SU789591A1 - Способ производства малоуглеродистой стали - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к черной металлургии в частности к спосо бам производства стали, например электротехнической нестареющей, и технически 5 чистого железа (с содержанием углерода 0,002-0,2%) с использованием вакуумировани .

В современной металлургии дл  производства качественной стали широко Q примен етс  вакуумирование.

Известен способ производства малоуглеродистой стали с применением вакуумировани  в сочетании с продувкой аргоном l.

, Однако Б этом способе в .процессе вакуумной обработки не используетс  печной шлак,поэтому окисление углерода металла происходит только за счет кис-лорода ,растворенного в металле. Так -п как растворимость кислорода в металле ограничена и зависит в основном от содержани  углерода,то дл  получени  малоуглеродистого металла,исходный металл перед вакуумной обработкой силь-25 но переокисл ют. Последующее после вакуумной обработки раскисление сильно окисленного металла известными способами при высоком расходе раскислетелей приводит к высокой загр зненности металла неметаллическими включени ми , в основном оксидами.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  способ производства малоуглеродистой стали из жидкого металла с содержанием 0,050 ,15% углерода путем вакуумировани  в ковше 1-2% от веса металла печным шлаком, раскисленным или окисленным до стехиометрического соотношени  между окисл емым углеродом металла и кислородом, содержащимс  в металле и в бкислах железа в шлаке, и продувки газом с вводом в металл перед завершением вакуумной обработки (за 2-3 мин до окончани  вакуумной обработки , продолжающейс  в течение 712 мин) ферроаллюмини  из расчета 100-600 г/т металла, причем одновременно с алюминием или вместо него ввод т ферросилиций и силикокальций, а после завершени  вакуумной обработки в металл ввод т гипюминий из расчета 0,5-1,0 кг/т стали 2.

Недостатком этого способа  вл етс  последовательность раскислени  и легировани  металла - сначала раскисл ют шлак вводом алюмини  в количестве 100-600 г/т металла, затем раскисл ют металл кремнийсодержащими материалами , после чего легируют металл алюминием. Последовательное и длительное раскисление диффузионными процессами с наличием кремнийсодержащих раскислителей приводит к сильному загр знению металла мелкодис .персными неметаллическими включени|3ми сложного состава и неблагопри тной формы, плохо удал ющимис  из металла и отрицательно вли ющими на

требуемые свойства стали. Поэтому

/

сталь имеет повышенную отсорт 4ровку

по поверхностным дефектам и низким показател м физико-механических свойств.,

Цель изобретени  - снижение содержани  неметаллических включений и повышение качества металла.

Поставленна  цель достигаетс  тем что по известному способу производства малоуглеродистой стали, включающему выплавку в печи металла с содержанием углерода 0,03-0,20%,„вакуумную обработку его в ковше совместно с печным шлаком, ввод в металл кремнийкальций- и алюминийсодержащих материалов и продувку инертным газом в процессе вакуумировани  при номинальном давлении, например равном 1,0-1,3 от суммы давлений ферростатического столба металла над газоподающим устройством и газовой фазы над металлом, алюминийсодержащий материалввод т по истечении 20-50% общего времени вакуумирова и  в количестве 0,1-1 т на 1 т шлака в пересчете на алюминий, после чего давление продувочного газа увеличивают в 1,5-5 раз по сравнению с номинальным, а после 2-5 минутной продувки давление газа сн 1жают до номинального.

Вводом алюмини  в количестве 0,11 т на 1 т шлака достигаетс  практически полное восстановление железа в шлаке при сохранении в нем растворенного несв занного алюмини , достаточного дл  раскислени  и легировани  металла. Растворенный в шлаке алюминий повышает рафинирующую способность шлака. Нижний предел расчетного количества алюмини  определ етс  необходимостью только раскислени  шлака и металла, а верхний предел ограничен экономической целесообразностью.

В момент ввода алюмини , равный 20-50% времени общей продолжительности вакуумировани , достигаетс  максимальна  скорость естественных циркул ционных потоков в расплаве за счет вакуумного обезуглероживани . Нижний предел продолжительности вакуумировани  до момента ввода алюмини  обеспечивает заданный уровень достигаемого в расплаве содержани  углерода , а -верхний предел соответствует замедлению циркул ционных потоков.. При последующей с момента начала

ввода алюмини  2-5 минутной продувке газом при давлении, в 1,5-5 раз превышающим номинальное, равное 1,01 ,3 от давлений ферростатического столба металла над газопадающим устройством и газовой фазы над металлом, достигаетс  максимальна  принудительна  циркул ци  расплава в ковше за счет продувки инертньа-л газом. Нижний предел - 2 мин - обеспечивает перемешивание после полноТо растворени  алюмини , продолжитель ность растворени  стандартных чушек которого опытным путем установлена максимально до 2 мин, а верхний предел - 5 мин - ограничен перепадом допустимого снижени  температурыметалла . Нижний предел давлени  газа, в 1,5 раза превышающий минимально возможное , примен емое дл  рафинировани  и перемешивани , примен ют при максимальных скорост х естественных циркул ционных потоков расплава от обезуглероживани , а верхний предел при минимальных скорост х, до устранени  выбросов металла из ковша. За счет суммы естественных и принудительных турбулентных циркул ционных потоков металла достигаетс  погружение шлкоалюминиевой композиции в расплав стали и полна  обработка его при вакууме над поверхностью оголенного металла .

Отличие предлагаемого способа производства стали- от известного заключаетс  в том, что весь объем расплавленного металла рафинируетс  не за счет диффузионных процессов при раскислении через шлак или осадочного раскислени , при которых в металле даже при высоком расходе .раскислителей и продолжительной вьадержке остаютс  мелкодисперсные оксидные включени , а за счет непосредственного контакта расплава с газо-шлакоалюминиево-железной эмульсией, в результате чего образуютс  крупнодисперсные оксидные включени  алюмини  непосредственно на поверхности газошлаковой фазы, быстро всплывающие при снижении давлени  газа до номинального или до полного прекращени  подачи газа.

Таким образом, удаленные из металла неметаллические включени  удерживаютс  в шлаке. Более чистый по неметаллическим включени м металл обладает лучшей paзливaeмocтыo,мeньшeй отсортировкой по поверхностным дефектам и более высокими физико-механическими свойствами,т.е. более высоким качеством.

Пример. Способ осуществл ют следующим образом.

В дуговую 100-тонную печь загружают скрап, чугун, известь и железорудные материалы (железна  руда, окатыши или агломерат. Во врем  расплавлени  шихты металл продувают кислороом . Возможно вдувание кислорода в смеси с другими газами, например природным . По мере расплавлени  шихты л  улучшени  удалени  фосфора и углерода в печь ввод т железорудные материалы совместно с известью до содерани  углерода в пределах 0,03-0,2% и температуры металла leSO-ieSO C. еталл в конце плавки продувают кисородом при одновременном нагреве ванны дугами.

При достижении углерода в металле О ,03-0,2% скачивают шлак, оставл   его в печи в количестве 0,5-5% от веса металла. После этого производ т выпуск металла и шлака в ковш с предварительно нагретой до температуры не ниже бОО-С футеровкой. Печной шлак имеет в ковше следующий состав,вес.%: FeO 10-36, FejO 5-10, SiOi 4-8, CaO 15-20, МцО 8-12, 4-8 и МиО 8-12.

После выпуска плавки ковш устанавливают Б вакуумную камеру, замер ют толщину шлакового сло , рассчитывают вес шлака и корректируют весовое соотношение углерода и кислорода в системе металл-шЛак с учетом содержани  углерода в металле и кислорода в окислах железа шлака. При наличии экспрессных анализов ввод т углеродсодержа1дие или железорудные (в том числе окалину) материалы до соотношени  углерода-к кислороду в пределах 0,3-1 от стехиометрического. При подготовке вакуума в камере вплоть до достижени  разр жени  0,5-5 мм рт.ст. металл в ковше продувают через установленную в его дно пористую вставку при номинальном давлении подаваемого газа , составл ющем 1,0-1,3 от суммы давлений ферростатического столба

металла над пористой вставкой и газовой фазы над металлом. Через 20-50% « времени общей продолжительности вакуумировани  на шлак ввод т чушковый или гранулированный Ссечка ) алюминий из расчета 0,1-1 т алюмини  на 1 т шлака, при этом повьпиают давление подаваемого газа в 1,5-5 раз по сравнению с давлением газа, достаточным дл  его проникновени  в металл через пористую вставку. При этом циркул ционo ные потоки поглощс1ют шлакоалюминиевую ксдатозицию внутрь металла. Расход алюмини  на основании опытных данных устанавливаетс  оптимальным дл  заданной марки стали в зависимости от

S достигаемого уров.н  технологических и служебных свойств и экономичности процесса. Давление газа зависит от продолжительности вакуумировани  до момента начала ввода алюмини , при0 чем в пр мо пропорциональной зависимости - чем позднее вводитс  алюминий, тем выше давление, что визуально определ ют по достижению момента оголени  металла при поглощении шлакоалюминиевой композиции расплавом,причем

5 при значительном повышении давлени  следует не допускать выплеска металла из ковша.Через 2-5мин указанного режима продувки давление газа снижают до номинального, достаточного дл  рафини0 ровани  и перемешивани  металла, шлак при этом всплывает, удал   образовавшиес  окислы алюмини . После этого под вакуумом из установленных герметично на крышке вакуум-камеры бун5 керов подают марганец-, кальций- и кремнийсодержащие материалы в суммарном количестве 2-20 кг/т при их соотношении (4-50) : (1-9) : U-15 соответственно , а остальное количеств9 кремни  ввод т после вакуумировани .

0

В табл. 1-3 приведены свойства полученной стали в сравнении со сталью полученной известным способом включающем предварительное раскисление шлака в вакууме алюминием, последующее раскисление легирование металла кремнием , кальцием и марганцем и заключительное легирование металла алюминием , причем плавки выбраны с одинаковым конечным содержанием алюмини  в стали.

Использование предлагаемого способа производства малоуглеродистой стали обеспечивает по сравнению с известными способами низкое содержание .неметаллических включений в стали (что обеспечивает снижение отсортировки заготовок по поверхностным дефектам и механическим свойствам, в частности повышает выход годного по изгибу образцов толщиной 3,5 мм вокруг оправки радиусом 1 мм без образовани  апельсиновой корочки на поверхности и надрывов по кромке заготовки ),, а также обеспечивает формирование крупнозернистой структуры, что положительно сказываетс  на магнитных и электрических свойствах и при . водит к снижению удельных ваттных потерь и коэрцитивной силы и увеличивает выход ёысших марок малоуглеродистой стали.

Claims (2)

1.Морозов А.Н. и др. Внепечное вакуумирование стали. М., Металлурги , 1975, с.88-97.

2.Патент Великобритании

№ 1293411, кл. С 21 С 7/10, 1972.