SU908843A1 - Способ производства стали - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к черной металлургии, в частности к вьшлавке стали с внепечным науглерюживанием расплава арбюризатйром. В практике производства стали тех нологический процесс плавки и окисле ни  углерода прекращают при достижении значений, соответствующих заданной марке с учетом углерода, вносимо го ферросплавами. Однако точно зафик сировать требуемое содержание углеро да весьма затруднительно, поэтому часто процесс плавки прекращают при более низком содержании углерода а недостающее его количество ввод т пр выпуске в ковш углеродистыми матери аламн - каменным углем, коксиком,гра фитом и т.п. Известен способ выплавки стали, включающий науглероживание расплавленного металла, имеющего rewiepiaTyру 1570-1 , в ковше присгъдкой в металл в начале выпуска коксового порошка, имеющего размер зерен не более 5 NW. Порсипок расфасовывают в бу мажные мешки порци ми и ввод т в ковш в количестве не более 0,05% от веса металла flj. Недостаток способа состоит в том, что ввод карбюризатора в металл осуществл ют при относительно невысоком перегреве над температурой ликвидуса (менее ) разовой порцией. Усвоение карбюризатора нестабильно и не превьшает 50%. Максимальное науглероживание стали составл ет 0,05%. При даче карбюризатора в количествах более 0,05% качество стали ухудшаетс  вследствие неравномерного распределени  карбюризатора в объеме металла. Известен способ прюизводства стали с обработкой нераскнсленного металла в ковше карбндом кальцн ,имею-. щим размер кусков 5-30 мм, карбид кальци  ввод т в количестве 0,55 кг/т при нсшолнении ковша металлом на 1/7-1/6 высоты. После обработки карОидсж кальци  в металл ввод т раскислители Г2. Благодар  введению карбида кальци  достигаетс  некоторое раскисление стали и снижаетс  угар раскислителей одиако существенного науглероживани  стали и улучшени  ее качествадостичь не удаетс  из-за значительных потерь карбида кальци .- Кроме того, при введеиии карбида кальци  загр зн етс  атмосфера в цехе. Наиболее близким к предлагаемому i по технической сущности и достигаеМым результатам  вл етс  способ производства углеродистой низколегированной и нелегированной стали, включающий получение стального полупродукта в сталеплавильном агрегате, нагрев металла до 1бОО-1620°С пере|Грев выше температуры ликвидуса 70100°С , выпуск в ковш, присадку в расплав кремни , марганца, алюмини . введение в струю металла при наполнении ковша до 2/3 углеродистого материала . Науглероживание расплава в ковше производ т углеродистым мате риалом - графитом, коксом и т.д. имек дим размер частиц 0,04-1,0 мм. Дл  снижени  выноса дисперсных частиц углеродистый материал ввод т на металла в бумажных мешках порци ми по 30 кг. Стальной расплав науглероживают не более, чем на 0,04% углерода , при этом степень усвоени  углеродистого материала составл ет в среднем 68% и не превышает 75% Сз.

Недостаток способа состоит в том, что введение углеродистого материала из расчета О ,04% углерода не обеспечивает эффективного сн ти  окисленности металла и перемешивани  его выдел ющимис  газами. Качественные характеристики стали не улучшаютс .

Цель изобретени  - стандартизаци  технологии плавки, повышение степени усвоени  сталью углерода, снижение в ней содержани  газов, улучшение механических свойств и повышение выхода годной стали.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в способе производства стали, включающем получение в сталеплавильном агрегате стального расплава, перегрев его выше температуры ликвидуса , выпуск в ковш, присадку раскислителей и легирукидих, введение в струю металла углеродистого материала , углеродистый материал в виде гранул раэмером частиц 1,5-5 мм в поперечнике при соотношении гранул размером 1,5-2} 2,01-3 3,01-4,5; 4,51-5 мм в пределах l:(5t 1) : (310,5) : (1±0,5) соответственно ввод т в металл, перегретый.на 110160°С над температурой ликвидуса. Углеродистый материал ввод т в металл равномерно от начала выпуска до слива в ковш 1/3-1/2 металла.

При выпуске в ковш металл дополнительно обрабатывают силикокальцием .

Углеродистый материал и силикокальций ввод т в метеипл одновременно в виде смеси в соотношении It (1-3).

Сочетание указанных приемов позвол ет осуществл ть науглероживание расплава значительно выше, чем при использовании известных способов и получать из ниэкоуглеродистого полупродукта среднеуглеродистую сталь. При этом по вл етс  возможность

стандартизировать технологический процесс выплавки углеродистой и низг колегированной стали, содержащей 0,15-0,35% углерода, получа  из одинакового по содержанию углерода полупродукта сталь разнообразного марочного состава посредством ковшевого науглероживани .

Перегрев стального расплава перед выпуском из печи на llO-ieo C вьвие температуры ликвидуса обеспечивает высокую скорость обезуглероживани  и интенсивное кипение металла. При этом снижаетс  окисленность печного шлака и улучшаетс  его десульфирующа  способность, замедл етс  поглощение металлом азота и, в особенности , водорода. Повышаетс  степень усвоени  и полезного использовани  науглероживани  материала. Кроме того , возрастает раскисл юща  роль углеродистого материала. Металл в ковше полнее раскисл етс , при этом выдел етс  значительное количество газообразных продуктов раскислени окислов углерода, которые, нар ду с перемешиванием и усреднением состава металла, оказывают на него рафинирующее вли ние, уменьшают содержание в стали газов и неметаллических включений, обеспечивают всплывание образующихс  в этот период продуктов раскислени .

При перегреве расплава менее 110° не повышаетс  степень использовани  карбюризатора, качество металла не улучшаетс . Перегрев более 1бр°С не рекомендуетс  вследствие сильного разъедани  футеровки сталеплавильного агрегата и ковша и загр знени  стали неметаллическими включени ми. Улучшение качества металла при одновременном высоком усвоении карбюризатора достигаетс  только при использовании гранулированного карбюризатора указанного выше фракционного состава . При использовании карбюризатор фракций мельче 1,5 мм снижаетс  его использование вследствие возрастани  выносов восход щими потоками, а при использовании карбюризатора крупнее 5 мм его усвоение металлом уменьшаетс  из-за того, что частички карбюризатора быстро всплывают на поверхность расплава и сгоргиот в кислороде окружающего воздуха. Одновременна  обработка металла углеродистым материалом и силикокальцием еще больше повьлиает усвоение углеродистого материала . Лучшие результаты дает применение этих материалов в виде смеси при отнесении углеродистого материала к силикокальцию 1:(1-3).

Claims (4)

1. При соотношении более 1:1 перерас ходуетс  силикокальций без существенного улучшени  качества металла, а при соотношении менее 1:3 повышение степени усвоени  углерода незначительно . Спосой осуществл етс  следующим обрдзом. В сталеплавильном агрегате расплавл ют металлическую шихту, провод т окисление углерода до получени  стандартного низкоуглеродистого полупродукта (0,12-0,17%С), нагревают расплав, осуществл ют предварительное раскисление кремнием и марганцем (например, силикомарганцем) и при .1630-16700С, т.е. на ИО-гбО с выше Температуры ликвидуса, выпускают в ковш. Во врем  выпуска на струю мет ла ввод т кремний, марганец, алюминий , силикокальций, другие раскисли тели, легирующие и добавочные материалы , обеспечивающие получение заданной марки стали. В начале выпуск при наполнении ковша до 2/3 (предпочтительно до 1/2) на струю металл ввод т углеродистый материал в виде гранул размером 1,5-5 мм в поперечн ке, содержащий фракции 1,5-2; 2,013; 3,01-4,5; 4,51-5 мм в соотношени 1:(5± 1): (3i 0,5) : (1t 0,5) соответственно . Частицы углеродистого материала, введенные в струю металла, вовлекаютс  в его объем на большую глубину и взаимодействуют с расплавленной стгшью. Часть углерода, взаимодейст ву  с раствореннЕЛИ в стали кислородом , способствует раскислению стали дополнительному перемешиванию и усреднению ее химического состава, а также рафинированию металла окислами углерода. Друга  часть углерода раст вор етс  в металле и науглероживает его. Частички карбюризатора разного размера, вовлеченные струей в металл , всплывают с разной скоростью, одновременно раствор  сь в нем. Повидимому , при указанной температуре стального расплава и при введении карбюризатора, состо щего из частиц указанных размеров, образуетс  неустойчива  суспензи , котора  быстро приходит к равновесию за счет раство рени  частиц карбюризатора в стали. При одновременной обработке расплава силикокальцием зтот процесс ускор ет с . С увеличением доли частиц более крупных фракций 3,01-4,5 и 4,51-5 мм ухудшаетс  степень усвоени  углеродистого материала из-за того, что увеличиваетс  количество всплывших нерастворившихс  в металле частиц. Так, при соотношении фракций 1,5-2; 2,01-3; 3,01-4,5; 4,51-5 ivw 1:3,5:4: степень усвоени  карбюризатора умень шаетс  до 60-70%. Аналогичные результаты наблюдаютс  и при соотношении фракций 1:7:2:0,5. Карбюризатор может быть приготовлен посредством помола крупнокускового материала, рассева по фракци м и последующего смешени  фракций в указанной пропорции. Пылеватые углеродистые материалы (например, графит ) могут быть подвергнуты предварительному окомкованию любым из известных способов. Возможно использование готовых материалов, выпускаемых промьволенностью, при условии соответстви  их указанному фракционному составу. - Лучшие результаты получаютс  при одновременном введении в металл углеродистого материала и силикокальци , в особенности в виде смеси при соотношении углеродистого материала и силикокальци  1:(1-3) соответственно . В этом случае необходимое количество углеродистого материала смешивают с 1-3 част ми дробленого силикокальци  и полученную смесь ввод т на струю металла при наполнении ковша до 2/3 (предпочтительио до 1/2) высоты. Пример. В 60-тонной мартеновской печи расплавл ют металлическую шихту, провод т обезуглероживание расплава от 0,78 до 0,15% углерода , нагревают его и ввод т в печь 850 кг силиконарганца. При (перегрев ) и содержании углерода 0,16% металл выпускгиот по раздвоенному желобу в два ковша. В первый ковш одновременно с началом выпуска до заполнени  ковша на 1/3 иа струю металла равномерно ввод т гранулированный углеродистый материал, содержащий 94% углерода и состо щий из частичек размером 1,5-2 2,01-3; 3,01-4; 4,51-5 мм в соотношении 1:6:3,5:1,5 соответственио. Расход углеродистого материсша составл ет 48 кг (по углероду 0,15%). Кроме углеродистого материала в ковш ввод т 180 кг ферросилици , 25 кг ферротитана, 35 кг а1юмики  и 48 кг силикокальци . Металл выдерживают в ковше 17 мин и затем заливают в формы. Готова  стгшь соответствует марке ЗОГСЛ-В по ГОСТ 22253-76 и имеет следующее содержание основных элементов, вес.%: углерода 0,31) марганца 1,38) кремии  0,26; серы 0,020) фосфора 0,029; азота 0,005. Общее содержание водорода в . металле составл ет 5,5 см на 100 г стали. Усвоение углерода из углеродистого материала (с учетом 100%-го усвоени  углерода из ферросплавов) составл ет 80%, введено в сталь углерода 0,12%. Стгшь имеет следующие механические свойства после закалки и высокотемпературного отпуска: временное сопротивление 69 кгс/мм, предел текучести 52 кгс/мм, относительное удлинение 18%, относительное сужение 27%, ударна  в зкость при 7,7 кгсм/см2-, при -60°С 3,9 кгсм/см. Брак отливок по гор чим трещинам составл ет 0,3%. Дл  сравнени  во втором ковше при заполнении его металлом до 1/3 высоты в струю ввод т разовой присадкой углеродистый материал, имеющий размер частиц 0,04-1 мм.. Количество углеродистого материала 48 кг (0,15% по углероду). Остальные ферросплавы вво д т в таких же количествах и по та кому же режиму как и в первом ковше Готова  сталь имеет следующее содержание основных .элементов, вес.%« углерода 0,28; кремни  марганца 1,34; серы 0,022; фосфора 0,030 азота 0,007. Общее содержание водорода в жидком металле составл ет 6,9 см на 100 г стали. Усвоение углерода из углеродистого материала с учетом 100%-го усвоени  углерода из ферро .сплавов составл ет 0,09%, т.е, 60% от введенного. Сталь имеет следующие механические свойства: временное сопротивление 68 кгс/мм, предел текучести 51 кгс/мм, относительное уд линение 15%, относительное сужение 24%, ударна  в зкость при 6,8 кгсм/см, при -60°С 3,2 кгсм/см Брак отливок по гор чим трещинам сос тавл ет 1,8%. В макроструктуре отливок обнаруживают темные п тна, св занные с неравномерным распределени ем углерода. Пример 2. В 60-тонной мартеновской печи расплавл ют металлическую шихту, провод т обезуглерожи вание расплава от до0,15%, уг лерода, нагревают его и ввод т в печь 850 кг силикомарганца. При . (перегрев 115С) и содержани углерода 0,17% металл выпускают по раздвоенному желобу в два ковша. В первый ковш одновременно с началом выпуска до заполнени  ковша на 1/2 на струю металла равномерно ввод т гранулированный углеродистый матери ал, содержащий 94% углерода, состо  щий из частиц размером l,5-2j 2,01 3j 3,01-4,5} 4,51-5 мм в соотношени 154:2,5:0,5 соответственно, в смеси с силикокальциега. Расход углеродистого материала составл ет 25 кг (0,07% по углероду), силикокальци  75 кг. Кроме углеродистого материала в ковш ввод т в примере 1, раски лители и ферросплавы, металл выдерживают в ковше 8 мин и заливают в форма, Готова  сталь соответствует марк ЗОГСЛ-Б и имеет следующее содержание основных элементов, вес.%: угле рода О , 26; марганца l,42ji кремни  0,29; серы 0,023; фосфора 0,027) азота 0,006. Общее содержание в жид ком металле составл ет 5,8 см на 100 г стали. Усвоение углерода из углеродистого материала (с учетом 100%-го усвоени  из ферросплавов) составл ет 6,06%, т.е. 85%. Сталь имеет следующие механические свойст ва после закалки и высокотемператур horo отпуска: временное сопротивление 58,5 кгс/мм ; предел текучести 52 кгс/мм ; относительное удлинение 20%; относительное сужение 30%,ударна  в зкость при 20°С 8,3 кгсм/см, при -60°С 4,2 кгсм/см. Брак отливок по гор чим трещинам составл ет 0,04%. Во втором ковше металл дл  сравнени  обрабатывают крупноэернистьвл углеродистым материалом, содержащим гранулы размером 3-5 мм. Режим ввода карбюризатора, количество раскислителей и режим их ввода соответствуют аналогичным параметрам первого ковша . Одновременно с оаскислител ми ввод т 75 кг силикокальци . Готова  сталь содержит, вес.%: углерода 0,24; марганца 1,37; кремни  0,27v серы 0,024; фосфора 0,027; азота 0,007. Общее содержание водорода составл ет 7,2 г стали. По содержанию углерода сталь не соответствует марке стали 30 ГСЛ-Б. Усвоение углерода из углеродистого материала (с учетом 100%-го усвоени  углерода из ферросплавов) составл ет 0,04%, т.е. 57%, Сталь имеет следующие механические свойства: временное сопротивление 65 Krc/Mi4if предел текучести 50,5 кгс/мм относительное удлинение 16%, относительное сужение -35%, ударна  в зкость при 20С 7,1 кгсм/слг при -60°С 3,4 кгсм/см. Брак отливок по гор чим трещинам составл ет 1,6%. Как видно из приведенных примеров , при использовании карбюризатора более мелких фракций (сравнительный ковш примера 1) или более крупных фракций (сравнительный ковш примера 2) в металле увеличиваетс  содержание азота н водорода, снижаетс  степень усвоени  карбюриг атора, ухудшаютс  механические свойства, в особенности пластические, увеличиваетс  брак отливок по гор чим трещинам. Таким образом, предлагаемый способ позвол ет получить из стандартного низкоуглеродистого полупродукта среднеуглеродистую низколегированную и нелегированную сталь, науглерожива  его в ковше карбюризатором на Ь,070 ,15%, повысить степень усвоени  карбюризатора в среднем на 10%, снизить в стали содержание газов, в особенности водорода, и уменьшить брак отливок по гор чим трещинам в среднем на 1,3%- и улучишть механические свойства стали, в особенности ударную в зкость ее при низкой температуре . Формула изобретени  1. Способ производства стали, включающий получение расплава в сталеплавильном агрегате, перегрев его Bbsue температуры ликвидуса, выпуск в ковш, присадку раскислителей и лег гирующих, введение в струю металла

   углеродистого материала , отличающийс  тем, что, с целью стандартизации технологии выплавки стали, повышени  степени усвоени  сталью углерода, снижени  в ней содержани  газов, улучшени  механических свойств.и повышени  выхода годной стали, углеродистый материал в виде гранул размером 1,5-5 мм в по-;

   перечнике при соотношении гранул размером 1,5-2) 2,01-3 3,01-4,5} 4,515 мм в пределах Is():(3t0,5): (It 0,5} соответственно ввод т в металл , перегретый на 110-1бО°С над температурой ликвидуса.
2. 2. Способ по п. 1,отличаюи и с   тем, что углеродистый материал ввод т в металл равномерно от начгила выпуска до слива в ковш 1/3-1/2 металла.
3. 3.Способ по ПП.1 и2, отли чающийс  тем, что при выпуске в ковш металл дополнительно обрабатывают силикокальцием.
4. 4.Способ по пп-1-3, о т л и ч аю щ и и с   тем, что углеродистый материал и силикокальций ввод т в металл одновременно в виде смеси в соотношении 1:(1-3).

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   1.Технологическа  инструкци  Магнитогорского металлургического коуЛ нага МТИ-1-75, пп. 100-112.

   2.Авторское свидетельство СССР 598944, кл. С 21 С 7/06, 1978.

   5

   3.Цибульников А.И., и др. Черна  металлурги . Бюллетень научно-технической информации, 1978, б, с. 4647 .