Способ порционного вакуумирования жидкого металла Советский патент 1983 года по МПК C21C7/10 

Изобретение относится к черной ме таллургии и может быть использовано при производстве стали и сплавов. Известны способы порционного ваку умирования жидкого металла . Эти способы позволяют удалять рас воренные в металле газы, однако не решают проблемы удаления из мета,лла серы и образующихся иосце введения раскислителей оксидных включений. По основному авт. св. W 383745 из вестей способ порционного вакуумироаания жидкого металла,заключаюдийся в порционном вакуумировании жрщкого металла с одновременной обработкой Синтетическим шлаком, при котором до начала обработки металла в вакуумную камеру засасывают порцию шлака и удерживают его там в течение всего процесса обработки металла 3, Недостатком известного способа яв ляется невозможность десульфурации стали и снижения содержания в ней оксидов образующихся после окончания дегазации и введения в металл элемен ТОЕ-раскислителей. Обработка нераскисленного, кипящего металла синтетическим шлаком не дает возможности существенно удалить из металла серу. Раскисление металла перед ,вакуу мированием с последующей обработкой синтетическим шлаком согласно извест ному способу делает нецелесообразным сам процесс дегазации, так как не ре шает проблему удаления из металла Кислорода. Слив шлака из вакуум-каме ры до введения в металл раскислителей и легирукхдих компонентов не позволяет использовать рафинируквдие сво ства Синтетического шлака по отношению Кокисной неметаллической фазе. Целью изобретения является улучше ние качества металла за счет удаления серы и неметаллических включений Поставленная цель достигае гся тем что согласно способу порционного ва куумирования жидкого металла перед засасыванием в вакуумную камеру порции шлака нераскисленный металл вакуумируют, раскисляют и легируют его элементами-раскислителями. Порционное вакуумирование металла с одновременной обработкой синтетическим шлаком осуществляют слеэдукадим образом. Под вакуум-камеру подают ковш с нераскиЕленным металлом, на поверхности которого имеется слой синтетического шлака, например, системы CaO-Al Oj. Патрубок вакуум-камеры погружают В жидкий металл, включают вакуум-насосы и начинают порционное вакуумирование стали. Для дос тижения нужной степени дегазации металла (содержание остаточного кислорода 0,001-0,003) необходимо 3 - 4кратное прохождение всего металла чеpej вакуум-камеру (коэффициент циркуляции равен 3-4) . При массе псгрции, например,в 10 раз меньшей массы обраБатываемого металла для этой цели необходшло совершить 30-40 подъембв и опусканий вакуум-камеры (циклов). Затем через шлюзовое устройство в вакуум-камеру вводят раскислякхцие и легирующие компоненты, например ферросилиций, алюминий, ферромарганец и другие. После этого, давление и вакуум-каТлере повышают до атмосферного,вакуумкамеру поднимают с таким расчетом,чтобы срез патрубка находился вблизи границы раздела металл-шлак.Затем в вакуумной камере вновь создают разрежение 50-55 мм рт.ст., необходимое для засасывания порции шлака,,составляющей 2-3% от массы вакуумируемого металла. Этот шлак в течение всего процесса вакуумирования находится в камере и его количества вполне достаточно для рафинирования всего металла, находящегося в сталеразливочном ковше. Затем вакуум-камеру вновь опус/кают, погружая патрубок камеры в жидкий металл до нижнего рабочего положения, .создают разрежение 0,5-1,0 мм рт.ст. и производят вакуумирование металла с одновременной обработкой синтетическим шлаком. При этом для слива очередной порции жидкого металла вакуум-камеру поднимают до верхнего рабочего положения, котором шлак остается в камезре, а металл стекает в ковш. При повторном опускании вакуум-камеры в нее поступает свежая пбрция стали, которая интенсивно перемешивается со шлаком. Интенсивное перемешивание синтетического шлака и металла вызывает десульфурацию стали и рафинирование стали от оксидных неметаллических включений - продуктов раскисления. После 15-30 циклов, т.е. после обрабтки порций металла (коэффициент циркуляции составляет 1-2,- так как из-за удержания в камере шлака масса порции металла уменьшалась на 2,5-3,5 т и составляла 1112 т), в вакуум-камеру подается инертный газ, металл и шлак сливают в сталеразливочный ковш и процесс заканчивается. Обработка вакуумируемого металла синтетическим шлаком после раскисла-, ния элементами,- обладаквдими большим сродством к кислороду, благоприятствует десульфурации стали. Обработка нераскисленного металла синтетическим шлаком неэффективна из-затого, что кислород, обладая высокой поверхностной активностью, препятствует удалению серы в шлаковую фазу Кроме того, при обработке шлаком металла, раскисленного различными элементамираскислителями, ввиду малой величины межфаэного натяжения на границе шлак

включение, имеет место интенсивное удаление неметаллических включений из металла, а следовательно, улучшение его качества. Очевидно, что обработка металла шлаком до введения раскислителей и образования оксидной фазы такого воздействия на металл не производит.

С другой стороны, раскисление металла элементс1ми-раскислителями перед вакуумированиём с последующей . обработкой синтетическим шлаком в соответствии с известным способом делает нецелесообразным процесс дегазации вакуумом, в частности не решает проблему очистки металла от кислорода, так как раскисление элементамираскислителями перед вак гумированием переводит практически весь растворенный в металле кислород в оксидную фазу. .

Предлагаемый способ повышает эффективность .использования раскислителей и лигатур, так как при этом раскислители и легирующие компоненты, присаживаемые в вакуум-камеру, попадают непосредственно в раскисленный в,акуумом металл. При введении же раскислителей после обработки синтетическим шлаком, на поверхности металла в вакуум-камере имеется слой шлака и раскислители в этом случае попадают в шлаковый слой. Это не только ведет к запутыванию частиц ферросплавов и раскислителей в шлаке, но и ухудшает свойства самого синтетического шлака при присадке, например, кремнийсодержащих ферросплавов. Уменшение основности делает.такой шлак малопригодным к дальнейшему использованию.

I ПГ р и м е р. Порционному вакуумир ванию с одновременной обработкой синтетическим, шлаком подвергается сталь выплавленная в кислородном конвертере, например, 20/ трубная, -0трубная и 17ГС. После окончания продувки металл сливается в сталеразливочный ковш, в который зашивается до слива металла порция синтетического шлака в количестве 35-40 кг/т, состава 53-г55% СаО, 43-45% ., 3% SiOa,, 1% FeO, при 1630-1640 0. По {(второму варианту обработки металла синтетический шлак заливается в сталразливочыый ковш на поверхность слитного из конвертера металла.Ковш с металлом и шлаком подают под вакуумную KELMepy.

Патрубок вакуум-камеры,, на торце которой имеетч,я отсекатель шлака, выполненный из стального листа, опускают через слой шлака в жидкий металл до нижней рабочей точки. После расплавления отсенателя жидкий металл поступает в патрубок камеры, включают вакуум-насосы и начинают порционное вакуумирование нераскисленного металла. После 3 - 4-кратного прохождения металла чере вакуум-камеру (30-40 циклов) методом ЭДС. 5 измеряют активность кислорода в металле. Если содержание кислорода в жидкой iстали снизилось до 0,001-0,003%, то металл раскисляют и легируют, вводят в него элементы-раскислители (марганец, кремний и алюминий). Навеску элементов-раскислителей вводят через шлюзовое устройство в вакуум-камеру на поверхность скидкой стали, находящейся в камере. После 2-3 Циклов, необходимых для усреднения состава раскисленного и легированного металла, давление в вакуум-камере повышают до атмосферного и вакуум-камеру поднимают с таким расчетом, чтобы срез патрубка находился вблизи поверхности раздела металл - шлак. В вакуум-ка1мере вновь создают разрежение 505 мм рт. ст. Такое давление в вакуум-каме ре обеспечивает засасывание в ней 2-3% от массы металла синтетического шлака.

Затем вакуум-камеру опускают до нижнего рабочего положения, понижают давление до 0,5-0,1 мм рт.ст. и после 15-30 циклов обеспечивают 1-2-краное прохождение металла через вакуумкамеру. Так как в течение обработки шлак остается в камере, то при этом металл активно перемешивается с синтетическим шлаком и интенсивно рафинируется. Из него удаляются сера и неметаллические включения - продукты раскисления.

После окончания вакуумирования в камеру подается инертный газ, сталь и шлак сливают в сталеразливочный ковш и процесс заканчивается. Степень рафинирования металла от серы и неметаллических включений предсталена в таблице.

20 тр Известный 2,5 54,5 42,0 1,7 0,82

СПОСОБ ПОРЦИОННОГО ВАКУУМИРОВАНИЯ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА по авт.св. 383745, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества металла за счет удаления серы и неметаллических включений, перед эасасыёанием в вакуумную камеру порции шла)ка нераскисленный металл вакуумируют, раскисляют и легируют его элементамираскислителями. (Л с

Предла-..

.гаемый 2,4 54,0 42,0 1,8 0,87

Иэвест «

ный 2,6 55,1 41,0 1,9 0,84

10 irpl Предла- .

гаемый 2,3 55,5 .41,5 2,1 0,81

54,7 43,0 1,4 0,59

Иэвест 1;. 2,6 ный

17 ГС ПредлаТаким образом, способ порционного вакуумирования жидкого металла с одновременной обработкой синтетическим шлаком позволяет существенно улучшить качество металла, рафинировав его от серы и неметаллических включений. Использование предлагаемого способа позволяет совместить дегезацию . металла с обработкой его синтетическим шлаком и тем самым уменьшить в металле содержание кислорода, кислородных включений и серы. Осуществить это каким-либо другим методом невозможно, так же как и невозможно добиться такого результата при проведении каждой из этих операций в любой последовательности. -Вместе с тем име ется довольно широкий сортамент сталей, выплавляемых в конвертерах, для повшиения качества которых требуется дегазация и десульфурация.

Продолжение таблицы Ожидаемый экономйческий эффект от применения способа можно оценить следующим образом. При обработке Металла согласно предлагаемому способу по сравнению с известным способом снижается содержание серы на 0,003% (абс.) и в два раза содержание в металле оксидных неметаллических включений. Это в свою очередь снижает отсортировку трубной стали в среднем с 16,7 до 7,1%. Учитывая объем производства трубного металла(450 тыс. т в год), расходы по вакуумированию (3 руб./т) в среднем, а также цену трубной заготовки (104 руб./т) и цену низкосортного металла (66 руб./т), экономическую пользу от примененияспособа можно выразить так; 01ы)Брак- Ц.-Р9ак.) : 29 600pj6frofc 00%