Способ обработки кипящей стали в ковше

 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к обработке стали в ковше. Способ обработки стали в ковше предполагает отсечение печного шлака на выпуске плавки, наведение синтетического шлака в ковше во время его заполнения с одновременной продувкой металла инертным газом. После формирования синтетического шлака на его поверхность присаживают коксик с размерами фракций 3-10 мм в количестве (3-15) кг/м поверхности шлака и выдерживают металл перед началом разливки в течение 5-15 мин. Дополнительно поверхность шлака изолируют от окружающей среды, например, с помощью футерованной крышки. Изобретение позволяет снизить расход ферромарганца на 1 кг/т стали, алюминия на 0,1 кг/т стали, разлить весь металл без потерь на днище и стенках ковша, избежать переназначение и брак металла. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к обработке кипящей стали в ковше.

Известен способ обработки стали в ковше путем создания безокислительной атмосферы за счет инертного газа вместе с порошком металла, быстро образующего оксид при высокой температуре. (Заявка Франции N 2642678, кл. 5 B 22 D 11/10, ИСМ N 6, выпуск 16, 1991). Указанный способ обработки стали в ковше не исключает проникновения кислорода в металл, особенно в случае массового производства на печах и ковшах большой вместимости. Следовательно, химический состав стали не будет постоянным в течение всей разливки, т.е. качество металла в начале и конце разливки будет различным.

Наиболее близким по технической сути является способ обработки стали, выбранный в качестве прототипа, который заключается в выплавке стали, отсечке печного шлака при выпуске, наведении синтетического шлака и продувке металла в ковше аргоном (а.с. N 1768651, кл. 5 C 21 C 7/06, БИ N 33, 1992).

Недостаток способа состоит в том, что химический состав металла изменяется по ходу разливки, что можно объяснить взаимодействием кислорода воздуха с металлом. Кроме того, при разливке кипящей стали при малом количестве остающегося в ковше металла происходит его бурное вскипание, резкое падение температуры и застывание на днище и стенках ковша. Эти настыли металла необходимо удалять затем из ковша и зачастую вместе с футеровкой.

Задача изобретения состоит в разработке способа обработки кипящей стали в ковше, обеспечивающем постоянство химического состава металла в течение всего периода разливки, исключение вскипания металла при минимальных расходах раскислителей.

Решение задачи обеспечивается тем, что после отсечения печного шлака на выпуске плавки, формирования синтетического шлака и продувки металла инертным газом, согласно изобретению на поверхность шлака присаживают коксик с размерами фракций 3 ... 10 мм в количестве (3...15) кг/м² поверхности шлака и выдерживают металл в течение 5...15 минут. С помощью футерованной крышки возможна дополнительная изоляция поверхности шлака от окружающей атмосферы.

Изобретение обладает новизной, что следует из сравнения с аналогами и прототипом, изобретательским уровнем, так как явно не следует из существующего уровня техники, и не вызывает технических затруднений при реализации в промышленности.

Процесс обработки кипящей стали начинают с отсечения печного шлака на выпуске плавки. Затем, по мере заполнения ковша на 2/3 его объема вводят ферромарганец и шлаковую смесь из извести и плавикового шпата и начинают продувку металла аргоном, который вводят снизу через шиберный затвор. Выпуск оставшейся части металла и одновременная продувка аргоном обеспечивают хорошее перемешивание металла со шлаковой смесью, которая быстро расплавляется. К окончанию выпуска синтетический шлак полностью сформирован.

После выдержки металла в течение 2...5 минут, необходимых для вспенивания неметаллических включений, на поверхность синтетического шлака присаживают коксик с размерами фракций 3...10 мм в количестве 3...15 кг на квадратный метр поверхности шлака.

Введение коксика на поверхность синтетического шлака исключает взаимодействие кислорода воздуха с металлом и способствует раскислению шлака, так как при любом способе отсечки печного шлака некоторое его количество все же попадает в ковш.

При величине фракций коксика менее 3 мм происходит сгорание части присаживаемого материала до попадания на поверхность шлака и, следовательно, приводит к увеличению расхода коксика свыше 15 кг на квадратный метр поверхности шлака. При величине фракций более 10 мм часть углерода коксика неизбежно перейдет в металл, изменяя его химический состав.

Полное раскисление шлака исключает вскипание кипящей стали в конце выпуска, которое наблюдается в существующих способах обработки стали в ковше и объясняется реакцией восстановления железа из его окислов в шлаке за счет углерода металла. Эта реакция, как известно, резко эндотермическая и ее протекание сопровождается снижением температуры металла.

Существует возможность дополнительно уменьшить контакт поверхности шлака с окружающей атмосферой, например, с помощью футерованной крышки.

Футерованная крышка позволяет уменьшить тепловые потери от поверхности шлака в окружающую среду, т.е. уменьшить перегрев металла в печи перед выпуском плавки. В процессе разливки уровень металла в ковше опускается и в ковш засасывается воздух через существующие зазоры между ковшом и крышкой. Кислород подсосанного воздуха вступает в реакцию с углеродом коксика, в то время как в способе, выбранном в качестве прототипа, он взаимодействовал с металлом и шлаком.

Связывание подсосанного кислорода воздуха реакцией горения углерода обеспечивает постоянство химического состава металла в течение всей разливки.

Отсутствие FeO в шлаке, согласно изобретению, исключает указанные выше процессы, гарантирует постоянство температуры металла до окончания разливки и обеспечивает разливку всего металла, содержащегося в ковше.

Выдержка металла в течение 5 ... 15 мин обеспечивает удаление части неметаллических включений и газов. При более длительной выдержке металл остывает.

Пример осуществления способа при выплавке стали 08 кп.

На выпуске плавки из мартеновской печи в 300-тонный ковш после его заполнения на 2/3 вводят 1,6 тонны ферромарганца, шлаковую смесь из 2700 кг извести и 300 кг плавикового шпата и начинают продувать металл аргоном через шиберный затвор.

После заполнения ковша металлом отсекают печной шлак на желобе, выдерживают металл в течение 3 минут, прекращают продувку аргоном и на поверхность сформированного шлака присаживают 80 кг коксика с размерами фракций 3 .. . 10 мм.

Накрывают ковш футерованной крышкой, выдерживают металл в течение 10 минут и начинают разливку.

Предлагаемый способ обработки кипящей стали в ковше позволяет снизить расход ферромарганца на 0,4 т, расход алюминия на закупоривание слитков на 30 кг; обеспечивает разливку всего металла без потерь на днище и стенках ковша, исключает переназначение и брак металла.

Формула изобретения

1. Способ обработки кипящей стали в ковше, включающий отсечение печного шлака на выпуске плавки, наведение синтетического шлака в ковше с одновременной продувкой металла инертным газом и последующую разливку, отличающийся тем, что после формирования синтетического шлака на его поверхность присаживают коксик с размерами фракций 3 - 10 мм в количестве 3 - 15 кг/м² поверхности шлака и выдерживают металл в течение 5 - 15 мин.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно изолируют поверхность шлака от окружающей среды, например, с помощью футерованной крышки.