SU1484297A3 - Способ получени сталей с низким содержанием углерода - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к черной металлургии, в частности к технологии получени  сталей с низким содержанием углерода. Цель изобретени  - повышение качества получаемых сталей путем контрол  и управлени  технологическим процессом. Способ получени  сталей с низким содержанием углерода включает выпуск стали в ковш и ее последующее вакуумирование с одновременной регулируемой подачей аргона снизу и регулируемой продувкой кислородной струей сверху ниже уровн  расплава и отвод образуемых дымовых газов. Кислород ввод т ниже уровн  расплава при давлении P≤ 66Па, причем кислородное дутье прекращают после подачи в расплав по меньшей мере 90% всего расчетного количества кислорода и при содержании окиси углерода в отход щих дымовых газах меньше 8%. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Description

Изобретение относитс  к черной металлургии , в частности к технологии получени  сталей с низким содержанием углерода.

Цель изобретени  - повышение качества получаемых сталей путем контрол  и управлени  технологическим процессом,

На чертеже изображена диаграмма изменени  состава газов в процессе кислородного дуть  и чистого кипени  .

Предлагаема  технологи  позвол ет получать стали с низким с сверхнизким содержанием углерода путем вакуумного кислородного дуть  при.строгом инструментальном контроле точки конца кислородного дуть  (в отношении содержани  углерода и температуры расплава ), благодар  чему можно было бы предотвратить перегрев расплава.

В процессе продувки расплава кислородом , подаваемым в него через кислородное копье сверху, через расплав пропускаетс  подаваемый снизу аргон и непрерывно контролируетс  состав, температура и количество отводимых дымовых газов, а также температура и количество подводимой и отводимой охлаждающей воды, и в зависимости от полученных данных регулируетс  интенсивность продувки аргоном, а также провод тс  соответствующие технологические операции или обработка.

Температура дымовых газов предпочтительно измер етс  с помощью ни- кель-хромоникелевого термоэлемента,

с

31484

а в дымовых газах прежде всего определ етс  содержание окиси углерода, углекислого газа и кислорода.

По предлагаемому способу кислородное дутье прекращают после подачи в расплав по меньшей мере 90% всего расчетного количества кислорода и когда измеренное содержание окиси углерода в дымовых газах становитс  меньше 12%,

При осуществлении предлагаемого способа необходимо также контролировать положение кислородного копь  в ходе процесса. По мере износа кисло- родное копье вводитс  в расплав с соответствующей скоростью, а в том случае , когда при возрастании температуры дымовых газов одновременно уменьшаетс  содержание в дымовых газах уг- лекислого газа, перемещение кислородного копь  осуществл етс  с повышенной скоростью до тех пор, пока отношение количеств углекислого газа и окиси углерода не примет прежнее зна- чение.

Предлагаемый способ позвол ет с высокой надежностью, хорошей воспроизводимостью и технологичностью получать коррозионно-стойкие стали с очень низким содержанием углерода.

После прекращени  кислородного дуть  рекомендуетс  проводить раскисление углерода в высоком вакууме, продолжительность которого определ етс  заданным конечным содержанием углерода . Продолжительность раскислени  можно регулировать путем изменени  интенсивности продувки стали аргоном.

Предлагаемый способ можно получать и специальные сорта сталей, а именно:

стали с содержанием углерода ниже 0,03%. В случае коррозионно-стойких сталей стабилизирующие элементы могут отсутствовать, что существенно с экономической точки зрени ;

Fe-Cr-Al-стали с очень низким содержанием серы, используемые дл  получени  электронагревательных элементов;

мартенситно-стареющие стали; сплавы на основе никел  (например, с содержанием Ni 50%, Сг 18%, Si 1%) из скрапа сплавов. При этом металлический хром можно вводить в расплав с порошкообразным феррохромом. По сравнению с вводом лигатуры после расплавлени  шихты, проводимым в индукционных печах с использованием в

0

0

.

Q

,

5

качестве исходных материалов отдельных компонентов сплава, предлагаемый способ дает существенную экономию.

Предлагаемый способ благодар  использованию более дешевых исходных материалов и более высокому качеству получаемых сталей (меньшее количество включений и более низкое содержание газов) позвол ет получать и производимые в насто щее врем  жаростойкие например, с содержанием Ni 36%, Сг 16%, Si 2,0%), а также марганцевые стали.

С помощью предлагаемого способа путем вдувани  газообразного азота через пористый кирпич можно осуществл ть микролегирование азотом.

х Предлагаемый способ дает возможность получать отливки с содержанием С Ј0,003%, Сг 13%, Ni 4% (колеса Пельтона), а также исходный материат дл  трансформаторной жести высокой чистоты с очень низким содержанием углерода.

Другое преимущество предлагаемого способа заключаетс  в возможности полного автоматического контрол  и управлени  ходом процесса с помошью вычислительной машины, котора  позвол ет не только определ ть необходимое количество кислорода, момент прекращени  его подачи и управл ть перемещением кислородного копь , но и определ ть необходимые количества используемых дл  легировани  элементов и давать информацию о составе расплава и ходе рабочего процесса.

Пример, Плавка осуществл лась в электродуговой печи емкостью 80 т, а последующа  обработка - в ковшовом агрегате. После удалени  шлака и образовани  нового шлака в блоке нагрева задавали начальную температуру дуть .

При плавке в электродуговых печах экономичность в значительной степени определ етс  использованием в качестве исходного сырь  коррозионно-стойкого скрапа, а также использованием дл  легировани  хромом доступного FeCr - карбура. Введение Ni и Мо в электродуговых печах можно осуществл ть путем добавки сравнительно дешевых ферросплавов (например, NiO, МоО и т.п.). Остальную часть металлической шихты образует нелегированный или низколегированный скрап. Легиро

ванне марганцем может осуществл тьс  путем введени  в расплав в ковше при выпуске Fe - Мп - карбура. Особенно важно, чтобы в используемых исходных материалах было низкое содержание фосфора, так как последующее удаление из расплава фосфора или невозможно, или св зано с большими потер ми хрома . По этой причине рекомендуетс  вводить в расплав стальной скрап с низким содержанием углерода и фосфора . Что касаетс  серы, то следует заметить , что услови  на следующей за кислородным дутьем стадии восстанов- лени  благопри тны дл  обессеривани « В электродуговой печи после расплавлени  шихты в цел х достижени  содержани  углерода 0,3, кремни  0,1 - 0,15% необходимо кислородное дутье, которое осуществл етс  через изнашивающеес  кислородное копье, вводимое через рабочее окно, В процессе дуть  в зависимости от количества в расплаве подлежащих окислению элементов

температура расплава может возрастать до 1680 - 1750°С. Количество шлакооб- разователей не превышает 15 кг/т. Дл  восстановлени  могут использоватьo

неблагопри тного зстдействим оораэую- пегос  SiOj на футеровку ковша и уменьшени  растворимости шлака СгО перед началом дуть  целесообразно вводить в расплав негашеную известь (В 2,5).

С помощью приведенной методики следует рассчитать необходимое количество кислорода и после начала работы вакуумного пароструйного касоса (по мере достижени  давлени  13300 - 16000 Па) можно начинать кислородное дутье.

Вначале интенсивность дуть  равна 5, а затем 15 нм /мин. Конец кисло

родного копь  в процессе дуть  должен находитьс  ниже уровн  расплава. Вследствие горени  образующихс  газов и разбрызгивани  Шлака контроль за протекающим процессом с помощью вакуумного смотрового окна и телевизионной камеры весьма затруднен. Примерно две трети расчетного количества кис- лорода подаетс  при давлении 4000 - 5000 Па при максимальной интенсивности индукционного перемешивани .

Дл  прорыва корки хромсодержащих шлаков и. в цел х улучшени  контрол 

ку в данном случае шлак из расплава может удал тьс  путем опрокидывани  вагонетки, то в электродуговой печи

с  FeSi и алюминиева  мелочь, Посколь зо вакуума в расплаве производилс  продувка постеднего аргоном, подаваемым со скоростью 150 л/мин

В конце дуть  скорость окислени  углерода уменьшаетс , Это про вл етс  в уменьшении давлени  в реакционном пространстве, снижении температуры дымовых газов к охлаждающей воды, используемой дл  охлаждени  газов. При этом аргон подаетс  уже со скоростью

35

шлак не удал етс , а используетс  в процессе выпуска дл  восстановлени  хрома. Выпуск осуществл етс  при 1660°С.

После удалени  шлака с помощью соответствующего устройства отбираетс  проба стали дл  определени  ее соста- Q 8, л/мин. При соответствуклцей конеч- ва и измер етс  ее температура. Перед началом кислородного дуть  необродного дуть  содержание углерода в расплаве равно 0,03 - 0,05%. Однако с при дальнейшем окислении углерода в высоком вакууме при интенсивном индукционном перемешивании содержание углерода можно снизить в еще большей

ной точке температура падает до

1680 - 1700 С. При прекращении кислоходимо произвести корректировку содержани  в стали легирующих элементов . Легирование хромом и марганцем осуществл етс  до содержани , соответствующего верхнему, а молибденом и никелем - нижнему пределу. Кислородное дутье в зависимости от содерстепени . После чистого кипени  следужани  в расплаве подлежащих окислению ед ет стади  восстановлени . Путем до- элементов начинают при такой темпера- бавки CaO, CaF, а затем FeSi осущест- туре расплава, чтобы в конце дуть  она не превышала 1700°С. При содержании углерода 0,3% начальна  температура равна 1600-1620°С., кий вакуум (66 Па) в течение 20

Дл  контрол  температуры кислород- 25 мин обеспечивает возможность образовани  хорошо восстановленного жидкого шлака. Одновременно протекает

вл етс  шлакообразование, а затем, при одновременном восстановлении шлаков , происходит обессеривание. Высокого дуть  оптимальным исходным содержанием кремни   вл етс  величина 0,10-0,15%. В цел х предотвращени 

также восстановление углерода. Суще35

8, л/мин. При соответствуклцей конеч-

ной точке температура падает до

1680 - 1700 С. При прекращении кислостепени . После чистого кипени  следует стади  восстановлени . Путем до- бавки CaO, CaF, а затем FeSi осущест- кий вакуум (66 Па) в течение 20

вл етс  шлакообразование, а затем, при одновременном восстановлении шлаков , происходит обессеривание. Высотакже восстановление углерода. Существенно , чтобы основность равн лась как минимум 2. Согласно практическим данным, предлагаемый способ позвол ет после восстановлени 1 при Сг203 5-6 осуществл ть извлечение хрома на 97-98%.

После восстановлени  осуществл етс  точна  корректировка температуры и химического состава и затем разлив- ка расплава.

В таблице приведен пример получени  сплава с низким содержанием углерода с указанием всех параметров про

цесса. Вес шихты составл л 81500 кг, вес полученного металла 76700 кг, вес легирующих добавок 1062 кг, степень извлечени  хрома 96,9%.

Более подробно предлагаемый способ по сн етс  с помощью диаграммы. На чертеже показана диаграмма изменени  состава газов в процессе кислородного дуть  и чистого кипени . Из нее хорошо видно, как измен етс  содержание в дымовых газах окиси углерода, угле кислого газа и кислорода на отдельных технологических стади х.

Как видно из диаграммы, перед 20-й минутой содержание в газах окиси углерода резко уменьшаетс , тогда как содержание кислорода и двуокиси углерода резко возрастает. Это однозначно свидетельствует о том что кислородное копье не погружено в расплав. По

этому скорость перемещени  копь  была 35 пРтем с подъемом температуры дымовых

газов и скачкообразного возрастани  в них двуокиси углерода и уменьшени  моноокиси углерода скорость погружени  фурмы увеличивают до установлени  первоначального соотношени  двуокиси углерода и моноокисн углерода. 4-

увеличена, и в результате измер емые величины снова прин ли соответствующие значени .

На чертеже хорошо виден также момент достижени  конечной углеродной точки. Как следует из чертежа, по ме-.

Врем , мин

Рабочие операции

15900С

Выпуск из

электродуговых

печей

Удаление шлаков

40

1609°С

Ковшова  металлурги 

Нагрев- ; 66 Па

60

ре приближени  к концу кислородного дуть  содержание в дымовых газах окиси углерода уменьшаетс  с большей скоростью и одновременно начинает возрастать содержание в них углекислого газа и кислорода. Это однозначно свидетельствует о достижении конечной углеродной точки.

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   20

   15

   1 .Способ получени  сталей с низким содержанием углерода, включающий выпуск стали в ковш и ее последующее вакуумирование с одновременной регулируемой подачей аргона снизу, продувкой кислородной струей через фурму сверху и ниже уровн  расплава и отвод образуемых дымовых газов, отличающийс  тем, что, с целью повышени  качества получаемых сталей путем контрол  и управлени  технологическим процессом, кислород ввод т

   25 при давлении 66 Па, причем кислородное дутье прекращают после подачи в расплав по меньшей мере 90% всего количества кислорода и при содержании окиси углерода в отход щих дымовых газах меньше 8%.
2. 2.Способ по п, отличающий с   тем, что фурму дл  продувки кислородом погружают в расплав со скоростью, соответствующей ее износу,

   30

   35 пРтем с подъемом температуры дымовых

   40

   газов и скачкообразного возрастани  в них двуокиси углерода и уменьшени  моноокиси углерода скорость погружени  фурмы увеличивают до установлени  первоначального соотношени  двуокиси углерода и моноокисн углерода. 4-

   ,26; МшгО, 96; ,18; S-0,021 «r-F-0,030.

   ,80; ,33; ,17;

   1400 кг FeCr 70% (С 7,5) ,39; ,10; ,01; ,032; ,017; ,0; ,13;

   200 кг CaO + 20 кг CaF,

   1430 Па, 02 5 м 11000 Па, 02 15 0„ 400 мэ

   1484297

   10 Продолжение таблицы