Способ рафинирования расплавленной стали

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИ

И ЗОБ

««773092

К АВТОРСКО (61) Дополнительн (22) Заявлено 24.0 с присоединением (23) Приоритет

Опубликовано

Дата опублико (51)М. Кл З

С 21 С 7/064

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 66Э ° 046 ° .51,6 (088.8) (72) Авторы изобретения

Г.Н.Камышев, В.Г.Милюц, В.М.Бреус, Л.Ф.Косой, А.A.Êðèâoøåéêo и В.Т.Сенин (71) Заявитель

Орско-Халиловский ордена Трудового Красного Знамени металлургический комбинат (54) СПОСОБ РАФИНИРОВАНИЯ РАСПЛАВЛЕННОЙ СТАЛИ

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству стали с рафинированием ее в ковше жидким синтетическим шлаком.

В связи с разработкой месторождений природного газа в северных районах страны возникла потребность в значительном количестве трубной стали, обладающей высокими свойствами при отрицательных температурах. Таким требованиям отвечает сталь с содержанием серы менее 0,015%.

В условиях массового производства наиболее экономичным и герспективным способом получения низкосернистой стали является выплавка ее в высокопроизводительных сталеплавильных агрегатах, например, в конвертерах или большегрузных мартеновских печах и последующая внепечная обработ-ъо ка расплава жидким синтетическим известково-глиноземистым шлаком.

По данным разных заводов затраты на обработку стали синтетическим шлаком составляет 3,5-6 руб/т и снижение их может обеспечить значительный народнохозяйственный эффект.

Одинаковое уменьшение содержания серы в металле при более высо <ом использовании сульфидной емкости шла2 ка, т.е. при увеличении количества перешедшей в шлак серы, может быть достигнуто при меньшем расходе синтетического шлака. Например, увеличение соцержания серы в шлаке от

0,3 до 0,4Ъ позволяет уменьшить расход шлака на 25Ъ.

В реальных условиях серопоглотительная способность шлаков используется далеко не полностью, в основном, из-за недостаточного перемешивания металла и шлака. Улучшение перемешивания шлака с металлом является одним из путей повышения эффективности процесса рафинирования и резервом снижения расхода шлака, т.е. од им из путей снижения затрат на рафинирующую обработку стали.

Известен способ рафинирования трубной стали синтетическим шлаком, включающий слив расплавленного металла из сталеплавильного агрегата в ковш на жидкий синтетический шлак, расход шлака 3,7% (1) .

Недостаток способа состоит в том, что интенсивное перемешивание металла со шлаком происходит в непосредственной близости от зоны падения струи металла, в то время как вблизи стенок ковша образуются "застой«« »"

773092 зоны, в которых степень перемешивания металла со шлаком незначительна. Увеличение содержания серы в шлаке составляет 0,2-0,3%, серопоглотительная способность шлака используется неlIOJIHOCTbI0 °

Известен также способ рафинирования расплавленного металла путем слива шлака на поток металла, причем половину шлака сливают при сливе первых 20% металла, а остальную часть шлака — при сливе последних 50% металла f2) .

Недостаток способа состоит в том, что при сливе последних 50% металла энергия его потока и степень перемешивания со шлаком уменьшаются. Эффективность использования шлака снижается.

Наиболее близким к предлагаемому является способ рафинирования стали жидким синтетическим шлаком путем слива шлака в ковш в момент появления металла на желобе. Шлак подают на поток металла, а затем металл сливается на шлакометалли еский расплав. Расход шлака составляет 3,45% (3) .

Недостаток способа состоит в том, что слив рафинировочного шлака начинают одновременно с выпуском стали, в результате чего первые порции шлака дробятся о днище ковша и при этом сильно охлаждаются. Рафинировочная способность охлажденного шлакового расплава резко снижается, что приводит к перерасходу синтетического шлака.

Цель, изобретения — повышение эфФективности рафинирования и уменьшении расхода рафинировочного шлака.

Поставленная цель достигается тем, что при рафинировании расплавленного металла жидким шлаком в ковше, включающем слив шлака на поток рафинируемого металла и последующий слив металла на шлакометаллический расплав, в ковш сначала сливают 520% металла, после чего во время слива последующих 3-10% металла в его поток вводят синтетический шлак.

Шлак вводят под углом 20-60 к о потоку металла.

Наилучшие условия дробления и перемешивания шлака и металла достигаются в том случае, если шлак вводят в струю металла на расстоянии 3-7 м от поверхности находящегося в ковше шлакометаллического расплава. При таком режиме обработки для получения в готовой стали 0,015-0,020% серы от.исходного ее содержания в асплаве 0,025-0,030% расход синтерасплаве тического известково-глиноземисто ro шлака может быть уменьшен до 1,3

3% от т массы обрабатываемой стали. При гл необходимости осуществить весьма г у д ую десульфурацию (например, до

0,003-0,005%) количество шлака может достигать 6%.

Наличие в ковше металла в количестве 5-20% общего его. количества к моменту начала его обработки рафинировочным шлаком улучшает условия дробления и перемешивания шлака и металла. При этом капли раздробленного шлака попадают не на стенки ковша, как при сливе шлака в момент нача © ла выпуска стали, а в слой расплавленного металла. В результате с самого начала поступления шлака в металл создается значительная поверхность раздела и обеспечивается интенсивное перемешивание взаимодействующих фаз. Рафинирующая способность шлака используется наиболее полно. Уменьшение количества слитого в ковш металла перед сливом шлака менее 5% снижает эффективность использования

20 рафинирующей способности шлака и приводит к увеличению расхода шлака на обработку стали ° Увеличение количества предварительно слитого в ковш металла более 20% приводит к ухудшению перемешивания всего объема металла поступающим в ковш потоком . и образованию "застойных" зон. Рафинированию шлаком подвергается не весь металл, эффективность рафинирования снижается.

З® Ввод шлака в поток поступающей в ковш стали способствует частичному раздроблению и перемешиванию металла и шлака .еще до поступления в ковш и при соударении струи с поверхностью шлакометаллического расплава обеспечивается более эффективное дробление и перемешивание шлака и металла. При этом угол встречи потоков менее 20 ухудшает использование

40 шлака, поскольку не обеспечивает предварительного дробления и перемешивания шлака и металла. увеличение угла более 60О приводит к сильному разбрызгиванию расплавленных метал45 ла и шлака, создает предпосылки для аварийных ситуаций и создает опасность для обслуживающего персонала.

Для проведения процесса при углах встречи струи более 60О требуются

$0с специальные-защитные приспособления, усложняющие технологический процесс.

Шлак подают в поток металла с мгновенным расходом 100-140 кг/т металла. С увеличением угла встречи потоков металла и шлака увеличивает ся энергия, выделяющаяся при их соударении и улучшаются условия дробления и перемешивания шлака и металла, мгновенный расход шлака может быть увеличен. Напротив, малым углам встре60 чи потоков должны соответствовать малые мгновенные расходы шлака.

Уменьшение мгновенного расхода шлака менее 100 кг/т приводит к замедлению процессов рафинирования и

65 перенесению их на тот период слива

773092

Угол в ведения шлака в поток металла, град

Услов- Заводской ный номер номер плавки плавки

Продолкительность введения шлака, Ъ от массы сливаемого металла

Удаление точки введения шлака от поверхности расплава, м

Начало введения шпака, % от массы слитого металла

Характеристики эффективности рафинирования

Удельный расход шпака, кг/т

Мгновенный расход шлака, кг/т

Уменьшение содервания серы в металле, Ъ

Увеличение содеркання серы в шлаке, В

7 0,018

0,62

1 5707261 5

580

29

5,5

0„64

2 5706602

3 4706632

6,5

1130 40

31 3

0,54

37,3

410

4 5707321 10

0,50

28,3

850

20

0,42

5707121 10

5707212 13,5

4706842 18

2707462 20

5707112 20

4706281 20

4 706661 20

4708021 16

5705631 0

3,5

1400

47,1

3,5

0,48

5,5

1000

45,7

0,45

38,2

5,5

400

0,46

1050

35

3,5

0,83

26,6

6 5

400

30 28

0,47

180

0,77

315

10

1,15

13,4

160

30 46,7

0,26

1030 металла, когда энергия его потока уменьшается. Эффективность использования шлака снижается. Увеличение же мгновенного расхода шлака более

1400 кг/т ухудшает условия его дробления и перемешивания с металлом и также снижает эффективность использования шлака.

Количество металла, сливаемого в ковш, определяют по показаниям взвешивающих тензометрических устройств или по предварительной разметке ковша. Шпак дозируют таким же образом, а интенсивность его слива (мгновенный расход) регулируют с помощью автоматического расходомера или с использованием разметки ковша и секундомера.

Угол ввода шлака в поток металла и местоположения точки ввода регулируют путем изменения положения в горизонтальных и вертикальных плоскостях шлакопередаточного ковша по отношению к потоку металла.

Ниже приведены варианты осуществ- . ления способа, не исключающие другие варианты в объеме формулы изобретения.

Пример ы. Трубную сталь, содержащую 0,15-0,20Ъ углерода, 1,151,55% марганца, 0,4-0,6% кремния, не более 0,020% серы, выплавляют в

400-тонной мартеновской печи. После доводки металла до требуемого содержания углерода стальной расплав раскисляют силикомарганцем иэ расчета введения в металл 0,08-0,12% кремния и при 1600-1620 C выпускают в сталераэливочный ковш. После слива

5-20% металла в его поток из передаточного ковша под углом 20-60о вводят

5 жидкий синтетический известково-глиноземистый шлак, содержащий 50-58% глинозема и 37-46% окиси кальция, и имеющий температуру 1670-1760 С.

Шлак вводят в течение слива 3-10% металла.

Мгновенный расход шлака поддерживают в пределах 100-1400 кг/т, угол введения шлака в поток металла 20-60о

1 шлак вводят в поток стали на удалении 3-7 м от уровня поверхности нахо15 дящегося в ковше шлакометаллического расплава. После введения шлака в поток стал; добавляют легирующие и раскислители из расчета получения стали требуемого химического соста2О ва — силикомарганец, ферросилиций, алюминий и др.

Параметры рафинирования опытных плавок и характеристики эффективности рафинирования представлены в таблице (плавки н 1-12) .

Для сравнения выплавляют сталь с рафинированием в ковше жидким известково-глиноэемистым шлаком по известному способу (плавка 921) .

Млак сливают в ковш в момент появления металла на желобе. Осуществляют обработку стали по режимам. отклоняющимся по отдельным параметрам от описываемых (плавки 913-20).

0,020

0,020

0,014

0,020

0,022

0,017

0,016

0,022

0,013

0,024

0,015

0,012

» ь 1, ° " 77369?

Продолжение табл.

Продолиительность введения шлака, 9

От массы сливаемого металла

Характеристики эффективности рафинирования

Мгновенный расход шлака, кг/т

Удельный расход шлака, кг/т

Угол введения шлака в поток металла, град

Удаление точки введения шлака от поверхности расплава, м

Уменьшение содержания серы в металле, %

Увеличение содериания серы в шлаке, %

14 4706271

15 3705882

16 5707762

17 5707322

0 12

400 40

0,34

5,5

2,5 1900 20

0,25

0,34

7 1,5 490 50

35,2

15.

1,5 1700 30

28,4

0,32

18 4706562 25 2,5 1960 15

48,8

2,5

0,25

19 4705361 33 17

110 15

18,5

0,16

20 5707312 46

7 1060 40

3,5

7,1

0,18

Шлак сливают в ковш в момент появления металла на келобе

21 . 4707091

46,5

0,28

25 тем, что, с целью повыаения эффективности рафинирования и уменьшения ,расхода шлака, сначала сливают в ковш 5-20% металла, а затем во время слива последующих 3-.10% металла в

его поток вводят синтетический шлак.

2» СпОСОб пО и 1 О т л и ч B ю шийся тем, что шлак вводят под углом 20-60о к потоку металла.

Источники информации, п инятые во внимание при экспертизе

1. Воинов С.Г. и др. Рафинирование стали синтетическим шлаком. М., "Металлургия", 1970, с. 257-289.

2. Заявка ФРГ Р 2501829, 4р кл. С 21 С 7/00, 1976.

3. Технологическая инструкция

Челябинского метзавода Р М-23-74, и. 10-25.,Формула изобретения

Составитель И.Чепнкова

Техред Н.Граб Корректор М.Пожс

Редактор Е.Дорошенко

Заказ 7433/33 Тираж 608 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Как видно, эффективность рафинирования по предлагаемому способу значительно выше, вследствие чего расход синтетического шлака для достижения одинаковых с известным способом результатов может быть значительно уменьшен (на 10-20 кг/т), что составит годовой экономический эффект 600 тыс.руб. в год.

1. Способ рафинирования расплавленной стали жидким синтетическим шпаком в ковше, включающий слив шлака на поток металла и последующий слив металла на шлакометаллический расплав, о т л и ч. а ю шийся

0,017

0,013

0,012

0,009

0,012

0,003

0,013

0,013