Способ внепечной обработки жидкой стали

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при комплексной внепечной обработке жидкого металла. Способ включает выпуск расплава металла в ковш, наведение на поверхности расплава металла высокоосновного шлака, порционное вакуумирование расплава металла путем возвратно-поступательных перемещений вакуумной камеры с погружным патрубком, по периферии которого равномерно расположены вертикальные сопла для продувки расплава металла инертным газом. Дополнительно осуществляют подачу порошкообразных реагентов и продувку расплава металла путем постоянной подачи инертного газа через пористую фурму, расположенную в днище ковша соосно с погружным патрубком, а через вертикальные сопла подают в струе инертного газа порошкообразные реагенты или инертный и реакционный газы. Изобретение позволяет устранить основной недостаток порционного вакуумирования - отсутствие средств для эффективной десульфурации, создать универсальное оборудование внепечной обработки с полным комплексом технологических возможностей, существенно повысить качество обрабатываемого металла, значительно снизить капитальные затраты на оборудование и повысить его производительность. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области металлургии, а конкретно к внепечной обработке жидкого металла.

Известен способ внепечной обработки жидкой стали, включающий вдувание в расплав реагентов в виде газопорошковой смеси через погружную фурму (см. например /А.В. Протасов, Н.В. Пасечник, Б.А.Сивак. Обоудование для внепечной обработки стали // М. Интермет инжиниринг. 2010, - С.29, рис.1.3/.

К недостаткам известного способа относятся ограниченные функциональные возможности вследствие неравномерного распределения реагентов в объеме ванны и отсутствия средств для дегазации металла.

Из известных наиболее близким к предлагаемому является способ внепечной обработки жидкой стали, включающий наведение высокоосновного шлака на поверхности металла, порционное вакуумирование, осуществляемое путем возвратно-поступательных перемещений вакуумной камеры с патрубком, погруженным в металл, и подачу инертного газа через вертикальные сопла, равномерно расположенные по периферии патрубка /Патент РФ №1448677, опубл. 10.04.2001, БИ №10/.

Данный способ позволяет осуществлять вакуумную дегазацию, а также десульфурацию металла за счет обработки шлаком, при этом по сравнению с традиционными инжекционными методами обеспечивается повышенная эффективность обработки вследствие рассредоточенности дутья по объему ванны, однако эффективность его применения ограничена вследствие отсутствия средств для вдувания порошкообразных реагентов, а в случае их применения возникла бы опасность попадания шлака внутрь вакуум-камеры и образования настылей, ухудшающих качество металла и условия службы футеровки. Кроме того, интенсивность перемешивания металла в верхней части ковша недостаточна, что отрицательно сказывается на эффективности обработки реакционным шлаком.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в создании универсального технологического процесса внепечной обработки жидкого металла, объединяющего процессы дегазации и десульфурации, и в расширении технологических возможностей оборудования. Ожидаемый технический результат достигается тем, что в известном способе внепечной обработки, включающем выпуск расплава металла в ковш, наведение на поверхности расплава металла высокоосновного шлака, порционное вакуумирование расплава металла путем возвратно-поступательных перемещений вакуумной камеры с погружным патрубком, по периферии которого равномерно расположены вертикальные сопла для продувки расплава металла инертным газом, при этом дополнительно осуществляют подачу порошкообразных реагентов и продувку расплава металла путем постоянной подачи инертного газа через пористую фурму, расположенную в днище ковша соосно с погружным патрубком, а через вертикальные сопла подают в струе инертного газа порошкообразные реагенты или инертный и реакционный газы.

Подачу порошкообразных реагентов осуществляют после погружения патрубка в расплав металла до начала вакуумирования.

В качестве реакционного газа используют кислород, который подают после снижения давления в вакуумной камере до 0,67 кПа.

Подачу порошкообразных реагентов осуществляют порциями во время движения вакуумной камеры вверх.

Подачу порошкообразных реагентов осуществляют порциями во время выдержки вакуумной камеры в верхней точке ее рабочего хода.

В начале и в конце обработки подают чистый инертный газ, порошкообразные реагенты после погружения патрубков в металл подают непрерывно: до начала вакуумирования или при возвратно-поступательных перемещениях вакуум-камеры или порциями: при движении вакуум-камеры вверх (при сливе порции металла), или при выдержках вакуум-камеры в верхней точки рабочего хода, а реакционные газы подают после снижения давления в вакуум-камере до 0,67 кПа.

Помимо известного эффекта улучшения перемешивания и дополнительной дегазации жидкого металла при донной продувке ванны подача инертного газа соосно с погружным патрубком позволяет подавать через вертикальные сопла, располагаемые на патрубке, порошкообразные реагенты без риска попадания частиц шлака внутрь вакуум-камеры и тем самым существенно повысить эффективность внепечной обработки. Кроме того, при этом расположение восходящего расширяющегося потока инертного газа внутри встречного концентричного потока газа или газо-порошковой смеси способствует распределению газового потока по объему ковша и повышению интенсивности перемешивания в верхней части ванны, то есть в зоне контакта металла с реакционным шлаком, и также способствует повышению эффективности обработки.

Продувка ванны кислородом обеспечивает глубокое обезуглероживание жидкого металла, необходимое для получения нержавеющих, электротехнических, автолистовых сталей и др.

Сущность предложенного технического решения поясняется примером его выполнения со ссылками на чертежи, где:

- на фиг.1 изображена принципиальная схема процесса с вакуум-камерой в процессе движения вверх;

- на фиг.2 - принципиальная схема процесса с вакуум-камерой в процессе движения вниз;

- на фиг.3 - разрез А-А по фиг.1.

Патрубок 1 вакуум-камеры 2 погружают в жидкий металл 3, находящийся в ковше 4, и при помощи вакуумного насоса (на чертежах не показан) в вакуум-камере 2 создают разрежение. Под действием разности давлений: атмосферного и внутри камеры, жидкий металл 3 поднимается и заполняет нижнюю часть вакуум-камеры, после чего вакуум-камера совершает возвратно-поступательные вертикальные перемещения. При движении вакуум-камеры вниз порция жидкого металла заполняет нижнюю часть вакуум-камеры, где подвергается вакуумной дегазации, при подъеме вакуум-камеры - порция жидкого металла сливается в ковш 4.

Через фурмы 5, равномерно расположенные по периферии патрубка 1 под слоем наружной огнеупорной футеровки 6, и через пористую фурму 7, расположенную в днище 8 ковша 4, постоянно подается инертный газ, который способствует интенсификации процесса дегазации, более равномерному перемешиванию жидкого металла в объеме ковша и обработке металла высокоосновным наведенным шлаком 9.

Восходящий поток газа 10, расширяясь, способствует распространению концентрично располагаемого нисходящего потока газа по объему ванны, преимущественно в верхней части, обеспечивая поступление необработанного жидкого металла в зону контакта со шлаком.

Через фурмы 5 при движении вакуум-камеры вверх (при истечении жидкого металла через патрубок) или в верхней части рабочего хода вакуум-камеры (после слива порции) при помощи пневмонагнетателей 11 и индивидуальных трубопроводов 12 в струе инертного газа подают порошкообразные реагенты (десульфураторы, раскислители, модификаторы). Частицы 13 порошка, увлекаемые потоками инертного газа, распространяются по объему ванны. Возможна остановка вакуум-камеры в верхнем положении до полной выдачи требуемого количества порошкообразного реагента.

Выбор варианта подачи порошков (периодически или при остановленной вакуум-камере) определяется потребным количеством вводимых добавок.

Восходящий поток инертного газа при этом предотвращает попадание реагентов внутрь камеры с тем, чтобы исключить образование шлака и трудноудалимых настылей, ухудшающих качество металла при последующих циклах обработки.

При обработке плавок стали 08Ю массой 385 т для автолиста с исходным содержанием серы 0,035%, через шесть фурм, встроенных в патрубок порционного вакууматора, подают инертный газ с расходом около 100 нм3/ч или газопорошковую смесь с содержанием порошка силикокальция 0,6-1,0 кг/т, и в заключение в течение ≈3 мин - аргон для удаления неметаллических включений.

В результате комбинированной обработки при получении однородного состава содержание водорода в стали уменьшается на ≈50%, а серы на 35-40%. Время достижения гомогенного состава снижается на 5-10%.

Таким образом, применение предлагаемого, способа, позволяет устранить основной недостаток порционного вакуумирования - отсутствие средств для эффективной десульфурации, создать универсальное оборудование внепечной обработки с полным комплексом технологических возможностей, существенно повысить качество обрабатываемого металла, значительно снизить капитальные затраты на оборудование и повысить его производительность.

1. Способ внепечной комбинированной обработки жидкой стали, включающий выпуск расплава металла в ковш, наведение на поверхности расплава металла высокоосновного шлака, порционное вакуумирование расплава металла путем возвратно-поступательных перемещений вакуумной камеры с погружным патрубком, по периферии которого равномерно расположены вертикальные сопла для продувки расплава металла инертным газом, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют подачу порошкообразных реагентов и продувку расплава металла путем постоянной подачи инертного газа через пористую фурму, расположенную в днище ковша соосно с погружным патрубком, а через вертикальные сопла подают в струе инертного газа порошкообразные реагенты или инертный и реакционный газы.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что подачу порошкообразных реагентов осуществляют после погружения патрубка в расплав металла до начала вакуумирования.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве реакционного газа используют кислород, который подают после снижения давления в вакуумной камере до 0,67 кПа.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что подачу порошкообразных реагентов осуществляют порциями во время движения вакуумной камеры вверх.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что подачу порошкообразных реагентов осуществляют порциями во время выдержки вакуумной камеры в верхней точке ее рабочего хода.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии, а именно к устройствам для ввода в жидкий металл алюминиевой и порошковой проволоки для его раскисления, легирования и удаления неметаллических включений.
Изобретение относится к области металлургии, а конкретно к производству борсодержащей стали. .
Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при выплавке для раскисления, модифицирования и микролегирования различных сталей и сплавов и чугунов, предназначенных для производства труб, прокатных валков и другой металлопродукции, изделий транспортного и энергетического машиностроения.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при легировании ванны жидкого металла, в частности стали и металлических сплавов, серой, входящей в состав наполнителя проволоки.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к внепечной обработке железоуглеродистых расплавов. .
Изобретение относится к черной металлургии, а в частности к способу производства качественных сталей. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к созданию сплава с цирконием и титаном для рафинирования, микролегирования и раскисления стали и чугуна. .
Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к сплавам, используемым для легирования сталей титаном. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к технологии получения листового проката, используемого в бронезащитных конструкциях. .
Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к производству горячекатаной сортовой полосовой стали. .
Изобретение может быть использовано при выплавке сталей, предназначенных для производства труб, изделий транспортного, химического и энергетического машиностроения, металлоизделий в «северном исполнении» и т.д. Способ включает продувку расплава аргоном и ввод в расплав порошковой проволоки, состоящей из оболочки и модифицирующего наполнителя, который содержит, мас.%: кальций 5÷30, барий 5÷25, редкоземельные металлы 2÷20, кремний 10÷60, железо остальное. Редкоземельные металлы находятся в виде лигатур с железом и/или с кремнием и железом. Отношение в наполнителе суммарного количества кальция и бария к редкоземельным металлам составляет не менее 0,8, а расход модифицирующего наполнителя составляет 0,5-6 кг/т расплава. Перед введением в расплав порошковой проволоки с модифицирующим наполнителем в расплав может быть дополнительно введена порошковая проволока с наполнителем для предварительной обработки, который содержит либо кальций, барий, кремний и железо, либо кальций, кремний и железо. Расход наполнителя для предварительной обработки составляет 0,5-6 кг/т расплава. Обеспечивается повышение эффективности рафинирования и модифицирования. 5 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к металлургии, в частности к внепечной обработке расплавов стали, чугуна и цветных металлов. Состав включает материал, содержащий карбонаты кальция, бария и стронция, при этом он содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: СаО 16,0-40,0, ВаО 10,0-24,0, SrO 2,5-11,5, СО2 18,0-30,0, SiO2 2,0-15,0. Дополнительно в состав можно вводить углеродсодержащий материал или металлический алюминий в количестве 2-35 мас.%, или титансодержащий материал в количестве 0,01-35 мас.%, или редкоземельные металлы в количестве 2-49,5 мас.%. Изобретение позволяет повысить рафинирующие и модифицирующие свойства состава за счет оптимизации химического состава и добавки в состав новых элементов. 5 н.п. ф-лы, 4 пр., 5 табл.

Изобретение относится к металлургии, а именно к внепечной обработке жидкого металла. Модифицирующие добавки предварительно закрепляют на подвижном расходуемом носителе в виде сформированных дозированных порций и вводят в расплавленный металл. В качестве подвижного расходуемого носителя используют плоскую металлическую ленту, края которой отгибают с образованием желоба. Устройство содержит трайб-аппарат с направляющим желобом для подачи подвижного расходуемого носителя и разматыватель и снабжено питателем для хранения порций модифицирующих добавок и узлом подачи упомянутых порций на подвижный расходуемый носитель с направляющим желобом, узлом подготовки профиля расходуемого носителя, дозирующе-отделяющим узлом и узлом закрепления порций модифицирующих добавок на подвижном расходуемом носителе, при этом направляющий желоб для подачи порций модифицирующих добавок примыкает к направляющему желобу для подачи подвижного расходуемого носителя после узла подготовки профиля расходуемого носителя. Изобретение позволяет повысить точность дозирования и удобство внесения добавок, а также возможность оперативного изменения набора вводимых добавок по ходу процесса в требуемой последовательности и соотношении, автоматизации точной корректировки состава вводимых в ограниченных количествах модифицирующих добавок в зависимости от текущих параметров металлургического процесса. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству ферросилиция. Способ включает загрузку шихтовых материалов в электропечь, проведение углетермического восстановления кремнезема до кремния с образованием сплава кремния с железом, слив сплава по желобу печи в приемную емкость с самопроизвольным перемешиванием, подачу рафинировочного газа в сплав и формирование слитка. При этом рафинировочный газ подают в зону циркуляции потока сплава через донное продувочное устройство промежуточной емкости, размещенной на пути потока жидкого сплава, а удельный расход рафинировочного газа поддерживают в пределах 0,005÷0,2 м3/мин на тонну сплава. Изобретение позволяет снизить эксплуатационные затраты при производстве ферросилиция, а также повысить качество ферросилиция с пониженной массовой долей примесей углерода, кальция и алюминия. 1 з.п. ф-лы, 1 пр., 1 табл., 2 ил.

Изобретения относятся к черной металлургии, а конкретно к выплавке стали в сталеплавильном агрегате - электродуговой печи, кислородном конвертере или индукционной печи. В первом варианте способа осуществляют непрерывную загрузку предварительно подогретой металлошихты в печь, при этом по ходу плавки в металлическую ванну непрерывно вводят газотворный синтетический композиционный материал в виде слитков, состоящих из железоуглеродистого сплава и твердого окислителя, в количестве 1,0-10,0% от массы металлошихты, при определенном содержании компонентов, причем газотворный синтетический композиционный материал разогревают до 100-900°C и вводят на подину печи отдельным потоком, наряду с потоком металлошихты, слоем не более 0,5 м. Во втором варианте способа - по ходу плавки в металлическую ванну непрерывно вводят газотворный синтетический композиционный материал в виде слитков, состоящих из железоуглеродистого сплава и твердого окислителя, в количестве 11,0-50,0% от массы металлошихты, также при определенном содержании компонентов, причем часть газотворного синтетического композиционного материала в количестве 1,0-10,0% от массы металлошихты разогревают до 100-900°C и вводят на подину печи отдельным потоком, наряду с потоком металлошихты, слоем не более 0,5 м, а оставшееся количество газотворного синтетического композиционного материала распределяют в составе потока металлошихты перед его введением в металлическую ванну. Изобретение позволяет увеличить производительность, снизить энергозатраты, в том числе, за счет снижения требований к качеству подготовки металлошихты, интенсификации процесса перемешивания металла в зоне ее подачи, снижения расходов карбюризатора на выплавку стали. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству особонизкоуглеродистых сталей с внепечной обработкой и разливкой на установках непрерывной разливки стали. В способе осуществляют выпуск металла в сталь-ковш при окисленности металла не более 950 ppm, усреднительную продувку инертным газом осуществляют в течение 2-60 минут при остаточной толщине шлака 20-150 мм, вакуумное обезуглероживание начинают при окисленности металла 350-600 ppm и температуре 1610-1650°С, после окончания вакуумного обезуглероживания вводят алюминий и известь для получения в покровном шлаке отношения (CaO)/(Al2O3) в пределах 1,0-1,7, проводят раскисление шлака до получения содержания (FeO)≤1,5 мас.%, осуществляют ввод ферросплавов, производят продувку расплава инертным газом, в процессе которой в глубину расплава вводят кальцийсодержащий реагент из расчета 0,15-0,5 кг кальция на тонну стали, после чего сталь-ковш подают на разливку. Изобретение позволяет повысить чистоту особонизкоуглеродистых сталей от неметаллических включений, что исключает затягивание в расплав погружных и разливочных стаканов при разливке, и увеличить выход годного металла за счет снижения отсортировки проката по дефектам поверхности. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству особонизкоуглеродистой холоднокатаной изотропной электротехнической стали. Способ включает комбинированную продувку металла в конвертере, обезуглероживание металла в вакууме, легирование стали рафинированным от углерода ферросилицием, непрерывную разливку жидкого металла в слябы из футерованного сталеразливочного ковша через промежуточный ковш в кристаллизатор МНЛЗ с использованием в последнем шлакообразующей смеси, содержащей не более 1,5% углерода, горячую прокатку, нормализационный отжиг, травление, холодную прокатку до окончательного размера и окончательный отжиг, при этом во время легирования присаживают ферросилиций с содержанием углерода не более 0,02% в количестве, обеспечивающем содержание кремния в расплаве в пределах 0,5÷3,2%, разливку жидкого металла в слябы ведут с присадкой в промежуточный ковш теплоизолирующей смеси с содержанием углерода не более 2%, при этом используют сталеразливочный ковш с основной футеровкой, в которой содержание углерода не более 2%. Изобретение позволяет получить в готовой изотропной стали содержания углерода не более 0,005% и обеспечить равномерность механических и электромагнитных свойств полосы вдоль и поперек направления прокатки. 1 табл.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к составам и производству сталеплавильных высокомагнезиальных флюсов, применяемых в конвертере или электросталеплавильной печи, а также в процессе доводки стали в сталеразливочном ковше. Сталеплавильный высокомагнезиальный флюс, содержащий оксиды магния, кальция, железа, алюминия и кремния, согласно изобретению дополнительно содержит оксиды бора и марганца. Первый вариант производства флюса включает смешивание, обжиг и спекание во вращающейся печи шихты, состоящей из магнезиальносодержащих материалов и легирующей добавки, в качестве которой используют борсодержащие материалы с добавкой железосодержащего материала. Второй вариант - во вращающейся печи обжигают и спекают шихтовую смесь, состоящую из магнезиальносодержащих материалов, затем в обожженную и спеченную шихтовую смесь подают легирующую добавку, в качестве которой используют борсодержащий материал с добавкой углеродсодержащего материала или без него, смешивают со связующим материалом и осуществляют брикетирование или грануляцию полученной смеси. Изобретение позволяет использовать при брикетировании углеродсодержащую присадку для получения в сталеплавильном флюсе дополнительно углерода, который снижает агрессивность шлака по отношению к футеровке сталеплавильного агрегата. Изобретение обеспечивает увеличение производства прочного высокомагнезиального флюса, способствующего при его использовании в сталеплавильном производстве ускоренному формированию магнезиального шлака требуемой вязкости, а также повышает эффективность эксплуатации оборудования, в частности, стойкость футеровки обжиговой печи и сталеплавильных агрегатов. 3 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 пр.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способу производства рельсовой стали. Способ включает продувку расплава кислородом, выпуск расплава в ковш, наводку покровного шлак в ковше, обработку расплава в вакууматоре. За 1-3 минуты до окончания продувки замеряют температуру расплава, определяют содержание углерода по ликвидусу и на основании полученных данных определяют содержание углерода в расплаве, соответствующее окончанию продувки расплава кислородом. После окончания продувки на дно ковша подают прокаленные ферросплавы с содержанием алюминия более 0,05% и титана более 0,1% и через 1-1,5 минуты после окончания продувки осуществляют выпуск расплава из конвертера в ковш. По ходу выпуска расплава подают прокаленные ферросплавы с содержанием алюминия менее 0,05% и титана менее 0,1%. В конце выпуска расплава в ковше наводят основной покровный шлак. Перед обработкой расплава в вакууматоре покровный шлак раскисляют в ковше кремнийсодержащими ферросплавами фракцией 0-5 мм в количестве 0,3-0,8 кг/т, при этом при обработке расплава в вакууматоре для окончательного раскисления и модифицирования расплава присаживают Fe-Si-Ba с содержанием бария 15-35%. Использование изобретения обеспечивает высокую эксплуатационную стойкость рельсов. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл.
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способу производства рельсовой стали в кислородном конвертере. Способ включает загрузку в конвертер твердых шихтовых материалов, заливку жидкого чугуна, продувку расплава кислородом через фурму. При этом на днище конвертера оставляют шлак предыдущей плавки, на него присаживают известь и магнийсодержащие материалы. После заливки чугуна и начала продувки в течение 5-6 мин в конвертер присаживают известь и железорудные материалы. Продувку кислородом ведут при положении фурмы на 250-350 мм выше рабочего положения в течение 7,5-9 мин. Затем продувку прекращают и осуществляют промежуточное скачивание шлака. После скачивания шлака возобновляют продувку кислородом, присаживают известь, железорудные материалы и плавиковый шпат. За 2-3 мин до окончания продувки железорудные материалы подают несколькими порциями не более 1,0-1,5 кг/т. В конце выпуска расплава наводят покровный шлак присадкой извести и плавикового шпата. Использование изобретения обеспечивает высокую эксплуатационную стойкость рельсов. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при комплексной внепечной обработке жидкого металла. Способ включает выпуск расплава металла в ковш, наведение на поверхности расплава металла высокоосновного шлака, порционное вакуумирование расплава металла путем возвратно-поступательных перемещений вакуумной камеры с погружным патрубком, по периферии которого равномерно расположены вертикальные сопла для продувки расплава металла инертным газом. Дополнительно осуществляют подачу порошкообразных реагентов и продувку расплава металла путем постоянной подачи инертного газа через пористую фурму, расположенную в днище ковша соосно с погружным патрубком, а через вертикальные сопла подают в струе инертного газа порошкообразные реагенты или инертный и реакционный газы. Изобретение позволяет устранить основной недостаток порционного вакуумирования - отсутствие средств для эффективной десульфурации, создать универсальное оборудование внепечной обработки с полным комплексом технологических возможностей, существенно повысить качество обрабатываемого металла, значительно снизить капитальные затраты на оборудование и повысить его производительность. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Наверх