Способ внепечной обработки стали кальцием



Способ внепечной обработки стали кальцием
Способ внепечной обработки стали кальцием
Способ внепечной обработки стали кальцием
Способ внепечной обработки стали кальцием

 


Владельцы патента RU 2535428:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук (ИМЕТ УрО РАН) (RU)

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к способам внепечной обработки стали кальцием. Сталь выпускают из сталеплавильного агрегата в ковш, подавая в него раскислители, легирующие и шлакообразующие материалы, а также кальцийсодержащий материал, и продувают нейтральным газом. В качестве кальцийсодержащего материала используют сплав кальция с кремнием, подаваемый в ковш с расходом, обеспечивающим ввод на 1 тонну стали кальция 270-310 г при температуре стали, превышающей температуру ликвидус (Тл) на 120- 200°C. Изобретение позволяет повысить технологичность стальных слитков за счет повышения пластичности стали, стабилизировать процесс разливки вследствие улучшения способности расплава стали переохлаждаться и снижения содержания в ней неметаллических включений. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к способам внепечной обработки стали.

Известен способ внепечной обработки стали кальцием, включающий выпуск стали из сталеплавильного агрегата в сталеразливочный ковш, подачу в ковш раскислителей, легирующих и шлакообразующих материалов в виде кальцийсодержащих материалов и продувку стали в ковше нейтральным газом. В качестве кальцийсодержащего материала используют порошковую проволоку с комбинированным наполнителем, состоящим из механической смеси силико-кальция СК15 и металлического кальция в количестве 0,3-1,0 кг/т из расчета получения содержания кальция в металле 0,0012-0,0040%. Продувку стали осуществляют аргоном с суммарным расходом 0,2-0,5 л/(т·мин) продолжительностью 7-10 мин (Патент РФ 2461635, МПК С21С 7/04. Способ внепечной обработки стали кальцием, опубликовано 20.09.2012). Основным техническим результатом данного способа является повышение чистоты стали по неметаллическим включениям.

Существенными недостатками данного способа являются:

- критерием эффективности модифицирования выбран широкий интервал содержания кальция в стали (0,0012-0,0040%). Этот критерий некорректен, поскольку он характеризует не столько количество растворенного в металле кальция, сколько содержание в нем включений, так как из-за высокого сродства к кислороду и сере кальций в стали, в основном, входит в состав оксидных, сульфидных и оксисульфидных включений. Для использования содержания кальция в стали в качестве критерия эффективности модифицирования необходимо учитывать его распределение по металлической, оксидной и сульфидным фазам, чего нет в прототипе, и что чрезвычайно трудно обеспечить на практике;

- не учитывается важнейший технологический фактор - температура стали во время ввода кальцийсодержащего материала. Нами установлено, что при снижении температуры при вводе кальция ниже (Тл+120°C), где Тл - температура ликвидус стали, эффект модифицирования может не проявляться совсем, а при повышении более (Тл+120°C) эффект модифицирования почти монотонно растет с повышением температуры. Кроме того, с ростом температуры расширяется концентрационная область существования жидких продуктов раскисления, в том числе алюминатов кальция, что способствует лучшему удалению неметаллических включений.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение эффективности модифицирования стали кальцием, приводящее к улучшению технологичности стальных слитков за счет повышения пластичности стали, улучшение «разливаемости» стали вследствие улучшения способности стали переохлаждаться и снижения содержания в ней неметаллических включений.

Для достижения указанного результата предлагается в способе внепечной обработки стали кальцием, включающем выпуск стали из сталеплавильного агрегата в сталеразливочный ковш, подачу в ковш раскислителей, легирующих и шлакообразующих материалов, а также кальцийсодержащего материала, продувку стали в ковше нейтральным газом, согласно изобретению в качестве кальцийсодержащего материала используют сплав кальция с кремнием, подаваемый в ковш с расходом, обеспечивающим ввод на 1 тонну стали 270-310 г кальция, и при температуре стали, превышающей температуру ликвидус (Тл) на 120-200°C.

При этом можно использовать сплав кальция и кремния марки СК30 в количестве 0,9-1,0 кг на тонну стали.

В качестве контролирующих параметров при осуществлении способа учитывалось, что эффект модифицирования, который приводит к повышению технологичности слитка, определяется не только содержанием в металле неметаллических включений, но и пластичностью металлической матрицы, зависящей от структурного состояния расплава стали перед кристаллизацией. Поэтому в качестве критерия эффективности модифицирования выбрана способность стали переохлаждаться, которая одновременно определяется двумя важнейшими факторами: содержанием в стали включений, играющих роль подложек, и наличием в структуре расплава атомных ассоциаций - кластеров, снижающих образование зародышей критического размера. Атомные ассоциации представляют собой объемы локального упорядочения, в пределах которых строение жидкости во многом подобно строению твердого тела. Атомные ассоциации, в основном, являются структурами, посредством которых протекают процессы распределения легирующих элементов и примесей в структурах ближнего порядка железа. Таким образом, жидкая сталь в течение некоторого времени после расплавления, а также введения легирующих и раскислителей представляет собой неоднородную микроэмульсию, состоящую из локальных объемов, отличающихся друг от друга по химическому составу и структуре ближнего порядка, даже если на макроуровне фиксируется полное расплавление шихты и ферросплавов. Уровень однородности расплава влияет на степень переохлаждения стали, поскольку наличие группировок атомов снижает работу образования зародыша критического размера. В свою очередь, сталь, способная к большему переохлаждению, кристаллизуется с образованием более дисперсных структур, что приводит к повышению механических свойств металла. Таким образом, большая величина переохлаждения соответствует большей чистоте стали по включениям и более благоприятной микрооднородной структуре расплава стали, и поэтому является комплексным критерием эффективности модифицирования стали. Кроме того, обнаружение в отложениях сталеразливочных стаканов помимо включений и затвердевшей при разливке металлической фазы свидетельствует о том, что способность металла к переохлаждению влияет и на разливаемость стали.

Указанный технический результат достигается тем, что важнейшие параметры технологии модифицирования (температура и расход кальция) подобраны, исходя из экстремального характера их влияния на переохлаждение стали. Заявленная температура ввода и расход кальцийсодержащего материала выбраны из следующих предпосылок опытным путем.

Расход кальцийсодержащего сплава, обеспечивающего ввод 270-310 грамм кальция на 1 тонну стали, определен из результатов исследования влияния расхода кальция на величину переохлаждения модельного расплава железа с углеродом (рис.1).

Температура, при которой необходимо вводить кальцийсодержащий материал, определена при исследовании влияния температуры нагрева стали на ее способность к переохлаждению (рис.2). Из данных исследований следует, что ввод оптимального количества кальция приводит к снижению температуры распада атомных ассоциаций с температур (Тл+270°C) до (Тл+120°C). При этом превышение температур над Тл в модифицированной стали более чем на 120°C приводит к практически линейному росту переохлаждения, то есть к монотонному повышению эффекта модифицирования. Нагрев же до температур ниже порогового значения, с которого начинается распад кластеров, не приводит к повышению степени переохлаждения.

Таким образом, традиционная практика ввода кальцийсодержащих сплавов, согласно которой их вводят в сталь на завершающей стадии ее обработки, практически перед разливкой, т.е. при температурах, превышающих Тл всего на 60-80°C, не позволяет полностью раскрыть потенциал кальция как модификатора. Кроме того, установлено, что с повышением температуры расширяется концентрационная область существования жидких продуктов раскисления, в том числе алюминатов кальция и сульфидов, что способствует более эффективному удалению включений (рис.3).

Заявляемый способ внепечной обработки стали кальцием был реализован в электросталеплавильном цехе при выплавке более 100 плавок наиболее браконесущих (в том числе 42CrMo4V, CK45 и других) марок стали. Выплавка металла производилась в ДСП-60, его рафинирование, раскисление и легирование на агрегате «ковш-печь», при этом после получения требуемого химического состава производили обработку металла порошковой проволокой из сплава кальция и кремния марки СК30 с расходом 0,9-1,0 кг/т, обеспечивающим ввод в сталь 270-310 грамм кальция на 1 тонну стали, при температуре, превышающей Тл стали на 130-200°C, и продувке металла нейтральным газом.

В результате реализации предлагаемого способа существенно улучшилась разливаемость стали, снизилось в 2-4 раза общее количество включений в стали различных марок (рис.4), уровень брака ультразвукового контроля поковок, произведенных из наиболее браконесущих марок, снизился с 47 до 6%.

1. Способ внепечной обработки стали кальцием, включающий выпуск стали из сталеплавильного агрегата в сталеразливочный ковш, подачу в ковш раскислителей, легирующих и шлакообразующих материалов, а также кальцийсодержащего материала, продувку стали в ковше нейтральным газом, отличающийся тем, что в качестве кальцийсодержащего материала используют сплав кальция с кремнием, который подают в ковш с расходом, обеспечивающим ввод на 1 тонну стали кальция 270-310 г при температуре стали, превышающей температуру ликвидус (Тл) на 120-200°C.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют сплав кальция и кремния марки СК30 в количестве 0,9-1,0 кг на 1 тонну стали.



 

Похожие патенты:

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

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству коррозионностойкой стали с внепечной обработкой и разливкой на установке непрерывной разливки.
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к раскислительным рафинировочным смесям при внепечной обработке металла на агрегате печь-ковш. В качестве материала, содержащего CaF2, используют флюс следующего состава, мас.%: 23-43 MgO, 25-45 Al2O3, 10-20 SiO2, 5-10 CaO и 2-7 CaF2.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу комплексной внепечной обработки жидкой стали в ковше инертными газами. Осуществляют электродуговой подогрев металла со шлаком тремя полыми электродами, установленными по центру свода агрегата ковш-печь, продувку и перемешивание металла у его поверхности и внизу у поверхности днища инертными газами, подаваемыми через отверстия в полых электродах, и через устройство в днище ковша, соответственно.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для внепечной обработки жидкой стали инертными газами и сыпучими порошкообразными материалами в агрегате ковш-печь, который снабжен закрепленной на корпусе ковша под его сводом футерованной фурмой для продувки жидкого металла инертным газом с установленным в верхней ее части защитным конусом, имеющим сопла для подачи инертного газа на шлак вокруг фурмы, при этом полые электроды установлены в отверстиях по центру свода ковша, а упомянутое устройство для продувки жидкого металла в днище ковша размещено со смещением от осей полых электродов.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу и комплексу для производства стали. Комплекс содержит дуговую печь, ковшевую металлургическую печь, устройство вакуумирования и участок разливки, при этом производительность комплекса для производства стали ограничена плавильной мощностью дуговой печи.
Изобретение относится к металлургии, в частности к сплавам для легирования, рафинирования и модифицирования сталей для изготовления деталей, работающих при температурах до минус 60°С.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к присадке проволоки с наполнителем для легирования расплавленной стали. Проволока содержит металлическую оболочку, расположенную вокруг смешанного вещества, состоящего из FeNb и Si.
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в литейном производстве при изготовлении отливок с повышенными механическими и служебными свойствами.
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.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к ферросплавному производству, и может быть использовано в сталеплавильном производстве для микролегирования и раскисления металлического железоуглеродистого расплава бором. Комплексный сплав содержит, мас.%: бор 0,5-2,0, хром 20-35, кремний 35-55, железо и примеси остальное. Изобретение позволяет получить комплексный борсодержащий сплав с высокой и стабильной степенью усвоения бора для обработки широкого сортамента марок сталей. 2 табл.

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к внепечной обработке стали проволокой с порошковым наполнителем. Наполнитель порошковой проволоки содержит, мас.%: барий 5-28, кальций 1-30, кремний 30-65, алюминий 0-5, железо остальное. Изобретение позволяет повысить чистоту высокоуглеродистой стали по неметаллическим включениям и раскатанным загрязнениям, механические свойства стали, оптимизировать технологический процесс производства стали, обеспечить более высокое усвоение кальция и бария из наполнителя, а также исключить случаи затягивания сталеразливочного стакана, снизить уровень брака готового металла по внутренним дефектам, выявляемым ультразвуковым контролем, повысить качество стальных изделий за счет улучшения их механических свойств. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при внепечной обработке жидкой стали. Проволока состоит из стальной оболочки и наполнителя, содержащего металлический кальций, а в качестве шлакообразующего материала используют один или несколько компонентов из группы, включающей доломитизированную известь, обожженный доломит, материалы цементного производства, плавленый рафинировочный шлак, плавиковый шпат, хлорид кальция, хлорид натрия, при следующем соотношении компонентов наполнителя, мас.%: кальций металлический 25-55, шлакообразующий материал остальное. Изобретение обеспечивает высокую эффективность использования компонентов, входящих в наполнитель, за счет снижения количества оксидных, оксисульфидных и сульфидных включений в готовом металле. 2 з.п. ф-лы, 1 пр., 2 табл.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу производства трубной стали. Способ включает модифицирование металла кальцием после перегрева металла, содержащего не более 0,003 % серы и не более 0,01 % алюминия, над температурой ликвидус не менее 120°С, и длительной, не менее 20 минут, продувки металла аргоном в условиях вакуума. Разливку осуществляют в условиях электромагнитного перемешивания металла в кристаллизаторе при значениях тока 120-200 А и частотой 2,0-4,0 Гц, в зависимости от диаметра непрерывнолитой заготовки. Использование способа обеспечивает заданную чистоту металла по коррозионно-активным неметаллическим включениям, а также повышение стойкости труб при эксплуатации в агрессивных средах. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.
Изобретение относится к черной металлургии, а именно к внепечной обработке стали порошкообразными реагентами. Проволока содержит стальную оболочку и порошковый наполнитель, содержащий компоненты в следующем соотношении, мас.%: кальций 26-55, кремний 31-65, алюминий не более 3,0, углерод не более 2,0, фосфор не более 0,05, марганец не более 1,0, хром не более 0,5, железо - остальное. Изобретение позволяет повысить степень использования кальция, обеспечить полную глобуляризацию неметаллических включений, снизить расход проволоки при внепечной обработке стали. 1 з.п. ф-лы.

Изобретения относятся к области металлургии, в частности к оборудованию для внепечной обработки жидкого металла в ковше, и могут быть использованы для ввода в жидкий металл алюминия в виде проволоки и других добавок в составе порошковых проволок. В способе бухту базируют по поверхности первоначальной намотки проволоки, соответствующей внутренней поверхности бухты, разматывание осуществляют с ее внешней стороны в порядке, обратном первоначальной намотке проволоки, с принудительной синхронизацией скорости размотки проволоки с подачей в жидкий металл, а при работе подающих роликов в режиме реверса осуществляют обратную синхронную намотку проволоки на бухту. Кроме того, устройство подачи проволоки в ковш может быть выполнено в виде одноручьевого трайб-аппарата с многорежимной подачей, включая возможность подачи в режиме реверса, или в виде многоручьевого трайб-аппарата с многорежимной подачей, включая возможность подачи в режиме реверса. Изобретение позволяет устранять скручивающие и растягивающие напряжения в подаваемой проволоке, а также увеличить точность позиционирования, дозирования, эффективность усвоения вводимых добавок и снизить требования к физико-механическим характеристикам оболочки порошковой проволоки. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 10 ил., 3 пр.

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано для совершенствования технологии микролегирования стали бором. Микролегирование стали бором осуществляют на выпуске присадкой в ковш алюминия и комплексного сплава ферросиликобора в количестве 4,0-7,5 кг/т стали с отношением алюминия к ферросиликобору в пределах (0,25-0,50), при этом ферросиликобор содержит, мас.%: 60-65 Si и 0,5-2,0 В. Изобретение позволяет снизить затраты на производство металла, сократить время внепечной обработки на установке ковш-печь и повысить качество металлопродукции. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности, к способам обработки жидкого металла в ковше. В способе осуществляют выпуск плавки из сталеплавильного агрегата, ввод раскислителей и жидкого шлака предыдущей плавки. Во время слива металла из сталеплавильного агрегата в стальковш производят присадку кремний и марганецсодержащих ферросплавов в количестве до 80 кг/т стали, после окончания слива металла на него осуществляют слив жидкого шлака предыдущей плавки в количестве 0,5-32,0 кг/т стали, затем производят обработку металла на установке печь-ковш, во время которой присаживают карбид кремния и карбид кальция в количестве 0,5-2,5 и 0,2-0,6 кг/т стали соответственно и обеспечивают соотношения в стали: [Mn]/[Si]≥3 и [Mn]/[S]≥20, где [Мn], [Si], [S] - содержание марганца, кремния и серы в металле,соответственно, %. Изобретение позволяет снизить себестоимость производства стали при сохранении ее качества. 1 табл.

Изобретение относится к области черной металлургии, в части производства особонизкоуглеродистых сталей с внепечной обработкой и разливкой на установках непрерывной разливки стали. Способ включает выпуск металла в сталь-ковш, который осуществляют при температуре металла не менее 1630°C, вакуумное обезуглероживание проводят в течение 15-20 мин, при давлении в вакуум-камере менее 0,2 кПа, после чего повышают давление в вакуумкамере до не менее 20 кПа, затем присаживают алюминий совместно с известью в количестве, обеспечивающем получение содержания в металле алюминия не менее 0,01% и основности шлака 0,8-1,4, после чего, не менее чем через 2 мин, присаживают алюминий из расчета получения его в металле не менее 0,04%, производят легирование металла и осуществляют обработку металла кальцием в количестве 0,1-0,35 кг кальция на тонну металла, после чего сталь-ковш подают на разливку. Изобретение позволяет исключить затягивание погружных и разливочных стаканов при разливке стали за счет снижения количества неметаллических включений, а также обеспечивает увеличение выхода годного металла за счет большего количества слябов, разлитых в стационарных режимах без резкого перепада скорости разливки и значительного колебания уровня металла в кристаллизаторе. 2 табл.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам смесей для легирования и модифицирования сталей, используемых для производства литых изделий высокой эксплуатационной надежности для работы техники, железнодорожных вагонов в сложных низкотемпературных климатических условиях. В составе модифицирующей смеси используют азотированный титаносодержащий сплав и нитрид силикокальция, полученных самораспространяющимся высокотемпературным синтезом (СВС), при следующем содержании компонентов, мас.%: азотированный титансодержащий сплав 30-95, нитрид силикокальция 5-70, при этом смесь содержит химические элементы в количественном соотношении, мас.%: титан 18-65, кремний 2-32, кальций 1-18, алюминий 3-10, азот 7-20, железо - остальное. В качестве титансодержащего сплава используют ферротитан или отходы титанового производства в виде шлака огневого реза титана и его сплавов. Изобретение позволяет повысить надежность литых несущих деталей при низкотемпературных условиях эксплуатации и живучесть модифицирующей смеси в ковшах большой емкости, а также улучшить литейно-механические свойства стали, т.е. понизить пористость, повысить трещиноустойчивость и дисперсность дендритной литой структуры. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.
Наверх