SU1125262A1 - Способ обработки стального расплава - Google Patents

Abstract

1. СПОСОБ ОБРАБОТКИ СТАЛЬ- , НОГО РАСПЛАВА в процессе его выпуска из сталеплавильного агрегата, включающий введение в расплав алюмини , . кремни , обработку жидким известковоглиноземистым десульфурирующим шлаком и последующее введение редкоземельных элементов, о тличающ-ийс   тем, что, с целью повьщ1ени  устойчивости стали к водородному охрупчиванию , уменьшени  ликвации фосфора в слитке и повыщени  равномерности распределени  его по сечению слитка, уменьшени  расхода дл  выплавки стали низкоАосфористых материалов, раскислителей и модификаторов, улучшени  технологических свойств стали в процессе гор чей пластической деформации и увеличени  выхода годного проката, стальной расплав непосредственно перед введением редкоземельных элементов обрабатывают углеводородами и целлюлозой, а редкоS (Л земельные элементы ввод т в центральную часть обрабатываемого целлюлозой и углеводородами участка стального расплава. 2. Способ по п. о т л и ч аю щ и и с   тем, что редкоземельные элементы, целлюлозу и углеводороды ввод т в весовом соотношении

Description

Изобретение :относитс  к черной металлургии, в частности к способам выплавки низколегированной стали с обработкой расцлава редкоземельными элементами и синтетическим шлаком. При производстве низколегированной трубной стали, работающей в агрессивных средах сероводородного газа, практика рафинирующей обработ стального расплава в процессе выпус его из сталеплавильного агрегата оказывает существенное вли ние на антикоррозионные свойства стали. Известен способ рафинировани  расплавленной стали, согласно которому металл в Ковше обрабатьизагат смесью древесины и огнеупора-замедлител  разложени  древесины lj . Однако этот .способ не способству ет уменьшению ликвации фосфора и не повышает стойкость стали к сероводородному охЕ1упчиванию. Наиболее близким к изобретению п технической сущности и достигаемым результатам  вл етс  способ обработ ки стального расплава в процессе ег выпуска из сталеплавильного агрегат включающий введение в расплав алюми ни , кремнрш, обработку расплава жидким известково-глиноземистым син тетическим шлаком и последующее вве дение в расплав редкоземельных .элементов 2J . Недостатком известного способа  вл етс  получение стали, недостато но устойчивой к сероводородному охрупчиваншо , имеющей значителу ную ликвацию фосфора в слитке, .обладающ недостаточной технологичностью при гор чей пластихшской деформации, в результате чего снижаетс  выход годного проката. Целью изобретени   вл етс  повышение устойчивости стали к водородному охрупчиванию, уменьшение ликва ции фосфора в слитке и повышение равномерности его распределени  по сечению слитка, уменьшение расхода дл  выплавки стали низкофосфористых материалов, раскислителей и модификаторов , улучшение технологических свойств стали в процессе гор чей пластической деформации -и увеличен выхода годного проката. Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу обработк стального расплава в процессе его выпуска из сталеплавильного агрега включающему введение в расплав алюмини , кремни , обработку жидким известково-глиноземистым десульфирующим шлаком и последующее введение редкоземельнь х элементов, стально расплав непосредственно перед вв дением редкоземельных элементов обрабатывают углеводородами и целлюозой, а редкоземельные элементы ввод т в центральную часть обрабатываемого целлюлозой и углеводородами участка стального расплава. Редкоземельные элементы, целлюлозу и углеводороды ввод т в весовом соотношении (75-85):(2,5-4,7):1. Введение в расплав углеводородов и целлюлозы приводит к взаимодействию их с металлическим и шлаковым расплавом и вследствие их низкой температуры плавлени  и кипени  - к барботажу металла и шлака в месте их ввода. При этом происходит дополнительное значительное перемешивание металла и синтетического шлака, получение их мелкодисперсной эмуль-. сии, в результате чего происходит местна  глубока  рафинирующа  обработка стального расплава. Выделение в месте обработки газов от разложени  целлюлозы и углеводородов создает над поверхностью расплава защитную атмосферу, что предохран ет от окислени  вводимые в центральн то часть обрабатываемого целлюлозой и углеводородами участка стального расплава редкоземельные элементы. В результате редкоземельные элементы, вводимые Б расплав, используютс  главным образом на модифицирование металла, способству  резкому повышению устойчивости стали к водородному охрупчиванию и улучша  служебные свойства изделий из металла при эксплуатации в газонефт ных сероводородсодержащих средах. Введение редкоземельных элементов не в центральную часть обрабатываемого целлюлозой и углеводородами расплава приводит к значительному снизкению антикоррозионных свойств стали. Пр11менение углеводородов и их положительное вли ние на достижение поставленной цели основаны на их взаимодействии с основными компонентами синтетического шлака (глиноземом и окисьн) кальци ) и восстановлении в локальных объемах алюмини 

и кальци  с последующим подавлением ликвации фосфора поверхностно-активным элементом - кальцием.

При разложении целлюлозы из нее выдел ютс  кислородсодержащие вещества , обладающие окислительными свойствами.

Положительное вли ние целлюлозы основано, по-видимому на использовании кислорода целлюлозы частично дл  окислени  фосфора. Однако основнд  роль целлюлозы и ее кислородсодержащих фракций состоит в.том, что они блокируют границы зерна, уменьша  диффузию фосфора в металле :и тем самым способству  более равномерному его распределению в объеме слитка.

Вводимые в металл редкоземельные элементы, модифициру  металлическую матрицу, привод т к уменьшению ликвации фосфора в твердом растворе и к равномерному его распределению по сечению слитка. При этом фосфор распредел етс  равномерно во всем объеме кристаллита, а не между ос ми дендритов согласно известному способу , что св зано, по-видимому, с измельчением внутреннего строени  дендрита железа.

Равномерное распределение фосфора в объеме слитка и модифицирование металла редкоземельными элементами привод т к улучшению технологических свойств стали в процессе гор  чей пластической деформации и к увелинению выхода годного проката.

Дл  достижени  максимального положительного эффекта необходимо соблюдать оптимальную продолжительность обработки стального расплава углеводородами , целлюлозой и РЗМ. При мало продолжительности обработки будут образовыватьс  также окислы РЗМ, что снизит положительный эффект способа, а при большой продолжительности обработки произойдет охлаждение шлакового расплава, что приведет к запутыванию его в металле и ухудшению свойств стали.

Продолжительность обработки расплава углеводородами, целлюлозойи редкоземельными элемент-ами определ етс  весовым соотношением между ними которое установлено экспериментально

Весовое соотношение редкоземельны элементов, целлюлозы и углеводородов (75-85) : (2,5-4, 7) : 1  вл етс  опти-мальным , поскольку обеспечивает наибольший положительный эффект предлагаемого способа. При весовом.соотношении РЗМ, целлюлозы и углеводородов 72:4,9:1 продолжительность барботажа металла и шлака настолько увеличиваетс , что происходит охлаждение расплава , повьшение его в зкости, метал загр зн етс  запутавшимис  шлаковыми включени ми, РЗМ используют нерационально . При весовом соотношении РЗМ целлюлозы и углеводородов 88:2,3:1 продолжительность обработки расплавов недостаточна и значительна  часть РЗМ св зываетс  с кислородом металла, образу  окислы РЗМ, модифицирующее действие на металл РЗМ уменьшаетс . Положительное вли ние целлюлозы и углеводородов при этом снижаетс  .

Примеры 1-6. Стальной полупродукт дл  получени  стойкой к сероводородному охрупчиванию стали выплавл ли в 1 80-тонной мартеновской печи с использованием р дового металлического лома с содержанием фосфора 0,035-0,040% и перддельного жидкого чугуна с содержанием фосфора 0,10- 0,12%.

Металл в печи раскисл ли 45%-ным ферросилицием и выпускали в ковш при 1635-1640 С. В ковше металл обрабатывали десульфурирующим синтетическим шлаком и раскисл ли алюминием, силикомарганцем и ферросилицием, а затем редкоземельными элем.ентами. Непосредственно перед обработкой расплава редкоземельными элементами в расплав локально вводили целлюлозу и углеводороды , а редкоземельные элементы вводили в центральную зону обрабатываемого целлюлоз ой и углеводородами участка расплава.

Соотношение между РЗМ, целлюлозой и углеводородами поддерживали на плавках 1-4 в пределах (75-85):(2,54 ,7):1, на плавке 5 оно составило 72:4,9:1 на плавке 6-88:2,3-1. Конкретные параметры осуществлени  способа, реализованные на плавках 1-6 приведены в табл. 1.

В качестве носителей углеводородов примен ли парафин, в качестве носителей целлюлозы - древесину и бумагу, в качестве РЗМ - сплав ЬЩ40.

Сталь разливали сифоном на слитки массой 5,25 т под пшакообразующей смесью. Слитки в гор 1ем состо НИИ передавали в нагревательные колодцы прокатного цеха, а затем прокатывали на трубную заготовку диамет ром 270 мм. П р им е р ы 7-9. На плавках 7-9 выплавку стали аналогичного назначени  и обработку стального расплава в процессе его выпуска из ста . леплавильногю агрегата проводили по известному способу, В качестве метал лошихты на плавках 7-8 использовали чистую по фосфбру шихтовую заготовку содержао1ую 05017-0,020% фосфора, .и низкофосфорист1 1й чушковый чугун с содержанием фосфора 0,01 5%.На.гшавке 9 использовали, р довую металлошихту, аналогичную шихте на плавках 1-6. Редкоземельные элементы (сплав МЦ-40 присаживали в металл после слива синтетического:шлака и раскислени  металла алюминием и кремнием. Оценка коррозионной стойкости металла , врлполненного по известному и предлагаемому способам, к сероводо родному растреркиваниго под напр же нием проводилась в водном 5%-ном растворе поваренной соли, подкисленном уксусной кислотой до рН 3-3,5 и насыщенном се.роводородом (испытани по международному стандарту)„ Ликвацшо фосфора в. слитке оценивали по изменению содержани  фосфорапо длин раската при прокатке. Результаты исследований приведены в табл. 2. В табл. 1 и 2 металл плавок 1-6, при выплавке которого обработку расплава в процессе выпуска из мартенов ской печи проводили по предлагаемому способу, несмотр  на примерно .одинаковое содержание фосфора, существенн отличаетс  от металла, выплавленного с использованием известного способа, по степени усвоени  раскислителей и модификаторов более технологичен при гор чей прокатке, имеет значительно большую сопротийл емость сероводородному охрупчивапию. Наилучшие результаты достигнуты на плавках 1-4 на которых соотношение между РЗМ, целлюлозой и углеводородами находилось в пределах (75-85):(2,5-4,7):1. Плавка 9, выплавленна  с применением р довой м$таллошихты, имела стойкость к сероводородному охрупчиванию меньше минимально допустимой стандартом нормы 80 ч и не может 62 6 быть использована дл  эксплуатации в серовод .ч.-дг.одержащих средах. Высока  - с -- ос:ъ опытного мета чла (плавки 1-0,; л -серовоцородному г :Стрескиванкк ооъксг. етс  как более равномерныг-1 распределением фос:;р-1 в металле и получением мелкодис ерсной дендритной структуры, так и более эффективным поцавлением вьщ,елени  фосфора по границам зере-;. Содержание кремни  и алюмини  в опытном металле более высокое за счет повышени  степени усвоени  элементов , что позвол ет при применении предлагаемого способа снизить расход раск1-1слителей и легирующих элементов. Таким образом, использование изобретени  позвол ет при одинаковом или даже несколько более высоком содержании фосфора-, в стали повысить ее стойкость к сероводородному охрупчиванию в 2 раза, в св зи с чем представл етс  возможность выплавл ть сталь в агрегатах без продувки ванны кислородом с использованием металлошихты, раскислителей и модификаторов обычного качесГиа по содержанию фосфора. Кроме того, изобретение позвол ет при выплавке стали сократить расход раскислителей и модификаторов j св зи с их более высоким усвоением, при гор чей прокатке слитков благодар  более высОКой технологической пластичкост стали снизить количество поверхностных дефектов и увеличить выход годного проката. Предлагаемьй способ не сложен в осуществлении, дл  его реализации необходимо использование дополнительных недефицитных материалов - целлюлозы и углеводородов, а также установка оборудовани  дл  введени  этих материалов (дополнительных лотков и погружных устройств). Способ может быть использован при  ыплавке стойкой к сероводородному охрупчиванию стали. Экономический эффект от использовани  способа достигаетс  в сфере эксплуатации за счет увеличени  стойкости стали к сероводородному охрупчиза ию , а также при ее производстве за счет снижени  расхода низкофос™ фористой шихты. При разнице в ценах 20 руб./т и расходе шихты 1/1 т/т стали эффект оцениваетс  в размере 22 руб/т. За счет увеличени  выхода

711252628

годного проката на 1,8% при себесто- раскислителей эффект оцениваетс  имости 1 т, проката 150 руб. и цене в размере 0,12 руб./т. 1 Тхметаллолома 50 руб, экономи-Суммарный годовой экономический

ческий эффект оцениваетс  в раэмере эффект при производстве 10 тыс, т.

0,18 руб/т. За счет снижени  расхода5 стали составит 223000 руб.

се

а

S

с; ю и н

CN)

0 tJ SI

t;

Ю П)

H

oo

CTi

со

rr

о

ГО

CS|

in

О

fO

CM

ГО

Claims (2)

1. СПОСОБ ОБРАБОТКИ СТАЛЬ- . НОГО РАСПЛАВА в процессе его выпуска из сталеплавильного агрегата, включающий введение в расплав алюминия, кремния, обработку жидким известковоглиноземистым десульфурирующим шлаком и последующее введение редкоземельных элементов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения устой· чивости стали к водородному охрупчиванию, уменьшения ликвации фосфора в слитке и повышения равномерности распределения его по сечению слитка, уменьшения расхода для выплавки стали низкофосфористых материалов, раскислителей и модификаторов, улучшения технологических свойств стали в процессе горячей пластической деформации и увеличения выхода годного проката, стальной расплав непосредственно перед введением редкоземельных элементов обрабатывают углеводородами и целлюлозой, а редкоземельные элементы вводят в центральную часть обрабатываемого целлюлозой и углеводородами участка стального расплава.

2. Способ по п. ^отличающийся тем, что редкоземельные элементы, целлюлозу и углеводороды вводят в весовом соотношении (75-85): (2,5-4,7):1.