Способ производства низкоуглеродистой стали

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству низкоуглеродистых демпфирующих сталей с внепечной обработкой и разливкой на установках непрерывной разливки стали. Способ включает выплавку металла в сталеплавильном агрегате, выпуск металла в сталь-ковш, внепечную обработку, включающую вакуумное обезуглероживание, и разливку стали. Во время или после вакуумного обезуглероживания осуществляют присадку алюминия до его содержания в стали не менее 2,5%, при этом обеспечивают основность шлака более 5. Изобретение позволяет получить низкоуглеродистую сталь с низким содержанием неметаллических включений и высокими демпфирующими свойствами с разливкой на установках непрерывной разливки стали и обеспечением стабильности процесса разливки для исключения затягивания погружных разливочных стаканов. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 2 табл.

 

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

Одной из проблем при разливке низкоулеродистых/особонизкоуглеродистых сталей с высоким содержанием алюминия является закупорка погружных разливочных стаканов продуктами раскисления, что приводит к необходимости их досрочной замены либо прекращению процесса разливки. Стальные заготовки, разлитые при замене стакана, имеют заведомо высокую загрязненность неметаллическими включениями и азотом, и поэтому переводятся в менее ответственное назначение либо направляются на переплав. В ряде случаев, отложения неметаллических включений попадают в кристаллизатор и затягиваются фронтом кристаллизации в разливаемую заготовку, что при дальнейшей горячей деформации заготовки приводит к повышенной отсортировке проката по дефектам поверхности. Кроме того, высокое содержание алюминия в стали определяет высокую склонность непрерывнолитой заготовки к образованию трещин напряжения, что может привести к разрушению сляба после разливки. В связи с этим, технология производства особонизкоуглеродистой стали должна обеспечивать минимальную загрязненность металла неметаллическими включениями перед разливкой и необходимый режим охлаждения сляба, что повысит технологичность процесса разливки, его производительность и снизит отсортировку проката по дефектам поверхности.

Известен способ производства особонизкоуглеродистой стали, в котором 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 [Патент RU 2517626, МПК С21С 7/00, 2014].

Недостаток способа заключается в том, что расчет количества присаживаемой извести и алюминия производится с учетом содержания алюминия в металле на уровне не более 1%, а также не учитывается негативное влияние избыточного количества добавленного кальция на качество готового проката.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ внепечной обработки стали, включающий выплавку металла в сталеплавильном агрегате, выпуск плавки в сталеразливочный ковш, вакуумирование и ввод раскислителей. Выпуск металла в сталь-ковш осуществляют при температуре металла не менее 1630°С, вакуумное обезуглероживание проводят в течение 15-20 мин, при давлении в вакуум-камере менее 0,2 кПа, после чего повышают давление в вакуум-камере 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%, осуществляют обработку металла кальцием в количестве 0,1-0,35 кг кальция на тонну металла, после чего сталь-ковш подают на разливку [Патент RU 2564205, МПК С21С 7/00, С21С 7/10, 2015].

Недостаток этого способа - неоптимальный температурный режим внепечной обработки, который не позволяет гарантировать стабильный температурно-скоростной режим при непрерывной разливке стали с высоким содержанием алюминия, что не позволяет обеспечивать качество непрерывнолитой заготовки.

Технический результат изобретения - производство низкоуглеродистой стали с низким содержанием неметаллических включений и высокими демпфирующими свойствами с разливкой на установках непрерывной разливки стали и обеспечением стабильности процесса разливки (исключение затягивания погружных разливочных стаканов).

Указанный технический результат достигается тем, что в способе производства низкоуглеродистой стали, включающем выплавку металла в сталеплавильном агрегате, выпуск металла в сталь-ковш, внепечную обработку, включающую вакуумное обезуглероживание, разливку стали, согласно изобретению во время или после вакуумного обезуглероживания осуществляют присадку алюминия до его содержания в стали в количестве не менее 2,5%, при этом обеспечивают основность шлака более 5.

Во время или после вакуумного обезуглероживания осуществляют присадку алюминия в количестве не менее 25 кг/т стали.

Во время или после вакуумного обезуглероживания присаживают известь и/или доломит в количестве 2,0-4,0 кг/т стали, обеспечивая содержание в шлаке СаО не менее 30% при толщине шлака 30-120 мм.

Во время или после вакуумного обезуглероживания алюминий присаживают в виде кускового материала размером не более 50 мм.

Во время вакуумного обезуглероживания поддерживают отношение (CaO)/(Al2O3) в пределах 0,5-1,5.

Вакуумное обезуглероживание заканчивают при температуре стали не менее 1600°С, а начало разливки осуществляют при температуре стали не менее 1550°С.

Скорость разливки стали поддерживают в пределах 0,6-1,2 м/мин.

Сущность предложенного способа заключается в следующем.

Присадка алюминия до его содержания в стали в количестве не менее 2,5% необходима для придания стали демпфирующих свойств (средняя величина удельной демпфирующей способности сплава (Ψ) должна быть более 30%). При содержании в стали алюминия менее 2,5% требуемые демпфирующие свойства стали не достигаются.

Присадка алюминия должна осуществляться во время или после вакуумного обезуглероживания для того, чтобы процессы обезуглероживания, дегазации и удаления неметаллических включений прошли в полном объеме.

Присадка алюминия в количестве менее 25 кг/т стали приводит к получению стали с содержанием алюминия менее 2,5%, вследствие чего сталь не обладает демпфирующими свойствами.

Присадка извести и/или доломита в количестве 2,0-4,0 кг/т стали необходима для получения основности шлака (CaO/SiO2) более 5, получения содержания СаО в шлаке не менее 30% и отношения (CaO)/(Al2O3) в шлаке 0,5-1,5. Присадка извести и/или доломита в количестве более 4,0 кг/т стали приводит к увеличению толщины шлака более 120 мм.

В случае если основность шлака будет менее 5, содержание СаО в шлаке будет менее 30%, а отношение (СаО)/(Al2О3) будет выходить за заявляемые диапазоны, шлак не будет обладать требуемыми ассимилирующими свойствами по отношению к продуктам раскисления стали алюминием, что приведет к снижению эффективность образования модифицированных неметаллических включений и их удалению из стали в шлак. Вследствие этого в стали возрастет содержание неметаллических включений.

При толщине шлака менее 30 мм увеличиваются потери тепла жидкой стали, что приводит к невозможности обеспечения заданной температуры стали для непрерывной разливки.

При толщине шлака более 120 мм снижается интенсивность процесса обезуглероживания, что приводит к невозможности обеспечения заданного содержания углерода в готовой стали.

Использование алюминия в виде кускового материала размером более 50 мм снижает степень усвоения алюминия в стали, а также скорость протекания процесса раскисления шлака в сталь-ковше.

Окончание вакуумирования производят при температуре стали не менее 1600°С. При температуре стали менее 1600°С возникает необходимость применения химического подогрева стали кислородом на УВС, что ведет к образованию большого числа неметаллических включений и увеличению расхода алюминия.

Разливка стали с температурой не менее 1550°С необходима для осуществления стабильного процесса непрерывного литья. При температуре стали менее 1550°С возрастает опасность внепланового прекращения разливки из-за ее неконтролируемой кристаллизации.

Разливка стали со скоростью 0,6-1,2 м/мин необходима для осуществления стабильного процесса непрерывного литья. При меньшей скорости разливки возможно внеплановое прекращение разливки стали из-за снижения ее температуры. При большей скорости разливки возрастает опасность прорыва металла.

Предложенный способ производства стали был реализован в кислородно-конвертерном цехе. После выплавки (объем конвертера 350-400 т) металл выпускали в сталь-ковш, осуществляли внепечную обработку, включающую вакуумное обезуглероживание и разливку стали.

Условия проведения экспериментов приведены в таблице 1. Примеры 1-4 с соблюдением предложенных технических параметров, примеры 5-7 с несоблюдением некоторых параметров.

Результаты экспериментов представлены в таблице 2. Из представленных результатов видно, что при выполнении всех предложенных технических решений (примеры 1-4) удается достичь низкий уровень неметаллических включений в стали и исключить затягивание погружных разливочных стаканов. При невыполнении ряда предложенных технических решений (пример 5-7) уровень загрязненности неметаллическими включениями составляет 2,4 балла по среднему, при этом демпфирующие свойства стали ухудшаются.

Таким образом, предложенный способ производства низкоуглеродистой стали позволяет производить сталь с высокими демпфирующими свойствами и чистую по содержанию неметаллических включений на установках непрерывной разливки стали с исключением затягивания погружных разливочных стаканов.

1. Способ производства низкоуглеродистой демпфирующей стали, включающий выплавку металла в сталеплавильном агрегате, выпуск металла в сталь-ковш, внепечную обработку, включающую вакуумное обезуглероживание и разливку стали, отличающийся тем, что во время вакуумного обезуглероживания осуществляют присадку алюминия до его содержания в стали не менее 2,5%, при этом обеспечивают основность шлака более 5.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что осуществляют присадку алюминия в количестве не менее 25 кг/т стали.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что присаживают известь и/или доломит в количестве 2,0-4,0 кг/т стали, обеспечивая содержание в шлаке СаО не менее 30% при толщине шлака 30-120 мм.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что алюминий присаживают в виде кускового материала размером не более 50 мм.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что поддерживают в шлаке отношение (CaO)/(Al2O3) в пределах 0,5-1,5.

6. Способ производства низкоуглеродистой демпфирующей стали, включающий выплавку металла в сталеплавильном агрегате, выпуск металла в сталь-ковш, внепечную обработку, включающую вакуумное обезуглероживание и разливку стали, отличающийся тем, что после вакуумного обезуглероживания осуществляют присадку алюминия до его содержания в стали не менее 2,5%, при этом обеспечивают основность шлака более 5.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что осуществляют присадку алюминия в количестве не менее 25 кг/т стали.

8. Способ по п. 6, отличающийся тем, что присаживают известь и/или доломит в количестве 2,0-4,0 кг/т стали, обеспечивая содержание в шлаке СаО не менее 30% при толщине шлака 30-120 мм.

9. Способ по п. 6, отличающийся тем, что алюминий присаживают в виде кускового материала размером не более 50 мм.

10. Способ по п. 1 или 6, отличающийся тем, что вакуумное обезуглероживание заканчивают при температуре стали не менее 1600°C, а начало разливки осуществляют при температуре стали не менее 1550°C.

11. Способ по п. 1 или 6, отличающийся тем, что скорость разливки стали поддерживают в пределах 0,6-1,2 м/мин.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при металлургической обработке металла в ковше вакуумного плавильного агрегата. С помощью по меньшей мере одного датчика корпусного шума, опосредствованно или непосредственно акустически связанного с ковшом, в котором помещается стальной расплав, принимают создаваемые в ковше акустические сигналы и используют в устройстве управления и аналитической обработки, имеющем реализованный в нем алгоритм для определения высоты или толщины и/или дифференциального отношения к времени высоты или, соответственно, толщины вспененного шлака, находящегося в ковше над ванной стального расплава.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству стали с применением методов ее внепечной обработки. В способе осуществляют отсечку печного шлака, выпуск металла в ковш, подогрев металла в печи-ковше и наведение высокоосновного шлака, десульфурацию металла, наведение низкоосновного шлака, вакуумирование, непрерывную разливку металла и непрерывное перемешивание металла аргоном.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для вакуумной обработки металлических расплавов с помощью продувочной фурмы. Продувочная фурма имеет наружную боковую поверхность, которая расположена вдоль продольной оси продувочной фурмы и внутри которой проходит кислородный канал, имеющий на конце выпуск для выхода кислорода.
Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано для получения низкоуглеродистых сталей с использованием установок вакуумирования стали в сталеплавильных цехах металлургических заводов.

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

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве нержавеющей мартенситной стали. Перед этапом электрошлакового переплава слиток подвергают дегазации в вакууме в состоянии жидкого металла в течение времени, достаточного для получения содержания водорода в упомянутом слитке после упомянутого этапа электрошлакового переплава менее чем 3 ppm.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при внепечном производстве металлов и сплавов в оксидных металлотермических процессах, протекающих за счет выделения тепла в химических реакциях восстановления металлов из оксидов или концентратов.

Изобретение относится к металлургическому оборудованию и может быть использовано на металлургических предприятиях при внепечном вакуумировании стали. Патрубок погружной состоит из металлической конструкции, футерованной огнеупорными кольцами и облицованной огнеупорным бетоном.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к облицовке стенки металлургической печи, выполненной в виде системы. Система содержит первую холодильную плиту и соседнюю вторую холодильную плиту.

Предлагаемое изобретение относится к металлургии, конкретно - к оборудованию для внепечного вакуумирования жидкой стали. Вакуум-камера содержит три погружных патрубка.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для получения модифицированной лигатуры неодим-железо для постоянных магнитов неодим-железо-бор.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам сплавов, используемых для легирования стали. Сплав содержит, мас.%: ванадий 30,0-35,0; углерод 0,5-1,0; хром 8,0-10,0; ниобий 8,0-12,0; селен 0,5-1,0; железо - остальное.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для внепечной обработки металлургических расплавов с помощью порошковой проволоки. Порошковая проволока состоит из металлической оболочки и наполнителя из механической смеси порошков магния и пассивирующей добавки.

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.

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.

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.

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.

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%.

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 относится к области черной металлургии, в частности к производству нестабилизированной аустенитной коррозионно-стойкой стали с повышенным комплексом служебных свойств.
Наверх