Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу производства очищенной RH (процессом циркуляционного вакуумирования Руршталь-Гереуса) десульфурированной стали, в особенности к способу регулирования сверхнизкого содержания титана в сверхнизкоуглеродистой AlSi (алюминий-кремний) раскисленной стали, то есть глубоко десульфурированной в процессе RH очистки.
Уровень техники
Титан (Ti) обладает сильным сродством к элементам кислороду (О) и азоту (N). Эти три элемента легко комбинировать в процессе производства стали для того, чтобы образовать мельчайшие включения, такие как TiOx и TiN и т.д. Эти мельчайшие включения будут уменьшать чистоту стали, приводя к засорению сопла при непрерывном литье или к плавающим кусочкам в расплаве, что, в свою очередь, наносит ущерб всем видам характеристик стали. Поэтому требуется строгий стандарт на содержание титана в специальных марках стали, например электротехнической стали, подшипниковой стали, пружинной стали и т.д., который составляет не более 30 ppm (30 частиц на миллион), даже 15 ppm (15 частиц на миллион).
Основными традиционными методами снижения содержания Ti в стали являются следующие.
Посредством строгого контроля содержания титана в сырье и вспомогательных материалах, таких как горячий металл, ферросплав, покрытие разливочного устройства и т.д. и верхний шлак ковша, средства конвертерного двойникования и образования внепечного шлака и т.д., содержание внешнего Ti в стали может быть уменьшено, что, таким образом, предотвращает возрастание содержания Ti после раскисления и легирования жидкой стали. Подобный метод раскрыт, например, в патентной заявке Японии, выложенной под №7-173519, №2002-322508, №2002-105578 и №2004-307942. Но подобный способ предъявляет строгие требования к качеству сырья и вспомогательных материалов, которые значительно увеличивают стоимость производства и период выплавки стали, для того чтобы предотвратить TiO2 (оксид титана) в верхнем шлаке ковша от раскисления, необходимо контролировать содержание алюминия в стали, которое обычно регулируют на уровне не более 0,1%.
Также, средствами модификации верхнего шлака ковша в процессе плавки и рафинирования, а также регулировкой основности шлака и окисляемости жидкой стали и т.п., коэффициент распределения Ti между шлаком стали может быть улучшен, как описано, например, в заявке на патент Японии, выложенной под №5-86413 и №2003-73726 и т.д. Недостатком этого способа является то, что жидкая сталь не десульфурирована, а содержание алюминия в стали является относительно низким, которое обычно контролируется на уровне не более чем 0,1%.
Сущность настоящего изобретения
Задачей настоящего изобретения является предоставление способа регулирования сверхнизкого содержания титана в сверхнизкоуглеродистой AlSi раскисленной стали, в котором при обстоятельстве, что содержание Si (кремния) и Al (алюминия) являются относительно высокими, а содержание S (серы) является соответственно низким, требования к качеству сырья и вспомогательных материалов для процесса выплавки могут быть расширены, и процесс производства стали может быть упрощен посредством умеренной модификации верхнего шлака ковша и глубокой десульфурации RH-очисткой и т.п., который имеет ряд преимуществ, например, операционное управление является простым, стоимость производства является низкой, объем применения является широким и контроль точности является высоким.
Для решения вышеописанной задачи, техническое решение по настоящему изобретению следующее:
раскисление и легирование, с использованием сплава, такого как ферроалюминий, ферросилиций или ферромарганец, например, после того как обезуглероживание завершено, содержание углерода и серы в готовой стали крайне низко, вследствие этого содержание алюминия является соответственно высоким.
А именно, в способе регулирования сверхнизкого содержания титана в сверхнизкоуглеродистой AlSi раскисленной стали по настоящему изобретению, весовой процент химического состава сверхнизкоуглеродистой AlSi раскисленной стали составляет: С≤0,005%, Si 0,1-3,4%, Mn 0,1-0,5%, P≤0,2%, S≤0,002%, Al 0-1,2%, N≤0,005%, Ti≤0,0015% и остальное - по существу железо Fe и неизбежные примеси; жидкую сталь, имеющую вышеуказанный химический состав, получают посредством горячей предварительной обработки, плавки, RH плавки и отливки, в которой верхний шлак ковша модифицирован, и модификатор на кальций-алюминиевой основе в количестве 0,6-1,7 кг/т стали добавлен для того, чтобы гарантировать выполнение требований контроля, когда RH очищенное обезуглероживание закончено, содержание T.Fe (общего железа) в шлаке верхнего ковша состава ≥5%, содержание Al2O3≤23%; когда RH очищенное обезуглероживание закончено, ферросилиций, ферроалюминий или ферромарганец используются для раскисления и легирования, затем выполняют глубокую десульфурацию с эффективностью десульфурации от 50% до 70%.
Кроме того, весовой процент десульфуризатора включает СаО 65%-75%, Al2O3 15%-30%, CaF2 0-10%.
Дополнительно, способ добавления упомянутого десульфуризатора по настоящему изобретению включает:
если начальный процент содержания серы в ковше составляет 0,0021-0,0025%, то требуемое количество десульфуризатора составляет 3,3-4,0 кг/т стали;
если начальный процент содержания серы в ковше составляет 0,0026-0,0030%, то требуемое количество десульфуризатора составляет 4,0-6,0 кг/т стали;
если начальный процент содержания серы в ковше составляет 0,0031-0,0045%, то требуемое количество десульфуризатора составляет 6,7-9,0 кг/т стали;
если начальный процент содержания серы в ковше составляет 0,0036-0,0040%; то требуемое количество десульфуризатора составляет 9,7-12,3 кг/т стали.
Настоящее изобретение относится к сверхнизкоуглеродистой AlSi раскисленной стали, полученной посредством глубоко десульфурирования в процессе RH очистки, разработанные принципы химического состава следующие:
Содержание С (углерода) не должно превышать 0,005%. Углерод жестко останавливает рост готового зерна, увеличение его содержания приводит к возрастанию потерь железа в стали и приводит к магнитному старению, таким образом, делая последующее обезуглероживание затруднительным, поэтому оно должно строго контролироваться на уровне не более чем 0,005%.
Содержание Si (кремния) составляет от 0,1% до 3,4%. Si может улучшить электрическое сопротивление матрицы и эффективно снизить потери железа в стали. Если содержание Si выше, чем 3,4%, индукция магнитного поля стали заметно сократится, и это сделает прокатку затруднительной, в то время как при содержании ниже чем 0,1% потеря железа не может быть уменьшена.
Содержание Mn (марганца) составляет от 0,1% до 0,5%. Mn и S реагируют с образованием MnS (сульфида марганца), что может эффективно уменьшить ущерб магнитным характеристикам, а также улучшить состояние поверхности электротехнической стали и снизить красноломкость. Таким образом, необходимо добавить не менее 0,1% Mn, но если содержание Mn составляет более 0,5%, он подвергает разрушению рекристаллизованную текстуру, что значительно увеличивает стоимость производства стали.
Содержание Р (фосфора) составляет не более 0,2%. Фосфор может улучшить обрабатываемость стального листа, но если содержание фосфора составляет более чем 0,2%, он ухудшает обрабатываемость стального листа холодной прокаткой.
Содержание S (серы) составляет не более 0,002%. Если содержание S составляет более 0,002%, содержание продуктов, таких как MnS и т.д., значительно возрастет, что жестко останавливает рост готового зерна и делает магнитную характеристику ухудшенной.
Содержание Al (алюминия) составляет 0-1,2%. Al является элементом для повышения электрического сопротивления, а также используется для глубокого раскисления электротехнической стали, если содержание Al будет выше чем 1,2% непрерывное литье и разливка будет затрудительна и индукция магнитного поля заметно снизится.
Содержание N (азота) составляет не более чем 0,005%. Если содержание N более чем 0,005% содержание продуктов, таких как A1N (нитрид алюминия) и т.д., возрастает, что жестко останавливает рост готового зерна и ухудшает магнитную производительность.
Процесс сверхнизкого содержания титана в сверхнизкоуглеродистой AlSi (алюминий-кремний) раскисленной стали, посредством глубокого десульфурирования в процессе RH очистки по настоящему изобретению выполняют следующим образом:
Цельный горячий металл используют в качестве сталеплавильного сырья. Плавильный процесс, при контролировании положения фурмы и ввода вспомогательных материалов, гарантирует, что условия превращения шлака в конвертере являются хорошими и обезуглероживание, десульфурирование и эффект разогрева жидкой стали будут стабильными. В конечной точке плавки при помощи подфурменного измерения температуры и отбора проб содержание углерода и кислорода в жидкой стали контролируется на уровне от 0,03% до 0,05% и от 0,04% до 0,08% соответственно. Жидкая сталь, которая удовлетворяет требованиям контроля, описанным выше, течет к следующему процессу для выполнения обезуглероживания и десульфурации, и небольшое количество жидкой стали, которая не удовлетворяет описанным выше требованиям, подают и изменяют, посредством повторной передувки. Затем в процессе выпуска стали верхний шлак ковша модифицируют и добавляют модификатор на основе кальция-алюминия в количестве 0,6-1,7 кг/т стали, поскольку кальций-алюминиевый модификатор является известным промышленным продуктом, его описание опущено.
Жидкая сталь, прошедшая через описанные выше этапы, во-первых, подвергается глубокому обезуглероживанию в процессе RH очистки, эффект обезуглероживания можно контролировать потоком выхлопных газов в процессе плавки, до завершения процесса обезуглероживания, в это время содержание углерода в жидкой стали составляет не более 0,005%. Затем ферросилиций, ферромарганец или ферроалюминий используют для выполнения раскисления и легирования по отношению к жидкой стали, а десульфуратор используют для выполнения глубокой десульфурации жидкой стали.
В процессе сероочистки десульфуратор вводят одноразово из вакуумного бункера, добавляемое количество зависит от исходного содержания серы в ковше. После добавления десульфуратора в течение 3-5 минут отбирают пробу, анализируют содержание серы в жидкой стали и рассчитывают десульфурирующую эффективность. Учитывая начальное содержание серы в ковше, в целом, регулируют 20-40 ppm, когда RH очистка готова к выполнению, добавляемое количество десульфуратора, десульфурирующая эффективность которого составляет от 50% до 75%, может быть получено в соответствии с фактическим контролирующим эффектом в массовом производстве. Изменение содержания серы и титана в процессе RH-очищенной (рафинированной) плавки, показано на фиг.1.
Инновация настоящего изобретения заключается в следующем:
1. Верхний шлак ковша модифицируют во время конвертерного процесса выпуска стали, чтобы максимально улучшить содержание Ti в верхнем шлаке ковша, так что Ti в шлаке не будет раскисленным для ввода в жидкую сталь, когда десульфурацию осуществляют в последующем процессе RH очистки, в конечном итоге получают ленту, которая имеет низкое содержание Ti. Сутью данной операции является добавление количества модификатора на основе кальция и алюминия для модификации верхнего шлака ковша.
Именно поэтому основность верхнего шлака является относительно высокой по окончании нормальной конвертерной плавки, и составляет, как правило, больше чем 3,0, иногда даже не менее чем 4,0. Поэтому, что касается CaO-SiO2-Al2O3 системы шлака, при добавлении модификатора на основе кальция-алюминия в количестве - ниже чем 0,6 кг/т стали изменения в составе верхнего шлака ковша не являются очевидными, которые не влияют на основную модификацию, а именно, не решают задачи большого увеличения или улучшения содержания Ti в верхнем шлаке ковша. Если добавить количество модификатора на основе кальция-алюминия больше 1,7 кг/т стали, содержание СаО и Al2O3 в верхнем шлаке ковша будет значительно увеличиваться, как видно из анализа формул (2) и (3), этот результат будет непосредственно связан с содержанием T.Fe и активностью FeOx в шлаке верхнего ковша, что вызовет сдвиг реакции (1) влево, что является невыгодным для регулирования содержания Ti в стали.
Активность FeOx и коэффициент его активности в (1) можно представить в виде:
Кроме того, продувочный механизм, огнеупорные материалы и т.п., по существу, являются неизменными, а также основность шлака и содержание MgO относительно неизменны, поэтому, если содержания СаО и Al2O3 в шлаке вверху ковша являются относительно высокими, температура плавления и вязкость шлака будут значительно увеличиваться, так что уменьшается коэффициент распределения Ti между шлаком и сталью. Коэффициент распределения Ti между шлаком и сталью под влиянием состава шлака показан на фиг.2 и 3.
После добавления десульфуратора в течение 3-5 минут, отбирают образец и анализируют содержание серы в жидкой стали для расчета десульфурирующей эффективности жидкой стали, чтобы убедиться в том, что управление десульфурирующей эффективностью является удовлетворительным и составляет от 50 до 75%, и для заблаговременной оценки содержания Ti в ручье, проводят отбор проб и анализ содержания серы в жидкой стали, прошедшей десульфурирование, и исходят из предположения, что исходное содержание серы известно.
Задача управления десульфурирующей эффективностью строго заключается в том, что десульфурация жидкой стали заметно влияет на коэффициент распределения Ti между шлаком и сталью, таким образом, основным составом добавленного десульфуратора является СаО, который может расходоваться в реакциях, что сдвигает равновесие реакций (4) и (5) в правую сторону. CaF2 в десульфураторе улучшает текучесть расплавленного шлака, что является преимуществом в ходе описанной выше реакции.
Как правило, если десульфурирующий коэффициент ниже 50%, так как добавленное количество десульфуратора является относительно низким, равновесие реакций (4) и (5) в конечном счете, не может быть эффективно сдвинуто вправо, а именно не может быть эффективно снижено содержание Al2O3 в шлаке, а если десульфурирующая эффективность более 75%, как видно из формулы (3), окисляемость шлака будет заметно снижена, что является неблагоприятным для улучшения коэффициента распределения Ti между шлаком и сталью.
Верхний шлак ковша и жидкая сталь находятся в одном реакционном сосуде в процессе плавки, поэтому Ti присутствует в шлаке и в стали. Чем выше коэффициент распределения Ti в шлаке и стали, тем выше содержание Ti в верхнем шлаке ковша и тем ниже содержание Ti в жидкой стали, в то время как чем ниже коэффициент распределения титана в шлаке и стали, тем меньше содержание Ti в верхнем шлаке ковша и тем выше содержание Ti в жидкой стали. Коэффициент распределения Ti между шлаком и сталью в зависимости от десульфурирующей эффективности показан на фиг.4.
Настоящее изобретение основано на том факте, что, регулируя эффект модификации и десульфурации, можно регулировать коэффициент распределения Ti между шлаком и сталью так, чтобы избежать увеличения Ti в жидкой стали. А именно, управление требованиями модификации и десульфурации отличаются от традиционного управления требованиями модификации и десульфурации. Как правило, модификация не производится в конвертере разлива стали и композиция шлака не ограничена, а также чем ниже эффект десульфурирования, тем лучше эффект десульфурирования.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 представляет собой схематическое изображение изменения содержания S и Ti в процессе RH очищенной плавки;
Фиг.2 представляет собой схематическое изображение связи между содержанием T.Fe в шлаке и коэффициентом распределения Ti;
Фиг.3 представляет собой схематическое изображение связи между содержанием Al2O3 в шлаке и коэффициентом распределения Ti;
Фиг.4 представляет собой схематическое изображение связи между RH очищенной эффективности десульфурации и возрастанием доли Ti;
Подробное описание настоящего изобретения
В дальнейшем, настоящее изобретение будет описано в связи с вариантами его осуществления.
Горячий металл и стальной лом смешивают в пропорции, глубокую десульфурацию проводят после выплавки в 300-тонном конвертере, обезуглероживания очищенного RH, раскисления и легирования, затем лента, которая имеет толщину от 170 мм до 250 мм и ширину от 800 мм до 1400 мм может быть получена после дегазации и непрерывного литья, результаты контроля по содержанию Ti в стали можно увидеть в таблице 1.
В данном варианте осуществления выбранный десульфуратор сформирован из смеси, состоящей из 70% извести и 30% флюорита, в десульфураторе используют известь хорошего качества, которая имеет высокую активность и низкое содержание углерода, в которой содержание СаО составляет не менее 90%, а активность составляет не менее 350 N* L, флюорит используется хорошего качества, в котором содержание CaFz составляет не менее 95%.
Как видно из таблицы 1, в каждом сравнительном примере содержание Ti в ленте больше, чем 15 ppm, в то время как в каждом варианте осуществления настоящего изобретения содержание Ti в ленте меньше чем 15 ppm. Эффект регулирования содержания Ti в ленте, по существу, не зависит от содержания элементов Si, Mn, Al, P и т.п., в то время как в основном оказываются затронутыми оксид алюминия (Al2O3), железо общее (T.Fe) и десульфурирующая эффективность nS в верхнем шлаке ковша. Если контрольные требования для содержания T.Fe в составе верхнего шлака ковша не менее 5%, содержание Al2O3 не более 23% и контрольные требования по десульфурирующей эффективности от 50% до 75% удовлетворяются одновременно, когда обезуглероживание с RH очисткой закончилось, то можно эффективно регулировать содержание Ti в ленте. Кроме того, если содержание T.Fe составляет не более 12%, то чем выше содержание T.Fe, тем лучше эффект регулирования Ti, но если содержание T.Fe выше чем 12%, то нет очевидного различия в эффекте регулировании Ti, а затем, если содержание Al2O3 составляет не более 23%, то чем ниже содержание Al2О3, тем лучше эффект контролирования Ti, но если содержание Al2O3 выше 23%, то эффект контролирования Ti резко падает, а также лучший интервал десульфурирующей эффективности составляет от 50% до 75%, если десульфурирующая эффективность выше чем 75% или ниже 50%, это невыгодно для эффекта контролирования Ti и эффект контролирования Ti резко падает, особенно если десульфурирующая эффективность выше,, чем 75%.
В реальной процедуре производства только тогда, когда эти три контрольные требования будут удовлетворены одновременно, содержанием Ti в ленте можно управлять эффективно, все они являются необходимыми. Кроме того, в лучшем интервале десульфурирующей эффективности (от 50% до 75%), чем выше содержание T.Fe и чем ниже содержание Al2O3, тем лучше эффективность контроля уровня Ti.
Настоящее изобретение может снизить содержание Ti в сверхнизкоуглеродистой AlSi раскисленной стали без увеличения стоимости производства, путем контроля химического состава верхнего шлака ковша и оптимизации RH очищенного процесса десульфурации.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
Способ производства низкоуглеродистой стали | 1981 |
|
SU998517A1 |
СПОСОБ ДЕСУЛЬФУРАЦИИ СТАЛИ | 2012 |
|
RU2608865C2 |
СПОСОБ РАФИНИРОВАНИЯ СТАЛИ | 1992 |
|
RU2095425C1 |
Способ внепечной обработки стали | 2015 |
|
RU2607877C2 |
СПОСОБ ДЕСУЛЬФУРАЦИИ ЧУГУНА | 2015 |
|
RU2588915C1 |
СПОСОБ ПЛАВКИ СВЕРХНИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ МАРКИ 13CR | 2018 |
|
RU2764914C2 |
Способ обработки стали | 1978 |
|
SU720028A1 |
Способ получения стали | 1979 |
|
SU855006A1 |
СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА | 2003 |
|
RU2231561C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРЕМНИСТОЙ СТАЛИВСЕСОЮЗНАЯП••-г•^•f!rг;l•>& vrv'r;>&:iiT'-J^ig iutt:;(i^?'^.A.i-^ ^*^sf5i|F, ; ._. - I . .,4 ^>&-.-, .X3_*i-u->&i::-':'..; ' ''•-''••^§ | 1972 |
|
SU351906A1 |
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при регулировании сверхнизкого содержания титана в сверхнизкоуглеродистой AlSi раскисленной стали, весовой процент химического состава в сверхнизкоуглеродистой AlSi раскисленной стали составляет: С≤0,005%, Si 0,1-3,45%, Mn 0,1-0,5%, P≤0,2%, S≤0,002%, Al 0-1,2%, N≤0,005%, Ti≤0,0015% и остальное - по существу Fe и неизбежные примеси. Жидкую сталь, имеющую вышеуказанный химический состав, получают посредством горячей предварительной обработки, выплавки, циркуляционного вакуумирования (RH) очищенной плавки и отливки, при этом верхний шлак ковша модифицируют путем подачи модификатора на кальций-алюминиевой основе в количестве 0,6-1,7 кг/т стали для гарантированного выполнения требований контроля в соответствии с тем что, когда RH очищенное обезуглероживание закончено, содержание общего железа (T.Fe) в верхнем шлаке композиции должно составлять ≥5%, а содержание Al2О3 должно составлять ≤23%, причем после окончания RH очищенного обезуглероживания для раскисления и легирования используют ферросилиций, ферроалюминий или ферромарганец, а затем выполняют глубокую десульфурацию с эффективностью десульфурации от 50% до 70%. Изобретение позволяет снизить содержание титана в раскисленной стали упомянутого состава без увеличения стоимости производства путем контроля химического состава верхнего шлака ковша и оптимизации RH очищенного процесса десульфурации. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 4 ил.
1. Способ производства сверхнизкоуглеродистой AlSi раскисленной стали с содержанием Ti≤0,0015, где весовой процент химического состава сверхнизкоуглеродистой AlSi раскисленной стали составляет: С≤0,005%, Si 0,1-3,4%, Mn 0,1-0,5%, P≤0,2%, S≤0,002%, Al 0-1,2%, N≤0,005%, Ti≤0,0015% и остальное - по существу Fe и неизбежные примеси, в котором жидкую сталь, указанного химического состава, получают посредством горячей предварительной обработки, выплавки, циркуляционного вакуумирования с использованием процесса Руршталь - Гереуса (RH) очищенной плавки и отливки, при этом верхний шлак ковша модифицируют путем подачи модификатора на кальций-алюминиевой основе в количестве 0,6-1,7 кг/т стали для гарантированного выполнения требований контроля в соответствии с тем что, когда RH очищенное обезуглероживание закончено, содержание общего железа (T.Fe) в верхнем шлаке композиции должно составлять ≥5%, а содержание Al2О3 должно составлять ≤23%, причем после окончания RH очищенного обезуглероживания для раскисления и легирования используют ферросилиций, ферроалюминий или ферромарганец, а затем выполняют глубокую десульфурацию с эффективностью десульфурации от 50% до 70%.
2. Способ по п.1, в котором используют десульфуратор, содержащий, вес.% : СаО 65-75, Al2О3 15 -30, CaF2 0-10.
3. Способ по п.1 или 2, в котором десульфуратор добавляют в следующем количестве:
если начальный процент содержания серы в ковше составляет 0,0021-0,0025%, то требуемое количество десульфуратора составляет 3,3-4,0 кг/т стали,
если начальный процент содержания серы в ковше составляет 0,0026-0,0030%, то требуемое количество десульфуратора составляет 4,0-6,0 кг/т стали,
если начальный процент содержания серы в ковше составляет 0,0031-0,0045%, то требуемое количество десульфуратора составляет 6,7-9,0 кг/т стали,
если начальный процент содержания серы в ковше составляет 0,0036-0,0040%, то требуемое количество десульфуратора составляет 9,7-12,3 кг/т стали.
Способ восстановления хромовой кислоты, в частности для получения хромовых квасцов | 1921 |
|
SU7A1 |
Топчак-трактор для канатной вспашки | 1923 |
|
SU2002A1 |
Способ производства особонизко- углЕРОдиСТОй СТАли B ВАКууМЕ | 1979 |
|
SU806770A1 |
SU 1790612 A3, 23.01.1993 | |||
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ СПОКОЙНОЙ СТАЛИ | 1997 |
|
RU2109074C1 |
Авторы
Даты
2014-09-10—Публикация
2011-04-12—Подача