СПОСОБ ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ ПРИ ПОЛУЧЕНИИ ЗАГОТОВОК НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКОЙ Российский патент 1998 года по МПК C21C7/00 

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к внепечной обработке стали порошкообразными реагентами.

Известен способ внепечной обработки стали порошкообразными реагентами, включающий выпуск расплава в ковш и присадку алюминия и кальцийсодержащих материалов. При этом алюминий присаживают из расчета 0,1-1,0 кг/т стали на каждую тысячную процента сверх 10^-3 кислорода, растворенного в металле [1] Данный способ выбран в качестве прототипа.

Недостатком способа является большой диапазон значений вводимого алюминия на одно и тоже количество кислорода, что не может обеспечить оптимального количества алюминия и кальцийсодержащих материалов.

Известно, что количество вводимого кальция не должно превышать определенной величины [2] В противном случае будут образовываться тугоплавкие алюминаты кальция и сульфиды кальция, которые легко абсорбирутся на поверхности разливочных стаканов, приводя к их зарастанию. При содержании кальция меньше определенной величины остается глинозем, который также абсорбируется на поверхности стакана и приводит к его зарастанию.

В то же время из литературных источников однозначно не вытекает, как влияет углерод на количество вводимого кальция.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать способ внепечной обработки стали при получении заготовок непрерывной разливкой путем установления более строгой зависимости между количеством вводимого алюминия, кальцийсодержащих материалов и содержанием углерода в расплаве с тем, чтобы с одной стороны не допустить образования сульфидов кальция и твердых алюминатов кальция, а с другой стороны обеспечить переход образовавшихся в результате раскисления стали алюминием глинозема Al₂O₃ в жидкие алюминаты кальция nCaO•mAl₂O₃, что предотвратит зарастание разливочного стакана при минимальном расходе кальция.

Сущность изобретения состоит в том, что в способе внепечной обработки стали, включающем раскисление стали алюминием и ввод в сталеразливочный ковш кальцийсодержащих материалов перед вводом кальцийсодержащих материалов определяют содержание алюминия и углерода в расплаве, а расход кальцийсодержащих материалов в пересчете на усвоенный металлом кальций устанавливают из соотношения Ca (0,14-0,18) Al при содержании углерода до 0,17% и соотношения Са (0,10-0,14) Аl при содержании углерода больше 0,17%
В качестве кальцийсодержащего материала предпочтительно используют силикокальций в виде порошковой проволоки.

Общими с прототипом существенными признаками являются: раскисление стали алюминием; ввод в сталеразливочный ковш кальцийсодержащих материалов.

Отличительными от прототипа существенными признаками являются: определение непосредственно перед вводом кальцийсодержащих материалов содержания в расплаве алюминия и углерода; установление массового расхода кальцийсодержащих материалов в пересчете на усвоенный металлом кальций из соотношения Ca (0,14-0,18)Al при содержании углерода до 0,17% и из соотношения Са (0,10-0,14)Аl при содержании углерода больше 0,17%
Приведенные выше отличительные признаки являются необходимыми и достаточными для всех случаев, на которые распространяется область применения изобретения.

Дополнительными признаками являются: использование в качестве кальцийсодержащих материалов силикокальция; ввод кальцийсодержащих материалов в расплав в виде порошковой проволоки.

Между существенными признаками и техническим результатом - предотвращением зарастания разливочного стакана путем перевода глинозема в жидкие алюминаты кальция существует причинно-следственная связь, которая поясняется следующим. Образующиеся в результате раскисления стали алюминием глинозем Al₂O₃ имеет температуру плавления 2000^oС; что намного выше температуры разливки стали. Установлено, что если глинозем находится в соединении с кальцием, образуя алюминаты кальция, содержащие примерно 50% СаО и 50% Аl₂O₃, то температура плавления их 1400^oС, что ниже температуры разливки. В то же время установлено, что с увеличением количества вводимого кальция образуются сульфиды кальция, а часть жидких алюминатов переходит в твердофазные алюминаты. Как сульфиды кальция, так и твердофазные алюминаты кальция находятся при температурах разливки стали в твердом состоянии.

Таким образом, существует узкий интервал, в рамках которого обеспечивается образование жидких алюминатов кальция nCaO•mAl₂O₃. Этот интервал определяется рядом факторов и прежде всего содержанием углерода в расплаве. Установлено, что нижняя граница содержания кальция, необходимого для образования жидких алюминатов, зависит от температуры ликвидуса, а температура ликвидуса определяется концентрацией углерода в расплаве. Таким образом прослеживается связь между требуемым минимальным количеством кальция и содержанием углерода; больше содержание углерода меньше температура ликвидуса, алюминаты кальция образуются при меньшем содержании кальция. Меньше содержание углерода больше температура ликвидуса, алюминаты кальция образуются при большем содержании кальция.

Пример 1.Выплавленную в кислородном конверт ере сталь марки Ст3сп выпускают в ковш. Во время выпуска стали в ковш присаживают алюминий в количестве 1,1 кг/т стали, обеспечивающем практически полное раскисление стали. После усреднительной продувки аргоном химанализ стали следующий, активный кислород 0,0015, сера 0,020, алюминий 0,020, углерод 0,15. Затем в ковш вводили с помощью трайбаппарата порошковую проволоку с силикокальцием марки СК-30 с массовым расходом 1,0 кг/т стали, что при 15%-ном усвоении кальция соответствует нижнему пределу соотношения Са (0,14-0,18) Аl. Сталь разливали на УНРС. Температура металла в промковше составляла 1540^oС. Зарастания разливочного стакана не наблюдалось.

Пример 2. Выплавленную в кислородном конвертере сталь марки Ст5сп выпускают в ковш с одновременной присадкой алюминия в количестве 1,3 кг/т стали. После усреднительной продувки аргоном химсостав стали следующий, активный кислород 0,0010, сера 0,025, алюминий 0,015, углерод 0,3. Порошковую проволоку с силикокальцием марки СК-30 вводили в сталь с массовым расходом 0,7 кг/т стали, что соответствует верхнему пределу в соотношении Са (0,10-0,14) Аl. Сталь разливали на УНРС. Температура металла в промковше составляла 1530^oС. Зарастания разливочного стакана не наблюдалось.

Заявляемый способ внепечной обработки стали при получении заготовки непрерывной разливки предотвратит зарастание разливочного стакана при оптимальном расходе кальция.

Способ может быть использован в черной металлургии при внепечной обработке стали порошкообразными реагентами. Сталь раскисляют алюминием и вводят в сталеразливочный ковш кальцийсодержащие материалы. Перед вводом кальцийсодержащих материалов измеряют содержание алюминия и углерода в стали. Расход кальцийсодержащих материалов устанавливают в пересчете на усвоенный металлов кальций из соотношения [Ca]=(0,14... 0,18)Al, %, при содержании углерода до 0,17% или из соотношения [Са]=(0,10...0,14)Al, %, при содержании углерода больше 0,17% где [Ca] - содержание кальция, растворенного в стали, %. В качестве кальцийсодержащих материалов может использоваться силикокальций. Кальцийсодержащие материалы могут быть введены в ковш в виде порошковой проволоки. Способ позволяет предотвратить зарастание разливочного стакана при получении заготовки непрерывной разливкой и оптимизировать расход кальция. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ внепечной обработки стали при получении заготовок непрерывной разливкой, включающий раскисление стали алюминием и ввод в сталеразливочный ковш кальцийсодержащих материалов, отличающийся тем, что перед вводом кальцийсодержащих материалов измеряют содержание алюминия и углерода в стали, а расход кальцийсодержащих материалов устанавливают в пересчете на усвоенный металлом кальций из соотношения [Ca] (0,14 0,18)Al, при содержании углерода до 0,17% или из соотношения [Ca] (0,10 0,14)Al, при содержании углерода больше 0,17% где [Ca] содержание кальция, растворенного в стали,
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве кальцийсодержащих материалов используют силикокальций. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что кальцийсодержащие материалы вводят в ковш в виде порошковой проволоки.