Способ раскисления стали Советский патент 1980 года по МПК C21C5/04 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам раскисления стали, например, в мартеновских печах, кислородных конвертерах или в агрегатах внепечной обработки стали. Известен способ производства стали , включающий определение концентра ции кислорода в стали по величине электродвижущей силы, возникающей в электрохимической ячейке, погружен ной в металл, и ввод в металл реаген тов, воздействующих на окисленность стали l. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ выплавки стали, включающий непрерывное определение концентрации кислорода в жидком металле по величине электродвижущей силы, возникающей в электрохимической ячейке, и ввод в металл реагентов, воздействующих на окисленность стали до получения заданной концентрации кисло ояа в стали 2 . В известном способе благодаря непрерывному измерению окисленности металла осуществляется своевременный ввод реагентов (в частности, кислорода) в металл что обеспечивает учение заданной концентрации кисода в стали. Однако таким способам присущ нетаток, заключающийся в большой решности определения .активности лорода в стали. Активность кислорода в стали растывается по уравнению Кэрнста RT . . дУ ЭДС, раэвиваемая гальванической ячейкой , температура стали/ универсальная газовая постоянная;чибло Фарадея, доля ионной проводимости эле ктроли та; определяемая активность кислорода в сталиi известная активность кислорода в стандартном электроде (эталон). Известная активность кислорода в ндартном электроде сравнения, дварительно определенная доля ионпроводимости твердого электролии измеренные значения ЭДС гальванической ячейки и температуры металла (стали) позволяют по уравнению ( рассчитать активность кислорода в стали. Известно, что относительная ошибка ( у ) олределения любой величины, функционально связанной с измеряемыми параметрами, выражается через диф ференциал логарифма функционального выражения. Из уравнения 1) следует: , где В- 0,043.. Дифференцируя выражение (2), получаем ТК)а( После соответствующих математичес ких преобразований выражение (3) при нимает ВИД: , . .г -ЦЛ ,-( Х) + йи-о(|г-згСЧ)). (4) где ЛЕ - абсолютная погрешность измерения ЭДС; (t)- относительная погрешность измерения температуры металла J -(Тп)- относительная погрешность определения доли ионной проводимости твердого элек ролита; (ао) относительная погрешность определения активности кис лорода в электроде сравнения. Как следует из выражения (4), погрешность определения активности кислорода в стали зависит от соотно шения окислительных потендиало§ ста ли и электрода сравнения (Еи ) и от ряда других параметрЬв, входящих в уравнение Нэрнста. Ансшиз источников погрешности позволяет заключить, что погрешност измерения температуры металла и ЭДС при использовании серийных измерительных приборов слабо сказываются на точность определения акти ности кислорода в стали. Несколько большее влияние оказывает ошибка определения активности кислорода в стандартном электроде. Основную дол освибки вносит погрешность определения доли ионной проводимости твердо го электролита. В известном способе в процессе работы гальванической ячейки доля ионной проводимости не определяется Она принимается равной ранее опреде ленной величине для целой партии датчиков окисленности. Но данные исследований показывают, что величина доли ионной проводимости даже в одной партии твердого электролита может колебаться в широких пределах, что равнозначно погрешности ее определения . Расчеты по уравнению (4) показывают, что ошибка определения активности кислорода в стали в известном способе находится в пределах 30-40%. Кроме того, наличие электронной | дефектной ) составляющей проводимости твердого электролита (т.е. ) при различии активностей кислорода в стали и стандартном электроде (эр® а о) приводит к поляризационным процессам в электрохимической ячейке, приводящим к дополнительной погрешности определения активности кислорода в стали. . Цель изобретения - повышение точности определения активности кислорода в стали и уменьшение расхода раскислителей. Это достигается тем, что в электрохимическую ячейку вводят эталон на основе железа следующего состава, %: кислород 0,01-0,08J марганец 0,001-2,00} железо - остальное, при этом реагенты вводят до смены полярности ЭДС в электрохимической ячейке. Предлагаемый способ основан на том, что при равенстве активностей кислорода в стандартном электроде и в стали величина ЭДС независимо от величины доли ионной проводимости и температуры становится равной нулю (см.формулу ( 1). В этом случае отпадает необходимость определения доли КОННОЙ проводимости твердого электролита, т.е. отпадает основной источник погрешности определения активности кислорода в стали. При нулевом значении ЭДС ячейки активность кислорода в стали принимается равной активности кислорода в стандартном электроде. Ошибка определения активности кислорода в стали, как следует из выражения (4), определяется лишь ошибкой опред;еления величины нулевого значения ЭДС и активности кислорода в стандартном электроде. Предлагаемый способ осуществляет ся следующим образом.. Предположим, что выплавляется сталь с заданной активностью kиcлoрода,равной 0,008. В этом случае электрод сравнения (эталон), имеет следующий состав: кислород 0,04%, марганец 0,3%, железо - остальное, в котором активность кислорода согласно термодине1мическому расчету равна 0,008, После расплавления шихты включается установка по непрерывному эгшеру температуры и окисленности стали. Величина ЭДС датчика окисленности

непрерывно фиксируется на самопищу;Щем приборе, имеющем шкалу;;с нулем ;по середине. Переход ЭДС через О на шхсше прибора Домена полярности сигнала ) указывает технологу на то, что метсшл достиг заданной окисленности. При отклонении окисленности от эгщанной в метгшл вводят соответствующие реагенты до тех пор пока ЭДС датчика не приблизится к отметке О на шкале прибора. Предлагаемый способ производства стали имеет ряд достоинств: упрощаются требования к керамике, используемой в качестве твердого электролита, - требуется только термостойкость (постоянство доли ионной проводимости электролита не обязательно), что удешевляет датчик окисленности; повышается точность определения заданной активности кислорода в стали за счет исключения влияния доли ионной проводимости твердого электролита.

Формула изобретения Способ раскисления стали, включающий непрерывное определение активности кислорода в жидком металле по величине электродвижущей силы, возникающей в погруженной в метгшл электрохимической ячейке с использованием, эталона, и ввод в металл реагентов, воздействующих на окисленность стали, до получения заданной активности кислорода, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения активности кислорода и уменьшения расхода раскислителей, в электрохимическую ячейку вводят эталон следующего состава, %:

0,01-0,08

Кислород 0,001-2,00 Марганец Остёшьное, Железо

при этом реагенты вводят до смены полярности электродвижущей силы в электрохимической ячейке.

Источники информации,

0 принятые во внимание при экспертизе

1.ВНР technical Bulletin 1974, 18, 2, p.p. 24-30.

2.Авторское свидетельство СССР №342911, кл. С 21 С 5/04, 1972.