СПОСОБ ОБРАБОТКИ В КОВШЕ МЕТАЛЛА, ВЫПУСКАЕМОГО ИЗ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОГО АГРЕГАТА Российский патент 1997 года по МПК C21C7/00 

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к внепечной обработке стали с применением электродугового ее подогрева в ковше.

Наиболее близким по технической сущности является способ обработки стали в ковше, включающий выплавку металла в сталеплавильном агрегате, выпуск из него полупродукта в ковш, подачу в ковш легирующих добавок, перемешивание металла в ковше посредством вдувания в него нейтрального газа, а также электродуговой подогрев металла в ковше. В процессе обработки металла в ковш добавляют известь и плавиковый шпат в количестве 0,8 1,0% от массы металла в ковше. После измерения температуры металла и взятия проб в ковш вводят раскислители, легирующие и шлакообразующие добавки [1]
Недостатком известного способа является повышенная загрязненность металла углеродом, азотом, водородом и др. Это объясняется тем, что в зоне дуги металл активно поглощает углерод электродов, водород и азот из атмосферы. При этом обеспечивается необходимый химсостав стали, а также увеличивается количество растворимых примесей.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в повышении частоты стали после ее обработки.

Указанный технический эффект достигают тем, что выплавляют металл в сталеплавильном агрегате, выпускают из него полупродукты в ковш, обрабатывают металл в ковш, легирующие добавки, перемешивают металл в ковше посредством вдувания в него нейтрального газа, а также производят электродуговой подогрев металла в ковше. В течение всего периода подогрева стали в зону воздействия дуги на расплав подают кремнийсодержащий сплав в расходом (минутным), определяемым по зависимости:
Q (10-1000)•q,
а после окончания подогрева расплава в него продолжают подавать нейтральный газ в течение времени τ определяемом из соотношения:

где Q -минутный расход кремнийсодержащего сплава, кг кремния в сплаве/т•мин;
q минутный расход нейтрального газа, м³/т•мин;
10-1000 эмпирический коэффициент, характеризующий степень условия металлом кремния, кг/м³;
0,05-0,5 эмпирический коэффициент, характеризующий степень перемешивания расплава в ковше, (мин•т)^1/2•м^3/2.

τ время,мин.

Повышение частоты стали после ее обработки кремнийсодержащим сплавом и продувки нейтральным газом будет происходить вследствие уменьшения растворимости в стали углерода, азота, водорода.

Диапазон значений эмперического коэффициента в пределах 10-1000 объясняется закономерностями усвоения кремнийсодержащего в расплаве, а также значениями требуемого содержания в готовой стали кремния, углерода, азота и водорода. При меньших значениях не будет обеспечиваться необходимое снижение растворимости указанных элементов в металле. При больших значениях присадка необходимого количества кремния в расплав будет завершена слишком быстро до окончания подогрева металла. В результате часть времени нагрева расплава не будет сопровождаться эффектом понижения растворимости указанных элементов.

Указанный диапазон устанавливают в обратной пропорциональной зависимости от допустимого содержания в стали углерода, азота и водорода и в прямой пропорциональной зависимости от допустимого содержания в стали кремния.

Диапазон значений эмпирического коэффициента в пределах 0,05-0,5 объясняется закономерностями перемешивания металла в ковше. При меньших значениях не будет обеспечиваться необходимая интенсивность перемешивания расплава в ковше, которая необходима для ликвидации неоднородности металла, создаваемой в ходе присадки кремнийсодержащего сплава. При больших значениях будет происходить перерасход нейтрального газа и переохлаждения расплава в ковше.

Указанный диапазон устанавливают в прямой пропорциональной зависимости от минутного расхода ферросилиция.

Предлагаемый способ предпочтителен для применения при обработке стали с конечным содержанием кремния в пределах 0,3-3,0%
Анализ научно-технической и патентной литературы показывает отсутствие отличительных признаков заявляемого способа с признаками известных технических решений. На основе 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 обработки стали в ковше осуществляют следующим образом.

Пример. С помощью конвертера емкостью 160 т получают сталь с содержанием кремния в пределах 0,3-3,0% и выпускают из него полупродукт в разливочный ковш. Металл в разливочном ковше обрабатывают с применением электродугового нагрева в течение как минимум 10 мин. С учетом этого максимальная скорость подачи кремния в расплав должна составляет от 0,3 до 3,0 кг/т•мин.

В течение всего периода подогрева стали в зону действия дуги на расплав подают кремнийсодержащий материал, например ферросилиций с минутным расходом, определяемым по зависимости:
Q (10-1000)•q;
а после окончания подогрева расплава в него продолжают подавать нейтральный газ в течение времени, определяемом из соотношения:
;
где Q расход ферросилиция, кг кремния/т•мин;
q расход нейтрального газа, м³/т•мин;
10-1000 эмпирический коэффициент, характеризующий степень усвоения расплавом ферросилиция, кг/м³;
0,05-0,5 эмпирический коэффициент, характеризующий степень перемешивания расплава в ковше, (мин•т)^1/2•м^3/2;
τ время, мин.

В процессе всего периода подогрева расплава в ковше через него продувают нейтральный газ.

В таблице приведены примеры осуществления способа обработки стали в ковше с различными технологическими параметрами.

В первом примере вследствие малой величины расхода ферросилиция не создается обогащение металла в зоне дуги кремнием и, следовательно, растворимость азота и др. элементов в металле не уменьшается в необходимой мере. В результате происходит повышение содержания азота в стали.

В пятом примере значение расхода ферросилиция превышает допустимое значение при заданных значениях содержания кремния в стали и длительности процесса присадки.

В шестом примере, прототипе, вследствие отсутствия непрерывной подачи ферросилиция в район воздействия дуги на расплав с необходимым минутным расходом не обеспечивается необходимое содержание углерода и азота в металле.

В примерах 2-4 вследствие подачи в зону действия дуги ферросилиция в оптимальных пределах и последующей продувки расплава инертным газом в течение оптимального времени увеличивается степень чистоты стали и ее равномерность по химсоставу и температуре.

Применение предлагаемого способа позволяет повысить выход годной стали высокого качества на 8-10% Экономический эффект подсчитан в сравнении с базовым объектом, за который принят способ обработки стали в ковше, применяемый на Новолипецком металлургическом комбинате.

Использование: металлургия, конкретнее - внепечная обработка стали с применением электродугового ее подогрева в ковше. Сущность: выплавленный в сталеплавильном агрегате металл выпускают в ковш, подают в ковш легирующие добавки, перемешивают металл в ковше посредством вдувания в него нейтрального газа, а также производят электродуговой подогрев металла в ковше, в течение которого в зону действия дуги на расплав подают кремнийсодержащий сплав с минутным расходом, определяемым по зависимости Q = (10-1000)•q, а после окончания подогрева расплава в него продолжают подавать нейтральный газ в течение времени, определяемом из соотношения: , где Q - минутный расход ферросилиция, кг кремния/т•мин: q -минутный расход нейтрального газа, м³/т•мин; (10-1000) - эмпирический коэффициент, характеризующий степень усвоения расплавом ферросилиция, кг/м³; (0,05-0,5) - эмперический коэффициент, характеризующий степень перемешивания расплава, (мин•т)^1/2•м^3/2; τ - время, мин. 1 табл.

Способ обработки в ковше металла, выпускаемого из сталеплавильного агрегата, включающий выплавку металла в сталеплавильном агрегате, выпуск из него металла в ковш, подачу в ковш легирующих добавок, перемешивание металла в ковше посредством вдувания в него нейтрального газа, а также электродуговой подогрев металла в ковше, отличающийся тем, что в течение всего периода подогрева металла в него подают нейтральный газ, в зону действия дуги на металл подают кремнийсодержащий сплав с минутным расходом, определяемым по зависимости Q (10 1000)•q, а после окончания подогрева металла в него продолжают подавать нейтральный газ в течение времени, определяемом из соотношения ,
где Q минутный расход кремнийсодержащего сплава, кг кремния в сплаве/(т•мин); q минутный расход нейтрального газа, м³/(т•мин); (10 1000) эмпирический коэффициент, характеризующий степень усвоения металлом кремния, кг/м³; (0,05 0,5) эмпирический коэффициент, характеризующий степень перемешивания металла в ковше, (мин•т)^1/2•м^3/2; τ - время, мин.