СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ ДЛЯ АВТОЛИСТА Российский патент 1996 года по МПК C21C7/00 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам производства нестареющей стали 08Ю.

В условиях разливки в изложницы раскисление и легирование стали 08Ю производят либо полностью в ковше в процессе выпуска плавки (ковшевой вариант раскисления) [1] либо раскисляют ферромарганцем в ковше до получения кипящей стали, а легируют алюминием в изложницах в количестве 0,7-0,9 кг/т (вариант с кипящей корочкой) [2]
Недостатком первого варианта является повышенное содержание азота и нестабильное содержание алюминия, что препятствует получению комплекса свойств нестареющей стали высшей категории вытяжки (ВОСВ, ОСВ). Получение листа высшей категории вытяжки требует снижения содержания углерода и марганца соответственно до 0,04, 0,20% и менее, а при таком низком содержании упрочняющих элементов разливка кипящей стали (вариант с кипящей корочкой) становится неуправляемой из-за высокой, а главное нестабильной окисленности металла, что приводит к "вспениванию" металла, получению пористой корочки, "сотовой" рванины и т.д.

Известен способ производства нестареющей стали, включающий выплавку полупродукта в сталеплавильном агрегате, выпуск нераскисленного металла в ковш, предварительное раскисление углеродным блоком и окончательное раскисление, при осуществлении которого с целью снижения брака по химическому составу и расхода раскислителей, нераскисленный металл продувают в ковше инертным газом до получения температуры 1585-1595^oС, предварительное раскисление осуществляют углеродным блоком не прекращая продувки, а окончательное раскисление производят одновременной присадкой металлического марганца и алюминия [3]
Недостатком данного способа является повышение содержания углерода в стали за счет предварительного раскисления углеродным блоком и, как следствие, снижение пластических характеристик холоднокатаного листа; использование дорогостоящего углеродного блока и металлического марганца, повышенный расход алюминиевой проволоки или алюминиевых блоков (усвоение 16%).

Наиболее близким к предложенному является выбранный в качестве прототипа способ выплавки стали для автолиста, включающий выпуск нераскисленного металла в сталеразливочный ковш, присадку известняка и чушкового алюминия в ковш в процессе выпуска плавки, усреднительную продувку металла нейтральным газом на установке доводки металла до и после ввода раскислителей, определение расхода алюминиевой катанки, ввод алюминиевой катанки и металлического марганца на установке доводки металла.

Недостатком указанного способа является использование дефицитного металлического марганца, повышенный расход алюминия (чушковый 0,305 кг/т, алюминиевая катанка 2,064 кг/т), присадка чушкового алюминия в ковш в процессе выпуска плавки (поглощение азота из атмосферы), применение в качестве дегазирующей добавки известняка (значительный охлаждающий эффект), что в конечном итоге приводит к повышению себестоимости стали и снижению пластических характеристик холоднокатаного листа.

Целью изобретения является снижение себестоимости стали и улучшение ее качества за счет экономии металлического марганца и алюминия, снижение содержания азота за счет исключения присадок чушкового алюминия в ковш в процессе выпуска плавки, обеспечение стабильного содержания алюминия и кремния из плавки к плавке.

Поставленная цель достигается тем, что при способе производства стали для автолиста, включающем выпуск нераскисленного металла из сталеплавильного агрегата в сталеразливочный ковш, усреднительную продувку нейтральным газом на установке доводки металла до и после ввода раскислителей, определение расхода алюминиевой катанки и ее ввод в металл, согласно изобретению, в процессе выпуска плавки в сталеразливочный ковш производят присадку содержащих окись кальция материалов, обеспечивающих основность шлака 2,5-3,5, доменного ферромарганца в количестве 0,5-1,5 кг/т и силикомарганца из расчета ввода кремния 0,3-0,5 кг/т стали, а расход алюминиевой катанки снижают пропорционально количеству введенного кремния.

Сущность изобретения заключается в дегазации металла за счет присадки высокоуглеродистого ферромарганца, в раскислении металла не дефицитным комплексным раскислителем (силикомарганцем), приводящим к снижению оксидных включений, в создании благоприятных условий для практически полного окисления вводимого кремния и снижения угара марганца за счет получения ковшевого шлака с основностью 2,5-3,5, что в конечном итоге позволяет к моменту ввода алюминиевой катанки на УДМ получить металл с более низкой и стабильной окисленностью при содержании кремния до 0,01% (в готовой стали до 0,02%), снизить расход алюминиевой катанки и стабилизировать содержание алюминия в готовой стали.

Окисляясь под основным шлаком вследствие резкого снижения активности кремнезема, кремний дополнительно связывает кислород и стабилизирует его содержание, т.е. происходит автостабилизация процесса раскисления в ковше под основным шлаком в процессе выпуска и продувки нейтральным газом, при этом образующийся кремнезем связывается в силикаты кальция, которые легко удаляются из металла. Следует отметить, что при предложенном режиме раскисления повышения температуры металла в процессе ввода алюминиевой катанки не происходит, вследствие чего отпадает необходимость охлаждения металла слябом.

Присадка в ковш в начале выпуска плавки извести или твердой шлакообразующей смеси (например, известь и плавиковый шпат и т.д.) из расчета получения ковшевого шлака с основностью 2,5-3,5 способствует более полному окислению кремния и, как следствие, дальнейшему снижению окисленности металла, а также снижению угара марганца за счет изменения активностей оксидов железа и марганца. Присадка доменного ферромарганца (6,5% С) взамен известняка является дегазирующей добавкой: при его вводе происходит кипение металла за счет окисления вводимого углерода, причем при расходе до 1,5 кг/т повышения содержания углерода в металле не наблюдается, а при расходе менее 0,5 кг/т вследствие незначительного дегазирующего эффекта, во-первых, повышается содержание азота в стали и снижается ее пластичность и, во-вторых, повышается расход металлического марганца на УДМ (примеры 1, 5).

Расход содержащих окись кальция материалов обусловлен необходимостью получения основности шлака от 2,5 до 3,5 с целью более полного окисления кремния и снижения угара марганца. При основности шлака менее 2,5 ухудшаются условия окисления кремния, а при основности более 3,5 не наблюдается дальнейшее снижение содержания кремния, повышается вязкость шлака и ухудшаются условия отбора проб, замера температуры металла на УДМ (примеры 1, 8).

В настоящее время в сталеплавильном производстве применяется только один тип силикомарганца СМн 17.

Согласно проведенным исследованиям при поступлении кремния из силикомарганца более 0,5 кг/т резко повышается содержание кремния в готовой стали и достигает более 0,03% (кремний дополнительно поступает в металл в процессе разливки из футеровки сталеразливочного и промежуточного ковшей и шлаковых смесей вводимых в кристаллизатор), содержание марганца может превышать 0,30-0,35% что приводит к снижению пластических свойств листа. При вводе кремния менее 0,3 кг/т стали не достигается цель изобретения ввиду повышенного расхода металлического марганца и алюминия (примеры 5, 1). Наиболее высокие результаты по всем показателям достигаются при заявленных параметрах (примеры 2-4, 6-7, 12-13 в таблице 1).

Преимущества данного способа сводятся к получению перед вводом алюминиевой катанки более раскисленного металла с низким содержанием упрочняющих элементов (кремния, азота) при использовании не дефицитных дешевых ферросплавов, к обеспечению более стабильной температуры разливаемого металла, к снижению расхода алюминиевой катанки, и к получению более стабильного содержания алюминия в стали от плавки к плавке, к повышению пластических характеристик листа, т.е. достигаются новые свойства заявляемого предложения по сравнению с известными техническими решениями. Отмеченные выше признаки обеспечивают соответствие технического решения критерию "новизна".

При анализе научно-технической литературы и патентной информации не обнаружено других известных технических решений, имеющих сходные признаки с отличительными существенными признаками в предложенной совокупности, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

Для оценки существенности заявленных параметров проведена серия опытных плавок с выходом поочередно на верхнее и нижнее значение. Кроме того, проведены плавки при нижнем, верхнем и среднем значениях заявленного параметра и в соответствии с прототипом.

Примеры осуществления способа.

Предлагаемый способ осуществлен при выплавке стали 08Ю в 350-т конвертах Череповецкого металлургического комбината. Химический состав стали (требованиям ВАЗа) приведен в табл. 2.

Выпуск плавок производят с отсечкой конвертерного шлака. При выпуске нераскисленного металла, содержащего 0,03-0,05% С, 0,05-0,07% Mn, 0,010-0,018% серы и до 0,010% Р в сталеразливочный ковш в процессе выпуска плавки присаживают 1,2 т извести, 350 кг доменного ферромарганца и 780 кг силикомарганца марки СМн 17 с содержанием 18% кремния (пример 3). После выпуска плавки на установке доводки металла производят трехминутную усреднительную продувку нейтральным газом, отбирают пробу и производят замер температуры металла и по номограмме определяют расход алюминиевой катанки (2,0 кг/т при 0,04% С и температуре металла 1580^oС). С учетом введенного кремния с силикомарганцем 0,4 кг/т вводят алюминиевую катанку в количестве 560 кг (1,6 кг/т, т.е. снижают на 0,4 кг/т пропорционально количеству введенного кремния) и присаживают 90 кг металлического марганца (0,25 кг/т). После продувки нейтральным газом получают следующий химический состав стали: 0,04% С; 0,23% Mn; 0,009% S; 0,008% Р; 0,014% серы и 0,06% алюминия. Разливку стали производят на МНЛЗ с защитой струи на участке сталеразливочный ковш - промежуточный ковш кристаллизатор.

В табл. 3 приведены механические свойства холоднокатаной полосы толщиной 0,9 мм.

Холоднокатаный лист по механическим характеристикам соответствует категории вытяжки ВОСВ ГОСТ 9045-80. Зерно феррита имеет оладьеобразную форму, структурно-свободный цементит оценивается баллом 0-1. Неметаллические включения, как и при раскислении одним металлическим марганцем, состоят в основном из герценита (FeO • Al₂O₃), причем общее содержание неметаллических включений по ширине полосы колеблется от 0,006 до 0,012% т.е. несколько ниже, чем в известном способе (0,008-0,015%).

Таким образом, при производстве нестареющей стали по заявленному способу обеспечивается снижение расхода дорогостоящего дефицитного металлического марганца и алюминиевой катанки, снижение содержания азота и неметаллических включений в холоднокатаном листе, что приводит к снижению себестоимости стали и к повышению пластических характеристик холоднокатаного листа.

Для расчета экономического эффекта от внедрения предлагаемого способа за базовый объект принята технология производства стали для автолиста с раскислением металлическим марганцем (по прототипу) в конвертерном цехе Череповецкого металлургического комбината. ТТТ1 ТТТ2

Использование: черная металлургия, в частности в способах производства нестареющей стали 08Ю. Сущность: способ включает выпуск нераскисленного металла из сталеплавильного агрегата в сталеразливочный ковш, присадку в процессе выпуска шлакообразующих материалов, содержащих оксид кальция в количестве, обеспечивающем основность шлака 2,5-3,5, ферромарганец в количестве 0,5-1,5 кг/т стали и силикомарганец из расчета ввода кремния 0,3-0,5 кг/л стали, усреднительную продувку нейтральным газом на установке доводки металла и введение алюминиевой катанки и марганецсодержащих материалов, при этом расход алюминиевой катанки снижают пропорционально количеству введенного кремния. 3 табл.

Способ производства стали для автолиста, включающий выпуск нераскисленного металла из сталеплавильного агрегата в сталеразливочный ковш присадку в процессе выпуска шлакообразующих материалов, усреднительную продувку нейтральным газом на установке доводки металла, введение алюминиевой катанки и марганецсодержащих материалов, усреднительную продувку металла, отличающийся тем, что в качестве шлакообразующих материалов присаживают материалы, содержащие оксид кальция в количестве, обеспечивающем основность шлака 2,5 3,5, ферромарганец в количестве 0,5 1,5 кг/т стали и силикомарганец из расчета ввода кремния 0,3 0,5 кг/т стали, причем расход алюминиевой катанки снижают пропорционально количеству введенного кремния.