Способ производства титансодержащей стали Советский патент 1993 года по МПК C21C7/06 C21C7/72 

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к производству сталей легированных титаном с низким содержанием азота, и может быть использовано в сталеплавильных цехах.

Известен способ внепечной обработки стали при получении заготовок непрерывной разливкой, включающий предварительное раскисление алюминием (0,4-0,5 кг/т), модифицирование титаном (0.2-0.3 кг/т), микролегирование бором (0,65-0,75 кг/т) и окончательное микролегирование титансо- деожащей порошковой проволокой с расходом 0,4-0,6 кг/т в кристаллизаторе МНЛЗ.

Недостатками данного спосооа являются большая неравномерность содержания титана в стали, высокий угар титана при вводе его в ковш.

Известен способ выплавки стали, включающий восстановление оксидов железа, марганца, хрома, ванадия, вольфрама из шлака при основности 0,71-0,24 добавками

ферросилиция, силикокальция, которые вводят в сверху в количестве 2-12 кг/т стали.

Недостатками данного способа являются большой расход восстановителя, невысокая степень восстановления металлов из оксидов, нестабильность получаемых результатов.

Известен способ введения специальных элементов во время стадии дегазации, включающий введение таких элементов как ниобий, ианадий, титан, бор в виде оксидов в условиях вакуума.

Недостатками данного способа являются большая длительность процесса, большой расход материалов-оксидов, сильный перегрев металла, обратный переход элементов в шлак в виде нитридов, что не позволяет стабильно получать узкие пределы по содержанию титана и азота.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ раскисления и модифицирования стали, включающий подачу в ковш синтетиел

с

XI 00

о

т-А

О

ко

ческого шлака, выпуск расплава, ввод рас- кислителей и титансодержащих ферросплавов, продувку силикокальцием,

Недостатками данного способа являются высокий угар титана, нестабильное его содержание в готовой стали, высокое содержание азота.

Цель изобретения - повышение выхода годного путем стабилизации содержания титана и азота в стали.

Эта цель достигается тем, что при производстве титансодержащей стали, включающем подачу в ковш синтетического шлака, выпуск расплава, ввод раскислителей и ти- тзнсодержэщих ферросплавов, продувку порошкообразным силикокэльцием соглас- но изобретению расплав в ковше дополнительно вакуумиругот, а титансодержащие ферросплавы вводят двумя порциями, первую из которых в количестве 65-85% от общего вводят перед продувкой силикокальцием, а вторую во время вакуу- мирования расплава или после него, при этом силикокальций продувают с расходом 3-5 кг/т на 1 % окислов титана окислившихся в шлак, а расплав вакуумируют после окончания продувки порошкообразным силикокальцием.

Сущность предполагаемого изобретения заключается в рассредоточенной присадке титана, извлечении его из; окислов путем восстановления сильными раскисли- тёлями, вакуумировании расплава для подготовки металла перед вводом окончательной порции титансодержащих ферросплавов.

Известно, что титан обладает высоким сродством к кислороду и азоту. Однако в данном случае титан необходимо как можно полнее предохранить от окисления, чтобы он остался в металле. Защитные функции может взять на себя алюминий, а затем продувка порошкообразными химически активными, реагентами. Например, обработка кальцием, барием позволит восстановить из окислов в шлаке титан. Необходимо также иметь в виду тот факт, что титан является сильным нитридообразующим элементом, т.е. при определенных концентрациях титана и азота возможно образование нитридов титана и удаление их в процессе внепечной обработки.

Для предотвращения этого необходимо ограничение концентраций в металле и титана, и азота, что по зволихуменьшить вероятность образования нитридов и удаления их в шлаковую фазу. Поэтому ограничение первоначально вводимого титана в металл, а затем еакуумирование практически исключает вероятность образования нитридов

и окислов титана, Это позволяет обеспечить узкие пределы по содержанию титана в готовой стали. Таким образом, можно констатировать, что регламентация процессов

окисления и восстановления титана, а также вакуумирование металла позволит обеспечить требуемое содержание титана и азота в готовой стали.

Проведенными исследованиями было

установлено, что наиболее целесообразно ограничить первую присаживаемую порцию титана 65-85% от его общего количества на плавку..

Расход титана менее 65% от его общего

расхода нецелесообразен, так как это приводит к необходимости большой присадки титана во время вакуумирования или после него, высокой неравномерности распределения титана в объеме металла; присадка

более 85% приводит к большому угару титана в шлак и невозможности его полного восстайовления из шлака за счет подповерхностной обработки порошкообразными реагентами.

Расходы порошкообразного реагента для восстановления титана из окислов обусловлены следующими обстоятельствами.

Расход порошкообразных реагентов менее 3 кг на кажды й процент окислов титана в 1 т шлака не обеспечивает полного

восстановления окисленного ранее титана,

расход более 5 кг нецелесообразен в связи

с падением эффективности использования

вводимого реагента, разрушением футёровки ковша, ухудшением технико-экономических, показателей производства стали, насыщением металла азотом.

Таким образом, в сравнении с известными техническими решениями заявленное

.отличается порционным вводом титана в металл, восстановлением из шлака окисленного титана и вакуумированием металла.

При анализе научно-технической литературы и патентной информации не было

обнаружено известных технических решений, имеющих сходные признаки с отличительными существенными признаками в предложенной совокупности, обеспечивающих согла-сно предложению, повышение выхода годного и качества стали за счет стабилизации содержания титана и азота.

Примеры осуществления способа. Способ осуществлен в кислородно-конвертерном цехе при выплавке стали в 160-тонных

конвертерах.

После продувки в конвертере металл имел следующий химический состав, мас.%: С 0,05; Мп 0,11; S 0,014; Р 0,008, Температура 1670°С.

Металл выпускали в ковш, наполненный синтетическим шлаком, в количестве 35 кг/т стали.

. Химический состав шлак.4 был следующим, мас.%: СаО 54: 5Ю2 3.5; А120з 42; FeO 0,5. Температура шлака 1700°С.

Первую порцию титана марки Ти 1 в количестве 291 кг/пл вводили в количестве 291 кг/пл вместе с другими раскислителями и легирующими. Это составило 75% от общего расхода ферротитана на плавку, равного 388 кг/пл, рассчитанного из условия получения 0,08% титана в готовой стали.

После ввода 291 кг/пл, содержание титана в металле составило 0,03%. Затем ковш с металлом поступал на установку доводки плавки в ковше, где осуществляли сначала продувку металла силикокальцием марки СК-30 (силикобарием марки ФСБа 27). а затем осуществляли подъем фурмы и производили подповерхностное вдувание СК-30 (ФСБа27) с целью восстановления окисленногб ранее из первой порции титана.

Содержание окислов титана в синтетическом шлаке после ввода первой порции титана до продувки порошком силикокаль- ция было 4,5%, после ввода силикокальция 0,645%, т.е. степень восстановления составила 90%. Содержание титана после продувки силикокальцием (силикобарием) составило 0,054%. После этого металл направляли на установку вакуумирования RH, где осуществляли его вакуумирование и осуществляют ввод 140 кг/пл ферротитана из условия 90%-го усвоения титана.

Содержание титана в стали после ввода двух порций ферротитана составило 0,054 + +0,026 0.08%.

Химический состав полученной стали после всех корректирующих операций был

следующий, мас.%: С 0,1; Si 0.33; Мп 1,65; S 6,005: Р 0,014; AI 0,04; Сг 0,02; NI 0.03; Си 0,15; TI 0,08; Nb 0,03; N 0,0065.

Относительное удлинение горячекатэ- ного листа в толщине 15,7 составило 23,6; выход годного 86,2%.

Анализ опытных плавок показал, что исследование предполагаемого способа производства стали при соблюдении

заявляемых параметров позволяет повысить выход годного За счет стабилизации содержания титана и азота.

Для расчета ожидаемого экономического эффекта от внедрения предлагаемого

способа за базовый объект принята технология выплавки стали 09Г2ФБ в конвертерном цехе - № 1 Новолипецкого меткомбината.

Экономическая эффективность от внедрения предлагаемого способа производства стали составит 0,85 руб/т стали. Формула изобретения Способ производства титансодержа- щей стали, включающий подачу в ковш синтетического шлака, выпуск расплава, ввод раскислителей и титансодержащих ферросплавов, продувку порошкообразным силикокальцием. отличающийся тем, что, с целью повышения выхода годного путем

стабилизации содержания титана и азота, расплав в ковше дополнительно вакуумиру- ют, а титансодержащие ферросплавы вводят двумя порциями, первую из которых в количестве 65-85% от общего вводят перед

продувкой расплава силикокальцием, а вторую - во время вакуумирования или после него, при этом силикокальций продувают с расходом 3-5 кг/т шлака на 1 % окислов титана, окислившихся в шлак, а расплав вакуумируют после окончания продувки порошкообразным силикокальцием.

Использование: при производстве ти- тансодержащих сталей. Сущность изобретения: при производстве титансодержащей стали в ковш подают синтетический шлак, выпускают расплав, вводят раскислители и титансодержащие ферросплавы, расплав продувают порошкообразным силикокаль- цием и дополнительно вакуумируют в ковше. Титансодержащие ферросплавы вводят двумя порциями, продувку порошкообразным силикокальцием проводят в количестве, обеспечивающем восстановление из шлака окислившегося ранее титана.