СПОСОБ ОБРАБОТКИ СТАЛИ Советский патент 1995 года по МПК C21C7/04 

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при внепечной обработке стали.

Целью изобретения является повышение качества стали за счет снижения содержания серы и повышения степени извлечения марганца.

В качестве легирующего материала предлагается использовать оксидный материал, в котором соотношение оксидов железа и марганца составляет (0,8-1,2): 1.

Использование оксидного материала, в котором соотношение оксидов железа и марганца составляет менее 0,8:1, является более предпочтительным для легирования металла марганцем. Однако, изготовление такого оксидного материала требует значительных материальных затрат по его обогащению, что отражается на росте себестоимости стали. Кроме того, существующие методы обогащения рудных материалов неизбежно приводят к потерям легирующего элемента.

Применение оксидного материала с соотношением оксидов железа и марганца более 1,2:1 для легирования стали вызывает необходимость дополнительного расхода восстановителей, приводит к росту количества шлака и потере производительности сталеплавильного агрегата.

Оптимальные параметры процессов легирования и десульфурации достигаются в том случае, когда удельный расход оксидного материала составляет 18-20 кг/т стали. При этом за счет уменьшения расхода марганцевых ферросплавов удается снизить затраты на производство стали. Образующийся при этом шлаковый расплав используется в качестве утеплителя металла, исключает влияние атмосферы на газонасыщенность металла в ковше, обеспечивает эффективное расходование десульфураторов на взаимодействие с серой.

Удельный расход материала, содержащего оксиды железа и марганца, менее 18 кг/т стали не позволяет максимально снизить себестоимость стали при условии замены марганцевых ферросплавов. Кроме того, количество образовавшегося при этом шлака в условиях дальнейшей обработки стали не позволяет провести глубокую десульфурацию металла, а также исключить влияние атмосферы.

Увеличение удельного расхода оксидного материала свыше 20 кг/т стали не приводит к улучшению показателей легирования и десульфурации, а вызывает лишь перерасход восстановителей и шлакообразующих.

Восстановление марганца и железа, а также десульфурацию стали предполагается проводить путем подачи в струе нейтрального газа восстановителя в виде отсевов алюминий-магниевого сплава в виде порошка в количестве 3,8-4,1 кг/т обрабатываемой стали.

Качество стали повышается в результате снижения содержания серы и частично фосфора.

Следует отметить, что в процессе раскисления металла происходит разделение алюминий-магниевого сплава на отдельные компоненты, а именно, более легкоплавкий алюминий "выплавляется" из сплава, а освободившийся магний переходит в газообразное состояние.

Поэтому, в случае применения алюминий-магниевого сплава в виде кусков процесс раскисления носил бы взрывной характер, так как количество образующихся при этом паров магния в единицу времени на несколько порядков превосходило бы аналогичное количество паров магния, образующихся при использовании отсевов. В значительной мере интенсивному образованию паров магния препятствует и наличие оксидной пленки на поверхности сплава.

Таким образом, при наличии на поверхности частички сплава тугоплавких оксидов системы (Al₂O₃)_x˙MgO)_y, скорость плавления такой частички существенно снижается по сравнению с куском. Кроме того, при плавлении такой частички образуется небольшое количество паров магния, которые, барботируя жидкий металл, не успевают коагулироваться в потоки, а превращаются в оксиды или сульфиды.

Скорость процесса десульфурации возрастает по мере поступления новых порций отсевов сплава в объем жидкого металла. Процесс обработки сопровождается также частичной дефосфорацией, в особенности в начальной стадии продувки.

На втором этапе обработки жидкого металла в ковше при достижении достаточно полного его раскисления, например, до содержания кислорода 0,002-0,003% начинают интенсифицироваться процессы восстановления марганца и железа из шлака. Следует отметить, что эти реакции имеют диффузионный характер и для их ускорения необходимо интенсифицировать перемешивание металла и шлака.

Осуществить такие стадии процесса обработки стали, как раскисление металла, восстановление марганца и железа из их оксидов, а также десульфурацию стали возможно при использовании отсевов алюминий-магниевого порошка в количестве 3,8-4,1 кг/т обрабатываемой стали.

Снижение количества вводимых отсевов алюминий-магниевого порошка ниже 3,8 кг/т обрабатываемой стали приводит к снижению степени извлечения марганца в сталь, а также увеличению содержания серы в готовом металле.

Увеличение количества подаваемых отсевов свыше 4,1 кг/т приводит к неэффективному использованию восстановителя, так как увеличения показателей извлечения марганца и степени десульфурации не происходит, что свидетельствует о полной завершенности процесса обработки.

П р и м е р. Внепечную обработку согласно заявляемого способа обработки стали в ковше и способа, соответствующего прототипу, проводили в индукционной печи с тиглем из основного огнеупорного материала, емкостью по жидкому металлу 60 кг.

Низкоуглеродистый полупродукт химического состава, мас. С 0,06; Mn 0,10; S 0,026; Р 0,030 расплавляли и доводили температуру до 1630-1650^оС. Измерение температуры проводили при помощи вольфрам-рениевой термопары ВР 5/20. Расплав выпускали в разогретый газовой горелкой до температуры 200-250^оС ковш с основной футеровкой, температуру измеряли с помощью радиационного пирометра.

После окончания выпуска на поверхность расплава подавали марганцевую руду химического состава, мас. Fe_общ 19,2-21,98; Mn_общ 15,68-19,2; SiO₂ 28,04-34,8. CaO 0,2-0,7; MgО 0,96-1,14; Al₂O₃ 3,04-3,85; Р₂О₅ 0,13-0,21; S 0,08-0,12, ппп. 7,04-8,24, где ппп. потери при прокаливании в количестве 1,0-1,2 кг. Затем металл продували отсевами дисперсного алюминий-магниевого порошка марки АМД-50 ТУ 48-5-176-78 крупностью +50,0 мкм в струе аргона. Продувку осуществляли через кварцевую трубку с внутренним диаметром 6 мм. Химический состав металла контролировали путем отбора проб до и после обработки.

Результаты опытных плавок приведены в таблице.

При выплавке стали по технологии прототипа металла после продувки его кислородом сливали в ковш совместно с окислительным шлаком. Затем для удаления шлака с поверхности металла ванну продували нейтральным газом аргоном. Затем на поверхность металла вводили смесь, состоящую из марганцевой руды, содержащей в своем составе MnO 41% и FeO 28% мелкомолотого кокса. Во время присадки смеси поверхность шлака обдували кислородом.

Параметры плавки по технологии прототипа приведены в таблице.

Как видно из таблицы, оптимальные параметры легирования и одновременного рафинирования стали достигнуты на опытных плавках NN 2-4, на которых были полностью соблюдены заявляемые признаки. Любые изменения заявляемых параметров приводят к снижению показателей обработки.

Сталь, выплавленная по технологии прототипа, требует проведения дополнительных мероприятий по рафинированию. При этом степень извлечения марганца достигает достаточно высоких показателей.

Экономическая эффективность от использования предлагаемого изобретения заключается в снижении себестоимости 1 тонны производимой конвертерной стали.

Изобретение может быть использовано в области металлургии, а именно при производстве конвертерной стали. Сущность: материал, содержащий оксиды железа и марганца в соотношении (0,8 - 1,2) 1, подают в количестве 18 20 кг/т, а восстановитель в виде отсевов алюминий-магниевого порошка в количестве 3,8 4,1 кг/т обрабатываемой стали подают в струе нейтрального газа. 1 табл.

СПОСОБ ОБРАБОТКИ СТАЛИ, включающий выпуск в ковш низкоуглеродистого полупродукта, подачу на поверхность металла материала, содержащего оксиды железа и марганца, подачу восстановителя, продувку нейтральным газом, отличающийся тем, что, с целью повышения качества стали за счет снижения содержания серы и повышения степени извлечения марганца, в качестве восстановителя используют отсевы алюминий-магниевого порошка, материал, содержащий оксиды железа и марганца, подают в количестве 18 20 кг/т при отношении оксида железа к оксидам марганца в материале, равном (0,8 1,2), а отсевы алюминий-магниевого порошка подают в струе нейтрального газа в количестве 3,8 4,1 кг/т обрабатываемой стали.