Способ раскисления стали

 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ Э

СР

СР

1 Э

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5024945/02 (22) 31.01,92 (46) 15.12.93 Бюл. Йв 45-46 (71) Магнитогорский металлургический комбинат им.В.ИЛенина (72) Вопщуков Ю.Н.; Блохин АИ„ Вдовина РА.; Сергеев АИ.; Бобков ВН„Сарычев АФ„. Ивин ЮА. .Павлов В.В. (73) Акционерное общество открытого типа "Магнитогорский металлургический комбинат" (54) СПОСОБ РАСКИСЛЕНИЯ СТАЛИ (57) Изобретение может быть использовано в области черной металлургии при выплавке низкоуглеродистых сталей в мартеновских печах, двухванных сталеплавильных агрегатах Сущность: способ включает ввод в расплав при выпуске его в ковш раскислитепей для получения заданного содержания элемента-раскислителя в готовой стали. Рас(В) RU (11) 2004602 С1 (51) 5 С 21 С 7 06 ход раскислителя определяют перед его введением в ковш. Перед определением расхода раскислителя предварительно измеряют химический состав расплава для определения момента, когда содержание углерода в расплаве достигнет величины

0,3 — 0,4%. В этот момент определяют величину перегрева расплава над линией ликвидуса. Затем расход вводимого раскислителя определяют по формуле

G =G (R -R ) ° 100/I100 (Ê +К М))М где G

R n зад ост 1 2 R п — масса плавки, т; R, R — содержание элемензад ост та-раскислителя соответственно заданное и остаточное, %; М вЂ” содержание элемента-раскислитеR ля в присаживаемом раскислителе. %; К, К вЂ” кот 2 эффициенты идентификации; М вЂ” величина перегрева металла над линией ликвидуса С.

2004602

Изобретение относится к черной металлургии. а именно к способу раскисления стали, может быть использовано при выплавке низкоуглеродистых сталей в мартеновских печах, двухванных сталеплавильных агрегатах, Известен способ раскисления ниэкоуглеродистой полуспокойной стали, который предусматривает предварительное определение содержания углерода и раскисление стали о ковше ферромарганцем и чушковым алюминием, при этом количество раскислителей определяют в соответствии с выражениями

0,06, 1 1,2

ЯГеМп = а+ ; gAI = (Ь+ — ) (С) (Л! ) (С)

Гдв QfeMn дд1 — раСХОдЫ СООтОЕтСтВЕНнО ферромарганца и чушкового алюминия, кг/т; а = 3,8 — 4,6, кг/т — коэффициент;

0,06 — коэффициент, кг %/т; (С) — содержание углерода в стали, %, (Al) — содержание алюминия о чушковом алюминии, ;

Ь = 120 — 130 кг. /т — коэффициент;

1,2 — коэффициент, кг (%) /т (1).

Недостатком данного способа является тот факт, что в качестве главного параметра выбрано содержание углерода и стали перед раскислением. Перед выпуском при получении низкоуглеродистых сталей содержание углерода в металле характеризуется низкими значениями ((С) < 0,1 ).

Зависимость между текущим содержанием углерода и кислорода характеризуется гиперболой, Поэтому незначительные изменения текущего содержания углерода (0,01 — 0,2 ) приводят к существенному увеличению окисленности расплаоа. Как следствие, увеличивается угар раскислителя, т,е. область применимости данного способа ограничивается точностью определения текущего содержания углерода в металле и именно перед выпуском. Следовательно, на реализацию данного способа накладывает свой отпечаток временной фактор. Проба, включая время на ее отбор, должна быть проанализирована о течение 1-2 мин. Существующие в мартеновских цехах технические средства экспресс-анализа (типа

ТЭДС) не позволяют получить достаточную точность (+0,01 ) при измерении текущего содержания углерода при низких его значениях (< 0,1 (,).

Средства, позволяющие провести химический анализ, обычно удалены от обьекта контроля и управления (химлаборатория) и не позволяют обеспечить анализ за короткий промежуток времени (< 3 мин), 5

Кроме того, рассмотренный способ предназначен лишь для расписания только полуспокойной стали.

Известен способ раскисления кипящих марок стали, включающий определение расхода ферромарганца, необходимого для получения заданного содержания марганца в готовой стали, и ввод его о расплав при выпуске в ковш (2). Перед вводом ферромарганца определя1от величину перегрева стали над линией ликвидуса при содержании углерода 0,3-0,4, а расход M ферромарганца определяют по формуле

М=а. (A+В (С-ht)-К, (С-Лt)) KM„ где Gn — масса плавки, т;

Ь t — перегрев над линией ликвидуса, ОС, А, В, С- коэффициенты идентификации;

Кк — коэффициент, определяющий количество присаживаемого коксика, т/ С;

Кмп — коэффициент, зависящий от содержания марганца о ферромарганце.

Этот способ нельзя использовать для определения расхода раскислителей на так называемых "перегретых" плавках. На этих плавках перегрев ванны над линией ликвидуса значительно превышает заданный. Корректировка теплового состояния ванны достигается за счет присадок известняка или агломерата. Это приводит к изменению основности шлака, что в свою очередь влияет на окислительный потенциал ванны. Сравнивая различные группы плавок fio тепловому состоянию ванны в период продувки, можно отметить повышенное содержание кислорода о шлаке и в металле на "перегретых" плавках по сравнению с плавками, идущими с нормальным ходом теплового процесса. Это приво40 дит к повышенному угару раскислителя, и определение расхода раскислителя приведет к получению металла, содержание элемента-раскислителя в котором будет ниже заданного значения.

45 Кроме того, повышенный угар раскислителя приводит к образованию большого количества неметаллических включений (оксидов, сульфидов и т.д,), что снижает однородность металла и механические харак50 теристики готового проката, На получение металла с необходимыми значениями механических свойств влияет изменение содержания элемента-раскислителя о готовой стали, Желательно получить

55 содержание элемента-раскислителя с минимальным отклонением относительно заданного значения элемента раскислителя.

Формула, приведенная в прототипе, позволяет зто выполнить только при расчете

2004602

10

20 расхода ферромарганца и только для кипящего металла, так как эта формула связывает величину перегрева металла над линией ликвидуса непосредственно с расходом ферромарганца (раскислителя). Следовательно, при изменении марки стали, изменении заданного содержания элемента-раскислителя известный способ-прототип не может быть использован, так как не обеспечит получения по заказу любой марки стали, Целью изобретения является получение любой марки стали по заказу путем обеспечения попадания содержания элементараскислителя в готовой стали в узкий интервал относительно его заданного значения исходя из диапазона по элементураскислителю, определяемого ГОСТом для конкретной марки стали.

Цель достигается тем, что в известном способе, включающем определение величины перегрева стали над линией ликвидуса при содержании углерода 0,3 — 0,4%, определение расхода раскислителя с последующим его вводом в расплав при выпуске в ковш, определение расхода Оя вводимого раскислителя ведут с учетом угара последнего по формуле (100 — (К1+ К2 Л1) ) М где G — масса плавки, т; эад, Вост — содержание элемента-раскислителя в стали, соответственно заданное и остаточное, %;

К1, Kz — коэффициенты идентификации;

Лt — перегрев над линией ликвидуса, С;

Мв — содержание элемента-раскислителя в присаживаемом раскислителе, %, Авторами экспериментально установлено, что для того, чтобы точно определить расход необходимого для ввода раскислителя, нужно определить величину перегрева над линией ликвидус, Отклонение теплового состояния ванны во время доводки как в большую, так и в меньшую сторону от нормального хода процесса приводит к переокислению металла и повышенному угару раскислителя. Однако угар раскислителя определяется не только окисленностью металла, но и (в случае выпуска металла без отсечки шлака) составом шлака, Технологическим фактором, влияющим на содержание кислорода в шлаке, является соотношение основных и кислотных оксидов шлака, П рисутствие свободного оксида

СаО стимулирует процесс окисления FeO до высших окислов, так как при этом образуются ферриты кальция, приводящие к пониже25

55 нию,упругости диссоциации оксидов железа

2(FeO) + (СаО) + — (Îã) = (СаО . Ге2Оэ).

2

На перегретых плавках, как показали эксперименты, основным технологическим приемом, направленным на охлаждение расплава, является присадка известняка.

Эти действия приводят к повышению основности шлаков при ведении плавки со значительным перегревом, что оказывает влияние на накопление шлаком оксидов железа. Детальные исследования показали, что в конце продувки при низких содержаниях углерода система шлак — металл приближается к равновесию в распределении кислорода. Поэтому на "перегретых" плавках окисленность металла несколько увеличена по сравнению с группой плавок, характеризующихся нормальным тепловым ходом процесса, Содержания кислорода в металле, полученные в ходе экспериментов для групп плавок "нормальных" и "перегретых", составили в среднем 0,064 и 0,077% соответственно.

Поэтому отличительный признак "определение расхода вводимого раскислителя" ведут с учетом последнего по указанной формуле, что обеспечит воэможность учесть повышенный угар раскислителя на "перегретых плавках", исключить образование большого количества неметаллических включений (оксидов, сул ьфидов и т.д.) и тем самым повысить однородность металла и механические характеристики готового проката, позволит получить металл с необходимыми механическими свойствами, так как обеспечивает изменение содержания элемента-раскислителя в готовой стали в заданном диапазоне. Указанный отличительный признак также позвсляет получить содержание элемента-раскислителя с минимальным разбросом о носительно его заданного значения, исходя из диапазона по элементу-раскислителю, определяемого

ГОСТом для каждой конкретной марки стали. Т.е. указанная формула определения расхода элемента-раскислителя обеспечит воэможность получения по заказу любой марки стали путем обеспечения попадания содержания элемента-раскислителя в готовой стали, соответственно входящего в значения заданного диапазона по элементу-раскислителю, определяемого

ГОСТом, и может обеспечить попадание в заданный диапазон для данной марки стали в узком интервале относительно заданного значения элемента-раскислителя.

200 1602

Авторы провели дополнител IIUQ патентl Il.!H исследования на посдмст выявле! Iия соответствия отличительных признаков заявляемого решения критери(о "изобретательский уровень

Предлагаемый способ осущестнлялся на Маг}(итогорско} металлургическом комбинатс (MMK) в мартеновском ц(схе, Раскислялась кипл(дая сталь 08 !,П ГОСТ 16523-89 с задан(ым содержанием (Mnj =- .0,3-0.5%, 10

Спокойна}1 СтОль }О СП l ОГ1 16523 — 8 .} С зада, Гным содержа}кием,"Мп) =- 0,35-0;6%, (Si) =- 0,17-0,37%, а так)ке автокуэовнал сталь 08!О ГОСТ 9015-80 с задаш(ым содер:l

Сталь выплавлялась в одном из днухванных агрегатов, Шихтовка (лава;< была одинакоьай, Масса плавки 290 т. 13 хода проведенных зкспериме;пон опрсделе }ы казффициен(ы т .1 ):, Кр для раníèrtí(,!5< групп 20

МrtРОК СТаЛ L1. ИХ Ч! IC/101! Н Ы", ЗI IQ (01 (lln П j)L(I3Q дены в табл,1, Дnfi 1эаскисле}(1!я киГ} я н(ОГО мсталла 51спользо(}ался ферромарга}(ец с содержа!(ием марганца в нем 73%. При раскислении 25 спокойной стали испол ьэОвался дапО(lни" тельно ферросилиций марки 1-е8! 45, lip!I выплавке антакузав}!ОЙ стали }(арядч с <(}Qp" ромар га н цQм f1 pècà (<è âает я ал !оми ний.

Расход ап}о (vl! IL(5(постоя!(ен ll равен 180 кг, 30

Пример 1, Раскислялась кипящая сталь марки 08!<П, Заданное содержание элемента-раскисл(;теля (марганца) в готовой стали 0,35%, При выпуске расплава (стали) н ковш вводился ферроt40pãnl eц для 35 получения заданнага содержа}(ия f(àpãà (ца в готовой стали. Предваритеп(л(о рассчитывали необходимый расход ферромарга!!ца. ,цля этага но время планки осущест})ляли операцию определения состава расплава 10 путем отбора проб расплава и их х! I}15(«ec}

0.35;4. При этолl содержа},ии углерода f3 стали определяли величину Л< перегрева рас- 45 плана над линией ликнидуса, т.е. в этот момент замеряли температуру металла тн

=-15"!9" С и определили те((пературу n(tt;f}(3дуса tn = =-1502" С. соотнетству!о;цу!о этому моменту, Перегрев Ьt =- l — tn =-. 1519 — 50

-1502 = (7 С. Далее рассчитали расход ферромарганца, необходимый дпя раскислен ня, 290 (0,35 --0,02 Р 100

GFeMn = (100 — (43,9 — 0,21 ) ) 73

1,99 т

0(к!;.0!!QI:!;5-, для сост(3етству}а!ди", плавок равно: максимапь} ас — 0,01%, ми}(ималь-! юе — 0 ;.

11ри выплавке Idp0,< стали, 1(å fl(3515110о!ихся кипящи}(и, прототип вообще не позволяет опрсделять расход раскислителей.

Заявляемое решение дог.олнительно обеспе ивает улучшение мех,(ических свойств стали, г!Оскольку позволяет стабилизировать химический состав металла по содер;кани}О злемснта-раскислителя, (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1353819, кл, С 21 " 7/06, 1987.

Авторское свидетельство СССР

1"}. 1673607, кп, С 21 С 7/06, 1991.

Посла раскисления была отобрана и роба, провели ее химический анализ. Содержание (Мп) в готовой стали 0,35%, т.с. получили заданное з}(аченис элемента-раскислителя в готовой стал(л. Отклоне}lèå QT заданного составило 0";4, Примеры 2 — 8 даны в табл,2.

Как видно из табл,2, эаявляемь}й способ позволяет определить оасход раскислителя д}}я р!)злич}(ых ((арак стали и дпя разных

З}}а (ЕНИЙ 3r(J1r(t(t(ОГО СОДС РЖЗН ИЯ ЗЛЕМЕНТараскислителл с получением марки стали г:о заказу путем обеспечения попадания содер>кания элемента-раскислителя в готовой стали f) узкий интервал относительно его эадалного эначсни};, исходя иэ диапазона по элеме}}ту-раскислителю, определяемого

ГОСТо!1. l,å. по сраннени:о с прототипом, заявляемый способ позволяет уменьшить эначе}н(я,0!lучен}!Ого содержа (и}1 э!IQMQ}(Tf3 PrCI

Qtî эна-(ения.

Да(н(ые l;.5nl!LI.,:-:с:. Is If}ala), что отклоне}(ис ат ". ;,—, .:;;<.:.. Содержания зпеМЕ}!3 а j)ñ30} III:: ТОЛ;; С ГОТОВОИ CTr3ЛИ На

СГ}ОСобе IIpOI 0 Jii! I Q СОСТавИЛО: Orl}

2004602

Таблица 1

Значения коэффициентов К> и Kg в заявляемой формуле для различных сталей

Таблица 2

П ототип

Заявляемый способ

При- Марка (Мп)зад. мер стали

ВелиСодержание элемента-раскислите готовой ли, 04

Рассчитанный расход раскислителя, т

Содержание элемента-раскислителя в готовой ста0

Рассчитанный расход раскислителя, т чина

Ж оС (Мп) (Мп) ферросилиVIA ферромаргане ферро- ферромарга- силине ий

0,36

0,31

0,35

0,30

2,047

1,79

1,98

1,72

0,35

0,34

0,40

0,39

1,99

1,85

2,24

2,16

47

73

54

0,45

Кипящая сталь, 08КП

2

0,4

Не определяет

0,27

0,26

0,46

0,44

2,12

2,19

2,15

2,23

61

0,45

0,26 ((31зад3

Спокойная сталь

10СП

Не определяет

0,24

0,25

1,42

1,36

42

0,24

Автокузовная сталь

08Ю

Формула изобретения

100 — К

2004602 5024945/02 "® «

СПОСОБ РАСКИСЛЕНИЯ СТАЛИ, где Gn- масса плавки, т; включающий определение величины пере- Raap. ост содержание элемента-расгрева металла над линией ликвидуса при киСлителя, соответственно заданное и содержании углерода 0,3 - 0,4%, определе- остаточное, %; ние расхода раскислителя с последующим К1 К2- коэффициенты идентификации;

em вводом в расплав при выпуске в ковш, t - величина перегрева над линией отличающийся тем, что расход GR раскис- ликвидуса, С; лителя определяют по формуле, >R - содержание элемента-раскислите: 5 ля в присаживаемом раскислителе, %.

Составитель Ю.Волщуков

Техред М,Моргентал Корректор Л.Пилипенко

-г

Редактор А,Купрякова

Заказ 3380

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород. ул,Гагарина, 101