Способ получения высокоуглеродистой стали кордового качества

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к производству высокоуглеродистой стали для изготовления катанки. Способ включает выплавку, нагрев металла, выпуск металла в стальковш, раскисление металла в стальковше, присадку материалов, внепечную обработку, доводку металла по химическому составу, наводку шлака, продувку металла аргоном и его разливку. После выпуска металла из печи производят полное удаление окисленного шлака, внепечную обработку стали производят на установке печь-ковш, определяют содержание серы в стали, окисленность и температуру металла по приходу на внепечную обработку, а обработку под высокоосновным шлаком ведут в течении времени, зависящего от разницы в содержании серы по приходу на внепечную обработку и требуемой перед отдачей на разливку, %, окисленности металла, температуры металла по приходу на внепечную обработку, °С, коэффициентов, полученных опытным путем. Использование изобретения позволяет получить требуемый уровень механических свойств и содержание неметаллических включений. 1 табл.

 

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к производству марок высокоуглеродистой стали для изготовления катанки, предназначенной для дальнейшей переработки в корд.

Известен способ производства стали для металлокорда, включающий выплавку в сталеплавильном агрегате железоуглеродистого расплава с содержанием углерода не более 0,20 мас.%, выпуск нераскисленного металла в сталеразливочный ковш с основной футеровкой и пористой пробкой для продувки аргоном, предварительное раскисление расплава при выпуске в ковш углеродсодержащими материалами и ферромарганцем без использования алюминия, при этом присадку в металл кремнийсодержащих ферросплавов проводят после вакуумирования металла, присадку в ковш шлакообразующей смеси, вакуумуглеродное раскисление в ковше металла до содержания углерода в пределах марочного состава стали, окончательную корректировку стали по химическому составу и температуре на установке печь-ковш и непрерывную разливку (патент РФ №2265064, С21С 5/54, опубл. 27.11.2005).

Недостатком известного способа является загрязнение металла неметаллическими экзогенными включениями вследствие повышенного износа футеровки сталеразливочного ковша. Также область применения данной технологии сужается при отсутствии в цехе установки вакуумирования металла.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения высокоуглеродистой стали кордового качества (патент РФ №2269579 С21С 7/00, опубл. 10.02.2006), включающий выплавку металла, нагрев металла, до 1600…1660°С и выпуск металла из печи в ковш при содержании углерода не более 0,55% и серы 0,015%, при этом содержание цветных примесей (Cr, Ni, Cu) и азота составляет соответственно 0,04% и 0,004%. До выпуска металла в стальковш присаживают необходимое количество науглераживателя. При выпуске металла из печи в стальковш присаживают шлакообразующие материалы, а после наполнения ковша металлом наполовину проводят присадку ферросплавов, в расчете на среднее значение элементов в марке стали. Затем, не скачивая шлак, проводят продувку металла аргоном в течение 5…8 мин, после чего металл подвергают обработке на установке печь-ковш шлаками переменной основности, причем 70…80% времени металл выдерживают под белым высокоосновным шлаком, а 20…30% времени под покровным низкоосновным шлаком и осуществляют продувку металла аргоном через донные фурмы.

Наводку высокоосновного шлака на установке печь-ковш осуществляют в соотношении CaO/CaF₂ 3:1 с суммарным количеством 6-7 кг/т и с кратностью шлак/металл 1,1…1,4/100, араскисление шлака проводят коксовой смесью с расходом 1,5…2,5 кг/т для получения основности В=2,8…5,0.

Наводку низкоосновного шлака осуществляют присадкой кварцевого песка с содержанием SiO₂ не менее 98% с расходом 0,7…2,3 кг/т для получения основности В=1,5…2,3. После чего проводят продувку металла аргоном под таким шлаком в течение 10…20 минут без оголения зеркала металла в районе продувочных пятен с расходом 30…125 литров в минуту.

После внепечной обработки стали проводят его разливку на машине непрерывного литья заготовок на сечение кристаллизатора 125×125, где осуществляют защиту струи металла на участке стальковш-промковш с помощью погружной огнеупорной трубы с подачей в полость трубы аргона.

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

Найденный в известном способе технологический прием предварительного раскисления металла в ковше углеродсодержащим материалом, а также кремний и марганецсодержащими ферросплавами и дальнейшей продувке металла аргоном с недостаточно раскисленным шлаком приведет к образованию при раскислении металла силикатов марганца, обогащенных кремнеземом, и чистого кремнезема, повышенному загрязнению металла эндогенными кремний и марганецсодержащими неметаллическими включениями. Указанные продукты раскисления, даже при относительно крупных размерах, очень медленно удаляются из расплава.

В тоже время продувка металла аргоном совместно с недостаточно раскисленным шлаком приведет к загрязнению металла неметаллическими экзогенными включениями, вследствие повышенного износа футеровки сталеразливочного ковша.

Признаки ближайшего аналога, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения: выплавка полупродукта, присадка углеродсодержащего материала, выпуск металла в сталеразливочный ковш, присадка ферросплавов во время выпуска металла в сталеразливочный ковш, продувка металла аргоном в сталеразливочном ковше, внепечная обработка металла на установке «печь-ковш» высокоосновным шлаком, продувка металла аргоном на установке «печь-ковш.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа получения высокоуглеродистой стали кордового качества, при котором за, счет изменения шлакового режима обработки металла, включающем удаление нераскисленного шлака из сталеразливочнго ковша непосредственно после выпуска металла и шлака из печи, обеспечивается минимальное поступление кислорода из шлака в металл и получение требуемого состава металла и шлака при дальнейшей внепечной обработке и соответственно морфологии и размеров, неметаллических включений, позволяет освоить производство катанки для металлокорда.

Технический результат достигается тем, что в способе получения высокоуглеродистой стали кордового качества, включающий выплавку. полупродукта, присадку углеродсодержащего материала, выпуск металла в сталеразливочный ковш, присадку ферросплавов во время выпуска металла в сталеразливочный ковш, продувку металла аргоном в сталеразливочном ковше, внепечную обработку металла на установке «печь-ковш» высокоосновным шлаком, продувку металла аргоном на установке «печь-ковш», согласно изобретению, после выпуска металла в сталеразливочный ковш производят полное удаление окислительного шлака, передают сталеразливочный ковш с металлом на внепечную обработку на установке «печь-ковш», проводят продувку металла аргоном, определяют окисленность, температуру металла и содержание серы в нем, при этом время обработки высокоосновным шлаком определяют из соотношения:

τ_обр=628,1×∆S-2,15×Оокисл+0,39×Т-477,8,

где τ_обр время обработки высокоосновным шлаком, мин;

∆S - разница содержания серы в металле по приходу на внепечную обработку и требуемого содержания перед подачей металла на разливку, %;

Оокисл - окисленность металла по приходу на внепечную обработку, ррм;

Т - температура металла по приходу на внепечную обработку, °С;

628,1; 2,15; 0,39; 477,8 - коэффициенты полученные опытным путем, рассчитанные после обработки экспериментальных данных по определению влияния каждого параметра.

Сущность заявляемого технического решения заключается в полном удалении окислительного шлака из сталеразливочного ковша и внепечной обработке стали под высокоосновным шлаком в зависимости от окисленности металла, температуры и содержания, серы по приходу на внепечную обработку.

Расчет времени обработки под высокоосновным шлаком позволяет модифицировать и ассимилировать оставшиеся в стали включения и получить сталь необходимого качества с минимальным содержанием и размером неметаллических включений.

Пример конкретного выполнения.

В сталеплавильном агрегате выплавили полупродукт и при содержании 0,04% углерода выпустили в сталеразливочный ковш. Перед выпуском в сталеразливочный ковш присадили 600 кг науглераживателя. По ходу выпуска металла в ковш присадили 1100 кг ферромарганца и 800 кг ферросилиция. Металл продували аргоном. При появлении первых порций печного шлака на желобе подачу аргона прекратили и провели отсечку шлака. После выпуска металла, из ковша откантовали шлак и ковш с металлом передали на установку печь-ковш. По приходу на установку печь-ковш провели усреднителную продувку металла аргоном в течение 3 минут с расходом аргона 650 л/мин, затем произвели замер температуры металла и отобрали пробу для определения химического состава металла. Химический состав металла после усреднительной продувки: 0,35% углерода, 0,28% кремния, 0,45% марганца, 0,012% серы и 0,006% фосфора, температура металла составила 1579°С, а окисленность 42 ррм. Требуемое содержание серы в готовом металле не более 0,005%. После получения необходимых параметров произвели расчет времени обработки под высокоосновным шлаком

τ_обр=628,1×0,007-2,15×42+0,39×1579-477,8=52 минуты

Десульфурацию металла, а также диффузионное раскисление металла шлаком до достижения равновесного содержания кислорода в металле проводили при основностй шлака В=2,3…2,8. Во время продувки провели корректировку химического состава стали присадками ферросплавов и остального количества углеродсодержащего материала в виде порошковой проволоки. По окончании продувки аргоном на зеркало металла присадили 500 кг извести с целью утепления металла для дальнейшей разливки. Разливку стали проводили на 5-ти ручьевой машине непрерывной разливки. Далее заготовки были прокатаны в катанку диаметром 5,5 мм с последующим отбором проб для анализа на загрязненность неметаллическими включениями. Результаты испытаний представлены в таблице.

Параметр	Требования ТУ 14-101-659-2007	Плавка 891957
Подусадочная ликвация, балл	Н.б. 3	2
Недеформируемые включения ОС, мкм	Н.б. 15	2
Недеформируемые включения ОТ, мкм	Н.б. 15	1
Недеформируемые включения СХ, мкм	Н.б. 15	7
Недеформируемые включения СН, мкм	Н.б. 15	0
Деформируемые включения С, мкм	Н.б. 25	4
Деформируемые включения СП, мкм	Н.б. 25	3
Нитрид Ti, мкм	н.б. 5	0
Временное сопротивление разрыву, Н/мм2	1120-1250	1130-1210
Содержание 0, %	н.б. 0,005	0,003
Содержание N, %	н.б. 0,007	0,005
Содержание Н, см3/100	н.б. 2,4	2,0

Таким образом, сталь, произведенная по предлагаемому способу, имеет максимальный размер неметаллических включений не более 7 мкм, что на 2 мкм или на 22% отн. меньше, чем в прототипе.

Способ получения высокоуглеродистой стали кордового качества, включающий выплавку полупродукта, присадку углеродсодержащего материала, выпуск металла в сталеразливочный ковш, присадку ферросплавов во время выпуска металла в сталеразливочный ковш, продувку металла аргоном в сталеразливочном ковше, внепечную обработку металла на установке «печь-ковш» высокоосновным шлаком, продувку металла аргоном на установке «печь-ковш», отличающийся тем, что после выпуска металла в сталеразливочный ковш производят полное удаление окислительного шлака, передают сталеразливочный ковш с металлом на внепечную обработку на установке «печь-ковш», проводят продувку металла аргоном, определяют окисленность, температуру металла и содержание серы в нем, при этом время обработки высокоосновным шлаком определяют из соотношения
τ_обр=628,1·ΔS-2,15·O_окисл+0,39·Т-477,8,
где τ_обр - время обработки высокоосновным шлаком, мин;
ΔS - разница содержания серы в металле по приходу на внепечную обработку и требуемого содержания перед подачей металла на разливку, %;
O_окисл - окисленность металла по приходу на внепечную обработку, ppm;
Т - температура металла по приходу на внепечную обработку, °С;
628,1; 2,15; 0,39; 477,8 - коэффициенты, полученные опытным путем, рассчитанные после обработки экспериментальных данных по определению влияния каждого параметра.