SU806770A1 - Способ производства особонизко- углЕРОдиСТОй СТАли B ВАКууМЕ - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ОСОВОНИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ

В ВАКУУМЕ Одним из наиболее доступных параметров , при помощи которого возможно достоверно по ходу вакуумировани  определить рассмотренные моменты,  в л етс  состав откачиваемых из вакуум ной камеры газов. Известны способы получени  низкоуглеродистой стали, при которых дл  определени  момента прекращени  реак ции обезуглероживани  расплава при его вакуумировании в ковше используют информацию о составе газов, откачиваемых из вакуумной камеры. Основные технологические особенности контрол  процесса обезуглероживани  при вакуумной обработке жидкой стали данным способом свод т с  к следующему. В процессе вакуумной обработки жидкой стали непрерывно измер ют со тав газовой фазы, вьщел ющейс  из реакционной емкости. Об окончании процесса обезуглероживани  расплава в данном случае суд т по достижению максимума на кривой изменени  окиси углерода в отход щих газах.Достижение максимума на этой кривой совпадает с моментом окончани  реакции обезуглероживани  вакуумируемого ра плава 1 Однако данный способ имеет ограниченное применение. В случае вакуу мировани , например, низкоуглеродис той нераскисленной стали в цел х ее глубокого обезуглероживани  реал зации способа св зана с сшибками, п скольку здесь не учитывают содержание двуокиси углерода в отход щих газах. В результате определ емое врем , необходимое дл  завершени  процесса глубокого обезуглероживани расплава,  вл етс  завышенным, особенно при вакуумировании крупнотоннажных плавок.Кроме того,способ не пригоден дл  вакуумировани  крупнотоннажных плавок, т. е. дл -условий где требуетс  продувка расплава инертным газом через донные пористые элементы. Дл  случа  продувки в куумируемого расплава инертным газом не пригоден вследствие разбавлени  отход щих газов. Разбав ление отход щих газов приводит к снижению в них концентрации окиси углерода, в результате чего содержа ние) этого компонента достигает макcHNKuibHoro значени  в момент, когда реакци  обезуглероживани  расплава еще не закончилась. Способ не содер жит приемов, позвол ющих определить технологически оправданный момент начала продувки вакуумируемого расплава инертным газом. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к описываемому изобретению  вл етс  способ рафинировани  малоуглеродистой стали. Технологические особенности производства особонизкоуглеродистой стали по известному способу сведены к реализации следующих тех- I нологических приемов. Сталь с содержанием углерода 0,03-0,10% сливают из сталеплавильного агрегата в ковш в нераскисленном состо нии вместе с частью печного шлака, количество которого составл ет 2,1-5,0% от веса металла в ковше. Непосредственно перед вакуумированием в ковш на шлак ввод т углеродсодержащий раскислитель или окислитель в количестве, обеспечивающем весовое отношение между углеродом металла и кислородом сиртемы металл-ишак равным 0,3-0,7 от стехиометрического их соотношени  при окислении углерода. Расплав вакуумируют в ковше, причем в период снижени  давлени  с 760 до 20 мм металл продувают инертным газом с интенсивностью 0,0050 ,20 мтт.мин. По окончании процесса обезуглероживани  метгшл раскисл ют и легируют ферросплавами, перемешива  их путем дополнительной продувки инертным газом 1.2, Однако известный способ не содержит сведений и технических приемах, позвол ющих объективно определить момент окончани  протекани  реакции между углеродом и кислородс и в вакуумируемой системе металл-шлак. Отсутствие таких приемов в большинстве случаев приводит к необоснованному увеличению продолжительности периода вакуумировани  дл  требуемого обезуглероживани  стали, что влечет за собой удлинение общего ци-кла вакуумировани . В р де случаев отсутствие этих приемов св зано также с необоснованным уменьшением продолжительности периода обезуглероживани  расплава и получением в нем более высоких, чем требуетлые концентрации углерода. Продувка инертным газвм вакуумируемого расплава в период снижени  давлени  в вакуумной камере от 760 до 20 мм рт. ст. не  вл етс  оптимальным решением згщачи глубокого обезуглероживани  стали по следуклцим причинам. При достаточной удельной МС1ЦНОСТИ вакуумного насоса в период вакуумировани  нераскисленной низкоуглеродистой стали, когда остаточное давление в камере измен етс  в пред{елах от 400 до 20 мм.рт.ст., даже без продувки инертным газом кипение расплава бывает настолько интенсивнь , что во избежание перелива металла через край ковша приходитс  периодически отсоедин ть вакуумный насос от камеры. Естественно, что в этих услови х продувка расплава инертным газом, осуществл ема  в цел х интенсификации перемешивани  металла со шлаком, технологически

не оправдана. Прекращение продувки расплава инертным газом при достижении в камере остаточного давлени  20 мм.рт.ст. также технологически не всегда оправдано (особенно дл  плавок весом более 20 т), так как в большинстве случаев при нормальной работе вакуумного насоса в этот момент в расплаве не достигаетс  содержание углерода менее 0,010%.

Цель изобретени  - оптимизаци  продолжительности периода обезуглероживани  стали, достигаема  за счет определени  момента получени  в стали содержани  углерода менее 0,010% непосредственно по ходу вакуумировани , сокращение времени продувки расплава инертным газом, улучшение стойкости продувочных элементов, футеровки ковша и устранение недостатков известного способа.

Поставленна  цель достигаетс  тем что дл  получени  особонизкоуглеродистой стали с содержанием углерода менее 0,010% при вакуумировании непрервшно замер ют в отход щих газах суммарное содержание окиси и двуокиси углерода, а продувку.с расходом инертного газа l,5-10 2,0-lO HNF/MHH стали начинают при достижении первого максимума на кривой cyNwapnoroсодержани  окиси и двуокиси углерода в выдел ющихс  газах и продолжают до мс иента снижени  суммы концентраций окиси и двуокиси углерода в этих газах с посто нной скоростью в течение 20-30 с после достижени  второго максимума на суммарной кривой изменени  этих компонентов в вьвдел ющихс  газах, после чего снижают расход инертного газа в 1,5-2,0 раза и ввод т в расплав ферросплавы.

При вакуумировании и продувке инертным газом нераскисленной низкоуглеродистой стали с исходным содержанием углерода 0,03-0,010.% по предлагаемому способу возможность получени  после окончани  периода обезуглероживани  содержани  углерода в расплаве менее 0,010% обеспечиваетс  регулированием исходного(перед вакуумированием)соотношени  между ;кислородом В металле, окислах железа в шлаке - к углероду, содержащемус  в системе металл-шлак,в пределах 1,1-3,3 от стехиометрически необхоЫимогсГпри окислении углерода.

Достижение первого максимума на кривой изменени  окиси и двуокиси углерода и отход щих газах свидетельствует , что при данной удельной мощ:ности откачной системы реакци  I обезуглероживани  вакуумируемого расплава прекратилась вследствие резкого снижени  скорости поступлени  кислорода к месту реакции из окисленного шлака в металл. Содержание углерода в расплаве в этот момент составл ет обычно 0,012-0,014%, а

шлак обладает достаточным окислительным потенциалом(15-20% закиси железа . Такое положение  вл етс  типичным при вакуумировании в ковше больших массметалла, где существенную роль играет.ферростатическое давление . Дальнейшее обезуглероживание вакуумируемого расплава возможно только при дополнительном подводе кислорода, например из шлака к месту реакции, что и достигаетс  продувкой

0 расплава инертным газом через донные пористы элементы.

Продувка расплава инертным газом в момент доЪтижени  максимума на кривой изменени  суммарного содер5 жани  окиси и двуокиси углерода в отход щих газах приводит к увеличению скорости поступлени  кислорода в металл из окислов железа шлака и возобновлению реакции вакуум0 ного обезуглероживани  расплава. Более ранн   продувка стгши инертным газом не имеет технического смысла, поскольку при достаточной удельной мощности откачной системы

5 интенсивность кипени  расплава во избежание перелива метгшла через край ковша приходитс  ограничивать искусственно путем отсоединени  реакционного пространства от вакуумного насоса. Позднее начало

0 продувки влечет за собой необоснованные потери времени, что св зано с дополнительным снижением температуры .расплава.

Вторичное увеличение скорости

5 обезуглероживани  расплава влечет за собой рост содержани  и двуокиси углерода в отход щих газах и образование вторичного максимума на суммарной кривой изменени  этих

0 ксмпонентов. Процесс глубокого обезуглероживани  расплава  вл етс  завершенньм, если скорость снижени  суммарной концентрации этих компонентов отход щего газа остаетс  посто нной на прот жении 20-30 с о

5 после момента достижени  второго максимума на кривой их изменени . Посто нство скорости снижени  суммарной концентрации рассмотренных компонентов газа обусловлено тем,

0 что реакци  обезуглероживани  расплава прекращаетс  и отход щие газы разбавл ютс  линейно инертньм газом, продуваемым с посто нным расходом.

Выбор в качестве характеристичес5 кого компонента суммарной концентрации окиси и двуокиси углерода в отход щих газах обусловлен тем, что наличие этих компонентов в газах св зано с протеканием реакции обез0 углероживани  обрабатываемого расплава . Учет содержани  двуокиси углерода в отход щих газах обусловлен и тем фактором, что при вакуумировании нераскисленной низкоугле5 родистой стали величина этой соетавл ющей достигает 20% Спри общем содержании окиси углерода в газах 50-70%. Игнорирование содержани  .двуокиси углерода в отход щих газах влечет за собой значительную ошибку в определении моментов прекращени  или завершени  реакции обезуглероживани  расплава.

На фиг. 1 приведен пример осуществлени  данного способа, где со- COj} изменение суммарного содержани  окис и двуокиси углерода в вьодел ющихс  из вакуумной камеры газах в процессе вакуумировани  нераскисленной низкоуглеродистой стали, где: Нначало кипени  расплава в вакууме; Т- врем  вакуумировани , мин.

Стрелками 9бозначены моменты начала продувки расплава аргоном и введени  в расплав легирующих и раскислителей j

Qi 1,5-10 им умин-т - удельный расход аргона дл  дополнительного обезуглероживани  расплава;

Qj 0, - удельный расход аргона дл  перемешивани  расплава при введении в него добавок раскислительного или легирующего типа; на фиг. 2 показано изменение содержани  углерода в расплаве в процессе его вакуумировани  и продувки инертным газом в вакууме.

Способ осуществл етс  следующим образом.

В 100 т основной электропечи выплавл ют и рафинируют от серы/ фосфора , кремни  и частично от марганца 100 т металла, после чего плавку в нераскисленном состо нии сливают в ковш вместе с частью окислительного шлака, количество которого составл ет 2,0 т.

Химический состав металла перед вакуумированием,%:

,050j ,10; Si -следы; S 0,020; ,015} IOj-0,060.. Содержание легковосстановишдх окислов железа в шлаке перед вакуумированием составл ет 25% (в пересчете на закись железа).

После установки ковша с металлом в вакуумную камеру и подключени  его пористого элемента к аргонной станции на шлак в ковше ввод т мелкодробленный кокс в количестве 0,20 кг/т. Введение кокса в указанно KOJ 4ecTBe обеспечивает исходное весовое отношение кислорода, наход щегос  в металле и в шлаке в виде легковосстановимых окислов железа, к углероду в металле и внесенному на шлак, равным 2,0 от стехисметрического их соотношени  при окислении углерода. Соблюдение рассмотренного соотношени  в указанном пределе обеспечивает стабильную возможность получени  в расплаве после его продувки аргоном в вакууме менее 0,010% углерода.

в процессе вакуумной обработки непрерывно измер ют состав отход щих газов. В момент достижени  пер ,вого максимума на кривой , изменени  суммарного содержани  окиси и двуокиси углерода в отход щих газах расплав начинают продувать аргоном через донный пористый элемент ковша, причем расход аргона поддерживают посто нным - 1, 5 110 нм VMHH .т стали. После образовани  второго максимума на кривой изменени  суммарного содержани  окиси и двуокиси углерода в отход щих газах и снижени  концентрации этих компонентов с посто нной скоростью в течение 20-30 с т. е. на б минуте от начала вакуумировани , расход аргона снижают в 2 раза, т. е. до 0, 75 10 нм Iин. т стали - величины, достаточной дл  перемешивани  ферросплавов , и в расплав ввод т ферромарганец , ферросилиций и алюминий в количестве, обеспечивающем заданный состав готовой стали.

Таким образом, продувка расплава инертным газом с посто нным его расхдом - 1,510 нм /МИНт стали в течение 3 мин обеспечивает снижение содежани  углерода в металле с 0,013 до 0,007% (фиг. 2). Момент достижени  этой концентрации углерода в металле фиксируют непосредственно по ходу вакуумной обработки по образованию второго максимума на кривой изменени  суммарного содержани  окиси и двуокиси углерода в отход щих газах и по последующему (на прот жении О, 5 ми снижению с посто нной скоростью кон-центрации этих компонентов в отход щих газах.

Применение предлагаемого изобретени  позвол ет уменьшить нагрев металла в печи на 20°С, сократить длительность плавки. Увеличить стойкость футеровки сталеразливочного ковша.

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   Способ производства особонизкоуглеродистой стали в вакууме с содержанием углерода менее 0,010%, включгиощий вакуумирование в ковше нераскисленной стали с исходным содержанием углерода 0,03-0,010% вместе с частью конечного печного шлака, корректировку соотношени  между окислительным и.восстановительным потен циалами системы металл-шлак перед вакуумированием, продувку жидкой стали инертным газом через донные пористые элементы ковша, окончательное раскисление и легирование стали ферросплавами, отличающийс   тем, что, с целью оптимизации продолжительности периода вакуумного обезуглероживани  стали, сокращени  времени продувки расплава инертным

   газом, улучшени  стойкости продувочных элементов, футеровки ковша, продувку расплава начинают при достижении первого максимума на кривой суммарного содержани  окиси и двуокиси углерода в выдел ющихс  газах при их непрерывном измерении, а заканчивают по истечению 20-30 с при линейном уменьшении концент ации

   этих компонентов после второго максимума на этой кривой.

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   .1. Авторское свидетельство СССР № 383746, кл. С 21 С 7/10, 1973. .
2. 2. Ав1 ррское свидетельство СССР 483441, кл. С 21 С 7/00, 1975.

   И 1

   Iff Г