СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ Российский патент 1995 года по МПК C21C7/10 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к выплавке низкоуглеродистой стали с вакуумной обработкой.

Известен способ производства стали, включающий выплавку в сталеплавильном агрегате полупродукта, частичное раскисление и легирование и непрерывное вакуумирование. Такой способ производства низкоуглеродистой стали не позволяет в полной мере использовать раскисляющую способность углерода, содержащегося в расплаве, и, как следствие, наблюдается недостаточное снижение содержания углерода в металле при вакуумной обработке.

Наиболее близким техническим решением является способ производства низкоуглеродистой стали, включающий выплавку в сталеплавильном агрегате полупродукта, частичное раскисление и легирование и непрерывное вакуумирование с регулированием соотношения исходных концентраций углерода и кислорода и изменением давления в вакуумной камере в зависимости от отношения произведения исходных концентраций углерода и кислорода к произведению их равновесных концентраций.

Однако, известный способ имеет следующие недостатки. Изменение величины отношения концентрации углерода к концентрации кислорода в металле, подаваемом в вакуумную камеру, с 1,1 до 2,1 по отношению к стехиометрическому, приводит к тому, что во всем известном диапазоне соотношений содержание кислорода в металле, подаваемом в вакуумную камеру, ниже равновесного с углеродом. Недостаток кислорода не позволяет снижать концентрацию углерода до низких значений.

Цель изобретения повышение глубины рафинирования стали и улучшение ее качества.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе производства низкоуглеродистой стали, заключающемся в выплавке в сталеплавильном агрегате полупродукта, легировании, регулировании соотношения концентраций углерода и кислорода, непрерывном вакуумировании при остаточном давлении в вакуумной камере до 6,7 кПа, в расплаве, подаваемом в вакуумную камеру, обеспечивают содержание кислорода, определяемое зависимостью
[0] 0,004 + 1,33 ([C]_н [C]_к), где [0] содержание кислорода в расплаве перед вакуумированием,
[C]_н и [C]_к содержание углерода в расплаве до и после вакуумирования соответственно,
Сопоставительный анализ предлагаемого решения с прототипом показывает, что предлагаемый способ отличается от известного тем, что содержание кислорода в металле, подаваемом в вакуумную камеру, зависит не от исходного содержания углерода, а от количества удаленного из металла в процессе вакуумирования углерода.

Таким образом, предлагаемый способ соответствует критерию изобретения "новизна". Известны технические решения, в которых содержание кислорода в металле перед вакуумированием зависит не только от исходной, но и от конечной концентрации углерода. Однако, при таком способе производства низкоуглеродистой стали не обеспечивается требуемое снижение содержания углерода в металле при удовлетворении требований к качеству стали, которое достигается в предлагаемом техническом решении. Это позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "cущественные отличия".

Определение содержания кислорода по предлагаемой зависимости позволяет получать качественный металл при требуемом содержании углерода. Так, если нет необходимости снижать содержание углерода, в металле перед подачей его в вакуумную камеру должно содержаться в соответствии с предлагаемой зависимостью 0,004% кислорода. Такое содержание кислорода позволяет получить плотный металл в слябах. Если исходное содержание углерода 0,06% а конечное 0,03% концентрация кислорода в расплаве перед вакуумированием должна составить 0,044% При содержании кислорода в расплаве, подаваемом в вакууматор, меньше величины, рассчитанной по предлагаемой зависимости, не происходит снижения содержания углерода до желаемого уровня, а превышение содержания кислорода в расплаве перед вакуумированием над расчетным, приводит к образованию неплотного сляба после разливки стали и, следовательно, к значительному увеличению брака.

Предлагаемый способ производства низкоуглеродистой стали и известный способ (прототип) реализованы в условиях действующего производства кислородно-кон- вертерного цеха. Для опробования предложенного способа проведено 5 плавок по следующей технологии: в 300 т конвертере выплавляли полупродукт с содержанием углерода 0,06% После выпуска ковш с металлом подавали на установку продувки аргоном, где кроме продувки металла аргоном регулировали содержание кислорода путем ввода алюминиевой проволоки в расплав. Содержание кислорода в металле определяли электрохимическими датчиками. После обработки металла на установках продувки аргоном ковш подавали на стенд МНЛЗ, стыковали с вакуумной камерой, установленной между сталеразливочным и промежуточным ковшом. Результаты опытов приведены в таблице.

При проведении опытных плавок (включая прототип) содержание углерода в расплаве перед вводом его в вакуумную камеру составило 0,06% В опытах 1,2,5 содержание кислорода в металле перед вводом в вакуумную камеру соответствовало рассчитанной по предлагаемой зависимости величине. Начальное содержание углерода в этих опытах колебалось от 0,05 до 0,07% конечное от 0,02 до 0,04% Слябы, полученные при проведении этих опытов, были плотными. В опыте 3 содержание кислорода в стали перед ее подачей в вакуумную камеру составляло 0,040% что меньше расчетного. Хотя слябы в этом опыте получились плотные, достичь требуемой величины снижения содержания углерода не удалось. В опыте 4 содержание кислорода в стали до вакуумирования превышало расчетную величину. В этом опыте содержание углерода изменилось в заданных пределах, но получены слябы неудовлетворительного качества пористые из-за высокого содержания кислорода в стали после вакуумирования. Для сравнения проведены два опыта по известному способу (опыты 6 и 7). В опыте 6 отношение концентрации углерода к концентрации кислорода в 1,1 раза выше стехиометрического. За счет избытка кислорода перед вакуумированием в опыте 6 получены пористые слябы. В опыте 7 отношение концентрации углерода к концентрации кислорода в 2,1 раза выше стехиометрического. В опыте 7 содержание кислорода в стали перед подачей в вакуумную камеру явно недостаточное, что подтверждается незна- чительным снижением содержания углерода в процессе вакуумирования.

Проведенные опыты показали, что при соответствии содержания кислорода в стали до вакуумирования расчетным по предлагаемой зависимости величины (опыты 1,2,5) повышается глубина рафинирования и улучшается качество стали. Если содержание кислорода в стали до вакуумирования больше (опыт 4) или меньше (опыт 3) расчетного, происходит либо появление брака слябов по пористости, либо степень рафинирования стали от углерода недостаточна.

Опыты 6, 7 показали, что во всем известном диапазоне отношений концентрации углерода к концентрации кислорода не достигается требуемая степень рафинирования и качества металла.

Предлагаемый способ производства низкоуглеродистой стали может быть реализован в любом сталеплавильном цехе с установкой, обеспечивающей непрерывное вакуумирование.

Использование предлагаемого способа производства низкоуглеродистой стали позволяет снизить брак металла, улучшить условия рафинирования.

Изобретение может быть использовано в черной металлургии, в частности при выплавке низкоуглеродистой стали с вакуумной обработкой. Сущность: в способе производства низкоуглеродистой стали, включающем выплавку в сталеплавильном агрегате полупродукта, легирование, регулирование соотношения концентраций углерода и кислорода и непрерывное вакуумирование при остаточном давлении в камере не более 6,7 кПа, в расплаве, подаваемом в вакуумную камеру, устанавливают зависимость содержания кислорода в металле от количества удаленного из металла в процессе вакуумирования углерода. 1 табл.

СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ, включающий выплавку в сталеплавильном агрегате полупродукта, легирование, регулирование соотношения концентраций углерода и кислорода и непрерывное вакуумирование при остаточном давлении в камере не более 6,7 кПа, отличающийся тем, что в расплаве, подаваемом в вакуумную камеру, обеспечивают содержание кислорода, определяемое зависимостью
[О] 0,004 + 1,33 ([С]_н [С]_к),
где [О] содержание кислорода, в расплаве перед вакуумированием,
[С]_н и [С]_к содержание углерода в расплаве до и после вакуумирования соответственно,