Способ выплавки конвертерной хромоникельмолибденовой стали

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству легированной стали. Способ включает вакуумную обработку в ковше, которую осуществляют непосредственно перед разливкой на машине непрерывного литья заготовки. Проводят вакуумную обработку, обеспечивающую минимальное содержание водорода Нк, зависящего от содержания водорода в стали перед вакуумированием, коэффициента циркуляции металла в вакууме и остаточного давления в вакуум-камере. Использование изобретения позволяет повысить качество слябов, за счет предотвращения в ней флокенообразования.

 

Изобретение относится к металлургии стали и может быть использовано при производстве легированной хромоникельмолибденовой стали в кислородном конвертере.

Технология выплавки легированных сталей в конвертере описана, например, в книге В.Г.Воскобойникова и др. «Общая металлургия», М., 1985, с 204…205. Для повышения качества выплавляемой стали широко используется ее внепечное (в ковше) вакуумирование, при котором минимизируется содержание в металле водорода, в результате чего сталь становится нефлокеночувствительной.

Известен способ выплавки стали, при котором с целью уменьшения выбросов металла и шлака и повышения эффективности использования порошкообразного углеродсодержащего материала вдувание порошков осуществляют двумя порциями с паузой между ними (см. а.с. СССР №969744, Кл. С21С 5/04, опубл. В БИ №40, 1982 г.). Эта технология непригодна для выплавки легированной конвертерной стали.

Наиболее близким аналогом к заявленному способу является технология выплавки конвертерной стали, описанная в упомянутой книге «Общая металлургия», с 189…201 и 348…350.

Данная технология включает вакуумную обработку стали в ковше и характеризуется тем, что обработку ведут циркуляционно с использованием двух патрубков, по одному из которых подается инертный газ. Однако при такой технологии затруднительно обеспечить минимальное содержание водорода в стали, что ведет к образованию в слябах и толстом листе (при последующей обработке стали) флокенов, ухудшающих качество проката (см. справочник под ред. С.М.Новокщеновой и М.Ю.Виноград «Дефекты стали», М., «Металлургия», 1984, с.19…20).

Технической задачей настоящего изобретения является повышение качества слябов, получаемых из хромоникельмолибденовой стали за счет предотвращения в ней флокенообразования.

Для решения этой задачи в способе выплавки конвертерной хромоникельмолибденовой стали, включающем вакуумную обработку в ковше, согласно изобретению вакуумную обработку производят непосредственно перед разливкой на машине непрерывного литья заготовки, перед вакуумной обработкой замеряют начальное содержание водорода Нн, задают коэффициент циркуляции Кц и остаточное давление в вакуум-камере Р, после этого проводят вакуумную обработку, обеспечивающую минимальное содержание водорода Нк, определяемого из выражения:

Нк=0,113×Нн-0,214×Кц+0,293×Р+2,187,

где

- Нк - конечное содержание водорода после вакуумной обработки, ppm;

- Нн - содержание водорода в стали перед вакуумированием, ppm;

- Кц - коэффициент циркуляции металла в вакуум-камере;

- Р - остаточное давление в вакуум-камере, мм рт.ст.;

0,113, 0,214, 0,293 и 2,187 - коэффициенты, полученные опытным путем.

Приведенная математическая зависимость получена при обработке опытных данных и является эмпирической. Коэффициентом циркуляции (Кц) называется отношение массы металла, прошедшего через вакуум-камеру, к массе металла, находящегося в сталеразливочном ковше.

Сущность заявляемого технического решения заключается в оптимизации факторов, определяющих конечное содержание водорода в разливаемой стали, что позволяет минимизировать это содержание и повысить тем самым качество проката из этой стали за счет снижения флокенообразования.

Опытную проверку предлагаемого способа осуществляли в кислородно-конвертерном цехе ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат».

С этой целью при выплавке хромоникельмолибденовой стали варьировали параметры ее вакуумной обработки - Нн, Кц и Р, оценивая результат по выходу качественных слябов и листов (без флокенов) при последующей прокатке слябов этой стали.

Наилучшие результаты (выход качественного проката в пределах 99,2…99,8%) получены с использованием предлагаемого способа. Отклонения от рекомендуемых величин конечного содержания в стали водорода (Нк - по вышеприведенной зависимости) ухудшали достигнутые показатели. Так, при повышенном содержании водорода после вакуумной обработки выход качественной стали был в пределах 83…96%, причем, этот выход снижался с увеличением Нк. Причиной снижения выхода годного являлось повышенная отсортировка слябов из-за получения неудовлетворительного качества поверхности. При затвердевании непрерывно-литых заготовок происходило выделение избыточного водорода и на поверхности, либо непосредственно под поверхностью отмечалось большое количество сотовых пузырей. Аналогичным образом снижался выход качественной стали и при удлинении времени, прошедшего от конца вакуумной обработки до начала разливки стали на МНЛЗ. Дальнейшее снижение конечного содержания водорода в стали (т.е. меньше величины Нк, определяемой найденной зависимостью) практически не повышало выход качественной стали, но удорожало проведение операции, что неоправданно завышало себестоимость проката.

Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущество перед известным объектом, выбранном в качестве ближайшего аналога (см. выше).

Технико-экономические исследования, проведенные в Центральной лаборатории ОАО «ММК», показали, что использование заявляемой технологии выплавки конвертерной хромоникельмолибденовой стали позволяет повысить выход качественных слябов и толстолистового проката, не содержащего флокены, в среднем, на 7,5%, что соответственно повысит прибыль от реализации готового проката.

Пример конкретного выполнения

После проведения доводки металла по химическому составу и температуре сталеразливочный ковш с хромоникельмолибденовой сталью переставляется на установку вакуумирования стали, где замеряют начальное содержание водорода в стали Нн=0,00051%, задают коэффициент циркуляции Кц=5 и остаточное давление в вакуум-камере Р=2,4 мм рт.ст., после чего начинают вакуумирование.

Содержание водорода в стали после вакуумной обработки определяется из выражения:

Нк=0,113×Нн-0,214×Кц+0,293×Р+2,187=

=0,113×0,00051-0,214×5+0,293×2,4+2,187=0,00024%.

После окончания вакуумной обработки ковш с металлом передается на МНЛЗ для разливки стали.

Способ выплавки конвертерной хромоникельмолибденовой стали, включающий вакуумную обработку в ковше, отличающийся тем, что вакуумную обработку в ковше производят непосредственно перед разливкой на машине непрерывного литья заготовки, перед вакуумной обработкой замеряют начальное содержание водорода в стали Нн, задают коэффициент циркуляции стали Кц и остаточное давление в вакуум-камере Р, после этого проводят вакуумную обработку, обеспечивающую минимальное конечное содержание водорода Нк, определяемого из выражения:
Нк=0,113·Нн-0,214·Кц+0,293·Р+2,187,
где Нк - минимальное конечное содержание водорода после вакуумной обработки, ppm;
Нн - содержание водорода в стали перед вакуумированием, ppm;
Кц - заданный коэффициент циркуляции стали в вакуум-камере;
Р - заданное остаточное давление в вакуум-камере, мм рт.ст.;
0,113; 0,214; 0,293 и 2,187 - коэффициенты, полученные опытным путем.