и алюминийсодержащего порошкообразного материала по 0,3-0,5 кг/т стали каждого до получения концентрации FeO в шлаке не более 1%, присадку проволоки алюминия до получения содержания алюминия в стали 0,025-0,030% и проволоки с силикокальцием из расчета введения в сталь 150-250 г/т стали, продувку стали инертным газом при его расходе 10-45 м³/ч. Использование изобретения позволяет снизить концентрацию кислорода и загрязненность стали неметаллическими включениями.

 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам производства стали для трубной заготовки.

Известны способы внепечной обработки стали в ковше инертными газами обеспечивающими рафинирование стали от неметаллических включений эндогенного и экзогенного типов [1].

Существенными недостатками данных способов является слабое удаление растворенного и несвязанного в неметаллические включения кислорода, а также возможность окисления легирующих не удаленным после обработки инертными газами кислородом и повторное загрязнение стали неметаллическими включениями.

Известен также способ выплавки рельсовой стали, включающий подачу в дуговую электросталеплавильную печь в качестве металлошихты металлолома и жидкого чугуна, расплавление, окислительный период, раскисление в печи стали алюминием и шлака порошком кокса, дробленого ферросилиция и гранулированного алюминия, выпуск плавки в ковш, присадку в ковш при выпуске твердой шлакообразующей смеси, состоящей из извести и плавикового шпата, отличающийся тем, что выплавку стали производят сериями, причем металлошихту первой плавки в серии дают массой на 10-15% больше массы металлшихты последующих плавок, а массу металлошихты последней плавки в серии уменьшают на 10-15%, окислительный период проводят до получения стали с содержанием углерода не менее 0,60% и температуры выше ликвидуса 180-240°С; причем сталь раскисляют на всех плавках серии алюминием в количестве 0,07-0,10% от массы металлошихты, а раскисление шлака в печи порошком кокса, дробленого ферросилиция и гранулированного алюминия в количестве соответственно каждого 0,09-0,10% от массы металлошихты проводят на последней плавке в серии, при выпуске первой и последующих плавок отсекают печной шлак, а последнюю плавку выпускают с печным шлаком, при выпуске плавок в ковш присаживают твердую шлакообразующую смесь, состоящую из извести и плавикового шпата, при соотношении (1,0-1,5):(0,3-0,5) соответственно, в количестве 3-3,3% от массы жидкой стали, и необходимые раскислители и легирующие [2].

Существенными недостатками данного способа производства стали являются:

- невозможность рафинирования стали от кислорода за счет введения алюминия в сталь и очистки стали от неметаллических алюминийсодержащих включений за счет продувки стали инертным газом

Известен выбранный в качестве прототипа способ производства стали для трубной заготовки, включающий подачу в дуговую электросталеплавильную печь в качестве металлошихты металлолома и жидкого чугуна, расплавление, окислительный период, отсечку печного шлака, присадку в ковш при выпуске твердой шлакообразующей смеси и раскислителей, доведение химического состава и температуры на агрегате "ковш-печь" [3].

Существенными недостатками данного способа производства стали являются:

- высокая концентрация кислорода в стали;

- повышенный уровень загрязненности неметаллическими включениями эндогенного типа вследствие нерациональных режимов введения алюминия;

- пониженный уровень физико-механических свойств в связи со значительной концентрацией в стали кислорода и загрязненностью стали неметаллическими включениями.

Желаемыми техническими результатами изобретения являются: снижение концентрации кислорода и загрязненность стали неметаллическими включениями, а также повышение комплекса физико-механических свойств.

Для этого предлагается способ производства стали для трубной заготовки, включающий подачу в дуговую электросталеплавильную печь в качестве металлошихты металлолома и жидкого чугуна, расплавление, окислительный период, отсечку печного шлака, присадку в ковш при выпуске твердой шлакообразующей смеси и раскислителей, доведение химического состава и температуры на агрегате "ковш-печь", отличающийся тем, что при выпуске плавки в ковш присаживают кусковой алюминий в количестве 0,5-1 кг/т стали, известь 5-7 кг/т стали, кремнийсодержащие ферросплавы из расчета введения в сталь до 0,1% кремния, на агрегате "ковш-печь" обработку проводят в течение 40-75 минут, причем перед присадкой раскислителей производят раскисление шлака порошком кокса, дробленого ферросилиция и алюминийсодержащего порошкообразного материала по 0,3-0,5 кг/т стали каждого до получения концентрации FeO в шлаке не более 1%, трайбаппаратом осуществляют присадку проволоки алюминия до получения содержания алюминия в стали 0,025-0,030% и проволоки с силикокальцием из расчета введения в сталь 150-250 г/т стали, а в конце обработки сталь дополнительно продувается через донные пористые фурмы при расходе инертного газа 10-45 м³/ч в течение не менее 5 минут.

Заявляемые пределы подобраны экспериментальным путем. Кусковой алюминий в количестве 0,5-1 кг/т стали обеспечивает наиболее полное связывание растворенного в стали кислорода в глиноземсодержащие включения, которые легко коагулируются шлаком при продувке. При присадке алюминия менее 0,5 кг/т стали наблюдается повышенная загрязненность стали неметаллическими включениями за счет повышенной концентрации свободного кислорода в стали, а при количестве введенного алюминия более 1 кг/т возможно насыщение стали алюминием и получение концентраций алюминия значительно превышающей требуемые значения для определенной марки стали.

Известь в количестве 5-7 кг/т стали обеспечивает формирование шлака, обеспечивающего хорошую ассимиляцию неметаллических включений глинозема, причем при снижении количества менее 5 кг/т стали часть глиноземсодержащих неметаллических включений не ассимилируется шлаком и загрязняет сталь. Кроме того, при таком количестве шлака не обеспечиваются требуемая десульфурация стали и наблюдаются большие тепловые потери. При введении извести в количестве более 7 кг/т стали велики тепловые потери, связанные с расплавлением извести, причем рафинирующая способность шлака полностью не используется.

Введение кремнийсодержащих ферросплавов из расчета введения до 0,1% кремния обеспечивает снижение содержания кислорода, а также ускоряет процесс удаления алюминийсодержащих включений за счет образования легкоудаляемых при продувке алюмосиликатных включений.

При длительности обработки на агрегате "ковш-печь" в течение менее 40 минут некоторое количество неметаллических включений не удаляется и наблюдается повышенный уровень загрязненности стали неметаллическими включениями, а при длительности обработки на агрегате "ковш-печь" в течение 75 минут возможно загрязнение стали эндогенными включениями, формирующимися в связи с эрозией футеровки стальковша.

Раскисление шлака перед присадкой раскислителей порошком кокса, дробленого ферросилиция и алюминийсодержащего порошкообразного материала в количестве по 0,3-0,5 кг/т стали каждого позволяет получить концентрацию FeO в шлаке не более 1% и обеспечивает наиболее низкое содержание кислорода в стали. Причем при уменьшении количества ниже нижнего заявляемого предела наблюдается значительное увеличение концентрации кислорода и неметаллических включений, а при увеличении количества выше верхнего заявляемого предела возможно увеличение концентрации углерода, кремния и алюминия.

Присадка трайбаппаратом проволоки алюминия до получения содержания алюминия в стали 0,025-0,030% и проволоки с силикокальцием из расчета введения в сталь 150-250 г/т стали обеспечивают требуемую корректировку стали по содержанию алюминия и требуемой модификации и глобуляризации неметаллических включений.

С целью усреднения стали по химическому составу и температуре, а также для окончательного удаления неметаллических включений в конце обработки сталь дополнительно продувается через донные пористые фурмы при расходе инертного газа 10-45 м³/ч в течение не менее 5 минут. При этом расходе инертного газа менее 10 м³/ч процесс удаления неметаллических включений вялотекущий, а при расходе инертного газа более 45 м³/ч наблюдается оголение зеркала металла в ковше и повторное окисление стали кислородом из атмосферы.

Заявляемый способ выплавки рельсовой стали был реализован при выплавке стали марок ст.20тр, 37Г2, 37Г2С в дуговых электросталеплавильных печах ДСП-100Н10. Выплавка проводилась по следующей схеме. После расплавления в дуговой печи металлошихты, состоящей из металлолома и жидкого чугуна, проведения окислительного периода плавка выпускалась с отсечкой печного шлака в ковш. При этом в ковш при выпуске присаживали кусковой алюминий в количестве 50-100 кг/т стали, известь 500-700 кг/т стали, кремнийсодержащие ферросплавы из расчета введения в сталь до 0,1% кремния, на агрегате "ковш-печь" обработку проводили в течение 40-75 минут, причем перед присадкой раскислителей производят раскисление шлака порошком кокса, дробленого ферросилиция и алюминийсодержащего порошкообразного материала по 30-50 кг каждого до получения концентрации FeO в шлаке не более 1%, далее трайбаппаратом осуществляют присадку проволоки алюминия до получения содержания алюминия в стали 0,025-0,030% и проволоки с силикокальцием из расчета введения в сталь 150-250 г/т стали, а в конце обработки сталь дополнительно продували через донные пористые фурмы при расходе инертного газа 10-45 м³/ч в течение не менее 5 минут.

Заявляемый способ обеспечивает снижение концентрации кислорода менее 35 ppm и загрязненность стали неметаллическими включениями (средний балл по сульфидам снижен на 0,5, оксиды точечные на 0,1, оксиды строчечные на 0,5, силикаты недеформирующиеся на 1,0, силикаты хрупкие на 0,5), а также позволяет повысить комплекс физико-механических свойств (предел текучести повышен на 19 Н/мм², временное сопротивление разрыву на 15 Н/мм², относительное удлинение и сужение на 1,5%).

Источники информации

1. Кудрин В.А. Теория и технология производства стали. - М.: Мир, 2003. - 528 с.

2. Патент РФ 2235790, МПК⁷ С 21 С 5/52, 7/076.

3. Технологическая инструкция ОАО "КМК" ТИ 68-ЭС-007-2003 "Выплавка и разливка стали в ЭСПЦ-2".

Способ производства стали для трубной заготовки, включающий подачу в дуговую электросталеплавильную печь в качестве металлошихты металлолома и жидкого чугуна, расплавление, окислительный период, отсечку печного шлака, присадку в ковш при выпуске плавки твердой шлакообразующей смеси и раскислителей, доведение химического состава и температуры на агрегате "ковш-печь", отличающийся тем, что при выпуске плавки в ковш присаживают кусковой алюминий в количестве 0,5-1 кг/т стали, известь 5-7 кг/т стали, кремнийсодержащие ферросплавы из расчета введения в сталь до 0,1% кремния, на агрегате "ковш-печь" обработку проводят в течение 40-75 мин, причем перед присадкой раскислителей производят раскисление шлака порошком кокса, дробленого ферросилиция и алюминийсодержащего порошкообразного материала по 0,3-0,5 кг/т стали каждого до получения концентрации FeO в шлаке не более 1%, трайбаппаратом осуществляют присадку проволоки алюминия до получения содержания алюминия в стали 0,025-0,030% и проволоки с силикокальцием из расчета введения в сталь 150-250 г/т стали, а в конце обработки сталь дополнительно продувают через донные пористые фурмы при расходе инертного газа 10-45 м³/ч в течение не менее 5 мин.