Способ производства стали

Изобретение относится к черной металлургии, а конкретно к производству борсодержащей стали. Способ включает выплавку стали в конверторе, ее раскисление, внепечную обработку стали, присадку ферробора и продувку аргоном через донные фурмы во время внепечной обработки стали. Внепечную обработку стали производят на установке «печь-ковш». Осуществляют усреднительную продувку стали аргоном и определяют содержание бора и марганца в стали. Проводят десульфурацию стали в ковше. Затем измеряют толщину шлака. Присаживают ферробор совместно с продувкой стали аргоном. Расход ферробора определяют в зависимости от содержания марганца в металле, содержания бора в металле, требуемого содержания бора в стали, толщины шлака в ковше, содержания бора в ферроборе. Способ позволяет получить требуемое содержание бора в стали.

 

Изобретение относится к области черной металлургии, а конкретно к производству борсодержащей стали.

Известны способы производства борсодержащей стали, с вводом борсодержащих добавок в сталеплавильный агрегат или сталеразливочный ковш в виде комплексных сплавов или ферробора (Бор, кальций, ниобий и цирконий в чугуне и стали, М., «Машиностроение», 1961 г., с.15-19).

Недостатком известных способов является введение дорогостоящих раскислителей в виде борсодержащего сплава и ферробора в печь и на выпуске приведет к нестабильному усвоению борсодержащих добавок, анизотропии свойств, отсортировке готового проката по механическим свойствам (прокаливаемости).

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является способ производства стали, включающий выплавку полупродукта в конверторе, раскисление, легирование, ввод нитридообразующих элементов, рафинирование синтетическим шлаком в ковше в процессе выпуска плавки и продувку металла инертным газом, присадку борсодержащих добавок в ковш производят в процессе продувки после снижения содержания закиси железа в шлаке до 0,2-2,0 вес.% (USSR №918314, МПК С21С 7/00, опубл. 07.04.1982).

Известный способ не обеспечивает получение требуемого технического результата по следующим причинам.

Сталь, полученная известным способом, имеет недостаточный выход годного по механическим свойствам (прокаливаемости), реализация способа приводит к увеличению себестоимости стали.

Найденный в известном способе технологический прием введения на выпуске дорогостоящих раскислителей приведет к нестабильному усвоению их, неравномерному распределению по объему ковша, анизотропии свойств, снижению выхода годного по механическим свойствам, а использование силикокальция и силикоциркония не может быть применено при производстве низкокремнистых сталей.

В то же время, присадка борсодержащих добавок при содержании окислов железа в интервале 0.5-2.0% приведет к нестабильному угару борсодержащих добавок, отсортировке готового проката по механическим свойствам.

Кроме того, рафинирование синтетическим шлаком на выпуске, проведение химического анализа ковшевого шлака для определения содержания закиси железа и использование сильных нитридообразующих элементов, способствующих формированию в металле неметаллических включений, которые очень сложно удалить в процессе внепечной обработки при продувке через аргонную фурму даже при ее переменном положении, подразумевает использование дополнительного оборудования для изготовления синтетического шлака, время для проведения химического анализа шлака, а также дополнительные затраты кранового времени для кантовки шлака в ковш.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа производства стали, путем изменения технологии проведения внепечной обработки, в частности введения бора.

Ожидаемый технический результат - получение требуемого содержания бора в металле, формирование в металле неметаллических включений, легко удаляемых в процессе внепечной обработки, улучшение качества стали и повышение выхода годного по механическим свойствам.

Технический результат достигается тем, что в способе производства стали, включающем выплавку стали в конверторе, ее раскисление, внепечную обработку стали, присадку ферробора и продувку аргоном через донные фурмы во время внепечной обработки стали, согласно изобретению, внепечную обработку стали производят на установке печь-ковш, затем осуществляют усреднительную продувку стали аргоном и определяют содержание бора и марганца в стали, проводят десульфурацию стали в ковше, после которой измеряют толщину шлака, а присадку ферробора осуществляют совместно с продувкой стали аргоном с расходом, определяемым из соотношения:

Р_фб=(4,2+38,7×Mn_ост-30500×В_ост+9600×В_гот+0,04×h_шл)×100/В_фб,

где Р_фб - расход ферробора, кг,

Mn_ост - содержание марганца в металле перед вводом ферробора, %,

В_ост - содержание бора в металле перед вводом ферробора, %,

В_гот - требуемое содержание бора в стали, %,

h_шл - толщина шлака в ковше, мм,

В_фб - содержание бора в ферроборе, %.

Сущность заявляемого технического решения заключается в определении расхода ферробора для получения требуемого содержания бора в стали в виде твердого раствора, что обеспечивает требуемый уровень механических свойств стали.

Расчет расхода ферробора в зависимости от содержания марганца в стали и толщины шлака в сталеразливочном ковше позволяет получить требуемое содержание бора в стали, сформировать в металле неметаллические включения, легко удаляемые в процессе внепечной обработки, повысить выход годного по механическим свойствам.

Прокаливаемость углеродистых сталей значительно увеличивается при легировании марганцем, в меньшей степени при легировании хрома и кремния. На прокаливаемость стали большое влияние оказывает одновременная добавка нескольких легирующих элементов при небольшом количестве каждого, чем добавка одного легирующего элемента, но в большом количестве.

Добавка регламентированного количества бора позволяет снизить поверхностную энергию зерен аустенита и увеличить устойчивость переохлажденного аустенита в надмартенситном районе температур, что позволяет получить требуемый уровень прокаливаемости стали.

Данный способ иллюстрируется следующим примером.

Сталь марки 08ЮР выплавлялась в 370-т кислородном конверторе. Во время выпуска плавки в ковш, оборудованный фурмами для донной продувки, присадили 3 т извести, 0,6 т плавикового шпата, 0,6 т вторичного алюминия АВ 87, 1,4 т ферромарганца ФМН78.

Внепечная обработка плавки производилась на установке печь-ковш.

После усреднительной продувки аргоном была отобрана проба металла, которая была проанализирована спектральным методом. Металл содержал: углерода 0,06%, марганца 0,29%, серы 0,028%, фосфора 0,014%, хрома 0,03%, никеля 0,04%, меди 0,06%, бора 0,0004%.

Затем в металл добавили алюминиевую катанку, известь, плавиковый шпат, провели десульфурацию металла и измерили толщину шлака в ковше, которая составила 200 мм.

После этого произвели расчет необходимого количества ферробора ФБ20, содержащего 20% бора, для получения в стали содержания бора 0,003% по формуле

Р_фб=(4,2+38,7×0,29-30500×0,0004+9600×0,003+0,04×200)×100/20, которое составило 200 кг.

После присадки требуемого количества ферробора и проведения усреднительной продувки плавка была передана на машину непрерывного литья заготовки.

Непрерывная разливка стали производилась на четыре ручья в слябы сечением 1340×250×8000 мм и 1310×250×9100 мм. Отлито 360,8 т слябов, содержащих 0,06% углерода, 0,02% кремния, 0,33% марганца, 0,016% фосфора, 0,012% серы, 0,018% хрома, 0,03% никеля, 0,04% меди, 0,07% алюминия, 0,003% бора, 0,004% азота.

При данном способе производства стали получается требуемое содержание бора в готовой стали, снижается содержание неметаллических включений, повышается выход годного по механическим свойствам, увеличивается производство и прибыль.

Способ производства стали, включающий выплавку стали в конверторе, ее раскисление, внепечную обработку стали, присадку ферробора и продувку аргоном через донные фурмы во время внепечной обработки стали, отличающийся тем, что внепечную обработку стали производят на установке «печь-ковш», затем осуществляют усреднительную продувку стали аргоном и определяют содержание бора и марганца в стали, проводят десульфурацию стали в ковше, после которой измеряют толщину шлака, а присадку ферробора осуществляют совместно с продувкой стали аргоном с расходом, определяемым из соотношения

Р_фб=(4,2+38,7-Mn_ост-30500·В_ост+9600·В_гот+0,04·h_шл)·100/В_фб,

где Р_фб - расход ферробора, кг;

Mn_ост - содержание марганца в металле перед вводом ферробора, %;

В_ост - содержание бора в металле перед вводом ферробора, %;

В_гот - требуемое содержание бора в стали, %;

h_шл - толщина шлака в ковше, мм;

В_фб - содержание бора в ферроборе, %.