SU697573A1 - Способ рафинировани малоуглеродистой стали - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к черной металлургии, конкретнее к способам производства электротехнических или других особониэкоуглеродистых сталей с применением в непечной вакуумной об работки жидкой стали. Известны способы получени  осовониэкоуглеродистой стали с содержанием углерода 0,005-0,02% с применением ковшевого, порционного или циркул ционного и струйного внепечного вакуумировани  1. При использовании ковшевого вакуу ровани  по известным способам последовательность технологических операций включает выплавку полупродукта в сталеплавильных агрегатах с рафинированием от примесей, выпуск полупродукта в ковш при содержании углерода в нем 0,05-0,10% с частью (1-2% веса металла) печного шла;са, регулирование окислительного по генциала си темы металл-шлак с доведением соотношени  между кислородом и углеродом содержащихс  в металле и шлаке, до стехиометрически необходимого дл  окислени - заданного количества углерода , вакуумирование с продувкой аргоном и конечным раскислением металла и шлака. Недостатками этих известных способов  вл етс  практическа  недостижимость глубокого обезуглероживани  (менее 0,010%),так как по мере израсходовани  стехнометрически предусмотренного запаса кислорода реакци  окислени  углерода прекращаетс  раньше в силу сохранени  в шлаке окислов железа в количестве 11-12%, т.е. этот сохран ющийс  избыточный кислород в шлаке не используетс  по пр мому назначению (дл  окислени  углерода). Использование струйного или дробных (порционного, циркул ционного) методов вакуумировани  по известным способам дл  ведени  процесса одновременной обработки целиком всей плавки в ковше не пригодно по кинетическим соображени м. Наиболее близки к изобретению по технической сущности к достигаемому результату  вл етс  способ рафинировани  малоуглеродистой стали, состо щий в том, что в сталеплавильной печи получают полупродукт, который выпускают в ковш с частью печного шлака в количестве 2,1-5,0% веса метсшла, регулируют окислительный потенциал CHCTeNM металл-шлак, довод  с помощью корректирующих добавок соотношение между углеродом и кислородом в системе до значений в пределах 0,3-0,7 от стехиометрически необходимого дл  окислени  всего углерода , вакуумируют в ковше, продува  металл аргоном с интенсивностью 0,005-0,2 м /ТМин в период снижени давлени  в камере с 760 до 20 мм рт ст. и завершают процесс внепечной об работки конечным раскислением метадла путем введени  в ковш раскислителей и легирующих под вакуумом или на воздухе 2. Известному способу присущи следую щие недостатки; при достижении содер жани  углерода в металле менее 0,01% наблюдаетс  повышенное содержание кислорода (0,03-0,08) в металле и окислов железа в шлаке (10-15%); избыточный окислительный потенциал в системе металл-шлак требует дополнительного расхода ферросплавов, так как до того, как будет снижено содержание окислов железа в шлаке, практически невозможно в достаточной мере раскислить металл. Целью изобретени   вл етс  обеспечение одновременного достижени  содержани  углерода в металле менее 0,01%, что предполагает также и уме шение окисленное ти шл.ака к 1(онцу обезуглероживани , за счет чего мож быть сокращен расход раскислителей при конечном раскислении и соответственно снижена себестоимость стали Поставленна  цель достигаетс  тем что количество шлака в ковше после выпуска плавки из печи поддерживают любым известным способом в пределах 0,5-0,9% веса обрабатываемого метал ла и непосредственно перед началом вакуумной обработки в ковш присаживают корректирующие добавки, обеспечивающие получение отношени  количества кислорода в легковосстановимых окислах шлака, в металле и в корректирующих добавках к количеству углерода в пределах 1,1-1,3 от стехиометрического отношени  кислорода к углероду, необходимого дл  полного окислени  углерода. Уменьшение общего окислительного потенциала системы обеспечиваетс  сокращением количества окисной фазы печного шлака и количества избыточного кислорода в системе. Вместе с тем, избыток по кислороду обеспечивает полное окисление необходимого количества углерода при сохранении после этого минимально необходимого избытка кислорода, определ емого пр цессом его распределени  между шлак и металлом. Расчет соотношени  межд кислородом и углеродом системы металл-шлак по предлагаемому способу осуществл ют на базе всего углерода имеющегос  в системе, а не только подлежащего окислению. Количество шлака (0,5-0,9% от веса металла в ковше)  вл етс  оптимальньлм и с других позиций, так как не оказывает отрицательного вли ни  на создание наиболее благопри тного гидродинамического состо ни  кип щего в вакуумерасплава , когда потоками металла шлак полностью вовлекаетс  внутрь металлической ванны, в этом случае достигаетс  максимальный положительный эффект - резко увеличиваетс  скорость и полнота перехода кислорода из шлака в металл (за счет окислов железа шлака), что влечет за собой уменьшение количества раскислителей дл  последующего раскислени  шлака. Кроме того, при использовании такого количества шлака исключаетс  возможность перехода серы и фосфора из шлака в металл в процессе вакуумировани . Таким образом, получение особонизкоуглеродистого металла в соответствии с предлагаемым способом сводитс  к выполнению следующих технологических операций. В сталеплавильном агрегате (конверторе , мартеновской или электродуговой печи) выплавл ют полупродукт, рафинированный в заданной степени от серы, фосфора и других нежелательных примесей. По достижении в металле содержани  углерода в пределах 0,020 ,06% плавку в нераскисленном состо нии выпускают в ковш, оборудованный пористой фурмой дл  продувки металла инертным газом, причем количество пшака в ковше оставл ют в пределах 0,5-0,9% веса металла. Температуру нагрева металла определ ют по таким фактическим параметрам, как вес плавки , наличие предварительного разогрева футеровки ковша, предполагаема  длительность вакуумной обработки, способ разливки и т.п. Ковш с металлом и шлаком помещают в камеру и на основании фактических данных о количестве и окисленности шлака в ковше и содержании углерода и кислорода в металле определ ют вид и количество необходимых присадок; если фактическое соотношение кислорода к углероду в системе металл-шлак меньше, чем 1,1, в ковш на шлак присаживают кислородсодержащие вещества (окалина, руда, агломерат); если соотношение кислорода к углероду в системе металлшлак выше, чем 1,3, присаживают раскисл ющие добавки (предпочтительнее кокс). После присадки и размешивани  добавок провод т вакуумную обработку с продувкой металла аргоном в ходе обезуглероживани . По завершении обезуглероживани  из дозаторов присаживают раскислители и с помощью аргонной продувки гомогенизируют расплав . Пример 1. В основной мартеновской печи выплавл ют и рафинируют от серы, фосфора, кремни  и частично от марганца и углерода Ют металла, после чего плавку в нераскисленном состо нии сливают в ковш вместе со шлаком, количество которого составл ет 0,9% от веса металла в ковше, т.е. 90 кг. Химический состав металла перед вакуумированием, %: С 0,037; Мп 0,10, Si следы; S 0,025; Р 0,018; О 0,054. Содержание легковосстановимых оки лов железа в шлаке перед вакуумированием составл ет 25,3% (в пересчете на РеО) . После установки ковша в вакуумную камеру на шлак ввод т мелкодробленый кокс в количестве 3,6 кг, который с помощью гребков замешивают со шлаком Операци  замешивани  кокса со шлаком предотвращает его унос из ковша при включении и работе пароэжекторного насоса. Введение кокса в указанном количестве обеспечивает исходное весовое отношение кислорода, наход щегос  в металле ив шлаке (в виде лег ковосстановимых окислов железа) , к углероду в металле и внесенному на шлак (усвоение кокса прин то 80%) равным 1,2 от стехиометрического их соотношени  при окислении углерода. в процессе вакуумировани , когда кипение расплава в ковше прекращаетс , что свидетельствует об окончании

Исходное перед вакуумированием соотношение между окислительным и восстановительным потенциалами системы металл-шлак

1,1 1,3

Способ предназначен дл  использовани  при внепечной вакуумной обработке стали дл  получени  электротехнических и других особонизкоуглеродистых сталей.

Экономический эффект от внедрени  предлагаемого изобретени  складываетс  из 2-х статей: из экономии ферросплавов дл  раскислени  и легировани  стали в процессе вакуумировани ; из возможности производства сортамента электротехнических сталей с |бопее узкими пределами по содержанию вводимых при вакуумировании элеменСодержание в металле после i Содержание алюпериода обезуглемини , растворенного (при введении и вакуумного расв расплав алюмини , асплава углероиз расчета на 0,015%), %.

О

0,011

0,0055 0,009 0,OOSO

тов (кремний, марганец, алюминий и др.) , а также низким содержанием углерода , что позволит сократить расходы при технологическом переделе электротехнической стали.

Наиболее весомой и точно определ емой статьей общего экономического эффекта  вл етс  экономи  ферросплавов дл  раскислени  вакуумируемой системы металл-шлак.При существующей практике производства особонизкоуглеродистой электротехнической стали с использованием ковшевой вакуумной обработки,когда порел вакуумированием обеспечиваетс  исходное весовое отношение между кислородом процесса обезуглероживани  металла и его раскислени  углеродом, в расплаве достигаетс  содержание углерода 0,007% и кислорода 0,006%. Содержание легковосстановимых окислов железа в шлаке (в пересчете на РеО)в этот момент составл ет 6% и снижаетс  с исходного уровн  только за счет восстановлени  этих окислов углеродом, содержащимс  в металле и-внесенным на шлак перед вакуумированием. Непосредственно после окончани  периода обезуглероживани  и вакуумного раскислени  системы металл-шлак углеродом в расплав ввод т ферроалюминий в количестве 15 кг (из расчета внесени  в металл 0,015% алюмини ). В цел х равномерного распределени  алюмини  по всей массе металла в ковше непосредственно после введени  в расплав ферроалюмини  его продувают аргоном через донный пористый элемент. Продолжительность продувки составл ет 2 мин. Готовый металл характеризуетс  следующим содержанием компонентов,%: С 0,007; Si следы; S 0,025; Р 0,018 О 0,006; Де раств. 0,10. Пример 2. Проц,есс осуществл ют как в примере 1, но при выпуске металла в ковш ш.пака сливают 50 кг, что составл ет 0,5% от веса ковша. Основные параметры плавок, подвергнутых вакуумной обработке при исходном соотношении между окислительным и восстановительным потенциалами системы металл-шлак равном 1,1 и.1,3, приведены в таблице.

углеродом в системе металл-шлак пределах 1,43-3,33 от стехиомет- . рически необходимого при окислении углерода, после окончани  периода обезугле рживани  расплава и достижени  в нем менее 0,010% углерода j только дл  раскислени  шлака ввод т ,5-3,5 кг силикокальци  на тонну стали. Реешизаци  предлагаемого изобретени  предполагает исключение этой операции. В этом случае при стоимос- Q ти йиликокальци  560 руб/т : только за счёт исключени  операции раскислени  шлаиса удельна  экономи  составл ет 0,56 руб/кг.2,5 кг/т 1,4 РУб/т стали, где 0,56 руб/кг -стоимость. 1 кг силикокальци ; 2,5 кг/т - удель- ный расход силикокальци  на 1 т стали .

В св зи с тем, что экономический эффект от производства сортамента электротехнических сталей с более 20 узкими пределами по содержанию кремни , марганца, алюмини  точно определить не представл етс  возможным, при подсчете общего эконсжлического эффекта эта стать  экономии не прин -125 та во внимание.

Тогда, при годовс «1 объеме производства , например только низколегированной электротехнической Динамкой и релейной) стали, равном 200 тыс. т 30 общий экономический эффект от внедрени  предлагаемого изобретени  составит 1,4 руб/т.200000 т/год 280000 руб/год.

Claims (2)

1.Патент Англии 1293411,кл . С 21 С, 1973.

2.Авторские свидетельство СССР № 483441, С 21 С 7/10, 1973.