СПОСОБ ХИМИЧЕСКОГО НАГРЕВА СТАЛИ Российский патент 2002 года по МПК C21C7/00 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к сталеплавильному производству, и может быть использовано при внепечной обработке стали.

Известен способ нагрева, основанный на использовании тепла экзотермических окислительных реакций. Способ заключается в том, что в ковш подают алюминий, продувают металл сверху кислородом и нейтральным газом. В процессе нагрева стали в ковше в металл подают алюминий в виде проволоки с линейной скоростью 5-10 м/с и расходом 0,5-3,0 кг/т стали. После подачи алюминия в металл подают кислород через погружную фурму на глубину 0,4-0,6 высоты уровня металла в ковше с расходом 0,18-0,32 м³/мин т стали в течение 1-12 мин. После окончания подачи алюминия и кислорода металл продувают через погруженную фурму нейтральным газом с расходом 0,1-0,4 м³/час т стали в течение 3-6 мин (а.с. 2092576).

Недостатками этого способа являются повышенная глубина погружения фурмы в металл, что ведет к увеличению расхода кислорода на нагрев стали, удлинению времени нагрева. В процессе нагрева не учитывается химический состав нагреваемого металла, и невозможно достаточно точно прогнозировать температуру нагрева стали.

Наиболее близким к заявляемому способу по технической сущности и достигаемому эффекту является способ химического нагрева стали, включающий ввод в сталеразливочный ковш алюминия с расходом, не зависящим от марки обрабатываемой стали и составляющим 0,33-0,84 кг/т стали, погружение фурмы на 0,2-0,4 м от границы металла и продувку с расходом кислорода 0,023-0,037 м³т мин с последующим погружением фурмы на глубину 0,5-1,0 м от дна ковша и продувку с расходом кислорода 0,51-1,03 м³/т, после чего производится перемешивание аргоном в течение 2-3 мин с расходом аргона 0,0014-0,028 м³г/мин (Технологическая инструкция ТИ-105-СТ.КК-18-97 "Химический подогрев металла в сталеразливочном ковше в конвертерном производстве", Череповец, 1997 г.).

Недостатком известного способа является погружение фурмы на глубину 0,5-1,0 м от дна ковша и одинаковые расходы кислорода и алюминия для всех марок стали, что снижает тепловой эффект окисления алюминия и увеличивает окисление других примесей и железа и ведет к повышенному расходу кислорода и алюминия. Увеличение глубины погружения ограничивает длительность и максимальную температуру нагрева. Большая глубина заглубления фурмы от границы шлак-металл ухудшает всплывание окислов алюминия в шлак и ухудшает чистоту металла по загрязнению неметаллическими включениями.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности нагрева с одновременным повышением качества металла и снижение расхода материалов, необходимых на нагрев.

Решение поставленной задачи осуществляют путем ввода алюминия в металл, продувку кислородом через погружаемую в металл фурму и последующую продувку инертным газом, причем расход алюминия для химического нагрева определяют из выражения
G_A1=0,624[С]-2,867[Si]-0,448[Мn]+0,042Т,
где G_Al - расход алюминия для химического нагрева стали, кг/т;
[Si], [Mn], [С] - содержание кремния, марганца и углерода в пробе металла перед проведением химического нагрева, %;
Т - необходимая температура нагрева металла, ^oC;
0,624, 2,867, 0,448, 0,042 - эмпирические коэффициенты, полученные опытным путем.

Данный способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Металл поступил на УДМ следующего химического состава: 0,14% С; 0,08% Si; 0,45% Мn и температурой 1581^oС, которая недостаточна для дальнейшей обработки и успешной разливки плавки. Необходимая температура составляет 1600^oС. Разность между необходимой и действительной температурами составила 19^oС.

Для осуществления коррекции температуры металла произвели расчет необходимого количества алюминия согласно выражению
G_A1=0,624•0,14-2,867•0,08-0,448•0,45+0,042•19=0,455 кг/т.

Необходимое количество алюминия, которое осуществляется путем ввода алюминиевой катанки в металл через трайбаппарат, составило 132 кг при весе плавки 290 т.

После ввода алюминия в металл погрузили кислородную фурму и провели продувку в течение 5 мин с расходом кислорода 0,42 м³/т. После продувки металла кислородом провели усреднительное перемешивание металла нейтральным газом в течение 3 мин, после чего произвели измерение температуры металла, которая составила 1600^oС.

Пример 2. Металл поступил на УДМ следующего химического состава: 0,12% С; 0,03% Si; 0,47% Mn и температурой 1576^oС, которая недостаточна для дальнейшей обработки и успешной разливки плавки. Необходимая температура составляет 1590^oС. Разность между необходимой и действительной температурами составила 14^oС.

Для осуществления коррекции температуры металла произвели расчет необходимого количества алюминия согласно выражению
G_A1=0,624•0,12-2,867•0,03-0,448•0,47+0,042•14=0,287 кг/т.

Необходимое количество алюминия, которое осуществляется путем ввода алюминиевой катанки в металл через трайбаппарат, составило 86 кг при весе плавки 300 т.

После ввода алюминия в металл погрузили кислородную фурму и провели продувку в течение 5 мин с расходом кислорода 0,42 м³/т. После продувки металла кислородом провели усреднительное перемешивание металла нейтральным газом в течение 3 мин, после чего произвели измерение температуры металла, которая составила 1590^oС.

При проведении химического нагрева металла по предлагаемому способу происходит снижение расхода алюминия в количестве 200 г/т против расхода алюминия по прототипу, что повышает чистоту металла по загрязнению неметаллическими включениями.

Способ относится к черной металлургии, в частности к внепечной обработке стали. Технический результат - снижение расхода материалов, необходимых на нагрев, повышение качества металла за счет повышения эффективности его нагрева. Способ химического нагрева включает в себя ввод алюминия в металл, продувку кислородом через погружаемую в металл фурму и последующую продувку инертным газом. Расход алюминия для химического нагрева определяют из выражения G_Al=0,624[C]-2,867[Si]-0,448[Mn]+0,042T, где G_Al - расход алюминия для химического нагрева стали, кг/т; [Si], [Mn], [C] - содержание кремния, марганца и углерода соответственно в пробе металла перед проведением химического нагрева, %; Т - необходимая температура нагрева металла, ^oС; 0,624, 2,867, 0,448, 0,042 - эмпирические коэффициенты, полученные опытным путем.

Способ химического нагрева стали, включающий ввод алюминия в металл, продувку кислородом через погружаемую в металл фурму и последующую продувку инертным газом, отличающийся тем, что расход алюминия для химического нагрева определяют из выражения
G_Al= 0,624[C] -2,867[Si] -0,448[Mn] +0,042T,
где G_Al - расход алюминия для химического нагрева стали, кг/т;
[Si] , [Mn] , [C] - содержание кремния, марганца и углерода соответственно в пробе металла перед проведением химического нагрева, %;
Т - необходимая температура нагрева металла, ^oС;
0,624, 2,867, 0,448, 0,042 - эмпирические коэффициенты, полученные опытным путем.