Способ выплавки и внепечной обработки высококачественной стали для железнодорожных рельсов

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 черной металлургии, в частности к производству рельсовой стали в кислородном конвертере.

Известен способ [1] производства рельсовой стали, в котором за счет более длительного рафинирования и дополнительных присадок шлакообразующих материалов достигается содержание серы 0,005-0,010% и фосфора до 0,025%.

Недостатки:

- снижение содержания серы менее 0,008% способно ухудшить качество рельсов;

- содержание фосфора для обеспечения качества рельсов в условиях зимней эксплуатации должно быть существенно ниже и достигать значений 0,003-0,015%;

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ производства рельсовой стали [2], в котором достигается содержание серы 0,011-0,013% и фосфора 0,019-0,022%. Недостатком известного способа является высокое содержание фосфора. Снижение содержания серы достигнуто не во время плавки и выпуска расплава, а при внепечной обработке стали на агрегате «печь-ковш», на котором присаживают твердую шлакообразующую смесь с известью, и на вакууматоре, в который присаживают кальцийсодержащие материалы. Поздняя десульфурация приводит к образованию дополнительного количества неметаллических включений в рельсовой стали (сульфидов) и ухудшению ее служебных свойств, то есть не обеспечивается высокая эксплуатационная стойкость в условиях, характерных для обширных районов России, в связи с неоптимальным содержанием серы, фосфора и большим количеством сульфидных неметаллических включений.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является достижение высокой чистоты рельсовой стали по сере 0,008-0,012%, фосфору 0,003-0,015% и обеспечение снижения количества сульфидных неметаллических включений вплоть до их полного исчезновения.

Получение технического результата достигается за счет обеспечения десульфурации у днища конвертера еще при заливке чугуна на шлак, оставленный с предыдущей плавки в количестве 15-50 кг/т, и присадке извести и магнийсодержащих материалов в количестве 30-50 кг/т, при этом с началом продувки кислородом десульфурацию продолжают у днища конвертера (под чугуном), а после того, как шлак на днище начнет плавиться (с 5 по 8 минуту от начала продувки) десульфурацию проводят и у днища, и в объеме конвертерной ванны за счет всплывающего шлака, дефосфорацию проводят на поверхности конвертерной ванны, для этого с началом продувки в течение 5-6 мин присаживают известь в количестве 30-100 кг/т и железорудные материалы (руда, окатыши, агломерат, окалина) в количестве 10-40 кг/т. Продувку ведут до 8-9 минуты при положении фурмы на 250-350 мм выше рабочего положения фурмы, после этого останавливают продувку. Далее производят промежуточное скачивание всплывшего от днища шлака (с серой) и верхнего шлака (с фосфором), при этом содержание фосфора снижают с 0,060-0,180% до 0,015-0,035%, а серы с 0,025-0,050% до 0,010-0,020%. Возобновляют продувку, присаживают известь в количестве 10-30 кг/т, железорудные материалы (руда, окатыши, агломерат, окалина) в количестве 5-10 кг/т и плавиковый шпат в количестве 5-20 кг/т, десульфурацию и дефосфорацию осуществляют на поверхности жидкой ванны. За 2-3 мин до окончания продувки, во избежание рефосфорации, присаживают железорудные материалы в количестве 1-10 кг/т, несколькими порциями, не более 1,0-1,5 кг/т в каждой. При этом в стали снижают содержание фосфора с 0,015-0,035% до 0,003-0,015%, а серы с 0,010-0,020% до 0,008-0,015%. Выпуск стали из конвертера в ковш с раскислением и легированием проводят с одновременной продувкой стали инертным газом через днище ковша с расходом до 1700-2500 л/мин. При этом раскисляющая способность углерода стали превышает раскисляющую способность и марганца, и кремния, обеспечивая более низкое содержание кислорода в стали, что, в свою очередь, позволяет повысить эффективность десульфурации рельсовой стали на выпуске. В конце выпуска наводят покровный шлак присадкой извести в количестве 4-10 кг/т и плавикового шпата в количестве 1-2 кг/т, Содержание серы в стали снижают с 0,008-0,015% до 0,001-0,010%.После выпуска, во избежание загрязнения рельсовой стали сульфидными неметаллическими включениями, десульфурацию прекращают, для этого перед вакуумированием снижают основность покровного шлака (CaO/SiO2) с 3-12 до 1,1-1,7 присадкой прокаленного кварцевого песка в количестве 2-5 кг/т. Низкоосновный покровный шлак при обработке стали на вакууматоре будет способствовать более эффективной очистке рельсовой стали от неметаллических включений вплоть до их полного исчезновения.

При содержании серы ниже 0,008% качество рельсовой стали может снизиться по двум причинам. Во-первых, сера как поверхностно активный элемент препятствует выделению водорода в отдельную фазу и образованию флокенов в рельсовой стали. Известны случаи, когда из-за отсутствия серы на границе раздела фаз, даже при очень низком содержании водорода (0,0001%) в стали образовывались флокены. Во-вторых, очень низкое содержание серы в стали может ухудшить морфологию оставшихся в рельсовой стали неметаллических включений. В этом случае неметаллические включения становятся концентраторами напряжений и ускоряют процесс разрушения рельсов в ходе эксплуатации. Для предотвращения этого, перед вакуумированием, в сталь присаживают порошковую проволоку, содержащую серу, до содержания ее в стали 0,008-0,015%.

Данное изобретение осуществляют следующим образом.

Подготовку плавки начинают с раздувки азотом шлака с предыдущей плавки для нанесения гарнисажного покрытия на футеровку конвертера. После этого на днище конвертера оставляют шлак с предыдущей плавки в количестве 40 кг/т. Его загущают присадкой извести в количестве 30 кг/т и магнийсодержащих материалов, (например, доломит) в количестве 10 кг/т. После этого заваливают лом и заливают жидкий чугун. Шихтовку плавки в 140-тонном конвертере для обеспечения свободного борта в ковше 700-1000 мм рассчитывают на 100-110 т годной рельсовой стали.

Десульфурацию у днища конвертера начинают еще во время заливки чугуна за счет шлака, извести и магнийсодержащих материалов, лежащих на днище. Десульфурацию у днища продолжают и с началом продувки. В результате повышения температуры шлак у днища начинает плавиться и всплывать в период от 5 до 8 минут от начала продувки и процесс десульфурации проводят в объеме конвертерной ванны.

Дефосфорацию ведут на поверхности конвертерной ванны. Для этого с началом продувки и до 5-6 мин на поверхность конвертерной ванны присаживают несколькими порциями следующие материалы: известь в количестве 80 кг/т, железорудные материалы (руда, окатыши, агломерат, окалина) в количестве 30 кг/т. Для обеспечения максимальной дефосфорации в этот период продувки положение фурмы превышает сложившуюся на данный момент величину рабочего положения фурмы на 250-350 мм. После 7,5-9 минут продувку прекращают, проводят промежуточное скачивание верхнего шлака (с фосфором) и всплывшего от днища шлака (с серой) в шлаковую чашу, находящуюся под конвертером. Вспененный шлак осаживают в шлаковой чаше. В конвертере осаживать шлак запрещают во избежании рефосфорации. Содержание в металле фосфора снижают с 0,060-0,180% до 0,015-0,035%, а серы с 0,025-0,050% до 0,010-0,020%.

При возобновлении продувки десульфурацию и дефосфорацию осуществляют на поверхности конвертерной ванны. При этом в конвертер присаживают следующие материалы: известь в количестве 20 кг/т, железорудные материалы (руда, окатыши, агломерат, окалина) в количестве 5 кг/т и плавиковый шпат в количестве 10 кг/т. За 2-3 мин до прекращения продувки, во избежание рефосфорации, в конвертер присаживают железорудные материалы в количестве 0,1-1,0 от выбросов несколькими порциями не более чем по 1,0-1,5 кг/т, во избежание выбросов. За это время содержание фосфора снижают с 0,015-0,035% до 0,005-0,015%, а серы с 0,010-0,020% до 0,008-0,015%. Перед выпуском запечатывают летку с помощью легкоплавкой вставки или стального конуса. Ковш наполняют инертным газом.

Наклоняют конвертер на выпуск. После того как на летку натечет сталь, а конвертерный шлак всплывет, легкоплавкая вставка (или стальной конус) прогорают, освобождая летку, начинают выпуск стали (без конвертерного шлака) в ковш. Продувку металла инертным газом через днище ковша осуществляют на протяжении всего выпуска, при этом высокая раскислительная способность углерода обеспечивает низкое содержание кислорода в стали и эффективную десульфурацию стали на выпуске. Инертный газ, нагреваясь и поднимается вверх, защищает сталь в ковше и в струе, вытекающей из летки от кислорода атмосферы. Перед окончанием выпуска в ковше наводят покровный шлак присадкой извести в количестве 7 кг/т и плавикового шпата в количестве 1 кг/т, а в летку конвертера сбрасывают дротик, который не позволяет конвертерному шлаку попасть в ковш. После выпуска содержание серы в стали снижают с 0,008-0,015% до 0,001-0,010%.

Таким образом, предложенный способ производства рельсовой стали в конвертере способствует снижению содержания фосфора с 0,060-0,180% до 0,005-0,015%, а серы с 0,025-0,050% до 0,001-0,010%.

Для прекращения десульфурации и образования сульфидных неметаллических включений в рельсовой стали после выпуска и перед вакуумированием снижают основность покровного шлака (CaO/SiO2) с 3-12 до 1,1-1,7 путем присадки прокаленного кварцита песка в количестве 5 кг/т. Такой шлак при вакуумировании эффективно ассимилирует неметаллические включения и обеспечивает снижение их содержания в рельсовой стали вплоть до полного исчезновения.

Если содержание серы в металле перед вакуумированием получают меньше 0,008%, в ковш присаживают порошковую проволоку, содержащую серу, до ее содержания 0,008-0,015%.

Источники информации

1. Пат. РФ № 2139365 М кл. C22C 38/50, 1998.

2. Пат. РФ № 2233339 С1, C21C 5/52, 27.07.2004.

1. Способ производства рельсовой стали в кислородном конвертере, включающий загрузку в конвертер твердых шихтовых материалов, заливку жидкого чугуна, плавление, продувку расплава кислородом через фурму, промежуточное скачивание конвертерного шлака, выпуск расплава в ковш, продувку его инертным газом через днище, раскисление, легирование расплава, отсечку конвертерного шлака в начале и конце выпуска расплава, наведение покровного шлака в ковше и обработку расплава в вакууматоре, отличающийся тем, что на днище конвертера оставляют шлак предыдущей плавки в количестве 15-50 кг/т, на него присаживают известь и магнийсодержащие материалы в количестве 30-50 кг/т, после заливки чугуна и начала продувки расплава кислородом в течение 5-6 мин в конвертер подают известь в количестве 30-100 кг/т и железорудные материалы в количестве 10-40 кг/т, продувку расплава кислородом ведут при положении фурмы на 250-350 мм выше ее рабочего положения в течение 7,5-9 мин, затем продувку прекращают и осуществляют промежуточное скачивание всплывшего от днища конвертера шлака и верхнего шлака, после промежуточного скачивания шлака возобновляют продувку расплава кислородом, присаживают известь в количестве 10-30 кг/т, железорудные материалы в количестве 1-10 кг/т и плавиковый шпат в количестве 1-20 кг/т, за 2-3 мин до окончания продувки кислородом подают железорудные материалы в количестве 1-10 кг/т несколькими порциями не более 1,0-,1,5 кг/т каждая, в конце выпуска расплава из конвертера в ковше наводят покровный шлак присадкой извести в количестве 4-10 кг/т и плавикового шпата в количестве 1-2 кг/т.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед обработкой расплава в вакууматоре снижают основность покровного шлака в ковше до 1,1-1,7 присадкой прокаленного кварцевого песка в количестве 2-5 кг/т.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед обработкой расплава в вакууматоре в расплав присаживают порошковую проволоку, содержащую серу для обеспечения ее содержания в стали 0,008-0,015%.



 

Похожие патенты:

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.

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.
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 относится к области черной металлургии, в частности к производству особонизкоуглеродистых сталей с внепечной обработкой и разливкой на установках непрерывной разливки стали.

Изобретения относятся к черной металлургии, а конкретно к выплавке стали в сталеплавильном агрегате - электродуговой печи, кислородном конвертере или индукционной печи.

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.

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.

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.
Изобретение может быть использовано при выплавке сталей, предназначенных для производства труб, изделий транспортного, химического и энергетического машиностроения, металлоизделий в «северном исполнении» и т.д.

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.

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.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу получения нержавеющей стали в конвертере. Способ включает введение вспенивающего материала между слоем шлака, образовавшегося в результате окислительного рафинирования в конвертере, и расплавленным металлом в виде смеси из оксида металла или носителя железа, углерода и связующего материала в виде гранул или брикетов.
Изобретение относится к черной металлургии, а в частности к способу производства качественных сталей. .
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к конвертерной переработке ванадийсодержащего чугуна. .
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способу выплавки стали в кислородном конвертере. .
Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к выплавке стали в конвертере. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности для производства стали в кислородном конвертере. .
Изобретение относится к металлургии, в частности к переделу ванадиевого чугуна дуплекс-процессом. .

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам выплавки стали. .

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано при выплавке стали в конвертере, в том числе в конвертере с комбинированной продувкой расплава.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству коррозионностойкой стали с внепечной обработкой и разливкой на установке непрерывной разливки. В способе осуществляют выплавку стали в сталеплавильном агрегате, выпуск расплава в ковш, рафинирование стали в процессе выпуска и доводки на установке печь-ковш. Во время выпуска в ковш присаживают флюс в количестве 4-10 кг/т стали, содержащий 40-85% Al2O3 и 2,0-12,0% СаО, алюминий в количестве 1,0-1,9 кг/т стали, известь в количестве 5-12 кг/т стали, кремний и марганецсодержащие ферросплавы в количестве 5-10 кг/т стали, во время доводки на установке печь-ковш на шлак присаживают алюминиевую сечку в количестве 0,3-2,0 кг/т стали, а в металл вводят кальцийсодержащие материалы из расчета 0,05-0,2 кг кальция на тонну стали. Во время выпуска отношение СаО/Al2O3 в шлаке должно составлять менее 3,5, а во время доводки на установке печь-ковш в металл вводят карбид кремния в количестве не более 1,2 кг/т стали. Изобретение позволяет повысить чистоту стали по коррозионноактивным неметаллическим включениям для исключения образования и развития локальной коррозии и увеличения эксплуатационной стойкости труб. 2 з.п. ф-лы, 1 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 кгт. В конце выпуска расплава наводят покровный шлак присадкой извести и плавикового шпата. Использование изобретения обеспечивает высокую эксплуатационную стойкость рельсов. 2 з.п. ф-лы.

Наверх