Способ внепечной обработки стали при получении заготовок непрерывной разливкой

 

Способ может быть использован в черной металлургии при внепечной обработке стали порошкообразными реагентами. Сталь раскисляют алюминием и вводят в сталеразливочный ковш кальцийсодержащие материалы. Перед вводом кальцийсодержащих материалов измеряют содержание алюминия и углерода в стали. Расход кальцийсодержащих материалов устанавливают в пересчете на усвоенный металлов кальций из соотношения [Ca]=(0,14... 0,18)Al, %, при содержании углерода до 0,17% или из соотношения [Са]=(0,10...0,14)Al, %, при содержании углерода больше 0,17% где [Ca] - содержание кальция, растворенного в стали, %. В качестве кальцийсодержащих материалов может использоваться силикокальций. Кальцийсодержащие материалы могут быть введены в ковш в виде порошковой проволоки. Способ позволяет предотвратить зарастание разливочного стакана при получении заготовки непрерывной разливкой и оптимизировать расход кальция. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к внепечной обработке стали порошкообразными реагентами.

Известен способ внепечной обработки стали порошкообразными реагентами, включающий выпуск расплава в ковш и присадку алюминия и кальцийсодержащих материалов. При этом алюминий присаживают из расчета 0,1-1,0 кг/т стали на каждую тысячную процента сверх 10^-3 кислорода, растворенного в металле [1] Данный способ выбран в качестве прототипа.

Недостатком способа является большой диапазон значений вводимого алюминия на одно и тоже количество кислорода, что не может обеспечить оптимального количества алюминия и кальцийсодержащих материалов.

Известно, что количество вводимого кальция не должно превышать определенной величины [2] В противном случае будут образовываться тугоплавкие алюминаты кальция и сульфиды кальция, которые легко абсорбирутся на поверхности разливочных стаканов, приводя к их зарастанию. При содержании кальция меньше определенной величины остается глинозем, который также абсорбируется на поверхности стакана и приводит к его зарастанию.

В то же время из литературных источников однозначно не вытекает, как влияет углерод на количество вводимого кальция.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать способ внепечной обработки стали при получении заготовок непрерывной разливкой путем установления более строгой зависимости между количеством вводимого алюминия, кальцийсодержащих материалов и содержанием углерода в расплаве с тем, чтобы с одной стороны не допустить образования сульфидов кальция и твердых алюминатов кальция, а с другой стороны обеспечить переход образовавшихся в результате раскисления стали алюминием глинозема Al₂O₃ в жидкие алюминаты кальция nCaO·mAl₂O₃, что предотвратит зарастание разливочного стакана при минимальном расходе кальция.

Сущность изобретения состоит в том, что в способе внепечной обработки стали, включающем раскисление стали алюминием и ввод в сталеразливочный ковш кальцийсодержащих материалов перед вводом кальцийсодержащих материалов определяют содержание алюминия и углерода в расплаве, а расход кальцийсодержащих материалов в пересчете на усвоенный металлом кальций устанавливают из соотношения Ca (0,14-0,18) Al при содержании углерода до 0,17% и соотношения Са (0,10-0,14) Аl при содержании углерода больше 0,17% В качестве кальцийсодержащего материала предпочтительно используют силикокальций в виде порошковой проволоки.

Общими с прототипом существенными признаками являются: раскисление стали алюминием; ввод в сталеразливочный ковш кальцийсодержащих материалов.

Отличительными от прототипа существенными признаками являются: определение непосредственно перед вводом кальцийсодержащих материалов содержания в расплаве алюминия и углерода; установление массового расхода кальцийсодержащих материалов в пересчете на усвоенный металлом кальций из соотношения Ca (0,14-0,18)Al при содержании углерода до 0,17% и из соотношения Са (0,10-0,14)Аl при содержании углерода больше 0,17% Приведенные выше отличительные признаки являются необходимыми и достаточными для всех случаев, на которые распространяется область применения изобретения.

Дополнительными признаками являются: использование в качестве кальцийсодержащих материалов силикокальция; ввод кальцийсодержащих материалов в расплав в виде порошковой проволоки.

Между существенными признаками и техническим результатом - предотвращением зарастания разливочного стакана путем перевода глинозема в жидкие алюминаты кальция существует причинно-следственная связь, которая поясняется следующим. Образующиеся в результате раскисления стали алюминием глинозем Al₂O₃ имеет температуру плавления 2000^oС; что намного выше температуры разливки стали. Установлено, что если глинозем находится в соединении с кальцием, образуя алюминаты кальция, содержащие примерно 50% СаО и 50% Аl₂O₃, то температура плавления их 1400^oС, что ниже температуры разливки. В то же время установлено, что с увеличением количества вводимого кальция образуются сульфиды кальция, а часть жидких алюминатов переходит в твердофазные алюминаты. Как сульфиды кальция, так и твердофазные алюминаты кальция находятся при температурах разливки стали в твердом состоянии.

Таким образом, существует узкий интервал, в рамках которого обеспечивается образование жидких алюминатов кальция nCaO·mAl₂O₃. Этот интервал определяется рядом факторов и прежде всего содержанием углерода в расплаве. Установлено, что нижняя граница содержания кальция, необходимого для образования жидких алюминатов, зависит от температуры ликвидуса, а температура ликвидуса определяется концентрацией углерода в расплаве. Таким образом прослеживается связь между требуемым минимальным количеством кальция и содержанием углерода; больше содержание углерода меньше температура ликвидуса, алюминаты кальция образуются при меньшем содержании кальция. Меньше содержание углерода больше температура ликвидуса, алюминаты кальция образуются при большем содержании кальция.

Пример 1.Выплавленную в кислородном конверт ере сталь марки Ст3сп выпускают в ковш. Во время выпуска стали в ковш присаживают алюминий в количестве 1,1 кг/т стали, обеспечивающем практически полное раскисление стали. После усреднительной продувки аргоном химанализ стали следующий, активный кислород 0,0015, сера 0,020, алюминий 0,020, углерод 0,15. Затем в ковш вводили с помощью трайбаппарата порошковую проволоку с силикокальцием марки СК-30 с массовым расходом 1,0 кг/т стали, что при 15%-ном усвоении кальция соответствует нижнему пределу соотношения Са (0,14-0,18) Аl. Сталь разливали на УНРС. Температура металла в промковше составляла 1540^oС. Зарастания разливочного стакана не наблюдалось.

Пример 2. Выплавленную в кислородном конвертере сталь марки Ст5сп выпускают в ковш с одновременной присадкой алюминия в количестве 1,3 кг/т стали. После усреднительной продувки аргоном химсостав стали следующий, активный кислород 0,0010, сера 0,025, алюминий 0,015, углерод 0,3. Порошковую проволоку с силикокальцием марки СК-30 вводили в сталь с массовым расходом 0,7 кг/т стали, что соответствует верхнему пределу в соотношении Са (0,10-0,14) Аl. Сталь разливали на УНРС. Температура металла в промковше составляла 1530^oС. Зарастания разливочного стакана не наблюдалось.

Заявляемый способ внепечной обработки стали при получении заготовки непрерывной разливки предотвратит зарастание разливочного стакана при оптимальном расходе кальция.

Формула изобретения

1. Способ внепечной обработки стали при получении заготовок непрерывной разливкой, включающий раскисление стали алюминием и ввод в сталеразливочный ковш кальцийсодержащих материалов, отличающийся тем, что перед вводом кальцийсодержащих материалов измеряют содержание алюминия и углерода в стали, а расход кальцийсодержащих материалов устанавливают в пересчете на усвоенный металлом кальций из соотношения [Ca] (0,14 0,18)Al, при содержании углерода до 0,17% или из соотношения [Ca] (0,10 0,14)Al, при содержании углерода больше 0,17% где [Ca] содержание кальция, растворенного в стали, 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве кальцийсодержащих материалов используют силикокальций.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что кальцийсодержащие материалы вводят в ковш в виде порошковой проволоки.