Способ раскисления стали
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 190678 (21) 2630835/22-02 (51) М. Кп.
Союз Советскик
Социапистическик
Республик
С 21 С 5/04 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет
Госупарствениый комитет
СССР но лелям и1обретений и открытий
Опубликовано 2309.80. Бюллетень ¹ 35
Дата опубликования описания 2309.80 (53) УДК669.183. 2 (088. 8) Е.А.Нечаев, Н.С.Григорьев, В.Г.Перфильев, Е.A.Êèðñàíîâ, Г.С.Козлов, В.П.Ливенцев, К.Д.Мокрушин, Ю.Д. Журжин и В.П.Поклад (72) Авторы изобретения
Череповецкий ордена Ленина металлургический завод им. 50 летия СССР и Северо-Западный заочный политехнический институт (Череповецкий Филиал) (7 I)Заявители (54) СПОСОБ РАСКИСЛЕНИЯ СТАЛИ
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам раскисления стали, например, в мартеновских печах, кислородных конвертерах или в агрегатах внепечной 5 обработки стали.
Известен способ производства стали, включающий определение концентрации кислорода в стали по величине электродвижущей силы, возникающей 10 в электрохимической ячейке, погруженной в металл, и ввод в металл реагентов, воздействующих на окисленность стали (1). наиболее близким к предлагаемому 15 по технической. сущности является способ выплавки стали, включающий непрерывное определение концентрации кислорода s жидком металле по величине электродвижущей силы, возникаю- 2О щей в электрохимической ячейке, и ввод в металл реагентов, воздействующих на окисленность стали до получения заданной концентрации кисло рода в стали (2f. 25
В известном способе благодаря непрерывному измерению окисленности металла осуществляется своевременный ввод реагентов (s частности, кисло.рода) в металл, что обеспечивает 30 получение заданной концентрации киспорода в стали.
Однако таким способам присущ нецостаток, заключающийся в большой погрешности определения .активности кислорода в стали.
Активность кислорода в стали рассчитывается по уравнению Кэрнста с1 мс о где Š— ЭДС, развиваемая гальванической ячейкой, T — температура стали;
«и — универсальная газовая постоянная, F — число Фарадея, — доля ионной проводимости
11 электролита, в - определяемая активность
0 кислорода в стали1 а — известная активность кис0 лорода в стандартном электроде (эталон) Известная активность кислорода в стандартном электроде сравнения, предварительно определенная доля ионной проводимости твердого электролита и измеренные значения ЭДС гальва765369 нической ячейки и температуры металла (стали) позволяют по уравнению (1) рассчитать активность кислорода в стали.
Известно, что относительная ошибка (у) определения любой величины, функционально связанной с измеряемыми параметрами, выражается через дифференциал логарифма функционального выражения.
Из уравнения (1) следует: !
О (2) мб» +Вша
СТ о gTg o и
%, где В - 0,043., Дифференцируя выражение (2), по-!
5 где Как следует из выражения (4), погрешность определения активности кислорода в стали зависит от соотношения окислительных потен иал у стали и электрода сравнения п ) 45 и от ряда других параметр в, ходящих в уравнение Нэрнста. Анализ источников погрешности позволяет заключить, что погрешности измерения температуры металла и ЭДС при использовании серийных измерительных приборов слабо сказываются иа точность определения активности кислорода в стали. Несколько большее влияние оказывает ошибка 55 определения активности кислорода в стандартном электроде. Основную долю ошибки вносит погрешность определения доли ионной проводимости твердого электролита. В известном способе в процессе работы гальванической ячейки доля ионной проводимости не определяется. Она принимается равной ранее определенной величине для целой партии датчиков окисленности. Но.данные 65 50 луч -" -. 3 ()=а(, )+ае, цст) После соответствующих математичес" ких преобразований выражение (3) причимает внд: . «дм дЕ Оо ме ) + п — - у (Т). о Вт+„о 25 (ме + 0и ® (С ) (Осо ) (4 исследований показывают, что величина доли ионной проводимости даже в одной партии твердого электролита может колебаться в широких пределах, что равнозначно погрешности ее определения. Расчеты по уравнению (4) показывают, что ошибка определения активности кислорода в стали в известном способе находится в пределах 30-40%. Кроме того, наличие электронной дефектной ) составляющей проводимости твердого электролита (т.е. пф1) при различии активностей кислорода в стали и стандартном электроде (а ф ао ) приводит к.поляризационным процессам в электрохимической ячейке, приводящим к дополнительной погрешности определения активности кислорода в стали.. Цель изобретения — повышение точности определения активности кислорода в стали и уменьшение расхода раскислителей. Это достигается тем, что в злектрохимическую ячейку вводят эталон на основе железа следующего состава, Ъ: кислород 0,01-0,08, марганец 0,001-2,00, железо — остальное, при этом реагенты вводят до смены полярности ЭДС в электрохимической ячейке. Предлагаемый способ основан на том, что при равенстве активностей кислорода в стандартном электроде и в стали величина ЭДС независимо от величины доли ионной проводимости и температуры становится равной нулю (см.формулу (1) . В этом случае отпадает необходимость определения доли ионной проводимости твердого электролита, т.е. отпадает основной источник погрешности определения активности кислорода в стали. При нулевом значении ЭДС ячейки активность кислорода в стали принимается равной активности кислорода в стандартном электроде. Ошибка определения активности кислорода в стали, как следует из выражения (4), определяется лишь ошибкой определения величины нулевого значения ЭДС и активности кислорода в стандартном электроде. Предлагаемый способ осуществляет. ся следующим образом. Предположим, что выплавляется сталь с заданной активностью кислорода, равной 0,008. В этом случае электрод сравнения (эталон). имеет следующий состав: кислород 0,04%, марганец О,ЗЪ, железо — остальное, в котором активность кислорода согласно термодинамическому расчету равна 0,008. После расплавления шихты включается установка по непрерывному замеру температуры и окисленности стали. Величина ЭДС датчика окисленности 765369 Составитель A.Àáðoñèìîâ Техред М. Рейвес Корректор.Г.Решетник Редактор М.Рогова Заказ 6451/28 Тираж 608 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г Ужгород, ул. Проектная, 4,непрерывно фиксируется на самопишущем приборе, имеющем шкалу:с нулем .по середине. Переход ЭДС через "0" на шкале прибора (смена полярности сигнала ЭДС) указывает технологу на то, что металл достиг заданной окисленности. При отклонении окисленности от заданной в металл вводят соответствующие реагенты до тех пор, пока ЭДС датчика не приблизится к отметке "0" на шкале прибора. Предлагаемый способ производства стали имеет ряд достоинств: упрощаются требования к керамике, используемой в качестве твердого электролита, - требуется только термостойкость (постоянство доли ионной проводимости электролита не обязательно), что удешевляет датчик окисленности, повышается точность определения заданной активности кислорода в стали за счет исключения влияния доли ионной проводимости твердого электролита. Формула изобретения Способ раскнсления стали, включающий непрерывное определение активности кислорода в жидком металле по величине электродвижущей силы, возникающей в погруженной в металл электрохимической ячейке с использованием эталона, и ввод в металл реагентов, воздействующих на окисленность стали,,до получения заданной активности кислорода, отличающийся тем, что, с целью повыаения точности определения активности кислорода и уменьшения расхода раскислителей, в элект>О рохимическую ячейку вводят эталон следующего состава, %: Кислород 0,01-0,08 Марганец 0,001-2,00 Железо Остальное, при этом реагенты вводят до смены полярности электродвижущей силы в электрохимической ячейке. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. ВНР techn1ca1 Bulletin 1974, 18, 9 2, р.р. 24-30. 2. Авторское свидетельство СССР 9342911„ кл. С 21 С 5/04, 1972.
