Способ производства ниобийсодержащей стали

Авторы патента:

Курдюмов Георгий Евгеньевич (RU)

Ключников Александр Евгеньевич (RU)

Швецов Алексей Александрович (RU)

Никонов Сергей Викторович (RU)

Салиханов Павел Алексеевич (RU)

C21C7/00 - Обработка расплавленных ферросплавов, например стали, не отнесенная к группам C21C 1/00-C21C 5/00 (обработка расплавленных металлов во время формования B22D 1/00,B22D 27/00; переплавка черных металлов C22B)

Владельцы патента RU 2569621:

Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") (RU)

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к способу производства ниобийсодержащей стали. Cпособ включает выплавку металла в сталеплавильном агрегате, выпуск металла в сталь-ковш. Обеспечивают толщину слоя шлака в сталь-ковше не более 200 мм и подают металл на установку печь-ковш для внепечной обработки. Во время внепечной обработки металла на установке печь-ковш вводят феррониобий в стальных емкостях, содержащих феррониобий в количестве 5-25 кг, фракционным составом не более 4 мм при общем расходе феррониобия 0,01-1,0 кг на тонну металла. Во время присадки феррониобия поддерживают содержание FeO в шлаке не более 2,0 % и осуществляют продувку металла аргоном с расходом 150-2000 л/мин. Использование изобретения обеспечивает повышение степени усвоения ниобия в металле. 2 з.п. ф-лы, 1 пр.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к легированию стали ниобием.

Известен способ производства низколегированной стали с ниобием, включающий выплавку и раскисление стали, введение в расплав восстановителей и порошкообразного материала, содержащего оксид ниобия, отличающийся тем, что восстановители и материал, содержащий оксид ниобия, вводят одновременно в виде смеси оксида ниобия с гранулированным кальцием и материалом, выбранным из группы: алюминий, ферросилиций, силикокальций, при следующем соотношении компонентов в смеси, мас. оксид ниобия 54-66; кальций 9-25; материал, выбранный из группы: алюминий, ферросилиций, силикокальций - остальное, причем смесь вводят в расплав в количестве (22-29)N кг на 1 т стали, где N требуемое содержание ниобия в готовой стали, мас. [патент RU 2044063, МПК С21С 7/064, 1995].

Недостатками данного способа являются низкая степень усвоения ниобия и высокая трудоемкость производства ниобийсодержащей проволоки, что увеличивает себестоимость производства стали.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ выплавки ниобийсодержащей стали, включающий завалку шихты, содержащей углерод и марганец, расплавление, нагрев металла в сталеплавильном агрегате и его последующее окислительное рафинирование с продувкой кислородом сверху, вакуумирование, введение ниобийсодержащего ферросплава, отличающийся тем, что ниобийсодержащий ферросплав вводят в металл после вакуумирования в виде ниобийсодержащей порошковой проволоки, количество которого определяют из соотношения [патент RU 2243268, МПК С21С 7/00, С21С 7/10 2004].

Недостатком данного способа является относительно низкая степень усвоения ниобия, а также высокая трудоемкость производства ниобийсодержащей проволоки, что увеличивает себестоимость производства стали.

Технический результат изобретения - повышение степени усвоения ниобия в металле.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе производства ниобийсодержащей стали, включающем выплавку металла в сталеплавильном агрегате, выпуск металла в сталь-ковш, ввод феррониобия в процессе внепечной обработки металла, согласно изобретению после выпуска металла из сталеплавильного агрегата обеспечивают толщину слоя шлака в сталь-ковше не более 200 мм, ввод феррониобия в количестве 0,01-1,0 кг на тонну стали осуществляют во время обработки металла на установке печь-ковш в виде стальных емкостей, содержащих феррониобий в количестве 5-25 кг, фракционным составом не более 4 мм, при этом во время присадки феррониобия поддерживают содержание FeO в шлаке не более 2,0% и осуществляют продувку металла аргоном с расходом 150-2000 л/мин. Во время присадки феррониобия поддерживают температуру металла в диапазоне 1550-1650°С. Толщина стенок стальных емкостей содержащих феррониобий 0,1-1,0 мм.

Сущность предложенного способа заключается в следующем.

Толщина шлака более 200 мм не позволяет провести качественное раскисление шлака за требуемый промежуток времени обработки. Не восстановленные из шлака оксиды снижают степень усвоения ниобия в металле.

Ввод феррониобия в количестве 0,01-1,0 кг на тонну стали необходим для получения в стали требуемого содержания ниобия. Ввод большего, либо меньшего количества феррониобия приведет к содержанию ниобия в стали вне требуемого диапазона.

Количество феррониобия в одной стальной емкости менее 5 кг приводит к удорожанию производства феррониобия, что повышает себестоимость производства стали, а также увеличивает время присадки феррониобия в сталь-ковш, вследствие чего возрастает продолжительность внепечной обработки металла. Количество феррониобия в одной стальной емкости более 25 кг ведет к повышению трудозатрат на его отдачу в сталь-ковш, а также может снижать степень усвоения ниобия.

Фракция феррониобия свыше 4 мм увеличивает время растворения феррониобия в металле и снижает степень его усвоения.

Увеличение содержания FeO в шлаке более 2,0% снижает степень усвоения ниобия в металле.

Продувка металла аргоном с расходом менее 150 л/мин не приводит к требуемому перемешиванию металла и его усреднению по химсоставу и температуре. Это увеличивает скорость растворения ниобия в металле и повышает ликвацию ниобия по объему ковша.

Продувка металла аргоном с расходом более 2000 л/мин приводит к оголению металла, его вторичному окислению и снижению коэффициента усвоения ниобия, а также к существенным потерям тепла и необходимости дополнительного подогрева металла после ввода ниобия в расплав.

Температура металла во время ввода феррониобия должна исключить необходимость дальнейшего подогрева металла. Температура ниже 1550°С приведет к необходимости дополнительного нагрева металла и в зоне контакта дуги будет происходить интенсивное окисление ниобия. Температура металла выше 1650°С приведет к необходимости выдержки металла для его подстуживания, что увеличит время от отдачи феррониобия до начала разливки и снизит коэффициента усвоения ниобия из-за длительного контакта металла со шлаком.

Толщина стенок стальных емкостей менее 0,1 мм увеличивает вероятность их повреждения при транспортировке, а также снижает защитные свойства стенки при прохождении стальной емкости через слой шлака в момент присадки феррониобия. Толщина стенки стальной емкости более 1 мм ведет к удорожанию производства феррониобия, а также приводит к увеличению времени расплавления стальной емкости, из-за чего возрастает время растворения ниобия в металле.

Пример реализации способа.

Предложенный способ легирования стали ниобием был реализован в кислородно-конвертерном цехе.

В кислородном конвертере выплавлялся металл, после этого его выпускали в сталь-ковш, при этом обеспечивали толщину слоя шлака в сталь-ковше не более 200 мм, затем металл подавался на установку печь-ковш, где осуществлялся ввод феррониобия фракционным составом не более 4 мм, в стальных емкостях массой 5-25 кг. Общий расход феррониобия соответствовал диапазону 0,01-1,0 кг на тонну стали. Во время присадки феррониобия поддерживали содержание FeO в шлаке не более 2,0%, температуру металла 1550-1650°С и осуществляли продувку металла аргоном с расходом 150-2000 л/мин. Толщина стенок стальных емкостей составляла 0,5 мм.

Проведенные эксперименты показали, что степень усвоения ниобия составляет порядка 97%, в то время как степень усвоения ниобия по ранее использованной технологии (присадка феррониобия в виде кускового материала, непосредственно после выпуска металла из конвертера, с последующим подогревом металла на установке печь-ковш) составляет порядка 80%.

Таким образом, предложенный способ производства ниобийсодержащей стали позволяет повысить степень усвоения ниобия в металле и тем самым снизить себестоимость производства стали.

1. Способ производства ниобийсодержащей стали, включающий выплавку металла в сталеплавильном агрегате, выпуск металла в сталь-ковш и ввод феррониобия в процессе внепечной обработки металла, отличающийся тем, что после выпуска металла в сталь-ковше обеспечивают толщину слоя шлака не более 200 мм и подают металл на установку печь-ковш для внепечной обработки, во время которой феррониобий вводят в виде стальных емкостей, содержащих феррониобий фракционным составом не более 4 мм в количестве 5-25 кг, при общем расходе феррониобия, равном 0,01-1,0 кг на тонну металла, при этом во время присадки феррониобия поддерживают содержание FeO в шлаке не более 2,0 % и осуществляют продувку металла аргоном с расходом 150-2000 л/мин.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что во время присадки феррониобия поддерживают температуру металла в диапазоне 1550-1650°С.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что толщина стенок стальных емкостей, содержащих феррониобий, составляет 0,1-1,0 мм.

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.

Способ производства особонизкоуглеродистой стали // 2564205

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

Способ внепечной обработки стали // 2564202

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.

Способ микролегирования стали бором // 2563400

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.

Способ обработки расплава металла в ковше и установка для его осуществления (варианты) // 2561553

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.

Проволока для внепечной обработки металлургических расплавов // 2558746

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.

Способ производства трубной стали // 2555304

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.

Порошковая проволока для комплексной обработки жидкой стали // 2542036

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.

Порошковая проволока для внепечного модифицирования высокоуглеродистой стали // 2541218

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.

Комплексный сплав для микролегирования и раскисления стали на основе железа // 2537677

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.

Способ производства низколегированной трубной стали // 2574529

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к производству качественных сталей с внепечной обработкой. В способе осуществляют выпуск металла в сталь-ковш при температуре металла не менее 1680°C в течение не менее 4 мин, во время выпуска присаживают кальцийсодержащие шлакообразующие материалы в количестве не менее 2,8 кг/т стали и марганецсодержащие ферросплавы в количестве не более 7 кг/т стали, затем в течение 7-15 мин производят вакуумирование металла, после чего осуществляют ввод алюминия до его содержания в металле в количестве 0,04-0,06%, легирование кремний- и марганецсодержащими ферросплавами в количестве 5-20 кг/т стали, затем на установке печь-ковш проводят нагрев металла до температуры 1620-1650°C, производят ввод кальцийсодержащих шлакообразующих материалов в количестве 1-2 кг/т стали, после чего осуществляют повторное вакуумирование металла в течение 13-18 мин, а затем выполняют окончательное легирование металла и его обработку кальцийсодержащим реагентом в количестве 0,05-0,3 кг/т стали. Изобретение позволяет снизить содержание неметаллических включений и газов при гарантированном получении в стали углерода менее 0,06%. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

Низкозатратное получение низкоуглеродистой, низкосернистой и низкоазотистой стали с применением обычного сталеплавильного оборудования // 2576357

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу получения стали с низким, менее 0,035 вес.%, содержанием углерода. Способ включает следующие этапы: доведение жидкой стальной композиции в сталеплавильной печи до температуры выпуска, заданной для обессеривания, выпуск в ковш неуспокоенной жидкой стальной композиции с уровнем кислорода примерно от 600 до 1120 ppm, подачу шлакообразующего соединения в ковш для образования шлаковой корки на жидкой стальной композиции в ковше, перемещение жидкой стальной композиции в ковше в вакуумный дегазатор, обезуглероживание жидкой стальной композиции в вакуумном дегазаторе при разрежении ниже 650 миллибар, транспортировку жидкой стальной композиции в ковше в металлургическую ковшовую печь и раскисление жидкой стальной композиции, возвращение после раскисления в вакуумный камерный дегазатор для обессеривания и дегазации жидкой стальной композиции и разливку жидкой стальной композиции. Использование изобретения обеспечивает снижение износа футеровки и повышение производства стали. 17 з.п. ф-лы, 16 ил., 8 табл.

Способ производства стали (варианты) // 2577885

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве марганецсодержащей стали с использованием в качестве легирующих - оксидных марганецсодержащих материалов. В способе по первому варианту - во время выпуска металла из сталеплавильного агрегата, до наполнения сталеразливочного ковша на 0,2 его высоты, присаживают алюминий в количестве 1-6 кг/т стали, а до наполнения ковша на 0,3 его высоты - известь в количестве 1-6 кг/т стали, затем осуществляют присадку оксидного марганецсодержащего материала в количестве 1-35 кг/т стали, на шлак производят присадку алюминия фракционным составом не более 60 мм в количестве 1-3 кг/т стали, обеспечивают основность шлака в диапазоне 1,8-6 и толщину шлака не более 150 мм. По второму варианту - во время выпуска металла из сталеплавильного агрегата, до наполнения сталеразливочного ковша на 0,3 его высоты, присаживают известь в количестве 1-6 кг/т стали, после этого присаживают марганецсодержащий материал и алюминий фракционным составом не более 60 мм в количестве 1-35 и 2-7 кг/т стали, соответственно. По третьему варианту - во время выпуска металла из сталеплавильного агрегата, после наполнения сталеразливочного ковша на 0,3 его высоты, присаживают первую порцию марганецсодержащего оксидного материала в количестве 5-15 кг/т стали, затем присаживают алюминий фракционным составом не более 60 мм в количестве 3-8 кг/т стали, после этого присаживают вторую порцию марганецсодержащего оксидного материала в количестве 5-20 кг/т стали и известь в количестве 3-8 кг/т стали, затем производят присадку кремнийсодержащего материала в количестве до 20 кг/т стали. Изобретение позволяет снизить содержание неметаллических включений в стали и повысить степень извлечения марганца при легировании стали оксидными марганецсодержащими материалами. 3 н. и 2 з.п. ф-лы, 6 пр., 1 табл.

Способ производства нестабилизированной аустенитной коррозионно-стойкой стали // 2583220

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству нестабилизированной аустенитной коррозионно-стойкой стали с повышенным комплексом служебных свойств. В способе осуществляют расплавление шихтовых материалов в печи с получением легированного хромом и никелем расплава полупродукта, который переливают в ковш и подают в агрегат аргонно-кислородного рафинирования и осуществляют обезуглероживание расплава до содержания углерода не более 0,02% с последующей передачей ковша на установку печь-ковш, где осуществляют раскисление и легирование до получения заданного химического состава стали. Легирование осуществляют последовательно путем введения в расплав стали азота в количестве 0,08÷0,30% от массы расплава и мишметалла количестве 0,05÷0,35% от массы расплава. Изобретение позволяет повысить прочность при сохранении пластичности в используемых коррозионно-стойких низкоуглеродистых хромоникелевых сталях типа 18-10-11, что обеспечивает уменьшение веса сварных конструкций, увеличение надежности работы и срока их службы, а также снизить потери металла при производстве металлопродукции за счет повышения технологической пластичности при горячей деформации. 1 з.п. ф-лы, 2 пр., 3 табл.

Нетекстурированная электротехническая листовая сталь с превосходными магнитными свойствами и способ обработки кальцием этой стали // 2590740

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для производства нетекстурированной электротехнической листовой стали. Способ включает процесс вакуумного рафинирования (RH), причем процесс RH включает последовательное проведение стадии обезуглероживания, стадии раскисления алюминием и стадии добавления кальциевого сплава, при этом отношение промежутка времени между моментом времени для добавления алюминия на указанной стадии раскисления алюминием и моментом времени для добавления кальциевого сплава на указанной стадии добавления кальциевого сплава к промежутку времени между моментом времени для добавления алюминия на указанной стадии раскисления алюминием и конечным моментом времени процесса рафинирования RH составляет 0,2-0,8. Изобретение позволяет улучшить магнитные свойства нетекстурированной электротехнической листовой стали за счет добавления кальциевого сплава и обеспечивает контроль формы и количества включений без влияния на нормальный цикл обработки процесса рафинирования. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 7 пр., 4 табл., 4 ил.

Способ производства низкоуглеродистого феррохрома // 2590742

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве низкоуглеродистых сортов феррохрома. В способе используют шихту в виде гомогенезированной смеси измельченных материалов при соотношении (%): хромового концентрата, извести и ферросилиция 75% (45-44):(40-44):(15-12) соответственно, производят выпуск феррохрома из электропечи при содержании углерода 0,08-0,20% и его вакуум-кислородное обезуглероживание в ковше до содержания углерода 0,03-0,01%. При этом при содержании углерода в интервале 0,08-0,20% феррохром сначала продувают сверху газообразным кислородом с расходом 0,3-0,7 м3/(т·мин) при остаточном давлении в интервале 6,70-1,33 кН/м2 до получения [С]=0,05-0,06% и температуры 1720-1760°С, затем продувку кислородом прекращают, остаточное давление понижают до 0,130-0,067 кН/м2 и феррохром обезуглероживают без кислородной продувки до получения 0,03-0,01% [С]. Изобретение позволяет гарантированно снижать содержание углерода в получаемом феррохроме до 0,03-0,01% без существенного окисления хрома, а также снизить расход электроэнергии и получать более стабильное от плавки к плавке содержание хрома в феррохроме. 1 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 пр.

Способ и система для изготовления высокочистой легированной стали // 2598060

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для производства высоколегированной стали в комплексе для производства стали с множеством производственных участков, включающих одну электрическую дуговую печь, ковшовую металлургическую печь и участок вакуумной дегазации. Кроме того, раскрыт способ разливки стали из электрической дуговой печи или разливочного ковша в приемную емкость для расплавленного металла, причем для предотвращения поступления неметаллических включений в конечный продукт отклоняют гранулированный материал из литникового блока разливочного ковша от приемной емкости с помощью теплостойкого, сгорающего средства отклонения непосредственно перед входом разливочной струи в приемную емкость. Изобретение позволяет предотвратить ограничение скорости потока металла из-за образования полутвердой пробки, закупоривающей разливочное сопло. 5 н. и 16 з.п. ф-лы, 10 ил.

Способ выплавки стали в электросталеплавильной печи // 2608010

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству стали в дуговых электросталеплавильных печах. В способе осуществляют выплавку стали в печи, выпуск стали в сталь-ковш при температуре стали 1620-1690°С в течение 3-6 мин, во время выпуска присаживают карбид кальция в количестве 0,1-3,0 кг на тонну стали в стальных емкостях, содержащих карбид кальция в количестве 5-30 кг фракционным составом не более 30 мм, присаживают кремний и марганецсодержащие ферросплавы в количестве до 50 кг на тонну стали, известь в количестве до 12 кг на тонну стали, после чего сталь отдают на последующую внепечную обработку. Во время выпуска стали в сталь-ковш осуществляют ее продувку аргоном с расходом 0,1-15 м3/ч и присадку плавикового шпата в количестве 1-5 кг на тонну стали. Изобретение позволяет улучшить усвоение карбида кальция в стали и качество стали, а также снизить себестоимость ее производства. 4 з.п. ф-лы, 1 табл.

Способ десульфурации стали // 2608865

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при внепечной обработке стали до получения стали с содержанием углерода менее 0,05 мас.%. Способ включает стадии образования шлака на расплавленной стали, доведения вакуума над комбинацией шлака и расплавленной стали до величины менее 5 мм рт. ст., перемешивания расплавленной стали и шлака и раскисления и десульфурации расплавленной стали и шлака для дегазации стали, снижения содержания по меньшей мере серы, азота, кислорода и водорода и активности кислорода в расплавленном металле до величины менее чем 30 частей на миллион и формирование шлаковой композиции после дегазации стали, мас.%: CaO 50-70, SiO2 20 - 28, CaF2 5 - 15, MgO не более 8, Al2O3 не более 1, и комбинацию FeO+MnO не более 2, где общее количество CaO+CaF2+SiO2+MgO составляет по меньшей мере 85% по массе. Изобретение позволяет избежать необходимости в алюминиевых добавках, снижает износ огнеупоров и повышает эффективность плавки. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 6 ил.

Способ и устройство для внепечной обработки металла в ковше // 2614862

Изобретение относится к области металлургии, а конкретно к внепечной обработке жидкой стали в сталеразливочном ковше. Устройство для внепечной обработки жидкой стали в сталеразливочном ковше содержит верхний и по крайней мере один нижний электрод, токоподвод и трубопровод подвода инертного газа. При этом нижний электрод выполнен в виде набора стальных пластин, между которыми расположены керамические токоизолирующие вставки, в которых выполнены отверстия для подвода инертного газа, и с возможностью периодического изменения расхода газа в течение цикла обработки. Упомянутые пластины со вставками и каналами для подачи инертного газа заключены в обечайку, соединенную с основанием и с крышкой, закрепленной на днище ковша через закладные сектора и изолирующую прокладку. Токоподвод и трубопровод подсоединены к упомянутой крышке. Изобретение позволяет повысить эффективность внепечного рафинирования металла, расширить технологические возможности, а также повысить стойкость, надежность и долговечность устройства. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 5 ил.