Способ рафинирования малоуглеродистой стали

 

(«) 697573

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик г* П Т

I )@И ®й Р (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 300378(21) 2597291/22-02 с присоединением заявки )(о— (23) Приоритет(51)М. Кл.

С 21 С 7/10

Государственный комитет

С,ССР по делам изобре гений и открытий (53) УДК бь9 ° 048 ° .517 (088. 8) Опубликовано 151179. Бюллетень Но 42

Дата опубликования описания 171179 (72) Авторы изобретения

A. И. Лукутин, E. 3. Кацов, В, В. Поляков и В. A. Синельников

Институт металлургии им. A. A. Байкова AH СССР и Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт черной металлургии им. И. П. Бардина (71) Заявители (54) СПОСОБ РАФИНИРОВАНИЯ ИАЛОУГЛЕРОДИСТОИ

СТАЛИ

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к способам производства электротехнических или других особонизкоуглеродистых сталей с применением внепечной вакуумной об- 5 работки жидкой стали.

Известны способы получения особониэкоуглеродистой стали с содержанием углерода 0,005-0,02% с применением ковшевого, порционного или цир10 куляционного и струйного внепечного вакуумирования (1) .

При использовании ковшевого вакууми ровання по известным способам последовательность технологических опера- г5 ций включает выплавку полупродукта в сталеплавильных агрегатах с рафинированием от примесей, выпуск полупродукта в ковш при содер:канин углерода в нем О, 05-0, 10% с ч ьстью (1-2% 20 веса металла) печного шла::а, регулирование окислительного по:енциала сис. темы металл-шлак с доведением соотношения между кислородом и углеродом, содержащихся в металле и шлаке, до

25 стехиометрически необходимого для окисления. заданного количества углерода, вакуумирование с продувкой аргоном и конечным раскислением металла и шлака.

Недостатками этих известных способов является практическая недостижимость глчбокого обезуглероживання . (менее О. 010% ), так к ак по мере израсходования стехиометрически предусмотренного запаса кислорода реакция окисления углерода прекращается раньше в силу сохранения s шлаке окислов железа в количестве 11-12%, т.е. этот сохраняющийся избыточный кислород в шлаке не используется по прямому назначению (для окисления углерода) . Использование струйного или дробных (порционного, циркуляционного) методов вакуумирования по иэвесткьви способам для ведения процесса !Юновре" менной обработки целиком всей плавки в ковше не пригодно ло ккнеткческкм соображениям.

Наиболее блнэкю< к кэобретенню по технической сущности и достигаемому результату является способ рафинирования малоуглеродистой стали, состоящий в том, что в сталеплавильной печи получают полупродукт, который выпускают в ковш с частью печного шлака в количестве 2,1 — 5,0% эеса металла, регулируют окислитель«ый потенциал системы металл-шлак, доводя с помощью корректирующих добаэо

697573 соотношение межцу углеродом и кисло- подлежащего окислению. Количество родом в системе до значений в преде- шлака (0,5-0,9Ъ от веса металла в лах 0,3-0,7 от стехиометрически не- ковше) является оптимальным и с друобходимого для окисления всего угле- гих позиций, так как не оказывает рода, вакуумируют в ковше, продувая отрицательного влияния на создание металл аргоном с интенсивностью наиболее благоприятного гидродинами0,005-0,2 м9/т мин в период снижения ческого состояния кипящего в вакууме. давления в камере с 760 до 20 мм рт.(расплава, когда потоками металла ст. и завершают процесс внепечной об- шлак полностью вовлекается внутрь работки конечным раскислением метал- металлической ванны. В этом случае ла путем введения в ковш раскислите- fр достигается максимальный положительлей и легирующих под вакуумом или на ный эффект — резко увеличивается воздухе (2) . скорость и полнота перехода кислороИэвестному способу присущи следУю- да из шлака в металл (эа счет окисщие недостатки . при достижении содер- лов железа шпака), что влечет за сожания углерода в металле менее 0<01Ú 5 бой уменьшение количества раскисли- . наблюдается повышенное содержание телей для последующего раскисления кислорода (0,03-0,08) в металле и шлака. Кроме того, при использовании окислов железа в шлаке (10-15Ъ); из- такого количества шлака исключается быточный окислительный потенциал в возможность перехода серы и фосфора системе металл-шлак тРебУет дополни- 2р из шлака в металл в процессе вакуумительного расхода ферросплавов, так рования ° как до того, как будет снижено со- Таким образом, получение осободержание окислов железа в шлаке, низкоуглеродистого металла в соотпрактически невозможно в достаточной ветствии с предлагаемым способом мере раскислить металл. сводится к выполнению следующих техЦелью изобретения является обес- 25 нологических операций. печение одновременного достижения В сталеплавильном агрегате (консодержаниЯ УглероДа в металле менее верторе, мартеновской или электроду0,01Ъ, что предполагает также и умень- говой печи) выплавляют полупродукт, шение окисленности шлака к Концу рафинированный в заданной степени от обезуглероживания, эа счет чего может 36 серы, фосфора и других нежелательных быть сокращен расход раскислителей примесей. По достижении в металле при конечном раскислении и соответ- содержания углерода в пределах 0,02ственно снижена себестоимость стали. 0,06Ъ плавку в нераскисленном состсяПоставленная цель достигается тем, нии выпускают в ковш, оборудованный что количество шлака в ковше после 35 пористой фурмой для продувки металла выпуска плавки из печи поддерживают инертным газом, причем количество любым известным способом в пределах шлака в ковше оставляют в пределах

0,5-0,9Ъ веса обРабатываемого метал- р 5-0,9Ъ веса металла. Температуру ла и непосредственно перед началом нагрева металла определяют по таким вакуумной обРаботки в ковш присажи- 40 фактическим параметрам, как вес плаввают корректирующие добавки, обес- ки, наличие предварительного разогрепечивающие получение отношения ко- ва футеровки ковша, предполагаемая личества кислорода в легковосстано- длительность вакуумной обработки, вимых окислах шлака, в металЛе и в способ разливки и т.п. Ковш с металкорректирующих добавках к количест45 лом и шлаком помещают в камеру и на ву углерода в пределах 1,1-1,3 от основании фактических данных о колистехиометрического отношения кисло- честве и окисленности шлака в ковше рода к углероду, необходимого для и содержании углерода и кислорода в полного окисления углерода. металле определяют вид и количество

Уменьшение общего окислительного

50 необходимых присадок; если фактическое соотношение кислорода к углеропотенциала системы обеспечивается ду в системе металл-шлак меньше, чем сокращением количества окисной фазы- 1,1, в ковш на шлак присаживают киспечного шлака и количества избыточ- лородсодержащие вещества (окалина, ного кислоРоДа в системе. Вместе с руда, агломерат); если соотношение

55 тем, избыток по кислороду обеспечи- 5 кислорода к углероду в системе метал ет алл. вает полное окисление необходимого шлак выше, чем 1, 3, присаживают рас— количества углерода при сохранении кисляющие добавки (предпочтительнее после этого минимально необходимого кокс) . После присадки и размешивания избытка кислорода, определяемого про- добавок проводят вакуумную обработцессом его распределения между шлаком 60 ку с продувкой металла аргоном в и металлом. Расчет соотношения между ходе обеэуглероживания. По завершении кислородом и углеродом системы ме- обезуглероживания из дозаторов приталл-шлак по предлагаемому способу саживают раскислители и с помощью осуществляют на базе всего углерода, аргонной продувки гомогенизируют расимеющегося в системе, а не только 65 плав

697573

Пример 1. B основной мартеновской печи выплавляют и рафинируют от серы, фосфора, кремния и частично от марганца и углерода 10т металла, после чего плавку в нерас- кисленном состоянии сливают в ковш 5 вместе со шлаком, количество которого составляет 0,9Ъ от веса металла в ковше, т.е. 90 кг.

Химический состав металла перед вакуумированием, -o: С О, 037;

Ип 0,10, Si следы; S 0,025; P 0,018; (О) О, 054.

Содержание легковосстановимых окислов железа в шлаке перед вакуумированием составляет 25,3Ъ (в пересчете на Fe0) .

После установки ковша в вакуумную камеру на шлак вводят мелкодробленый кокс в количестве 3, б кг, который с помощью гребков замешивают со шлаком.

Операция заглешивания кокса со шлаком предотвращает его унос из ковша при включении и работе пароэжекторного насоса. Введение кокса в указанном количестве обеспечивает исхогное весовое отношение кислорода, находящегося в металле и в шлаке (в виде легковосстановимых окислов железа), к углероду в металле и внесенному на шлак (усвоение кокса принято 80Ъ) равным 1,2 от стехиометрического их соотношения при окислении углерода.

В процессе вакуумирования, когда к пение Расплава в ковше прекращает- 35 что свидетельствует об окончании

1 Содержание алюминия, растворенного (при введении в расплав алюминия, из расчета на

0,015Ъ), Ъ.

Содержание в металле после окончания периода обезугле роживания и вакуумного рас кисления расплава углеродом, Ъ

{О!

О, 011

0,0085

0,0050

О, 0055

0,009

0i00 0

1,3 тов (кремний, марганец, алюминий и др), а также низким содержанием углерода, что позволит сократить расходы при технологическом переделе электро- технической стали.

Наиболее весомой и точно определяемой статьей общего экономического эффекта является экономия ферросплавов для раскисления вакуумируемой системы металл-шлак. При существующей практике производства особонизкоуглеродистой электротехнической стали с использованием ковшевой вакуумной обработки, когда перел вакуумированием обеспечивается исходное

65 весовое отношение между кислородо л

Способ предназначен для использования при внепечной вакуумной обработке стали для получения электротехнических и других особонизкоуглеродис сталей.

Экономический эффект от внедрения предлагаемого изобретения складывается из 2-х статей: из экономии ферросплавов для раскисления и легирования стали в процессе вакуумирования; из возможности производства сортамента электротехнических сталей с ,бопее узкими пределами по содержанию нволнглых при вакуумировании элеменИсходное перед в акуумиров анием соотношение между окислительным и восстановительным потенциалами системы металл-шлак процесса обезуглероживания металла и его раскисления углеродом, в расплаве достигается содержание углерода

О, 007Ъ и кислорода О, 006Ъ. Содержание легковосстановимых окислов железа в шлаке (в пересчете на FeO) в этот момент составляет бЪ и снижается с исходного уровня только за счет восстановления этих окислов углеродом, содержащимся в металле и. внесенным на шлак перед вакуумированием.

Непосредственно после окончания периода обезуглероживания и вакуумного раскисления системы металл-шлак углеродом в расплав вводят ферроалюминий в количестве 15 кг (из расчета внесения в металл 0,015Ъ алюминия).

В целях равномерного распределения алюминия по всей массе металла в ковше непосредственно после введения в расплав ферроалюминия его продувают аргоном через донный пористый элемент.

Продолжительность продувки составляет 2 мин.

Готовый металл характеризуется следующим содержанием компонентов,Ъ:

С 0,007; Si следыу S 0,025; P 0,018;

{0) О, 006; М раств. О, 10.

Пример 2. Процесс осуществляют как в примере 1, но IlpH выпуске металла в ковш шлака сливают 50 кг, что составляет 0,5Ъ от веса ковша.

Основные параметры плавок, подвергнутых вакуумной обработке при исходном соотношении между окислительным и восстановительным потенциалами системы металл-шлак равном 1,1 и.1,3, приведены в таблице.

697573

Формула изобретения

Составитель П. Прусс

Редактор С, ДЫжова Техред g.Áàáóðêà Корректор E. Папп

Заказ 6548/9 Тираж 653 П од пис н ое

ПИИИПИ 1" осударственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035,. Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 и углеродом в системе металл-шлак в пределах 1,43-3,33 от стехиометрически необходимого при окислении углерода, после окончания периода обезуглероживания расплава и достижения в нем менее 0,0103 углерода 5 только для раскисления шлака вводят .".,5-3,5 кг силикокальция на тонну стали. Реализация предлагаемого изобретения предполагает исключение этой операции. В этом случае при стоимости силикокальция 560 руб/т . только за счет исключения операции раскисления шлака удельная экономия составляет 0,56 руб/кге2,5 кг/т = 1,4 руб/т стали, где 0,56 руб/кг — стоимость .

1 кг силикокальция; 2,5 кг/т — удель- ный расход силикокальция на 1 т стали.

В связи с тем, что экономический эффект от производства сортамента электротехнических сталей с более 20 узкими пределами по содержанию кремния, марганца, алюминия точно определить не представляется возможным, при подсчете общего экономического эффекта эта статья экономии ие риня-25 та во внимание.

Тогда, при годовом объеме произв одства, например только иизколегированной электротехнической динамной и релейной) стали, равном 200 тыс. т 3g общий экономический эффект от внедрения предлагаемого изобретения составит 1,4 руб/т ° 200000 т/год =

280000 руб/год.

Способ рафинировани малоуглеро" дистой стали, включающий регулирование окислительного потенциала шлака после выпуска плавки в ковш с частью печного шлака путем корректирующих добавок, вакуумную обработку с одновременной продувкой металла инерт. ньвл газом и конечное раскисление металла, отличающийся тем, что, с целью повышения качества металла и снижения себестоимости стали, количество шлака в ковше после выпуска плавки иэ печи поддерживают в пределах 0,5-0,9% веса обрабатываемого металла, а корректирующие добавки присаживают в количестве, обеспечивающем отношение количества кислорода в легковосстановимых окислах шлака, в металле и в корректирующих добавках в пределах 1,1-1,3 от стехиометрического отношения кислорода к углероду, необходимого для полного окисления углерода, Источники инфорлацииг принятые во внимание прн экспертизе

1. Патент Англии В 1293411,. кл. С 21 С, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 483441, С 21 С 7/10, 1973.