Способ производства особонизкоуглеродистой нестареющей стали

 

Изобретение может быть использовано в металлургии при получении особонизкоуглеродистой /содержание углерода менее 0,012%/ нестареющей стали и при непрерывном вакуумировании и непрерывном легировании металла в процессе разливки. Сущность: способ включает выплавку полупродукта с содержанием углерода менее 0,05% , частичное раскисление, непрерывное вакуумирование при давлении в камере менее 6,7 кПа и непрерывное легирование стали алюминием; в расплаве, подаваемом в вакуумную камеру, обеспечивают отношение концентрации углерода к концентрации кислорода 0,7 - 1,0 от их стехиометрического отношения. 1 табл.

Известны способы производства низкоуглеродистых марок стали с использованием глубокого вакуумного обезуглеро- живания при определенных исходных концентрациях углерода и кислорода. Максимальное снижение концентрации углерода при вакуумировании определяют исходя из равновесного содержания исходного кислорода и стехиометрического соотношения углерода и кислорода: Δ [C] 1,88 ˙ 10^-3/[C] нач. В работе предлагается устанавливать необходимые концентрации углерода, кислорода и давление в вакуумной камере согласно равенству: 0,0022Рсо [C] к [0] н 1,5 ([C] н [C] к) 0. Эти расчеты основываются на термодинамике процесса без учета реальных кинетических условий. Не учитываются особенности непрерывного вакууми- рования металла в потоке, сложность зарождения пузырей СО при особо низких концентрациях углерода и внутридиффузионный режим вакуумного обезуглероживания особонизкоуглеродистых марок стали. Поэтому эти способы не позволяют в полной мере использовать раскисляющую способность углерода, содержащегося в расплаве, и не обеспечивают минимально возможных концентраций углерода и кислорода в металле после вакуумирования.

Наиболее близким техническим решениям является способ производства низкоуглеродистой стали, включающий выплавку в сталеплавильном агрегате полупродукта, частичное раскисление и легирование металла и непрерывное вакуумирование с регулированием исходных концентраций углерода и кислорода в соответствии с остаточным давлением в вакуумной камере и отношением произведения исходных концентраций углерода и кислорода к произведению их равновесных концентраций. Соотношение между исходными концентрациями углерода и кислорода устанавливают в 1,1.2,1 раза выше стехиометрического их отношения с учетом поверхностной активности кислорода и его накапливания на границе раздела фаз. Однако при таком "недостатке" кислорода затрудняется вакуумное обезуглероживание при непрерывном вакуумировании особонизкоугле- родистых сталей, т. к. не учитывается огpаниченное время зарождения пузырей СО в канале сталеразливочного стакана и ограниченная продолжительность воздействия вакуума на металл в потоке. При таком способе производства низкоуглеродистой стали невозможно получить конечное содержание углерода менее 0,012% Цель изобретения получение особонизкоуглеродистой нестареющей стали (концентрация углерода менее 0,012% ), высокого качества, при непрерывном вакуумировании и легировании.

Поставленная цель достигается тем, что при производстве особонизкоуглеродистой нестареющей стали, заключающемся в выплавке в сталеплавильном агрегате полупродукта с концентрацией углерода менее 0,05% частичном раскислении, непрерывном вакуумировании при давлении в камере менее 6,7 кПа и непрерывном легировании стали алюминием после вакуумирования, в расплаве, подаваемом в вакуумную камеру, обеспечивают отношение концентрации углерода к концентрации кислорода 0,7.1,0 от стехиометрического. Превышение верхнего предела приводит к недостатку кислорода для зарождения пузырей СО и глубокого обезуглероживания, а при отношении концентрации углерода к концентрации кислорода менее 0,7 от их стехиометрического отношения приводит к высокому содержанию кислорода в металле после вакуумирования и повышению количества оксидных неметаллических включений.

Отличием от прототипа является получение особонизкоуглеродистой нестареющей стали высокого качества при непрерывном вакуумировании и легировании из расплава, в котором обеспечивают определенный избыток кислорода при отношении исходных концентраций углерода и кислорода 0,7-1,0 от их стехиометрического отношения.

Предлагаемый способ производства низкоуглеродистой нестареющей стали реализован в условиях действующего конвертерного цеха НЛМК. Для опробывания предложенного способа проведено 6 плавок по следующей технологии. В 350-тонном конвертере выплавляли полупродукт с содержанием углерода менее 0,05% Затем сталеразливочный ковш с металлом подавали на установку продувки аргоном, где проводили усреднительную продувку металла аргоном, присадку марганца и регулировали содержание кислорода путем ввода алюминиевой проволоки в расплав. После обработки металла сталеразливочный ковш подавали на МНЛЗ и стыковали с вакуумной камерой, установленной между сталеразливочным и промежуточным ковшами. Вакуумировали струю и тонкий слой металла при давлении в камере менее 6,7 кПа. В промежуточный ковш по обе стороны металлопровода непрерывно подавали алюминиевую проволоку. Результаты опытов приведены в таблице.

При проведении опытных плавок исходное содержание углерода в расплаве перед вводом его в вакуумную камеру составляло менее 0,05% В опытах N 1, 2, 3, 6 содержание кислорода в расплаве перед вводом в вакуумную камеру соответствовало предлагаемому отношение исходных концентраций углерода и кислорода составляло 0,7-1,0 от стехиометрического отношения углерода к кислороду. На этих плавках было получено конечное содержание углерода после непрерывного вакуумирования менее 0,012% Слябы были хорошего качества плотные без пузырей и шлаковых включений. В опыте N 4 в металле перед вакуумированием оставили избыточное содержание кислорода отношение концентраций углерода к кислороду составил 0,59 от их стехиометрического отношения. В этом случае была получена особо низкая концентрация углерода в металле после вакуумирования, которая составила 0,006% Однако, чрезмерно избыточное исходное содержание кислорода не позволило получить качественного слитка после вакуумирования и непрерывного легирования алюминием поверхность и подкорковая зона слитка были поражены пузырями и шлаковыми включениями. В опыте N 5 (прототип) отношение исходных концентраций углерода и кислорода составляло 1,52 от стехиометрического. Недостаток исходного содержания кислорода не позволил обеспечить глубокого вакуумного обезуглероживания и получить конечное содержание углерода менее 0,012% Хотя качество слитка было хорошим.

Проведенные опыты показали, что при отношении исходных концентраций углерода и кислорода в пределах 0,7.1,0 от стехиометрического обеспечивается получение особо низких концентраций углерода (менее 0,012%) и высокое качество сляба. Недостаток кислорода (отношение исходных концентраций углерода и кислорода более 1,0 от стехиометрического) не обеспечивает получение конечного углерода менее 0,012% в условиях непрерывного вакуумирования. А избыток кислорода при производстве особонизкоуглеродистой стали (отношение исходных концентраций углерода и кислорода менее 0,7 от стехиометрического) приводит к ухудшению качества слитка.

Предложенный способ производства особонизкоуглеродистой нестареющей стали может быть рекомендован в любом сталеплавильном цехе с установкой непрерывного вакуумирования в процессе разливки и непрерывного легирования стали алюминием после вакуумирования. Предложенный способ позволит получить сталь с содержанием углерода менее 0,012% и улучшить качество непрерывнолитых слябов.

Формула изобретения

СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ОСОБОНИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ НЕСТАРЕЮЩЕЙ СТАЛИ, включающий выплавку в сталеплавильном агрегате полупродукта с содержанием углерода менее 0,05% частичное раскисление, непрерывное вакуумирование при давлении в камере менее 6,7 кПа и непрерывное легирование стали алюминием, отличающийся тем, что в расплаве, подаваемом в вакуумную камеру, обеспечивают отношение концентрации углерода к концентрации кислорода 0,7 1,0 от их стехиометрического отношения.

РИСУНКИ

Рисунок 1