Способ внепечной обработки стали Советский патент 1993 года по МПК C21C7/00 

Изобретение относится к области черной металлургии/в частности к способам внепечного рафинирования сталей, к которым предъявляются повышенные требования по содержанию неметаллических включений, серы и заданному химическому составу.

Цель изобретения - снижение себестоимости стали и повышение рафинирующей возможности способ а.

Поставленная цель в предлагаемом способе внепечного рафинирования стали достигается тем, что осуществляют вне печи обработку металла твердыми шлакообразующими (на первом стадии рафинирования), а через 8-12 мин жидким синтетическим

шлаком, образованным из отработанных твердых шлакообразующих (на второй стадии рафинирования), причем при обработке металла твердыми шлакообразующими вводится масса из 80-100% раскислителей, при обработке жидким синтетическим шлаком присаживается 80-100- легирующих из общей массы данных материалов, вводимых при внепечной обработке расплава. Длительность обработки металла жидким синтетическим шлаком составляет 0,5-1,0 от длительности рафинирования металла твердыми шлакообразующими, а степень перемешивания расплавов и материалов в обеих стадиях рафинирования находится на одном уровне.

00

io ю

Ск

Опытно-промышленное опробование показано, что предложенный способ внепечного рафинирования стали позволяет по сравнению с прототипом уменьшить расходы на вне- печную обработку, исключить брак по химическому составу, работать на нижних пределах содержания легирующих элементов в марке стали. Все это позволили уменьшить фактическую себестоимость 1 т конструкционной стали на 2,4 отн.%. Повысилась в этом случае и рафинирующая возможность способа, т.к. оказалось возможным снизить массовую долю серы в готовом металле с 0,007 до 0,003% (см.пример 1 таблицы). Исключена от- браковка стали по глобулярным включениям.

Исключение из внепечной обработки рафинирования металла жидким синтетическим шлаком, образованным из отработанных твердых шлакообразующих (вторая стадия рафинирования) приводит, к возра- станию себестоимости стали из-за повышенного расхода легирующих, имеющей место отбраковки стали по химсоставу. Снижается в этом случае и десульфурирующая способность метода (см.пример 2 таблицы).

Пауза между стадиями обработки металла менее 8 мин невозможна из-за технологических ограничений, более 12 мин - невыгодна из-за увеличения тепловых потерь иоухудшения рафинирующей способно- сти жидкого шлака вследствие его загустения (см.пример 3 таблицы).

Ввод количества раскислителей на первой стадии рафинирования менее 80% (от всей массы раскислителей, запланированных для ввода при внепечной обработке) приводит к повышению содержания серы в готовой стали (группа примеров 4 таблицы) из-за повышенной окисленности- расплава на первой стадии обработки.

Ввод легирующих на второй стадии рафинирования в количестве менее 70% приводит к повышенному угару легирующих (той части, которая присаживается на первой стадии обработки), что влечет за собой повышение себестоимости металла (см.группу примеров 5 таблицы).

Длительность обработки металла жидким шлаком менее 0,5 и более 1,0 от длительности рафинирования твердыми шлакообразующи- ми нецелесообразна. В первом случае из-за возможной аварийной ситуации и снижения времени контакта фаз во-второй из-за ухудшений условий десульфурации. связанных с уменьшением степени перемешивания фаз (см.группу примеров б таблицы). Если перемешивание расплава на второй стадии рафинирования заметным образом отличается от степени перемешивания при обработке металла твердыми шлакообразующими, то в этом

случае не только ухудшаются условия для удаления серы из металла, но и создается аварийная ситуация, связанная с неполным растворением легирующих элементов в металл (см.пример 7 таблицы).

Пример. Конструкционную сталь марка ЗОХГСА выплавляли в 70-т дуговых печах СПЦ-3 завода Днепроспецсталь. После подготовки в печи полупродукта (расплавление, окисление и др.) по углероду, фосфору, предварительному легированию и температуре производили слив металла в промежуточный ковш. Во время выпуска металл обрабатывался твердыми шлакообра- зующим (известь 4-6 кг/т; известняк 2-4 кг/т, плавиковый шпат 2-4 кг/т), Вводили в расплав также и кусковой алюминий 0,5-1,0 кг/т, который раскислял металл и часть печного шлака, попадающего в промежуточный ковш.

После завершения обработки металла твердыми шлакообразующими (момент окончания слива расплава из печи), в ковше на поверхности образуется жидкий шлак, образованный из твердых шлакообразующих в результате их взаимодействия с жидким металлом. Из промежуточного ковша производили отбор проб металла пробоот- борником на химический анализ.

После получения анализа в разливочный ковш вводили корректирующие добавки: феррохром, ферромарганец, ферросилиций, углеродсодержащие материалы и кусковой алюминий.

На получение анализа уходило от 8 до 12 мин. Далее осуществляли вторую стадию рафинирования - обработку металла жидким синтетическим шлаком. Для этого про- изводили перелив металла и шлака через носок промежуточйого ковша в разливочный. Длительность перелива изменяли и поддерживали на уровне (0,3 -1,2) от длительности выпуска металла из печи в промежуточный ковш (или от длительности обработки металла твердыми шлакообразующими). Степень перемешивания расплава при обработке металла на второй стадии рафинирования поддерживали на максимальном уровне, который был сравним с уровнем перемешивания расплава при его выпуске из печи в промежуточный ковш, и на более низком уровне. Для чего изменяли длительность перелива, угол и скорость наклона промежуточного ковша и высоту падения струи, расплава в разливочный ковш.

Из всей массы легирующих и раскислителей, котбрые необходимо присадить в металл при внепечной обработке, в промежуточный ковш вводили 70-100% раскислителпй, в разливочный 70-100% легирующих.

После обработки металла жидким синтетическим шлаком разливочный ковш с металлом подавали на разливку.

Влияние изменения заявленных пара- метров на цель изобретения обобщено и представлено в таблице

Опытно-промышленный эксперимент показал, что наилучшие результаты получаются при наличии двух стадий рафинирова- ния металла с интервалом между обработками 8-12 мин. Причем, степень перемешивания расплавов в промежуточном и разливочном ковше должна .быть сопоставимой, длительность обработки на вто- рой стадии должна составлять .0.5-1,0 длительности обработки металла твердыми шлакообразующими.

Предпочтительнее также присаживать 80-100% раскислителей в промежуточный ковш и 80г-100% легирующих в разливочный ковш от всей массы этих материалов, вводимых при внепечной обработке.

Формула изобретения

1, Способ внепечной обработки стали, включающий рафинирование металла в ковше, ввод легирующих и раскислителей, перемешивание расплава падающей струей, отличающийся тем, что, с целью уменьшения себестоимости стали, рафинирование проводят в две стадии с паузой между ними 8-12 мин, на первой стадии - в промежуточном ковше твердыми шлакообразующими и на второй стадии - в разливочном ковше жидким синтетическим шлаком, образованным из отработанных твердых шлакообразующих, причем при обработке металла в промежуточном ковше вводят раскислители массой 80-100%, а при обработке металла в разливочном ковше - легирующие массой 80-100% от общей массы данных материалов, вводимых при внепечной обработке, а степень перемешивания .расплавов и материалов в обеих стадиях рафинирования поддерживают на одинаковом уровне.

2. Способ по п.1,отличающийся тем, что длительность обработки металла синтетическим шлаком составляет 0,5-1,0 длительности рафинирования металла твердым шлакобразующими.

Изобретение может быть использовано при внепечной обработке конструкционных сталей. Сущность: на первой стадии рафинирования осуществляют обработку металлов твердыми шлакообразующими, а через 8-12 мин - жидким синтетическим шлаком, образованным из отработанных твердых шлахообразующих, причем при обработке металла твердыми шлакообразующими вводится масса из 80-100% раскислителей. При обработке жидким синтетическим шлаком присаживается 80-100% легирующих из общей массы данных материалов, вводимых при внепечной обработке расплава, а длительность обработки металла жидким синтетическим шлаком составляет 0,5-1,0 от длительности рафинирования металла твердыми шлакообразующими, степень перемешивания расплавов и материалов в обеих стадиях рафинирования находится на од ном уровне. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.

Известный

10

12

И

7

+ 7

100

0,007

90

0,75

,50,003

0,003

0,006

Уа.тепловых потерь

90

70 80 90

100 90

0,75

97,3

97,8

97,6

Ув.расхода раскислителей Ув.расхода легирующих 99,8

98,2 0,75+ 97,6

97,5

0,007

0,005

0,003

0,003

0,003

0,003

0,003

0,3 невозмоино иэ-за техн.ограничений