СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В КОНВЕРТЕРЕ Российский патент 1997 года по МПК C21C5/28 C21C5/35 

Изобретение относится к металлургии, конкретнее, к выплавке стали в конвертере с комбинированной продувкой.

Наиболее близким по технической сущности является способ выплавки стали в конвертере, включающий продувку расплава сверху кислородом через фурму и в течение всей плавки нейтральным газом снизу через донные фурмы, определение химического состава расплава, прекращение продувки кислородом при определенном содержании углерода в расплаве, изменение расхода нейтрального газа, слив расплава в ковш и подачу в него раскислителей.

Недостатком известного способа является невозможность снижения в расплаве содержания углерода. Это объясняется тем, что в расплав подают углеродосодержащую присадку в виде кокса или чугуна. В этих условиях не обеспечивается низкое содержание углерода в стали менее 0,015% Кроме того, недостаточная величина удельного расхода нейтрального газа после окончания продувки кислородом сверху в пределах 0,525-0,3 м³/т расплава не обеспечивает удаление из расплава углерода в необходимых количествах, что также не позволяет достичь низкого содержания углерода в стали менее 0,015%
Цель изобретения уменьшение содержания углерода в стали до значений, меньших 0,015%
Указанный технический эффект достигают тем, что способ выплавки стали в конвертере включает продувку расплава кислородом сверху через фурму и в течение всей плавки нейтральным газом снизу через донные фурмы, определение химического состава расплава, прекращение продувки кислородом при определенном содержании углерода в расплаве, изменение расхода нейтрального газа, слив расплава в ковш и подачу в него раскислителей.

При достижении содержания углерода в расплаве, равного 0,02-0,06% измеряют температуру расплава и при его температуре, равной 1680-1720^oC, прекращают продувку кислородом, а нейтральный газ вдувают с удельным расходом, определяемым по зависимости:
Q K•(C₁-C₂); где
Q удельный расход нейтрального газа от момента достижения в расплаве содержания углерода в пределах 0,02-0,06% м³/т расплава;
C₁ содержание углерода в расплаве перед началом подачи нейтрального газа с удельным расходом Q,
C₂ необходимое содержание углерода в расплаве после окончания подачи нейтрального газа с удельным расходом Q,
K (60-130) эмпирический коэффициент, учитывающий закономерности удаления из расплава окиси углерода пузырьками нейтрального газа, устанавливаемый в прямой зависимости от значения разницы (C₁-C₂), м³/%т расплава.

При значении температуры расплава ниже 1680^oC в момент достижения в нем содержания углерода 0,02-0,06% расплав дополнительно нагревают до 1680-1720^oC в течение времени, определяемом израсходованием нейтрального газа с момента измерения температуры расплава в количестве (0,05-0,4)Q.

Снижение содержания в стали углерода будет происходить вследствие исключения подачи металла углеродосодержащего материала. Кроме того, снижению содержания углерода в расплаве будет содействовать увеличенная величина удельного расплава нейтрального газа при достижении содержания углерода в расплаве в пределах 0,02-0,06%
Диапазон значений содержания углерода в расплаве в пределах 0,02-0,06% объясняется тем, что при больших значениях содержания углерода процесс обезуглероживания можно производить без переокисления металла и без увеличения удельного расхода нейтрального газа. При этом не может достигаться особо низкое содержание углерода в расплаве. Для достижения особо низких содержаний углерода ниже 0,015% без переокисления металла необходимо значительное увеличение удельного расхода нейтрального газа после достижения расплава содержания углерода в пределах 0,02-0,06% и устранение подачи в расплаве углеродосодержащих добавок.

Указанный диапазон устанавливают в прямой зависимости от необходимого значения C₂ конечного содержания углерода в расплаве.

Диапазон значений температуры в пределах 1680-1720^oC является оптимальным для достижения необходимого конечного содержания углерода в расплаве. При меньших значениях будет происходить переохлаждение металла сверх допустимых значений, что сделает невозможным его последующую разливку в непрерывнолитые слитки. При больших значениях будет происходить снижение стойкости футеровки конвертера.

Указанный диапазон устанавливают в прямой зависимости от необходимой температуры металла в сталеразливочном ковше.

Диапазон значений удельного расхода нейтрального газа при совмещенной подаче с кислородом при температуре расплава ниже 1680^oC в пределах 0,05-0,4 от удельного расхода Q объясняется величиной возможных отклонений температуры ниже 1680^oC. Указанный диапазон устанавливают в прямой зависимости от отклонения температуры расплава от 1680^oC в момент достижения содержания углерода в расплаве в пределах 0,02-0,6%
Дополнительный нагрев металла посредством совместной подачи нейтрального газа и кислорода в течение времени израсходования (0,05-0,4)Q объясняется тем, что в этих условиях обеспечивается обезуглероживания и подогрев металла на 5-30^oC. Указанный диапазон устанавливается в прямой зависимости от отклонения температуры расплава от 1680^oC.

Значение температуры 1680^oC и выше объясняется тем, что при этих температурах подогрев металла при помощи кислорода не требуется.

Диапазон значений эмпирического коэффициента K в пределах 60-130 объясняется закономерностями образования в расплаве окиси углерода и ее удаления пузырьками нейтрального газа. При меньших значениях не будет обеспечиваться удаление углерода в необходимых количествах. В этих условиях не будет достигаться содержание углерода в расплаве ниже 0,015% При больших значениях будет происходить перерасход дорогостоящего нейтрального газа аргона.

Указанный диапазон устанавливают в прямой зависимости от разницы содержания углерода в расплаве (C₁-C₂).

Анализ научно-технической и патентной 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 способа выплавки стали в конвертере, не исключающий другие варианты в пределах формулы изобретения.

Способ выплавки стали в конвертере осуществляют следующим образом.

Пример. В процессе выплавки стали в конвертере продувают расплав кислородом сверху через фурму с расходом 3-6 м³/т в мин и нейтральным газом, например, аргоном с расходом 0,01-0,1 м³/т расплава снизу через донные фурмы в течение всего периода плавки. При этом производят изменение расходов нейтрального газа и кислорода, определяют химсостав расплава, измеряют его температуру и подают в расплав раскислители. После окончания выплавки расплав с заданным содержанием углерода сливают в сталеразливочный ковш.

При достижении содержания углерода в расплаве, равного 0,02-0,06% измеряют температуру расплава и при его температуре, равной 1680-1720^oC, прекращают продувку кислородом, а нейтральный газ вдувают с удельным расходом, определяемым по зависимости:
Q K•(C₁-C₂); где
Q удельный расход нейтрального газа от момента достижения в расплаве содержания углерода в пределах 0,02-0,06% м³/т расплава;
C₁ содержание углерода в расплаве перед началом подачи нейтрального газа с удельным расходом Q,
C₂ необходимое содержание углерода в расплаве после окончания подачи нейтрального газа с удельным расходом Q,
K (60-130) эмпирический коэффициент, учитывающий закономерности удаления из расплава окиси углерода пузырьками нейтрального газа, устанавливаемый в прямой зависимости от значения разницы (C₁-C₂), м³/%т расплава.

При значении температуры расплава ниже 1680^oC в момент достижения в нем содержания углерода 0,02-0,06% расплав дополнительно нагревают до 1680-1720^oC в течение времени, определяемом израсходованием нейтрального газа с момента измерения температуры расплава в количестве (0,05-0,4)Q.

В табл. 1 и 2 приведены примеры осуществления способа выплавки стали в конвертере соответственно при температуре расплава в пределах 1680-1720^oC и менее 1680^oC.

В первом примере вследствие малого значения удельного расхода нейтрального газа Q не будет обеспечиваться необходимое низкое содержание углерода в расплаве.

В пятом примере вследствие большого значения удельного расхода нейтрального газа Q будет происходить перераспад нейтрального газа без дальнейшего снижения содержания углерода в расплаве.

В шестом примере, прототипе, вследствие недостаточного удельного расхода нейтрального газа после окончания продувки расплава кислородом сверху не обеспечивается необходимость удаления из расплава окиси углерода, что не позволяет достичь низких значений содержания углерода в расплаве.

В оптимальных примерах 2-4 вследствие подачи нейтрального газа в необходимых пределах после окончания продувки расплава кислородом обеспечивается удаление окиси углерода из расплава в необходимых пределах, что позволяет достигнуть содержания углерода в расплаве при его выпуске из конвертера ниже 0,015%
Применение способа позволяет обеспечить получение стали с содержанием углерода 0,015% и ниже.

Использование: в области металлургии, конкретнее, при выплавке стали в конвертере с комбинированной продувкой. Технический эффект при использовании изобретения заключается в уменьшении содержания углерода в стали до значений, меньших 0,015%. Сущность изобретения: способ выплавки стали в конвертере включает продувку расплава кислородом сверху через фурму и нейтральным газом снизу через донные фурмы в течение всей плавки, изменение расхода нейтрального газа, определение химсостава расплава, измерение его температуры, слив расплава в разливочный ковш в него раскислителей. При достижении содержания углерода C₁ в расплаве в пределах 0,02-0,06% при температуре в пределах 1680-1720^oC прекращает продувку кислородом и продолжают продувку нейтральным газом с удельным расходом, определяемым по зависимости: Q = K•(C₁-C₂); где Q - удельный расход нейтрального газа от момента достижения в расплаве содержания углерода в пределах 0,02-0,06%, м³/т расплава; C₁ - содержание углерода в расплаве перед началом подачи нейтрального газа с удельным расходом Q, %; С₂ - необходимое содержание углерода в расплаве после окончания подачи нейтрального газа с удельным расходом Q, %: K = (60-130) - эмпиридический коэффициент, учитывающий закономерности удаления из расплава окиси углерода пузырьками нейтрального газа, устанавливаемый в прямой зависимости от значения разницы (C₁-C₂), м³/%. т. расплава. Кроме того, при температуре расплава менее 1680^oC в момент достижения в нем (C₁) 0,02-0,06% расплав дополнительно нагревают до температуры 1680-1720^oC в течение времени, определяемом израсходованием нейтрального газа с момента измерения температуры в количестве (0,05-0,4)Q. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Способ выплавки стали в конвертере, включающий продувку расплава металла кислородом сверху через фурму и в течение всей плавки нейтральным газом снизу через донные фурмы, определение химического состава расплава, прекращение продувки кислородом при определенном содержании углерода в расплаве, изменении расхода нейтрального газа, слив расплава в ковш и подачу в него раскислителей, отличающийся тем, что при достижении содержания углерода в расплаве, равного 0,02 0,06% измеряют температуру расплава и при его температуре, равной 1680 1720^oС, прекращают продувку кислородом, а нейтральный газ вдувают с удельным расходом, определяемом по зависимости
Q K • (C₁ C₂),
где Q удельный расход нейтрального газа от момента достижения в расплаве содержания углерода в пределах 0,02 0,06% м³/т расплава;
C₁ содержание углерода в расплаве перед началом подачи нейтрального газа с удельным расходом Q,
C₂ необходимое содержание углерода в расплаве после окончания подачи нейтрального газа с удельным расходом Q,
K 60 130 эмпирический коэффициент, учитывающий закономерности удаления из расплава окиси углерода пузырьками нейтрального газа, устнавливаемый в прямой зависимости от значения разницы (C₁ - C₂) м³/% • т расплава. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при значениях температуры расплава ниже 1680^oС в момент достижения в нем содержания углерода 0,02 - 0,06% расплав дополнительно нагревают до температуры 1680 1720^oС в течение времени, определяемом израсходованием нейтрального газа с момента измерения температуры в количестве (0,05 0,4) • Q.