Способ продувки металла кислородом

 

, С.В.

Климов, В. А. Салаутин, P. 10. Ионов,, К. Й.. Кано

B. N. Апакин и Н. Т. Никокошев- . ;:-;-.„

/ т :-- E центральный ордена Трудового Красного Зйам щй- научно / исследовательский институт черной металЛургии им. И. П. Бардина изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПРОДУВКИ МЕТАЛЛА КИСЛОРОДОМ

Изобретение относится к черной ме таллургии, конкретнее — к выплавке стали различного назначения в дуговых печа х с использованием газообразного кислорода для окисления примесей.

Известен способ продувки жидкого металла в дуговой печи окислительным газом, при котором интенсивность ввода газа по ходу продувки регулируют в зависимости от состава и температуры расплава и скорости окисления углерода $1)

Однако данный способ не позволяет получать низких содержаний азота в расплаве, так как не исключает инжекции струей окислительного газа атмосферы ,печи, поскольку не предусматривает сокрашения расстояния по ходу обезуглероживания от среза фурмы до поверхности ванны. Изменение интенсивности ввода окислительного газа не позволяет сократить угар железа и расход кислорода без увеличения длительности продувки, так как при уменьшении интенсивнос ги ввода

2 газа снижается степень перемешивания расплава. Поэтому сокращение расхода окислительного газа и, следовательно, угара железа рационально лишь при сохранении прежней степени перемешива5 ния.

Наиболее близким к предлагаемому является способ продувки металла в дуго вой печи через водоохлаждаемую вертикальную фурму. Продувка металла кислородом производится при св1ном фиксированном положении среза фурмы относительно поверхности ванны - обычно 250

300 мм, и это положение среза фур аа по ходу продувки не меняется 12).

Однако в процессе продувки кислородом уменьшается содержание углерода в металле, что при неизменном расстоянии среза фурмы поверхность ванны приводит к насъапению расплава азотом за счет инжекпии кислородной струей атмос» феры печи.

Повыпение содержания азота s малоут леродистых сталях (до 0,016% при со0888 / держаниях углерода 0,01-0,05%) не позволяют получать нестареющий по магнитным и механическим свойствам холодно катаный лист.

С другой стороны, неизменное во время > продувки положение среза фурмы относительно поверхности ванны не позволяет снизить инжекцию атмосферы струей кислорода и сократить расход последнего к концу продувки, так как при этом сокра- 10 щается газодинамическое воздействие струи на металл, уменьшается степень перемешивания и, следовательно, глубина обезуглероживания расплава. Сохранить газодинамическое воздействие струи на расплав при уменьшении расхода кислорода возможно, лишь уменьшив расстояние срез фурмы — поверхность расплава.

Цель изобретения — сокращение угара железа„ расхода кислорода и насыщения металла азотом.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу продувки металла кислородом в дуговой печи через водоохлаждаемую фурму по мере снижения содержания углерода в расплаве умень« шают отношение расстояния от среза фурмы до поверхности ванны металла к диаметру выходного сечения кислородной струи с 12-20 до 0,5-5, а расход кис30 лорода на 1 т металла - с 0,30-0,42 до 0,08--0,20 м /мин.

Применение указанных приемов позволяет исключить заметаливание фурмы шлакометаллической эмульсией в .период продувки металла кислородом, поскольку опускание среза фурмы происходит по мере уменьшения кипения металла в про- цессе обезуглероживания. При этом заметно сокращается инжекпия азота в ю кислородную струю, Появляется возможность сократить расход кислорода для обезуглероживания металла без увеличения длительности окислительного периода, так как сохраняется газодинамическое воздействие струи на металл. За счет сокращения расхода кислорода снижается угар железа при продувке.

Параметр- тношение расстояния от среза фурмы до поверхности ванны к диаметру выходного сечения струи позволяет однозначно определить газодинамическое воздействие струи на ванну металла при различных дияметрай-сопла фурм, расходах и расстояниях от среза фурмы до поверхности ванны. Такой критерий удобно связывать со временем и содер- жанием углерода в металле по ходу продувки ванны кислородом.

Исходя из дынных опытно-промышленных плавок, устанавливают, что при диаметре выходного сечения струи, равном

20-25 мм, оптимальным уменьшением отношения расстояния от среза фурмы до поверхности ванны к диаметру выходного сечения струи являются величины с

12»»20 до 0,5- 3, что исключает заметаливание фурмы брызгами шлакометаллической эмульсии в начале кипения, в процессе его проведения. Опускание среза фурмы в начале продувки на величину отношения менее 12 приводит к заметаливанию фурмы, а более 20 — к насыщению металла азотом. Сообразно этому нецелесообразны отношения менее 0,5 и более 5 в конце продувки.

Уменьшение расхода газа в начале

Ъ продувки менее 0,30 м /мин на 1 т металла удлиняет окислительный период, а более 0,42 м /мин — приводит к повыЭ щенному угару железа.

Сокращение расхода кислорода в конце продувки до величины менее 0,08 м /мин на 1 т металла прйводит к заметаливанию фурмы, а более 0,20 м /мин - к повышенному угару железа и расходу кислорода.

Пример 1. При выплавке стали

20 для трубной заготовки в 100-тонную дуговую печь загружают скрап, чугун, известь (30 кг/т), железорудные материалы (25 кг/т);

После расплавления шихты и проведения дефосфорации приступают к продувке металла кислородом. Устанавливают срез фурмы с диаметром выходного сечения струи, равным 20 мм, на расстояние

400 мм от поверхности ванны (при этом отношение расстояния от среза фурмы до поверхности ванны к диаметру выходного сечения струи составляет

400:20=20). Определяют содержание углерода, которое равно 0,6% и подают кислород на фурму с расходом на 1 т, равным 0,42 м /мин. При снижении содержания углерода в металле до 0,50, 0,40, 0,35, 0,30, 0,20 и 0,12% срез фурмы ус на 360, 300, 200, 100, 80 и 10 мм, а расход кислорода на 1 т металла снижают до 0,40, 0,36е Оэ30 Оэ26э 0g2 4, Оэ20 м /мин соответственно и заканчивают продувку при последних значениях указанных величин, что соответствует отношению 10:

:20=0,5, Угар железа сокращается на 2,1%, расход кислорода на 28%, а насыщение металла азотом на 47%.

5 9888

Пример 2. При выплавке стали

25Г2С в 100гонных дуговых печах после расплавления шихты приступают к продувке металла кислородом. Устанавливают срез фурмы с диаметром выходного сечения струи, равным 25 мм, на расстояние 300 мм (при этом отношение расстояния от среза фурмы до поверхности ванны к диаметру выходного сечения струи составляет 300:25=12). Опре- td деляют содержание углерода в металле, которое равно 0,46%, и подают кислород на фурму с расходом на 1 т, равным

0,36 м /мин. При снижении содержания углерода до 0,40, 0,30, 0,20 и 0,15% уменьшают отношение расстояния от среза фурмы до поверхности ванны к диаметру выходного сечения струи до величины

10, .8, 6 и 5 соответственно, а расход кислорода на 1 т металла до 0,28, 2О

0,20, 0,18 и 0,14 м /мин соответствен3 но. При последних указанных величинах заканчивают продувку. Угар железа сокрашается на 1,8%, расход кислорода на

34%, а насьпцение металла азотом на

33%.

Пример 3. При выплавке углеродистой стали Ст 5 в 60-тонной дуговой печи после расплавления шихты и проведения дефосфорапни приступают к продув- Зп ке металла кислородом. Устанавливают срез фурмы с диаметром выходного сечения струи, равным 20 мм, на расстояние

320 мм от поверхности ванны (при этом отношение расстояния от среза фурмы

33 до поверхности ванны к диаметру выходного сечения струи составляет 320:20=

16). Определяют содержание углерода в металле, которое равно 0,20%, и подают кислород на фурму с расходом на

1 т, равным 0,30 маймин. При снижении содержания углерода в металле до 0,16, 0,12, 0,05% уменьшают отношение расстояния от среза фурмы до поверхности

70 6 ванны к диаметру выходного сечения струи до величины 12,6 и 2,75 соответственно, что соответствует расстоянию от среза фурмы до поверхности ванны

240, 180 и 55 мм соответственно, а расход кислорода на 1 т металла до

0,22, 0,11 и 0,08 м /мин. При послед;

Э них укаэанных величинах заканчивают продувку кислородом. Угар железа сокра шают на 1,05%, расход кислорода на

24%, а насьпцение металла азотом на

38 7%

Опробование предлагаемого способа продувки металла кислородом в мошных

100гонных дуговых печах .показывает, что за счет снижения угара железа (в среднем на 1,65%), расхода кислорода (в среднем на 27%) и насьпцения металла азотом (в среднем на 40%) годовой экономический эффект на 1 т стали составляет 2 руб. 06 коп.

Формула изобретения

Способ продувки металла кислородом в дуговой печи через водоохлаждаемую фурму, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью сокрашения угара железа, расхода кислорода и насышения металла азотом, по мере снижения содержании углерода в расплаве уменьшают отношение расстояния от среза фурмы до поверхности ванны металла к диаметру выходного сечения кислородной струи с 12-20 до

0,5-5, а расход кислорода на 1 т мета », ла - с 0,30-0,42 до 0,08-0,20 м /мин.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР

¹ 248724, кл. С 21 C 5/52, 1969., 2. Михайлов О. А. Производство электростали с применением кислорода.

N„"Металлургия, 1964, с. 58.

Составитель С. Бакума

Редактор Е. Лазуренко - Техред f.Ôàíòà Корректор С. Шекмар

Заказ 10993/34 Тираж 566 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретейий и открытий113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4