Способ обработки расплавленной стали Советский патент 1983 года по МПК C21C7/00 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способа обработки расплавленной стали. При выплавке стали широкое распространение получили внепечные ме ды ее рафинирования, позволяншие перенести ряд операций из сталепла вильного агрегата в ковш, повысить производительность агрегатов и улу шить качество ст-али. Известен способ рафинирования с ли в ковше, шлаком, включающий зали ку в ковш рафинировочного шлака, введение в шлаковый расплав раскис лителей и последующую заливку в ко металла. Способ применяется при ра финировании стали основными шлаками l. . Недостатками этого способа явля ются образование застойных зон в н чальный период рафинирования, непо ное использование рафинирующих свойств и неэкономичное его исполь зование. Вособенности это сказывается при рафинировании металла кислым шлаком. При расходе кислого шлака 2,5-5% от массы металла удаление кислорода из металла не превышает 15%, неметаллических включе ний - 30%. Известен способ рафинирования расплавленного металла путем порционного слива шлака на поток металла, причем половину шлака слива ют при сливе первых 20% металла, а остальную часть ошака - при сливе последних 50% металла 2 . Недостаток данного способа при использовании кислого шлака состоит в том, что при сливе первых 20% металла вводится избыточное количество рафинировочного шлака, в свя зи с чем затрудняется его эмульгирование в металл. С другой стороны введение 50% шлака после слива в ковш половины металла также затрудняет образование дисперсной эмульсии кислого шлака в металле. В результате рафинирующие свойства кислого шлака используются - неполно. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и. получаемому результату является способ обработки расплавленной стали в процессе ее выпуска из сталеплавильi ного агрегата в ковш, включающий вв дение рафинировочного шлака в ковш одновременно с началом выпуска стали и раскислителей(кремния, алюминия) в процессе выпуска, например 1/5-1/2 металла з . .Недостаток известного способа состоит в том, что при сливе всего синтетического шлака в начале выпуска металла его рафинирующие свойства используются неполно вслед ствие образования застойных зон, а рафинирование металла происходит неравномерно. Первые порции металла подвергаются весьма глубокому рафинированию, после чего состав шлака существенно изменяется и рафинирующие свойства ухудшаются. Практически эффект рафинирования не наблюдается после выпуска 1/3 - 1/2 металла. В целом же в результате усреднения в объёме ковша содержание примесей в металла уменьшается. При использовании известково-глиноземистого шлака удельное удаление серы на 1% шлака составляет 10-25%, при использовании кислого шлака восстановление кремния не превышает 0,05% на 1% шпака, снижение кислорода и неметаллических включений не более 5 и 10% соответственно. Целью изобретения является повышение эффективности использования кислого шлака при рафинировании стали, снижение расхода шлака и раскислителей, повышения качества стали и выхода годного металла при горячей прокатке. Достигается цель тем, что согласно способу обработки расплавленной стали в процессе ее выпуска из сталеплавильного агрегата- в ковш, включающему введение рафинировочного шлака на основе кремнезема одновременно с началом выпуска .стали, а кремния и алюминия в процессе выпуска, введение шлака осуществляют непрерывно в процессе выпуска металла, доводя количество рафинировочного шлака к концу выпуска металла до 0,4 - 0,8% от массы рафинируемой стали, а кремний и алюминий вводят в процессе выпуска первых 5-10% металла в количестве 0,06-0,10% кремния и 0,02-0,05% алюминия. При этом 15-20% рафинировочного шлака вводят в процессе выпуска первых 5-10% металла, а рафинирование осуществляют смесью кремнезема и шлака феррохрома, взятых в соотношении (15,7-49):. Непрерывное введение рафинировочного шлака соответствует характеру Поступления в ковш металла и обеспечивает обработку поступающих в ковш порций металла свежими порциями шлака, наиболее полное дробление шлака на мельчайшие капли и наиболее полное развитие обменных реакций между металлом и шлаком - экстракции из металла кислорода и кислородных включений, восстановление из шлака кремния. Введение расходуемых на рас кисление стали кремния и алюминия в процессе выпуска первых 5-10% еталла значительно интенсифицирует роцесс рафинирования стали за счет формирования в расплаве неметаллической фазы алюмосиликатов и увеличения контактной поверхности металл неметаллическая фаза. Кроме того, формирующиеся в результате одновременного введения в расплав кремния и алюминия включения алюмосиликатов служат дополнительными центрами, на которых развиваются реакции между кислым ишаком и металлом. При этом оптимальное количество кремния составляет 0,06-0,10%, алюминия 0,03-0,05%, а отнсяиение кремния к алюминию (2-3):1. Количество вводимого кремния менее 0,06% и алюминия менее 0,02% недостаточно для существенного повы шения эффективности рафинирования из-за недостаточного количества фор мирующихся включений алн 1осиликатов Увеличение количества кремния , более 0,10% и алюминия более 0,05% ухуда ает пластичность стали при гд рячей прокатке, что, возможно, объя няется формированием низших окислов кремния (с отношением кремния к кис лороду более 1:2) при взаимодействи избыточного количества раскислителе с частичками кислого шлака. Остальное количество кремния и алюминия, вводимое в процессе после дующего выпуска 1/5-1/2 металла, взаимодействует с мельчайшими части цами эмульгированного шлака, изменяет их состав, способствует их .ас симиляции и улучшает условия их отделения и всплывания в металле. Сталь, обработанная предлагаемым способом, очищается от неметалличес ких включений, улучшается ее.пластичность при горячей прокатке, умен шается количество дефектов в виде плен,рванин, трещин и увеличивается расход годного проката. При этом способ обеспечивает улучшение качес венных характеристик стали при мень шем расходе шлака и шлакообразующйх материалов. Суммарное количество кислого шлака, введенное к концу выпуска стали, обусловлено достижением оптимальных технико-экономических показателей. Использование шлака в .количестве менее 0,4% недостаточно для существенного снижения в стали содержаний кислорода и неметалличес ких включений. Увеличение количества шлака более 0,8% нецелесообразно из-за увеличения трудоемкости процесса рафинирования, чрезмерно го увеличения доли кремнезема в составе неметаллических включений и ухудшения пластичности металла при горячей прокатке. Наилучшие результаты получаются в том случае, если 15-20% рафинировочного илака вводить в процессе выпуска первых 5-10% металла, а остальной шлак - равномерно до конца выпуска металла. По-видимсв«гу прх таком режиме достигается наибольшей диспергирование шлака и наибольшее развитие контактной поверхности металл-шлак, на которой проходит большинство металлургических реакций, связанных с восстановлением кремния, экстракцией из металла кислорода и неметаллических включений. Способ осуществляют следующим . Одновременно с началом выпускаметалла в ковш из сталеплавильного агрегата начинают подачу рафинировочного шлака на основе кремнезема и одновременное введение ферросилиция на 0,06-0,10% по кремнию и алюминия 0,02-0,05% при отношении кремния к алюминию (2-3):1. Присадку этой порции кремния и алюминия заканчивают до выпуска в ковш 5-10% металла. Введение шлака осуществляют непрерывно в течение всего выпуска металла, доводя количество рафинировочного шлака к концу выпуска металла до 0,4-0,8% от массы рафинируемой стали. В качестве оптимального варианта целесообразно введение 15-20% шлака в процессе выпуска первых 5-10%стали. Одним из вариантов является обработка метсшла смесью кремнезема (в качестве которого могут быть использованы песок обычный и кварцевый и другие материалы, содержащие не менее 95% кремнезема) и феррохромового шлака, взятых в соотношении (15,7 - 49):1. Рафинировочный шлак может бьггь использован не только в твердом, но и в расплавленном состоянии. Твердые шлаки могут быть использованы в разнообразном виде (например в виде смесей, гранул, обмазок и вставок в футеровку ковша и др.), обеспечивающем предлагаемые режимы. Примеры 1-4. Низкоуглеродистую сталь, выплавленную в мартеновской печи, выпускают в сталеразливочньй ковш. Масса металла в ковше 220 т. Для рафинирования стали используют шлакообразукхцую смесь из кварцита и шлака феррохромового производства, состав которой представлен в табл. 1, а уровень налива смеси и ее доля от общего количества - в табл. 2. Таблица 1 Плавка j-КварцитТ Шлак ферро- СоотноJ хромаI шение 1 94%6% . 15,7:1 296%4%24:1

Таблица

5-10% наносят 15-20% смеси, а ос|тальную смесь наносят равномерно до уровня наполнения ковша металлом. На плавке 4 смесь наносят равномерно по высоте.

Количество шлака составляет 0,40,8% от массы металла (табл.;4). В процессе вьшуска металла шлаковая смесь расплавляется и эмульгируется в металл.

На всех плавках в процессе выпуска первых 5-10% металла вводят одновременно 65%-ный ферросилиций на

л л. - f л f п

В

1.. СПОСОБ ОБРАБОТКИ. РАСПЛАВЛЕННОЙ СТАЛЙ В процессе ее выпуска Из сталеплавильного агрегата в ковш, включакидий введение рафинировочного шпака на основе кремнезема одновременно с началом выпуска стали, а кремния и алюминия в процессе выпуска, о сличающийся тем, что, с целью повышения эффек.тивности использования кислого шлака при рафинировании стали, снижения расхода шлака и раскислитёлей, повышения качества стали и выхода годного металла при горячей прокат- ке, .введение шлака осуществляют непрерывно в процессе выпуска метгшла, доводя количество рафинировочного шлака к концу выпуска .до 0,4 О,.8% от массы рафинируемой стали, а кремний и алюминий вводят в процессе выпуска.первых 5-10% металла в количестве 0,06-0,10% кремния и 0,02-0,05% алюминия. 2.Способ по П.1, о т л и § чающийся тем, что 15-20% рафинировочного шлака вводят в (Л процессе выпуска первых 5-10% металла. 3.Способ по ПП.1 и 2, отличающийся тем, что рафийирование осуществляют смесью кремнезема S и шлака феррохрома, взятых в соот-, .ношении

„а .,f. кйГззГ.г rr,7..J .,„ о 04%f.- Масса стали, т Введено кислого 1,7.5. шлака, Т/% ..,,S,SS//nr.. представлены в табл. 4. Таблица 4 0,9 STT

/Продолжение табл. 4