Способ производства кислотоустойчивой трубопроводной стали высокой чистоты
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве кислотоустойчивой трубопроводной стали высокой чистоты. Предварительно нагревают расплавленное железо, удерживают кислород в конвертере в состоянии высокого содержания углерода и низкого содержания кислорода, выполняют обезуглероживание в циркуляционном вакууматоре, сплавление в циркуляционном вакууматоре и вакуумную дегазацию, предотвращают повышение содержания углерода и осуществляют процесс быстрой десульфуризации и шлакования расплавленного железа в рафинировочной ковшовой печи. Обеспечивают контроль содержания углерода в расплавленном железе за счет оптимизации систем удержания кислорода и шлакования в ходе выпуска в конвертере, процесса обезуглероживания и сплавления в печи с циркуляционным вакуумированием, процесса шлакования диффузной дезоксидацией в ковшовой печи, а также рациональному контролю дутья аргона к днищу ковша в ходе процесса плавки. Изобретение позволяет производить сталь с высокой степенью чистоты и высокого качества литейные заготовки, при этом содержание включений в стальном листе в диапазоне 1,5 контролируют, чтобы оно было выше 99%. 8 з.п. ф-лы, 1 ил., 8 табл.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к области технологии металлургии, в частности, к способу плавки кислотоустойчивой трубопроводной стали высокой чистоты.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Сера оказывает неблагоприятное воздействие на рабочие характеристики стали. Высокое содержание серы в стали будет ухудшать обрабатываемость стали в горячем состоянии, а именно, вызывая «горячеломкость» стали. С развитием науки и техники, общество имеет все более высокие требования к материалам стали. В частности, с учетом разработки HIC и H2S коррозионностойкой стали, требуется, чтобы содержание серы в стали было в пределах 0,0015%. Сталкиваясь с жесткими требованиями в отношении содержания серы, традиционный способ плавки с десульфуризацией больше не может полностью удовлетворять потребностям крупномасштабного производства. В частности, некоторые типы стали требуют низкого содержания серы, и для обеспечения рабочих характеристик выпуска и пайки, содержание углерода необходимо контролировать, чтобы оно находилось в пределах низкого диапазона. Вследствие постоянного равновесия углерод-кислород в конвертере, глубокий углерод конвертера приведет к высокому содержанию кислорода в расплавленной стали, что будет оказывать серьезное воздействие на футеровку конвертера, последующую глубокую десульфуризацию и чистоту расплавленной стали. Таким образом, разработка способа плавки кислотоустойчивой трубопроводной стали стала ограничивающим фактором для разработки стали с повышенной добавленной стоимостью и точек роста прибыли.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Для решения указанных выше технических проблем, в настоящем изобретении представлен способ плавки кислотоустойчивой трубопроводной стали высокой чистоты, включающий:
процесс плавки в конвертере
предварительное нагревание железа: расплавленное железо, попадающее в печь, предварительно нагревают для десульфуризации и удаления шлака, при этом требуется S≤0.002%;
блокировка шлака: контролируют количество шлака, чтобы оно было ≤ 2 кг/т в ходе выпуска;
контроль температуры и содержания углерода: температура в конце дутья составляет выше 1680°C, а содержание C в конце составляет ≥ 0.040%;
выпуск и шлакование: известь и предварительно расплавленный рафинировочный шлак добавляют в ходе выпуска для верхнего шлака ковша, предварительно расплавленный рафинировочный шлак добавляют со скоростью 3 кг/тонну стали, а известь добавляют со скоростью 5 кг/тонну стали;
удержание кислорода в ходе выпуска: в ходе выпуска добавляют только сплав металлического марганца, а алюминий используют для слабой дезоксидации в процессе, алюминиевый блок добавляют в соответствии с содержанием кислорода в конце дутья в конвертере, а именно, значением TSO в измерительной фурме, а после добавления алюминиевого блока, содержание кислорода в расплавленной стали контролируют, чтобы оно было от 450 частей на миллион до 550 частей на миллион;
контроль дутья аргона в днище ковша: поток нижнего газа дутья в ходе выпуска составляет 800 нл/мин, а время выпуска контролируют, чтобы оно было от 5 мин до 8 мин;
процесс плавки в рафинировочной ковшовой печи
обработка обезуглероживанием в циркуляционном вакууме: после достижения расплавленной сталью станции обработки в циркуляционной печи, измеряют температуру и берут образцы для определения кислорода, выполняют вакуумное обезуглероживание, когда температура составляет выше 1580°C, добавляют частицы алюминия со скоростью 1,5 кг/тонну расплавленной стали после завершения реакции между углеродом и кислородом для глубокой дезоксидации, поддерживают вакуум в течение 3 минут и добавляют феррокремний и сплав металлического марганца для сплавления в соответствии с требованиями к компоненту стали;
обработка дегазацией в циркуляционном вакууме: выполняют обработку дегазацией в вакууме после циркуляционного сплавления при степени вакуумирования ≤85 Па, поддерживают в течение более чем 20 мин в ходе всего процесса циркуляции, контролируют поток дутья аргона к днищу ковша на уровне от 5 нл/мин до 10 нл/мин, и поднимают расплавленную сталь в ковшовую печь для продолжения рафинировочной обработки после завершения работы в вакууме;
предварительное управление ковшовой печью: после достижения расплавленной сталью станции обработки, регулируют скорость потока дутья к днищу ковша на уровне от 300 нл/мин до 400 нл/мин, добавляют известь со скоростью 2 кг/тонну стали и алюминиевую проволоку со скоростью 0,2 кг/тонну стали после шлакования в течение от 2 мин до 3 мин, отбирают образцы и анализируют, опускают электрод и нагревают;
промежуточный контроль процесса в ковшовой печи: в соответствии с компонентами первого образца стали и состоянием шлака, а также вязкостью ковшовой печи, добавляют известь и алюминиевую проволоку для шлакования и десульфуризации, причем количество добавляемой извести составляет менее 3 кг/тонну стали, а количество добавляемой алюминиевой проволоки составляет 0,2 кг/тонну стали; поток аргона в ходе десульфуризации контролируют так, чтобы он был от 200 нл/мин до 300 нл/мин, подают алюминиевую проволоку для регулирования содержания алюминия в расплавленной стали, подают алюминиевую проволоку для контроля потока аргона, чтобы он был от 30 нл/мин до 50 нл/мин, выполняют сплавление в соответствии с целевыми компонентами стали, нагревают в течение от 6 мин до 8 мин, отбирают образцы и анализируют, опускают электрод и продолжают нагревать для десульфуризации;
поздний контроль процесса в ковшовой печи: в соответствии с компонентами второго образца стали и вязкостью шлака в ковшовой печи, добавляют известь и алюминиевую проволоку для шлакования и десульфуризации, причем количество добавляемой извести составляет менее 1 кг/тонну стали, а количество добавляемой алюминиевой проволоки составляет 0,3 кг/тонну стали; когда цвет шлака становится белым, а именно, FeO+MnO≤1,0%, расплавленную сталь нагревают до температуры 1600-1610°C, поднимают электрод, накрывают кожух рафинировочной печи, регулируют дутье аргона к днищу ковша до 800 нл/мин, выполняют перемешивание аргона для глубокой десульфуризации в течение от 4 мин до 5 мин, отбирают образцы и анализируют, а также выполняют промежуточный контроль процесса в ковшовой печи в соответствии с результатом анализа; и
кальциевая обработка, а именно, плавное перемешивание: после приведения компонентов и температуры расплавленной стали в соответствие условиям, подают расплавленную сталь с проволокой и чистого кальция со скоростью 1,6 м/тонну стали; после завершения кальциевой обработки, выполняют плавное перемешивание в течение более чем 8 мин и контролируют скорость нижнего потока дутья при плавном перемешивании на уровне от 20 нл/мин до 30 нл/мин.
Технические результаты: Настоящее изобретение относится к способу плавки кислотоустойчивой трубопроводной стали с контролем содержания углерода в конвертере, содержания кислорода, содержания углерода при циркуляционном вакуумировании и содержания серы в рафинировочной ковшовой печи. Благодаря предварительной обработке с десульфуризацией и вдуванием порошка расплавленного железа, оптимизации системы дезоксидации выпуска конвертера, сплавлению с циркуляционным глубоким обезуглероживанием, дегазации, системе дезоксидации рафинировочной ковшовой печи и оптимизации системы шлакования, выполняют полную глубокую десульфуризацию, что снижает время нагревания и обеспечивает повышение электродного угля.
Техническое решение в настоящем изобретении дополнительно ограничивается следующим образом:
Указанный выше способ плавки кислотоустойчивой трубопроводной стали высокой чистоты, в котором предварительно расплавленный рафинировочный шлак в ходе выпуска и шлакования содержит: CaO: 45,0%-55,0%, Al2О3: 27,0%-35,0%, SiO2: ≤6,0%, MgO: ≤8,0%, Fe2O3: ≤1,5% и H2O: ≤0,5%.
Указанный выше способ плавки кислотоустойчивой трубопроводной стали высокой чистоты, в котором в процессе удержания кислорода в ходе выпуска сплав металлического марганца является следующим: 0,04%≤Mn≤0,60%.
Указанный выше способ плавки кислотоустойчивой трубопроводной стали высокой чистоты, в котором в процессе удержания кислорода в ходе выпуска, когда TSO содержание кислорода составляет менее чем 550 частей на миллион, алюминиевый блок не добавляют; на момент, когда 550 частей на миллион≤TSO содержание кислорода<650 частей на миллион, добавляют алюминиевый блок 30 кг; на момент, когда 650 частей на миллион≤TSO содержание кислорода <750 частей на миллион, добавляют алюминиевый блок 60 кг; на момент, когда 750 частей на миллион≤TSO содержание кислорода <850 частей на миллион, добавляют алюминиевый блок 90 кг; и на момент, когда TSO содержание кислорода>850 частей на миллион, добавляют алюминиевый блок 120 кг.
Указанный выше способ плавки кислотоустойчивой трубопроводной стали высокой чистоты, в котором в процессе удержания кислорода в ходе выпуска время добавления алюминиевого блока является следующим: начало выпуска → добавление шлакообразующего материала в течение 30 секунд → добавление алюминиевого блока после выпуска до 1/3 → сплав марганца → конец выпуска.
Указанный выше способ плавки кислотоустойчивой трубопроводной стали высокой чистоты, в котором в ходе обработки обезуглероживанием в циркуляционном вакууме, когда температура составляет ≤1580°C, ковшовая печь должна быть нагрета до 1620°C или выше перед возвратом к циркуляционной обработке.
Указанный выше способ плавки кислотоустойчивой трубопроводной стали высокой чистоты, в котором в ходе обработки обезуглероживанием в циркуляционном вакууме, по мере того, как степень циркуляционного вакуумирования начинает снижаться с нормального атмосферного давления, начинается обезуглероживание расплавленной стали, а когда вакуум снизился до порядка 500 Па, реакция углерод-кислород завершается, при этом время составляет от 6 мин до 9 мин.
Указанный выше способ плавки кислотоустойчивой трубопроводной стали высокой чистоты, в котором в процессе удержания кислорода в ходе выпуска количество феррокремния и металлического марганца добавляют в соответствии с нижним пределом компонентов стали.
Указанный выше способ плавки кислотоустойчивой трубопроводной стали высокой чистоты, в котором в ходе промежуточного контроля процесса в ковшовой печи время обработки первого образца стали составляет 10 минут; а в ходе позднего контроля процесса в ковшовой печи время обработки второго образца стали составляет 25 минут.
Указанный выше способ плавки кислотоустойчивой трубопроводной стали высокой чистоты, в котором в ходе промежуточного контроля процесса в ковшовой печи скорость подачи алюминиевой проволоки контролируют для поддержания содержания алюминия от 0,035% до 0,045% в ходе плавки.
Полезными эффектами настоящего изобретения являются следующие:
(1) Конвертерный выпуск, в соответствии с настоящим изобретением, имеет стабильное удержание кислорода, а углерод в циркуляции снижен до менее чем 0,020% за счет реакции углерод-кислород;
(2) Настоящее изобретение обладает очевидным эффектом шлакования и десульфуризации в ковшовой печи при хорошем качестве литейных заготовок и хорошем контроле включений стального листа, а также может гарантировать производство кислотоустойчивой трубопроводной стали с повышенной добавленной стоимостью;
(3) Настоящее изобретение успешно решает несоответствие высококислородного выпуска, вызываемое глубоким обезуглероживанием в конвертере в ходе получения кислотоустойчивой трубопроводной стали (0,025%≤C≤0,050%, S≤0,0015%). В нем используется предварительная обработка расплавленного железа, а также десульфуризация с вдуванием порошка и удаление шлака. Высокоуглеродистый выпуск достигается в ходе обработки в конвертере. Для удержания кислорода выполняют слабую дезоксидацию. Выполняют циркуляционное глубокое обезуглероживание и дегазацию. Выполняют быстрое образование белого шлака в ковше и десульфуризацию. В комбинации с рациональным контролем нижним дутьем аргона в ходе процесса плавки в ковшовой печи и работой погруженной дуги, полностью используется металлургическая термодинамика и кинетические условия десульфуризации, а также предотвращается повышение углерода в электроде;
(4) Содержание углерода и серы в расплавленной стали в производственном процессе, согласно настоящему изобретению, является устойчивым, что снижает коррозию от высокой оксидации конвертера в ходе глубокой дезоксидации футеровки печи, а также уменьшает включения в расплавленной стали. Литейные заготовки имеют хорошее качество. Количество включений в диапазоне 1,5 контролируют на уровне 99%, что полностью удовлетворяет производственным требованиям в отношении первоклассной кислотоустойчивой трубопроводной стали и гарантирует эффективность производства плавкой, а также количество непрерывных литейных разливочных печей.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 представляет собой схему способа, в соответствии с настоящим изобретением.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
В настоящем варианте реализации представлен способ плавки кислотоустойчивой трубопроводной стали высокой чистоты, включающий:
процесс плавки в конвертере
предварительное нагревание железа: расплавленное железо, попадающее в печь, предварительно нагревают для десульфуризации и удаления шлака, при этом требуется S≤0.002%;
блокировка шлака: контролируют количество шлака, чтобы оно было ≤ 2 кг/т в ходе выпуска;
контроль температуры и содержания углерода: температура в конце дутья составляет выше 1680°C, а содержание C в конце составляет ≥ 0.040%;
выпуск и шлакование: известь и предварительно расплавленный рафинировочный шлак добавляют в ходе выпуска для верхнего шлака ковша, предварительно расплавленный рафинировочный шлак добавляют со скоростью 3 кг/тонну стали, а известь добавляют со скоростью 5 кг/тонну стали;
удержание кислорода в ходе выпуска: в ходе выпуска добавляют только сплав металлического марганца, а алюминий используют для слабой дезоксидации в процессе, алюминиевый блок добавляют в соответствии с содержанием кислорода в конце дутья в конвертере, а именно, значением TSO в измерительной фурме, а после добавления алюминиевого блока, содержание кислорода в расплавленной стали контролируют, чтобы оно было от 450 частей на миллион до 550 частей на миллион;
контроль дутья аргона в днище ковша: поток нижнего дутья в ходе выпуска составляет 800 нл/мин, а время выпуска контролируют, чтобы оно было от 5 мин до 8 мин;
процесс плавки в рафинировочной ковшовой печи
обработка обезуглероживанием в циркуляционном вакууме: после достижения расплавленной сталью станции обработки в циркуляционной печи, измеряют температуру и берут образцы для определения кислорода, выполняют вакуумное обезуглероживание, когда температура составляет выше 1580°C, добавляют частицы алюминия со скоростью 1,5 кг/тонну расплавленной стали после завершения реакции между углеродом и кислородом для глубокой дезоксидации, поддерживают вакуум в течение 3 минут и добавляют феррокремний и сплав металлического марганца для сплавления в соответствии с требованиями к компоненту стали;
обработка дегазацией в циркуляционном вакууме: выполняют обработку дегазацией в вакууме после циркуляционного сплавления при степени вакуумирования ≤85 Па, поддерживают в течение более чем 20 мин в ходе всего процесса циркуляции, контролируют поток дутья аргона к днищу ковша на уровне от 5 нл/мин до 10 нл/мин, и поднимают расплавленную сталь в ковшовую печь для продолжения рафинировочной обработки после завершения работы в вакууме;
предварительное управление ковшовой печью: после достижения расплавленной сталью станции обработки, регулируют скорость потока дутья к днищу ковша на уровне от 300 нл/мин до 400 нл/мин, добавляют известь со скоростью 2 кг/тонну стали и алюминиевую проволоку со скоростью 0,2 кг/тонну стали после шлакования в течение от 2 мин до 3 мин, отбирают образцы и анализируют, опускают электрод и нагревают;
промежуточный контроль процесса в ковшовой печи: в соответствии с компонентами первого образца стали и состоянием шлака, а также вязкостью ковшовой печи, добавляют известь и алюминиевую проволоку для шлакования и десульфуризации, причем количество добавляемой извести составляет менее 3 кг/тонну стали, а количество добавляемой алюминиевой проволоки составляет 0,2 кг/тонну стали; поток аргона в ходе десульфуризации контролируют так, чтобы он был от 200 нл/мин до 300 нл/мин, подают алюминиевую проволоку для регулирования содержания алюминия в расплавленной стали, подают алюминиевую проволоку для контроля потока аргона, чтобы он был от 30 нл/мин до 50 нл/мин, выполняют сплавление в соответствии с целевыми компонентами стали, нагревают в течение от 6 мин до 8 мин, отбирают образцы и анализируют, опускают электрод и продолжают нагревать для десульфуризации;
поздний контроль процесса в ковшовой печи: в соответствии с компонентами второго образца стали и вязкостью шлака в ковшовой печи, добавляют известь и алюминиевую проволоку для шлакования и десульфуризации, причем количество добавляемой извести составляет менее 1 кг/тонну стали, а количество добавляемой алюминиевой проволоки составляет 0,3 кг/тонну стали; когда цвет шлака становится белым, а именно, FeO+MnO≤1,0%, расплавленную сталь нагревают до температуры 1600-1610°C, поднимают электрод, накрывают кожух рафинировочной печи, регулируют дутье аргона к днищу ковша до 800 нл/мин, выполняют перемешивание аргона для глубокой десульфуризации в течение от 4 мин до 5 мин, отбирают образцы и анализируют, а также выполняют промежуточный контроль процесса в ковшовой печи в соответствии с результатом анализа; и
кальциевая обработка, а именно, плавное перемешивание: после приведения компонентов и температуры расплавленной стали в соответствие условиям, подают расплавленную сталь с проволокой и чистого кальция со скоростью 1,6 м/тонну стали; после завершения кальциевой обработки, выполняют плавное перемешивание в течение более чем 8 мин и контролируют скорость нижнего потока дутья при плавном перемешивании на уровне от 20 нл/мин до 30 нл/мин.
Взяв кислотоустойчивую трубопроводную сталь X70MS в качестве примера, ее плавили в 150-тонном конвертере и 150-тонной ковшовой печи. Химические компоненты трубопроводной стали X70MS представлены в Таблице 1. Весь процесс плавки контролируют следующим образом:
Таблица 1. Основные химические компоненты X70MS (%)
| Компонент | С | Mn | Si | P | S | Alt |
| Внутренний контроль | 0,020-0,032 | 1,60-1,70 | 0,20-0,30 | ≤0,010 | ≤0,0010 | 0,02-0,050 |
| целевые значения | 0,027 | 1,25 | 0,25 | ≤0,008 | ≤0,0008 | 0,040 |
Таблица 2. Компоненты в конце конвертера (%)
| Номер печи | Температура | O | С | P | Сера |
| 01 | 1671°C | 0,0637% | 0,043% | 0,0069% | 0,0076% |
| 02 | 1 688°C | 0,0519% | 0,056% | 0,0077% | 0,0090% |
Таблица 3. Компоненты после печи
| Номер печи | Рафинировочный шлак | Известь | Алюминиевый блок | С | P | Сера |
| 01 | 0,045% | 0,0081% | 0,0071% | |||
| 02 | 0,060% | 0,0083% | 0,0084% |
Таблица 4. Температура при поступлении в ходе циркуляции и состояние сплавления
| Номер печи | Температура (°C) | Содержание кислорода (%) | Mn, кг | Алюминиевая пеллета, кг | Феррокремний, кг | Степень вакуумирования, Па |
| 01 | 1593 | 0,0517 | 1414 | 235 | 214 | 76 |
| 2 | 1606 | 0,0498 | 1396 | 227 | 207 | 73 |
Таблица 5. Компоненты в конце циркуляции (%)
| Номер печи | С | Mn | P | S | Si | Alt |
| 01 | 0,0066 | 0,91 | 0,0086 | 0,00066 | 0,15 | 0,034 |
| 02 | 0,0059 | 0,86 | 0,0085 | 0,00081 | 0,13 | 0,031 |
Таблица 6. Основные компоненты расплавленной стали в конце рафинировочной печи (%)
| Номер печи | С | Mn | P | S | Si | Alt | Ca |
| 01 | 0,026 | 1,64 | 0,0088 | 0,00048 | 0,24 | 0,039 | 0,0029 |
| 02 | 0,028 | 1,66 | 0,0091 | 0,00041 | 0,23 | 0,044 | 0,0026 |
Таблица 7. Окончательные компоненты шлака в рафинировочной печи (%)
| Номер печи | TFe | SiO2 | CaO | MgO | Al2O3 | S | MnO | К | Цвет шлака |
| 01 | 0,37 | 9,34 | 58,68 | 5,48 | 28,62 | 0,46 | 0,08 | 6,28 | Белый |
| 02 | 0,45 | 9,13 | 58,86 | 5,53 | 28,93 | 0,47 | 0,14 | 6,45 | Белый |
В отношении прокатки стальных листов 21,5 мм делается ссылка на GBT 10516-2005 Steel-Determination of Content of Nonmetallic Inclusions, а включения в диапазоне 1,5 добавляют до 100%. Конкретные оценки являются следующими:
| Номер образца | Тип-A сульфидная серия, тонкая | Тип-A сульфидная серия, грубая | Тип-В алюминиевая серия, тонкая | Тип-В алюминиевая серия, грубая | Тип-С силикатная серия, тонкая | Тип-С силикатная серия, грубая | Тип-D серия со сферическим оксидом, тонкая | Тип-D серия со сферическим оксидом, грубая | Тип-DS сферический класс с одной частицей |
| 1 | 0,5 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0,5 | 0,5 | 0 |
| 2 | 0 | 0 | 0,5 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0,5 | 0 |
| 3 | 0 | 0 | 0,5 | 0 | 0 | 0 | 0,5 | 0,5 | 0 |
| 4 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0,5 | 0,5 | 0 |
| 5 | 0 | 0 | 0,5 | 1 | 0 | 0 | 0,5 | 0,5 | 0 |
| 6 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0,5 | 0,5 | 0 |
| 7 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0,5 | 0 |
| 8 | 0 | 0 | 0 | 0,5 | 0 | 0 | 0 | 0,5 | 0 |
| 9 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0,5 | 0,5 | 0 |
Резюмируя, способ, согласно настоящему изобретению, включает следующие этапы, на которых: инвертируют расплавленное железо, предварительно нагревают расплавленное железо, удерживают кислород в конвертере в состоянии высокого содержания углерода и низкого содержания кислорода, выполняют обезуглероживание в печи с циркуляционным вакуумом, сплавление в циркуляционной печи и вакуумную дегазацию, предотвращение повышения содержания углерода и процесс быстрой десульфуризации в рафинировочной ковшовой печи и CCM процесса. Благодаря десульфуризации и шлакованию расплавленного железа, оптимизации системы удержания кислорода и системы шлакования в ходе выпуска в конвертере, процесса обезуглероживания и сплавления в печи с циркуляционным вакуумированием, шлакованию диффузной дезоксидацией в ковшовой печи и дезоксидации осадка, а также рациональному контролю дутья аргона к днищу ковша в ходе процесса плавки, обеспечивается полное использование контроля содержания углерода, а также металлургической термодинамики и кинетических условий для десульфуризации. Благодаря процессу быстрой сульфуризации с защитой от науглероживания, эффект десульфуризации шлакования в ковшовой печи является очевидным, достигается технология с 0,020%≤C≤0,050% и S≤0,0015% в расплавленной стали, расплавленная сталь имеет высокую степень чистоты, а литейные заготовки имеют хорошее качество. Содержание включений в стальном листе в диапазоне 1,5 контролируют, чтобы оно было выше 99%.
Помимо описанных выше вариантов реализации настоящее изобретение может включать в себя другие варианты реализации. Любое техническое решение, образованное путем эквивалентной замены или эквивалентного преобразования, подпадает под объем защиты настоящего изобретения.
1. Способ производства кислотоустойчивой трубопроводной стали высокой чистоты, при котором:
плавят ее в конвертере:
предварительно нагревают железо: расплавленное железо, попадающее в печь, предварительно нагревают для десульфуризации и удаления шлака, при этом требуется S≤0,002 мас.%;
блокируют шлак: контролируют количество шлака, чтобы оно было ≤ 2 кг/т в ходе выпуска;
осуществляют контроль температуры и содержания углерода: температура в конце дутья составляет выше 1680°C, а содержание C в конце составляет ≥ 0,040 мас.%;
производят выпуск и шлакование: известь и предварительно расплавленный рафинировочный шлак добавляют в ходе выпуска для верхнего шлака ковша, предварительно расплавленный рафинировочный шлак добавляют со скоростью 3 кг/т стали, а известь добавляют со скоростью 5 кг/т стали;
удерживают кислород в ходе выпуска: в ходе выпуска добавляют только сплав металлического марганца, а алюминий используют для слабой дезоксидации в процессе, алюминиевый блок добавляют в соответствии с содержанием кислорода в конце дутья в конвертере, а именно, значением TSO в измерительной фурме, а после добавления алюминиевого блока, содержание кислорода в расплавленной стали контролируют, чтобы оно было от 450 частей на миллион до 550 частей на миллион;
осуществляют контроль нижнего дутья аргоном в ходе выпуска: скорость потока нижнего дутья в ходе выпуска составляет 800 нл/мин, а время выпуска контролируют, чтобы оно было от 5 мин до 8 мин;
производят процесс плавки в рафинировочной ковшовой печи:
осуществляют обработку обезуглероживанием в циркуляционном вакууматуре: после достижения расплавленной сталью станции обработки в циркуляционной печи, измеряют температуру и берут образцы для определения кислорода, выполняют вакуумное обезуглероживание, когда температура составляет выше 1580°С, добавляют частицы алюминия со скоростью 1,5 кг/т расплавленной стали после завершения реакции между углеродом и кислородом для глубокой дезоксидации, поддерживают вакуум в течение 3 мин и добавляют ферросилиций и сплав металлического марганца для сплавления в соответствии с требованиями к компонентам стали;
осуществляют обработку дегазацией в циркуляционном вакууматоре: выполняют обработку дегазацией в вакууме после циркуляционного сплавления при степени вакуумирования ≤85 Па, поддерживают в течение более чем 20 мин в ходе всего процесса циркуляции, контролируют поток дутья аргона к днищу ковша на уровне от 5 нл/мин до 10 нл/мин, и поднимают расплавленную сталь в ковшовую печь для продолжения рафинировочной обработки после завершения работы в вакууме;
осуществляют предварительное управление ковшовой печью: после достижения расплавленной сталью станции обработки регулируют скорость потока дутья к днищу ковша на уровне от 300 нл/мин до 400 нл/мин, добавляют известь со скоростью 2 кг/т стали и алюминиевую проволоку со скоростью 0,2 кг/т стали после шлакования в течение от 2 мин до 3 мин, отбирают образцы и анализируют, опускают электрод и нагревают;
осуществляют промежуточный контроль процесса в ковшовой печи: в соответствии с компонентами первого образца стали и состоянием шлака, а также вязкостью шлака в ковшовой печи, добавляют известь и алюминиевую проволоку для шлакования и десульфуризации, причем количество добавляемой извести составляет менее 3 кг/т стали, а количество добавляемой алюминиевой проволоки составляет 0,2 кг/т стали; поток аргона в ходе десульфуризации контролируют так, чтобы он был от 200 нл/мин до 300 нл/мин, подают алюминиевую проволоку для регулирования содержания алюминия в расплавленной стали, подают алюминиевую проволоку для контроля потока аргона, чтобы он был от 30 нл/мин до 50 нл/мин, выполняют сплавление в соответствии с целевыми значениями компонентов стали, нагревают в течение от 6 мин до 8 мин, отбирают образцы и анализируют, опускают электрод и продолжают нагревать для десульфуризации;
осуществляют поздний контроль процесса в ковшовой печи: в соответствии с компонентами второго образца стали и вязкостью шлака в ковшовой печи добавляют известь и алюминиевую проволоку для шлакования и десульфуризации, причем количество добавляемой извести составляет менее 1 кг/т стали, а количество добавляемой алюминиевой проволоки составляет 0,3 кг/т стали; когда цвет шлака становится белым, а именно, FeO+MnO≤1,0 мас.%, расплавленную сталь нагревают до температуры 1600-1610°С, поднимают электрод, накрывают кожух рафинировочной печи, регулируют дутье аргона к днищу ковша до 800 нл/мин, выполняют перемешивание аргоном для глубокой десульфуризации в течение от 4 мин до 5 мин, отбирают образцы и анализируют, а также выполняют промежуточный контроль процесса в ковшовой печи в соответствии с результатом анализа; и
производят кальциевую обработку, а именно, плавное перемешивание: после приведения компонентов и температуры расплавленной стали в соответствии с заданными условиями подают в расплавленную сталь проволоку из чистого кальция со скоростью 1,6 м/т стали; после завершения кальциевой обработки, выполняют плавное перемешивание в течение более чем 8 мин и контролируют скорость нижнего потока дутья при плавном перемешивании на уровне от 20 нл/мин до 30 нл/мин.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в ходе выпуска и шлакования предварительно расплавленный рафинировочный шлак содержит, мас.%: CaO 45,0-55,0 , Al2О3 27,0-35,0 , SiО2≤6,0, MgO≤8,0, Fe2O3≤1,5 и H2O≤0,5.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в процессе удержания кислорода в ходе выпуска, когда TSO содержание кислорода составляет менее чем 550 частей на миллион, алюминиевый блок не добавляют; на момент, когда 550 частей на миллион≤TSO содержание кислорода<650 частей на миллион, добавляют алюминиевый блок 30 кг; на момент, когда 650 частей на миллион≤TSO содержание кислорода <750 частей на миллион, добавляют алюминиевый блок 60 кг; на момент, когда 750 частей на миллион≤TSO содержание кислорода <850 частей на миллион, добавляют алюминиевый блок 90 кг; и на момент, когда TSO содержание кислорода>850 частей на миллион, добавляют алюминиевый блок 120 кг.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в процессе удержания кислорода в ходе выпуска время добавления алюминиевого блока является следующим:
инициируют начало выпуска;
производят добавление шлакообразующего материала в течение 30 с;
производят добавление алюминиевого блока после выпуска до 1/3 объема расплава стали;
инициируют сплав марганца;
констатируют конец выпуска.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в ходе обработки обезуглероживанием в циркуляционном вакууматоре, когда температура составляет ≤1580°С, ковшовую печь нагревают до 1620°С или выше перед возвратом к циркуляционной обработке.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в ходе обработки обезуглероживанием в циркуляционном вакууматоре, по мере того, как степень циркуляционного вакуумирования начинает снижаться с нормального атмосферного давления, начинается обезуглероживание расплавленной стали, а когда вакуум снизился до порядка 500 Па, реакция углерод-кислород завершается, при этом время составляет от 6 мин до 9 мин.
7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в процессе удержания кислорода в ходе выпуска количество феррокремния и металлического марганца добавляют в соответствии с нижним пределом компонентов стали.
8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в ходе промежуточного контроля процесса в ковшовой печи время обработки первого образца стали составляет 10 мин, а в ходе позднего контроля процесса в ковшовой печи время обработки второго образца стали составляет 25 мин.
9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в ходе промежуточного контроля процесса в ковшовой печи скорость подачи алюминиевой проволоки контролируют для поддержания содержания алюминия от 0,035 мас.% до 0,045 мас.% в ходе плавки.
