Способ производства низкоуглеродистой стали

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Са1оз Советсккк

Социалнстмческик

Республик (i<> 947199 (61) Дополнительное к авт. свкд-ву (22) Заявлено 09.02.81 (21) 3245580/22 — 02 с присоединением заявки № (23)Приоритет (51)М. Кл.

С 21 С 7/10

ВЬеудвретнснный квинтет

СССР ао делам нэебретеннй н еткрмтнй (53) УДК 669.18..27 (088.8) Опубликовано 3007.82. Бюллетень ¹ 28

Дата опубликования описания 30.07.82 (72) Авторы изобретения

Г: А. Соколов, С. В. Колпаков, А. М. Поживанов, Н. Д. Карпов, С. А. Крулевецкий, В. Н. Новиков и В, В. П ляков."--С г @ л

1 ПАТЕНТ110ТЕХНИЧИКАЯ (71) Заявители

Новолипецкий ордена Ленина металлургический завод и Липецкий политехнический институт

ВИБЛИОЖИ (54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ

СТАЛИ

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее, к выплавке низкоуглеродистой стали с вакуумной обработкой металла.

Известен способ выплавки стали, при осуществлении которого струйному рафинированию

5 в потоке подвергают нераскисленную сталь, содержащую 0,11 — 0,08% С и 0,25 — 0,40% Мп (1).

Однако этот способ не пригоден для получения низкоуглеродистой спокойной стали, так как не обеспечивает получение стабильного хи10 мического состава при низком содержании (0,02 — 0,05%) углерода.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ производства стали, включаю15 щий выплавку в сталеплавильном агрегате полупродукта, частичное раскисление и легирование и непрерывное вакуумирование (21.

К недостаткам известного способа относится неполное использование раскисляющих способ20 ностей углерода, содержащегося в расплаве, и, как следствие, наблюдается повышенная окнсленность металла после заверШения процесса порционного вакуумирования иэ-за натекания кислорода из атмосферы, футеровки ковша и шлака, находящегося в ковше, трудность вписания этого способа в условия непрерывной разливки металла, особенно плавка на плавку.

Цель изобретения — ускорение процесса вакуумирования, повышение глубины рафинирования стали и улучшение качества металла.

Поставленная цель достигается тем, что в способе производства стали, включающем выплавку в сталеплавильном агрегате полупродукта, частичное раскисление и легирование и непрерывное вакуумироаание, в расплаве, непрерывно подаваемом в вакуумную камеру, поддерживают отношение концентрации углерода к концентрации кислорода в 1,1 — 2,1 раза выше стехиометрического, а давление в камере изменяют от 0,65-1,25 до 5,40 — 6,0 кПа пропорционально изменению отношения произведения исходных концентраций углерода и кислорода к произведению их равновесных концентраций от 1," — 1,3 до 1,7-1,8.

Поддержание в металле, подаваемом в вакуммную камеру, отношения (C)/(О) в 1,1

2 раза выцге стехиометрического, которое

3 947199 для реакции (C) + (02 СО составляет

12/16-0,75, позволяет реализовать то условие, что концентрация кислорода на границе раздела фаэ выше среднеобъемной, так как кислород —; поверхностно активное вещество. Выполнение этого условия позволяет ускорить протекание процесса вакуумирования металла и достичь большей глубины рафинирования. Изменение давления в камере в зависимости от изменения отношения п /m îò 1,2 — 1,3 до 1,7 — 1,8 позво- !О ляет создать оптймальные кинематические условия процесса н уменьшить вынос металла и пыли из вакуумной камеры, что способствует существенному повышению стойкости оборудования и.уменьшению эксплуатационных затрат при 15 осуществлении предлагаемого способа.

Все приемы и параметры определены в ус-. ловиях лабораторных и опытно-промышленных экспериментов.

Установлено, что для ускорения процесса зО вакуумирования необходимо, чтобы отношение

fCl / (O)4, превышало стехиометрическое в

1,1 раза, когда нужно получить низкие значения концентрации углерода в готовом металле, Дальнейшее уменьшение этой величины не- 2S целесообразно из-за сильного возрастания концентрации кислорода, так как их взаимосвязь имеет нелинейный характер.

Максимальная величина (2,1) превышения этого отношения целесообразно, когда нужно получить низкое значение концентрации кислорода в готовом металле. Дальнейшее возрастание этой величины нецелесообразно, так как это может привести к повышению концентрации углерода, выше, чем это требуется дпя большого класса низкоуглеродистых марок сталей.

Определено, что для улучшения кинетических условий процесса вакуумирования целесообразно иметь давление (0,65 — 1,25 кПа или 4,9—

9,4 мм рт. ст.), когда отношение тф /mp составляет (1,2 — 1,3) . Дальнейшее уменьшение этих параметров нецелесообразно, так как это увеличивает вынос металла и пыли из вакуумной камеры, что резко ухудшает условия

45 эксплуатации оборудования и снижает его стойкость.

Максимальное давление (5,40 — 0,6 кПа или

40 — 45 мм рт. ст.) целесообразно иметь при отношении (1,7-1,8), увеличивать более значение этих параметров нецелесообразно, так

50 как это приводит к уменьшению глубины рафинирования металла из-за затухающего характера процесса и вызывает необходимость увеличения времени пребывания металла в вакуумной камере и, следовательно, снижение се производительности.

Изменение давления в вакуумной камере целесообразно производить пропорционально

4 изменению отношения my / m p .. Измен< ние этих отношений в пределах (1,2 — 1,3)— (1,7 — 1,8) обеспечивает спокойное протекание процесса и достижение необходимой глубины рафинирования. Нижний предел (1,2 — 1,3;I лимитируется термодинамикой процесса, а верхний предел (1,6 — 1,7) — повышением угара железа в. сталеплавильных агрегатах.

Пример 1. При выплавке в 300-тонном конвертере стали марки 05КП в конвертер загружают лом и заливают чугун, затем металл продувают кислородом. Во время проI дувки в конвертер присаживают известь и плавиковый шлат. Металл в конвертере продувают до содержания углерода 0,06%. Во время выпуска расплава из конвертера в ковш присаживают марганец и алюминий из расчета снижения концентрации кислорода до 0,060%.

После продувки металла аргоном ковш подают на стенд MHJ13, затем стыкуют с вакуумной камерой, которая устанавливается между основным и промежуточным ковшом.

В вакуумную камеру подается металл, в котором отношение (С(/(OJ превышает стехиометрическое в 1,31 раза, при этом отношение

m /m составляет 1,41 и, исходя из него, в камере создают давление, равное 2,3 — 2,9 кПа.

За счет контакта с окислительным шлаком и снижения температуры металла содержание углерода уменьшается с 0,06 до 005%, а отношение (С(/(OJ будет в 1,1 раза вьпне стехиометрического, и отношение m /m снизится до

Р

1,2. Соответственно этому. значение давления в вакуумной камере уменьшают до 0,65-1,"25 кПа и при таком давлении заканчивают разливку плавки.

Пробы металла, отобранные or слябов, показали, что в питом металле концентрация углерода составляла 0,03, а кислорода 0,025%, что свидетельствует о высоком качестве металпа, т. е. полученная сталь по своим свойствам соответствует классу полуспокойиых crane:3, предназначенных для ВГВ.

Пример 2. В 100-тонной электродуговой печи выплавляют марку стали 08ПС, предназначенную для производства белой жести.

В печь заваливают 100 т металлического лома, 5 чушкового чугуна, 800 кг коксика и 3 т извести.

После расплавления металл продувают кислородом с одновременным спуском первичвичного шлака. Продувку металла заканчивают при содержании углерода в расплаве 0085%, Во время выпуска расплава в ковш присаживают ферросилиций из расчета снижения концентрации кислорода 0,053%.

В вакуумную камеру подают металл, в котором. отношение (С) / (О) превышает стехиометрическое B 2,1 раза, а отношение tTl4,/ mp

0,050% кислорода. Нз входе в вакууьшую камеру отношение kC2 / (О) в !,72 раза превышает стехиометрическое, а отношение щ / т составляет 1,3, и в соответствии с изменением этого отношения давление в камере уменьшают до 1,2 — 1,8 кПа. В обработанный металл также непрерывно присаживают 0,35 кг/т стали алюминия.

В литом металле получают концентрации углерода 0,035 — 0,040% и кислорода 0,0025—

0,003%.

Предлагаемый способ выплавки стали позволит организовать производство низкоутлеродистой стали более высокого класса по сравнению с металлом, выплавляемом по известным сцособам. Этим способом можно выплавлять металл, несодержащий алюминий, но имеющий свойства такие.же, как у стали, содержащей алюминий. Поэтому из этого металла можно изготовлять высококачественные изделия с защитными покрьпиями.

В том же случае, когда но способу выплавляется металл, содержащий алюминий, то удельный расход алюминия снижается в 5 — 8 раз, а брак при штамповке изделий уменьшается на 4%.

Экономический эффект от внедрения способа, только эа счет снижения брака при штамповке прн годовом объеме производства 1 млн.т., составит: (150 — 45) х0,04х1000000-1х1000000 =

3,2 млн. руб./r., где 150 — цена 1 т листа,. руб;, 45 — цена 1 т скрапа, руб.; 1 — стоимость обработки, руб./т.

Способ производства низкоуглеродистой стали, включающий выплавку. в сталеплавильном агрегате полупродукта, частичное раскисленне и легирование и непрерывное вакуумирование, о т л н ч а ю щ и Й с я тем, что, с целью ускорения процесса вакуумирования, повышения глубины рафинирования стали и улучшения качества металла, в расплаве, подаваемом в вакуумную камеру, подцерживают отношение концентрации углерода к концентрации кислорода в 1,1 — 2,1 раза выше стехиометрнческого, а давление в камере изменяют от 0,65 — 1,25 до 5,4 — 6,0 кПа пропорционально изменению отношения произведения исходных концентраций углерода и кислорода к произведению их равновесных концентраций от 1,2 — 1,3 до 1,7 — 1,8, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Соколов Г. А. Внепечное рафинирование стали. М., "Металлургия", 1977, с. 194 †1.

2. Авторское свидетельство СССР я"- 431242, кл. С 21 С 7/10, 1974. ираж 587 Подписное

5 947199 составляет 1,8. В соответствии с последним в начале обработки в камере устанавливают давление 5,40 — 6,0 кПа..

За время разливки в ковше происходит процесс раскисления за счет взаимодействия углерода с кислородом металла и шлака при этом отношение (С) / (0) по-прежнему в 2,1 раза превышает стехиометрическое, а отношение п1,э/ mp уменьшается до 1,6, и в соответствии с изменением этого отношения давле-,tO ние в вакуумной камере уменьшается до 4,4—

5,0 кПа и при таком давлении заканчивают разливку металла.

Концентрация углерода и кислорода в литом металле составляла 0,046 — 0050 и 0,008 0,007% 1S соответственно. Такой химический состав стали является оптимальным для металла, идущего на изготовление белой жести, так как он обладает хорошей пластичностью и высокой адгезией к покрытиям. 20

Пример 3. В 300-тонном конвертере выплавляют сталь марки 05Ю, предназначенную для производства автолиста. В конвертер загружают лом, заливают чугун, и металл продувают кисдородом. Во время продувки в конвертер 25 присаживают известь и плавиковый шлат. Металл в конвертере продувают до содержания углерода 0,07%.В процессе выпуска расплава из конвертера в ковш присаживают металлический марганец нз расчета получения марочного содержания. ап

Во время продувки металла аргоном в ковш вводят алюминий из расчета получения концентрации кислорода 0 048%.

После продувки металла аргоном ковш направляют на установку непрерывной разливки 35

Металл, подаваемый в вакуумную камеру имеет отношение (С) / (О), которое превышает стехиометрическое в 1,95 раза, à + гпту равно

1,34, н соответственно этому отношению в камере устанавливают давление, . равное 1,7 — 2,3 кПаао при котором разливают плавку.

В процессе разливки в обратный металл непрерывно подается алюминий в количестве

0,3 кг/т стали. В лнтом металле содержание углерода.составляет 0,035 — 0,040%, а концентрация кислорода

0,003 — 0,004%. Металл имеет плотную структуру.

Совокупность полученных химического состава и структуры литого металла гарантируют получение высокого качества готовой стали н нз50 делий из нее.

Разливку металла проводят по системе

"плавка на плавку", следующую плавку выплав ляют аналогично первой. После продувки металла кислородом имеют 0,065% углерода, а после продувки металла аргоном получают в стали

ВНИИПИ Заказ 5547/40 Т

Формула изобретения

Филиал ППП Патент",г.Ужгород,ул.Проектная,4