СПОСОБ РАФИНИРОВАНИЯ СТАЛИ Российский патент 1997 года по МПК C21C7/00 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам рафинирования металлургических расплавов.

Известен способ производства стали, включающий выпуск металла в ковш на синтетический шлак (А.С. 998530, СССР, кл. C 21 C 7/00). Данный способ позволяет повысить качество стали за счет снижения содержания серы, однако вследствие контакта с синтетическим шлаком нераскисленного металла степень десульфурации не достигает максимально возможной величины. Кроме того, использование синтетического шлака приводит к увеличению себестоимости стали.

Известен способ внепечной обработки стали, включающий выпуск в ковш печного шлака, который раскисляют порошком кокса, силикокальция и алюминия [1] Способ позволяет обеспечить глубокую десульфарацию металла, однако связан со значительными дополнительными затратами.

Известен способ производства чистой стали, включающий ввод в ковш в период до слива 1/3 массы плавки десульфирующей смеси, после чего в ковш присаживают раскислители, а затем шлакообразующие добавки [2] Способ позволяет повысить степень десульфурации металла и сократить тепловые потери во время выпуска. Данный способ является наиболее близким техническим решением к заявляемому способу и может быть выбран за прототип. Недостатком указанного способа является неполное использование в процессе выпуска обессеривающей способности десульфирующего материала, т.к. в ковше во время выпуска контакт десульфуратора происходит с нераскисленным (выпускаемым из печи) и слабораскисленным (находящимся в ковше) металлом.

Цель изобретения повышение степени десульфурации металла. Поставленная цель достигается тем, что в способе производства чистой стали, включающем выпуск полупродукта из сталеплавильного агрегата в ковш и ввод в ковш десульфурирующей смеси, согласно изобретению сначала сливают в ковш полупродукт в количестве 5,0-15,0% от массы плавки, причем до слива полупродукта в ковш вводят алюминий в количестве, обеспечивающем содержание алюминия в расплаве 0,1-0,2% после чего в ковш вводят десульфурирующую смесь и затем плавку полностью выпускают в ковш.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем. Для обеспечения глубокой десульфурации металла в ковше необходимы следующие термодинамические и кинетические условия: наличие десульфуратора в реакционноспособном состоянии, низкое содержание кислорода в стали и сильное перемешивание стали и десульфуратора. Ввод десульфурирующей смеси на металлический расплав исключает "закозление" смеси. Кроме того, наличие расплавленного металла позволяет подплавить десульфуратор, значительно ускорить процесс его расплавления во время выпуска полупродукта и тем самым повысить эффективность обессеривания. Наличие в ковше металлического расплава с уже растворенным в нем алюминием позволяет практически мгновенно раскислить поступающий в ковш полупродукт. Таким образом, выпуск из печи нераскисленного или слабораскисленного полупродукта при наличии в ковше десульфурирующей смеси и металлического расплава с повышенным содержанием алюминия позволяет в одном ограниченной объеме практически одновременно эффективно произвести раскисление и десульфурацию выпускаемый из печи полупродукт, попадая на металлический расплав с уже растворенным в нем алюминием, мгновенно раскисляется и буквально в следующий момент благодаря сильным турбулентным потокам реагируют с десульфуратором.

Количество выпускаемого первоначально в ковш полупродукта менее 5% от массы всей плавки недостаточно для улучшения условий подплавления десульфуратора и ускорения шлакообразования в ковше, при количестве полупродукта свыше 15% ухудшаются кинетические условия перемешивания раскисленного металла со шлаком. В обоих случаях наблюдается значительное снижение степени десульфурации металла.

Массовая доля алюминия в первоначально выпущенном полупродукте менее 0,1% недостаточна для полного раскисления всей плавки, выпускаемой из печи, в результате чего степень десульфурации снижается. При массовой доле алюминия свыше 0,2% десульфурация увеличивается незначительно, однако повышенное содержание алюминия в стали после выпуска плавки приводит к существенному росту брака 1 передела по раскатанным трещинам.

Предложенный способ рафинирования стали реализован следующим образом.

Выплавку стали марки 4ОХ производят в дуговой 100-т электропечи одношлаковым процессом. Массовая доля серы в печи в конце окислительного периода составляет 0,021% После дачи в печь феррохрома и ферромарганца и нагрева металла до 1690^oC печь наклоняют и выпускают 10 т полупродукта в сталеразливочный ковш, куда предварительно присадили 105 кг кускового алюминия. После слива 12 т полупродукта выпуск прекращают и вводят в ковш десульфурирующую смесь, состоящую из 1000 кг извести и 300 кг силикокальция. Массовая доля алюминия в 10 т первоначально выпущенного в ковш полупродукта составляет 0,1% (с учетом угара). После ввода десульфурирующей смеси плавку полностью выпускают в сталеразливочный ковш. По окончании выпуска отбирают ковшевую пробу на контрольный химический анализ. Массовая доля серы в ковшевой пробе составляет 0,009% степень десульфурации за выпуск составляет 58% После последующей продувки металла инертным газом через погружную фурму массовая доля серы в стали не изменилась, что свидетельствует о достижении максимально возможной степени использования серопоглотительной способности смеси в процессе выпуска при использовании данного изобретения.

Для сравнения выплавили 16 плавок по известному способу, десульфурирующую смесь и алюминий вводили в ковш в процессе выпуска плавки.

Массовая доля серы в печи по окончании окислительного периода и в ковшевой пробе на опытных плавках составила соответственно 0,024-0,017 и 0,008-0,012%

Использование: черная металлургия, в частности способы рафинирования металлических расплавов. Сущность: сначала из сталеплавильного агрегата сливают в ковш полупродукт в количестве 5,0-15,0% от массы плавки, причем до слива полупродукта в ковш вводят алюминий в количестве, обеспечивающем содержание алюминия в расплаве 0,1-0,2%, после чего в ковш вводят десульфурирующую смесь, затем плавку полностью выпускают в ковш, а по окончании выпуска расплав продувают инертным газом.

Способ рафинирования стали, включающий слив расплавленного полупродукта из сталеплавильного агрегата в ковш и ввод в ковш десульфурирующей смеси, отличающийся тем, что сначала сливают в ковш полупродукт в количестве 5 15 от его массы, причем до слива полупродукта в ковш вводят алюминий в количестве, обеспечивающем содержание алюминия в расплаве 0,1 0,2% после чего в ковш вводят десульфурирующую смесь и полностью сливают полупродукт, затем расплав продувают инертным газом.