Способ стабилизации теплового состояния металла перед разливкой Советский патент 1993 года по МПК C21C7/00 

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано при выплавке стали в большегрузных конвертерах при последующей разливке ее на установках непрерывной разливки.

Известен способ выплавки хромистой стали из хромистых чугунов, включающий продувку стали в два периода, удаление хромистого шлака, отличающийся тем, что присадку охладителей осуществляют в шлаковую фазу в начале первого периода продувки в количестве не более 10% от веса садки, а во втором периоде продувки присаживают охладители в количестве 10-15% от веса садки.

Недостатком известного способа охлаждения жидкого металла является ограниченность решения проблемы качества

стали путем воздействия на сталь перед ее разливкой. Это выражается в том, что в данном способе нет приема регулирования температуры стали в сталеразливочном ковше после выпуска плавки из конвертера.

Известен способ управления плавкой стали в конвертере.

Способ включает контроль расхода кислорода и нейтрального газа во время продувки жидкой стали, также состава отходящих газов и изменение соотношения расходов кислорода и нейтрального газа. Определяют возможный прирост температуры в процессе продувки стали в, конвертере, и по этому приросту температуры расчитывают дозу охладителя и вводят ее в агрегат для снижения температуры. В период снижения температуры, вызванной ввеVJ

00

00

о VI ел

со

t

денной дозой охладителя, поддерживают соотношение расходов кислорода и нейтрального газа с заданной скоростью изменения температуры до заданного значения содержания углерода в стали и при очередном достижении критической температуры стали процедуру расчета и ввода охладителя повторяют.

Недостаток известного способа охлаждения жидкого металла в конвертере идеи- тичен недостатку предыдущего аналога.

Наиболее близким по сущности и технологическому осуществлению в сравнении с изобретением является способ стабилизации конвертерной стали в ковше, изложенный в типовой технологической инструкции по выплавке стали в конвертерах.

Для регулирования теплового состояния стали после выпуска из конвертера в ковш опускают вблизи траверсы большого подъема широкослябовую заготовку при помощи малого подъема крана разливочного пролета, Длительность пребывания заготовки в расплаве зависит от ее размера и температуры перегрева металла.

Способ практически не притязателен, но регулирование температуры стали при этом не является надежно стабильным, а грубым приближением стабильности. Весьма часто, примерно, из 10 случаев половина приходится на долю плавок, когда дополнительно воздействует на металл после охлаждения заготовкой. Такие меры, например второй или третий раз опускать заготовку в ковш, или выдерживать металл в ковше перед разливкой, нарушают ритмичность технологического процесса производства стали. Более того, данный способ плохо автоматизирован и невысок по культуре производства.

Цель изобретения - повышение качества стали, увеличение выхода годной стали.

Сущность изобретения заключается в том, что наряду с присадкой различных охладителей по ходу плавки в конвертере, присадки охладителей в сталеразливочный ковш, продувку в ковше тазами, выдержку жидкого металла в ковше перед разливкой, стабилизацию жидкого металла по температуре осуществляют в сталеразливочном ковше дискретными присадками, состоящими из двух-трех порций металлодобавок в зависимости от плотности железосодержащей массы и температуры перегрева металла выше-значений ликвидус выплавляемой марки стали, при этом сначала присаживают металлодобавки с большей плотностью, например недокат прокатных цехов, и продувают расплав с максимальным расходом аргона 70-80 м /ч, а затем

присаживают металлодобавки с меньшей плотностью, например окисленные или ме- таллизованные окатыши, и продувают расплав с расходом 30-50 м /ч.

Присадка металлодобавок большей плотности в виде недокатов в начале процесса стабилизации (охлаждения) жидкого расплава в сталеразливочном ковше осно- 6АЦА НА возможности сразу подать несколько

0 недокатов и продуть для ускорения растворения твердых металлодобавок в жидком металле аргоном С минимальным расходом его при условии высокого перегрева стали в ковше.;

5 Присадка металлодобавок меньшей плотности в виде окатышей является доводочной операцией и может быть сведена до минимума, если даже минимальные по массе присадки недоката в сталеразливочный

0 ковш позволили достигнуть ориентировочного уровня температуры разливки стали. Как правило, присадка окатышей осуществляется в пределах 0,5-3,0 т. При этом продувку расплава аргоном осуществляют с

5 меньшим расходом газа, т.е. с возможно минимальным эффектом перемешивания со шлаком, т.к. удаление серы из стали в присутствии присаживаемых окатышей не происходит из-за снижения основности шлака,

0 вследствие присадок окатышей.

Ассимилирующие свойства шлака в отношении не только серы, но и окисных неметаллических включений в период присадки окатышей снижаются, поэтому не5 обходимость интенсивной продувки металла и шлака в ковше нецелесообразна.

Однако следует отметить, что без присадки окатышей и последующей неинтенсивной продувки металла аргоном,

0 невозможно точно попадать на требуемый уровень стабилизации температуры стали перед разливкой. Дискретная (т.е. определенная с заранее установленным весом) присадка металлодобавок с большой плот5 ностью, как показал опыт работы; недостаточна для обеспечения подачи жидкого металла на УН PC требуемого уровня стабильности по температуре стали.

Дискретные присадки металлодобавок

0 высокой плотности (недокаты) и менее высокой плотности (окатыши) являются наперед заданными массами, которые заранее известны и приготовлены для осуществления процесса стабилизации теплового состоя5 ния плавки в ковше. При этом, если массу присаживаемых недокатов можно подготовить заранее, компонуя, например, из 3-х порций разного веса одну присадку металлодобавок, то массу присаживаемых окисленных или металлизованных окатышей

представляется возможным изменять сиюминутно, т.к. они могут поступать из дозиро- ванных, снабженных весами, бункеров хранения.

Недокаты в массе от 1,0 до 15,0 т заранее взвешиваются и определяются по марке стали, содержанию углерода в них, также и порции окатышей определяются на содержание в них железа, степени металлизации, степени окисленности.

Разработаны специальные таблицы - номограммы соотношений массы металло- добавок и снижения температуры стали от их присадки в зависимости от марки присаживаемого металла, сорта окатышей и массы плавки конвертера, которая может колебаться от 1 до 6%. При расчете эффективности охлаждения предлагается пользоваться показателем, характеризующим снижение температуры на 1 градус на 1 % веса присадки (от веса садки в момент присадки). Значения этого показателя, называемого охлаждающим эффектом, обычно составляют 10-20 град/% охлаждающей присадки. Эти значения как правило относят к крупногабаритному лому типа недо- кат. Для окатышей в зависимости от химического состава, но в основном от величины поверхности, эффективность охлаждения составляет 30-40 град/%. Различие упомянутого показателя зависит от уровня полной удельной поверхности стального лома. Например, для двутавровых балок № 20 и 16 это составит 30 и 34,4 м2/т, а для более мелкого лома более 40 м /т. Плавление лома протекает в двух режимах: диффу- зионном без перемешивания и кинетическом с перемешиванием расплава при температурах 1540-1700°С. Как правило, скорость плавления практически не зависит от содержания углерода в расплаве, но зависит от следующих факторов: удельной поверхности присадок, химического состава их, температуры всей плавки, массы плавки, массы присадок.

Следует отметить, что не существует прямой зависимости присадок металлодо- бавок и снижения температуры расплава в ковше перед разливкой стали на УНРС. Тепловое состояние ковша вместе с выпущенной массой плавки каждый раз неодинаково, в том числе и по причине непостоянства огнеупорной кладки ковша по степени нагрева. Поэтому масса сталераз- ливочного ковша с металлом плавки по разному во времени охлаждается даже после присадки одних и тех же масс охладителей. Следует понимать, что происходит накладка расчётных характеристик всех параметров теплового состояния ковша и массы плавки

на опытный статистический массив данных. Это обстоятельство позврл яет закладывать в программы ЭВМ поправочные коэффициенты, что является актуальным аспектом

предлагаемого изобретения. Например, при существующих оборотах сталеразли- вочных ковшей с учетом разливки плавка на плавку тепловое состояние футеровки ковша оценивается индексом 1. При переходе

0 с одной марки на другую индекс практически не изменяется. При подаче под конвертер вновь футерованного ковша индекс существенно меняется в сторону увеличения до 1,5 и выше при расчете охлаждаю щих

5 добавок (присадок) в ковш.

Количество порций присаживаемых ме- таллодобавок от одной до трех обосновывается тем, что, как правило, металлодобавка меньшей плотности (окатышей) может быть

0 отсыпана на любую массу в данный момент и поэтому может присаживаться в ковш одной порцией.

Количество порций металлодобавок большой плотности (недокаты) было опреде5 лено опытным путем и равно трем. Это объясняется тем, что недокаты прокатного производства могут быть разного сечения и длины и могут быть только заранее взвешены и подготовлены на стеллаже и на конвер0 тере. Опытным путем установлено, что сочетание масс недоката из трех в 95% случаев удовлетворяет набранному весу без нарушения ритма подачи ковша на сталеразливочный стенд, при разливке по

5 способу плавка на плавку.

Продувка металла в ковше аргоном с расходом его менее 70 м /ч необоснованно затягивает процесс растворения недоката в ковше, т.е. процесс охлаждения стали, а

0 продувка металла аргоном с расходом более 80 м /ч, не позволяет растворять недокат в ковше без оголения металла из-под шлака. Окисление металла с поверхности ухудшает загрязненность стали нежела5 тельными примесями.

Продувка металла в ковше с расходом аргона менее 30 м /ч практически не влияет на результаты усвоения металлом окатышей, а продувка металла с расходом аргона

0 более 50 м /ч показала, что после растворения окатышей начинается или становится заметным процесс ресульфурации стали. что нежелательно очевидно.

Ниже приведен пример исполнения

5 изобретения, не исключающий других в пределах заявляенного в формуле.

П р и м е р. В процессе выплавки стали, например, 22ГЮ в 350 т конвертере по ходу плавки в конвертер присаживают охладители, которые рассчитаны на оптимальный режим обезуглероживания расплава и удаления примесей при соблюдении интенсивного шлакообразования, в частности усвоения извести.

Перед выпуском плавки из конвертера замеряют температуру стали, которая равна 1700°С. После расчета массы плавки в ковше, зная температуру огнеупорной кладки сталеразливочного ковша, задают в счетную машину массив упомянутых данных.

Получив массу присадки в килограммах, определяют количество порций тяжеловесного лома с точностью до 1 тонны исходя из наличия заранее взвешенных недокатов.

Разницу выданного машиной веса присадки и набранного веса недокатов возмещают насыпным весом окатышей.

После набора веса осуществляют введение присадок в ковш на специальном месте на технологической линии конвертер-установка доводки стали и продувки аргоном - машина непрерывного литья заготовок.

При подаче металлодобавок большей плотности продувают с большей интенсивностью, а при подаче металлодобавок с меньшей плотность ю продувают расплав с меньшей интенсивностью.

Экономическая эффективность предлагаемого изобретения заключается в снижении брака непрерывнолитых слябов с УНРС вследствие улучшения качества поверхности, из-за стабилизации температуры, что, в свою очередь, стабилизирует скорость разливки по МНЛЗ и равномерное затекание шлакообразующей смеси в кристаллизато- ре между телом слитка и стенкой кристаллизатора.

Формула изобретения

Способ стабилизации теплового состояния металла перед разливкой, включающий присадку различных охладителей по ходу плавки в конвертере, присадку охладителей всталеразливочный ковш, продувку в ковше

газами, выдержку жидкого металла в ковше перед разливкой, отличающийся тем, что, с целью улучшения условий разливки и качества готовой продукции, стабилизацию жидкого металла по температуре в сталеразливочном ковше осуществляют дискретными присадками, состоящими из двух-трех порций в зависимости от химсостава, температуры перегрева металла выше значений ликвидус выплавляемой марки

стали и плотности охладителя с одновременной продувкой инертным газом, при этом сначала вводят недокат прокатных цехов с интенсивностью продувки аргоном 70-80 м3/ч, а затем - окисленные окатыши

с интенсивностью продувки аргоном 30-50 м3/ч.

Изобретение может быть использовано при производстве сталей в большегрузных сталеплавильных агрегатах, в том числе в конвертерах, при последующей разливке ее на установках непрерывной разливки. Сущность: стабилизацию жидкого металла по температуре в ковше производят дискретными присадками, состоящими из двух- трех порций, в зависимости от химсостава, температуры перегрева металла выше значений ликвидус выплавляемой марки стали и плотности охладителя с одновременной продувкой инертным газом, при этом сначала вводят недокат прокатных цехов с интенсивностью продувки аргоном 70-80 м3/ч, а затем - окисленные окатыши с интенсивностью продувки аргоном 30-50 м3/ч. Ё