СПОСОБ ЛЕГИРОВАНИЯ МАЛОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ АЛЮМИНИЕМ Российский патент 1996 года по МПК C21C7/06 

Изобретение относится к металлургии, конкретнее, к обработке выплавленной стали в сталеразливочном ковше.

Наиболее близким по технической сущности является способ легирования малоуглеродистой стали алюминием, включающий выплавку стали в конвертере, выпуск металла в сталеразливочный ковш, легирование и раскисление стали алюминием, измерение температуры металла, охлаждение металла при помощи продувки нейтральным газом или опускания в металл металлического тела. При этом определяют окисленность кислорода в металле датчиком окисленности и на основе этих данных рассчитывают необходимое количество вводимого алюминия. Все количество алюминия вводят одной порцией.

Недостатком известного способа является невозможность выдерживания узких пределов содержания алюминия в металле. Это объясняется недостаточной точностью измерения активности кислорода при помощи существующих датчиков окисленности. Это особенно сказывается при необходимости выдерживания малых величин содержания алюминия в стали в пределах 0,03-0,07% При этом происходит перерасход алюминия сверх допустимых пределов. Кроме того, операция определения активности кислорода в металле замедляет процесс обработки стали, что снижает производительность производства стали.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в экономии расхода алюминия, а также в улучшении качества стали за счет выдерживания в необходимых узких пределах температуры стали и содержания алюминия.

Указанный технический эффект достигают тем, что выпускают металл из сталеплавильного агрегата в сталеразливочный ковш, определяют содержание углерода в стали, измеряют температуру металла, вводят в сталь алюминий, а также продувают металл нейтральным газом.

Алюминий вводят в сталь двумя порциями. При этом первую порцию алюминия вводят после замера температуры в количестве 1,0-1,4 кг/т стали, а вторую порцию вводят после повторного измерения температуры в количестве, определяемом из зависимости:
M=(0,02-0,09)Δt,
где М количество второй порции вводимого алюминия, кг/т стали;
Δt увеличение температуры стали после ввода первой порции алюминия, ^oС;
(0,02-0,09) эмпирический коэффициент, учитывающий интенсивность раскисления стали, кг/т•^oС.

Экономия расхода алюминия будет достигаться за счет выдерживания узких пределов содержания алюминия в стали с учетом нагрева после ввода его первой порции. Улучшение качества стали будет происходить вследствие достижения узких пределов содержания алюминия и, следовательно, узких пределов температуры металла в сталеразливочном ковше, необходимых для получения непрерывнолитых слитков высокого качества.

Диапазон расхода алюминия в первой подаваемой порции в количестве 1,0-1,4 кг/т стали объясняется закономерностями усвоения и легирования стали. При меньших значениях не будет обеспечиваться гарантированное связывание кислорода в металле. При больших значениях будет происходить перерасход алюминия, что приведет к повышенному содержанию алюминия в стали сверх допустимых значений.

Указанный диапазон устанавливают в прямой пропорциональной зависимости от содержания углерода в стали.

Диапазон значений эмпирического коэффициента в пределах 0,02-0,09 объясняется закономерностями повышения температуры стали при вводе алюминия. При меньших значениях не будет обеспечиваться необходимое содержание алюминия в стали. При больших значениях будет происходить перерасход алюминия, что приведет к повышению содержания алюминия в стали сверх допустимых значений.

Указанный диапазон устанавливают в обратной зависимости от величины повышения температуры стали в ковше после ввода первой порции алюминия.

Предлагаемый способ предпочтителен при производстве малоуглеродистой стали с содержанием углерода в пределах 0,02-0,07%
Анализ патентной и научно-технической литературы показывает отсутствие совпадения отличительных признаков заявляемого способа с признаками известных технических решений. На основании этого делается вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

Ниже дан вариант осуществления изобретения, не исключающий другие варианты в пределах формулы изобретения.

Способ легирования алюминием малоуглеродистой стали осуществляют следующим образом.

Пример. В конвертере емкостью 350 т выплавляют малоуглеродистую сталь марки 08Ю с содержанием углерода в пределах 0,02-0,07% После выплавки сталь выпускают в сталеразливочный ковш. В ковше замеряют температуру при помощи термопары. В случае повышенной температуры сталь охлаждают при помощи нейтрального газа аргона, подаваемого через погружную фурму, до достижения необходимой по технологии температуры в пределах, например, 1585-1595^oС. Охлаждение стали возможно также при помощи погружения в ковш металлического тела, например сляба.

После охлаждения металла до необходимой температуры в ковш вводят алюминиевую проволоку диаметром 11,5 мм со скоростью 7 м/с. Алюминиевую проволоку вводят в ковш двумя порциями. Первую порцию вводят в количестве 1,0-1,4 кг/т стали. После ввода первой порции алюминия температура стали повышается из-за экзотермической реакции при усвоении алюминия. Далее повторно замеряют температуру и снова продувают сталь в течение 2 мин аргоном с расходом 0,005 м³/мин•т для перемешивания металла. После окончания продувки аргоном вводят вторую порцию алюминия в количестве, определяемом из зависимости:
M=(0,02-0,09)Δt,
где М количество второй порции вводимого алюминия, кг/т стали;
Δt увеличение температуры стали после ввода первой порции алюминия, ^oС;
(0,02-0,09) эмпирический коэффициент, характеризующий интенсивность раскисления стали, кг/т•^oС.

В таблице приведены примеры осуществления способа с различными технологическими параметрами.

В первом примере вследствие малого количества первой и второй порций вводимого в сталь алюминия в ней не выдерживается необходимое содержание алюминия, что приводит к браку непрерывнолитых слитков по химсоставу, получаемых из этой стали.

В пятом примере вследствие большого количества первой и малого количества второй порций вводимого в сталь алюминия в ней не выдерживается необходимое содержание в металле алюминия, что приводит к браку непрерывнолитых слитков по химсоставу и увеличенному содержанию в них неметаллических включений.

В шестом примере, прототипе, вследствие несоответствующего количества вводимого алюминия в стали находится большое количество алюминия и кислорода, превосходящие допустимые значения, что вызывает брак непрерывнолитых слитков.

В примерах 2-4 вследствие ввода в сталь алюминия двумя порциями в оптимальных количествах при соответствующих замерах температуры в стали достигается необходимое содержание алюминия и кислорода. В этих условиях обеспечивается легирование и раскисление стали в оптимальных пределах, что позволяет обеспечить высокое качество получаемых непрерывнолитых слитков.

Применение предлагаемого способа позволяет экономить вводимый алюминий на 5-6% а также увеличить выход годных слитков на 10-12% Экономический эффект подсчитан в сравнении с базовым объектом, за который принят способ легирования малоуглеродистой стали алюминием, применяемый на Новолипецком металлургическом комбинате.

Использование: металлургия, конкретнее, обработка выплавленной стали в сталеразливочном ковше. Сущность: выпускают сталь из сталеплавильного агрегата в сталеразливочный ковш, определяют содержание углерода в стали, измеряют температуру металла, вводят в сталь алюминий, а также продувают металл нейтральным газом, алюминий вводят в сталь двумя порциями. При этом первую порцию алюминия вводят после замера температуры в количестве 1,0-1,4 кг/т стали, а вторую порцию вводят после повторного измерения температуры в количестве, определяемом из зависимости: M=(0,02-0,09)Δt,, где М - количество второй порции вводимого алюминия, кг/т стали; Δt - увеличение температуры стали после ввода первой порции алюминия, ^oС; (0,02-0,09) - эмпирический коэффициент, учитывающий интенсивность раскисления стали, кг/т•^oС. 1 табл.

Способ легирования малоуглеродистой стали алюминием, включающий выпуск металла из сталеплавильного агрегата в сталеразливочный ковш, определение химсостава стали, измерение температуры металла, введение в сталь алюминия, а также продувку металла нейтральным газом, отличающийся тем, что алюминий вводят в сталь двумя порциями, при этом первую порцию вводят в количестве 1,0 1,4 кг/т стали, а вторую порцию вводят после повторного измерения температуры в количестве, определяемом из зависимости
M=(0,02-0,09)Δt,
где M количество второй порции вводимого алюминия, кг/Т стали;
Δt увеличение температуры стали после ввода первой порции алюминия, ^oС;
(0,02 0,09) эмпирический коэффициент, характеризующий интенсивность раскисления стали, кг/т•^oС.