Способ рафинирования расплавленной стали Советский патент 1980 года по МПК C21C7/64 

1

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству стали с рафинированием ее в ковше жидким синтетическим шлаком.

В связи с разработкой месторожде- 5 НИИ природного газа в северных районах страны возникла потребность в значительном количестве трубной стали, обладающей высокими свойствами при отрицательных температурах. Та- Ю КИМ требованиям отвечает сталь с содержанием серы менее 0,015%.

В условиях массового производства наиболее экономичным и перспективным способом получения низкосернис- 5 той стали является выплавка ее в высокопроизводительных сталеплавильных агрегатах, например, в конвертерах или большегрузных мартеновских печах и последующая внепечная обработ2о ка расплава жидким синтетическим известково-глиноземистым шлаком. По данным разных заводов затраты на обработку стали синтетическим шлаком составляет 3,5-6 руб/т и сни- 25 жение их может обеспечить значительный народнохозяйственный эффект.

Одинаковое уменьшение содор);;ания серы в металле при более высоком использовании сульфидной емкости шлака, т.е. при увеличении количества перешедшей в шлак серы, может быть достигнуто при меньшем расходе синтетического шлака. Например, увеличение содержания серы в шлаке от 0,3 до 0,4% позволяет уменьшить расход шлака на 25%.

В реальных условиях серопоглотительная способность шлаков используется далеко не полностью, в основном, из-за недостаточного перемешивания мета.пла и шлака. Улучшение перемешивания шлака с металлом является одним из путей повышения эффективности процесса рафинирования и резервом снижения расхода шлака, т.е. одним из путей снижения затрат на рафинирующую обработку стали.

Известен способ рафинирования трубной стали синтетическим шлаком, включающий слив расплавленного металла из сталеплавильного агрегата в ковш на жидкий синтетический шлак, расход шлака 3,7% 1.

Недостаток способа состоит в том, что интенсивное перемешивание металла со шлаком происходит в непосредственной близости от зоны паде-ння струи металла, в то время как вблизи стенок ковша образуются застойные

зоны, в которых степень перемешивани металла со шлаком незначительна. Увеличение содержания серы в шлаке составляет ,3%, серопоглотительная способность шлака используется неполностью. .

Известен также способ рафинирования расплавленного г/юталла путем слива шлака на поток металла, причем половину шлака сливают при сливе первых 20% металла, а остальную часть шлака - при сливе последних 50% метгшла J2J , Недостаток способа состоит в том, что при сливе последних 50% металла энергия его потока и степень перемешивания со шлаком уменьшаются. Эффективность использования шлака снижается.

Наиболее близким к предлагаемому является способ рафинирования стали жидким синтетическим шлаком путем олива шлака в ковш в момент появления металла на желобе. Шлак подают на поток металла, а затем металл сливается на шлакометаллический расплав. Расход шлака составляет 3,45% 3.

Недостаток способа состоит в том, что слив рафинировочного шлака начинают одновременно с выпуском стали, в результате чего первые порции шлака дробятся о днище ковша и при этом сильно охлаждаются. Рафинировочная способность охлажденного шлакового расплава резко снижается, что приводит к перерасходу синтетического шлака.

Цель лзобретения - повышение эффективности рафинирования и уменьшении расхода рафинировочного шлака.

Поставленная цель достигается тем, что при рафинировании расплавленного металла жидким шлаком в ковше, включакяцем слив шлака на поток рафинируемого металла и последующий слив металла на шлакометаллический расплав, в ковш сначала сливают 520% металла, после чего во время слиаа последукяцих 3-10% металла в его поток вводят синтетический шлак

Шлак вводят под углом 20-60 к потоку металла.

Наилучшие условия дробления и перемешивания шлака и металла достигаются в том случае, если шлак вводят в струю металла на расстоянии 3-7 м от поверхности находящегося в ковше шлакометаллического расплава. При таком режиме обработки для получения в готовой стали 0,015-0,020% серы от исходного ее содержания в расплаве 0,025-0,030% расход синтетического известково-глиноземистого шлака может быть уменьшен до 1,3% от массы обрабатываемой стали. При необходимости осуществить весьма десульфурацию (например, до

О , 003-0 ,005% ) количество ишака может достигать 6%.

Наличие в ковше металла в количестве 5-20% общего его количества к моменту начала его обработки рафинировочным шлаком улучшает условия дробления и перемешивания шлака и металла. При этом капли раздробленного шлака попадают не на стенки ковша, как при сливе шлака в момент начаQ ла выпуска стали, а в слой расплавленного металла. В результате с самого начсша поступления шлака в металл создается значительная поверхность раздела и обеспечивается интенсивное перемешивание взаимодействующих

5 фаз. Рафинирующая способность шлака используется наиболее полно. Уменьшение количества слитого в ковш металла перед сливом шлака менее 5% снижает эффективность использования

0 рафинирующей способности шлака и приводит к увеличению расхода шлака на обработку стали. Увеличение количества предварительно слитого в ковш метсшла более 20% приводит к

5 ухудшению перемешивания всего объема метсШла поступающим в ковш потоком И образованию застойных зон. Рафинированию шлаком подвергается не весь металл, эффективность рафинирования снижается.

Ввод шлака в поток поступающей в ковш стали способствует частичному раздроблению и перемешиванию металла и шлака еще до поступления в ковш и при соударении струи с поверхностью шлакометаллического расплава обеспечивается более эффективное . дробление и перемешивание шлака и металла. При этом угол встречи потоков менее 20 ухудшает использование

0 шлака, поскольку не обеспечивает

предварительного дробления и перемешивания шлака и металла. Увеличение угла более 60° приводит к сильному разбрызгиванию расплавленных металла и шлака, создает предпосылки для аварийных ситуаций и создает опасность для обслуживакадего персонала. Для проведения процесса при углах встречи струи более 60° требуются

Q специальные-защитные приспособления, усложняющие технологический процесс.

Шлак подают в поток металла с мгновенным расходом 100-140 кг/т металла. С увеличением угла встречи потоков металла и шлака увеличивается энергия, выделяющаяся при их соударении и улучшаются условия дробления и перемешивания шлака и металла, мгновенный расход шлака может быть увеличен. Напротив, малым углам встречи потоков должны соответствовать Мсшые мгновенные расходы шлака.

Уменьшение мгновенного расхода шлака менее 100 кг/т приводит к замедлению процессов рафинирования и

5 перенесению их на тот период слива

металла, когда энергия его потока уменьшается. Эффективность использования шлака снижается. Увеличение же мгновенного расхода шлака более 1400 кг/т ухудшает условия его дробления и перемешивания с металлом и также снижает эффективность использования шлака.

Количество металла, сливаемого в ковш, определяют по показаниям взвешивающих тензометрических устройств или по предварительной разметке ковша. Шпак дозируют таким же образом, а интенсивность его слива (мгновенный расход) регулируют с помощью автоматического расходомера или с использованием разметки ковша и секундомера.

Угол ввода шлака в поток металла и местоположения точки ввода регулируют путем изменения положения в горизонтальных и вертикальных плоскостях шлакопередаточного ковша по отношению к потоку металла.

Ниже приведены варианты осуществления способа, не исключающие другие варианты в объеме формулы изобретения.

Примеры, Трубную сталь, содержащую 0,15-0,20% углерода, 1,151,55% марганца, 0,4-0,6% кремния, не более 0,020% серы, выплавляют в 400-тонной мартеновской печи. После доводки металла до требуемого содержания углерода стальной расплав раскисляют силикомарганцем из расчета

введения в металл 0,08-0,12% кремния и при 1600-1620°С выпускают в сталеразливочный ковш. После слива 5-20% металла в его поток из передаточного ковша под углом 20-60 вводят жидкий синтетический известково-глиноземистый шлак, содержащий 50-58% глинозема и 37-46% окиси кальция, и имеющий температуру 1670-1760°С. Шлак вводят в течение слива 3-10% металла.

Мгновенный расход шлака поддерживают в пределах 100-1400 кг/т, угол введения шлака в поток металла 20-60° шлак вводят в поток стали на удалении 3-7 м от уровня поверхности нахо5дящегося в ковше шлакометаллического расплава. После введения шлака в поток добавляют легирующие и раскислители из расчета получения стали требуемого химического соста0ва - силикомарганец, ферросилиций, алюминий и др.

Параметры рафинирования опытных плавок и характеристики эффективности рафинирования представлены в таблице (плавки № 1-12) .

5

Для сравнения выплавляют сталь с рафинированием в ковше жидким известково-глиноземистым шлаком по известному способу (плавка №21). Шлак сливают в ковш в момент появле0ния металла на желобе. Осуществляют обработку стали по режимам.отклоняю- . щимся по отдельным параметрам от описывае1 х (плавки 13-20) .

580

ИЗО

410

850

1400

1000

400

1050

400

180

315

160

1030

0,62 0,54 0,50 0,42 0,48 0,45 0,46 0,83 0,47 0,77 1,15 0,26

Как видно, эффективность рафинирования по предлагаемому способу значительно выше, вследствие чего расход синтетического шлака для достижения одинаковых с известным способом результатов может быть значительно уменьшен (на 10-20 кг/т), что составит годовой экономический эффект 600 тыс.руб. в год.

,Формула изобретения

Продолжение табл,

тем, что, с целью повышения эффективности рафинирования и уменьшения .расхода шлака, сначгша сливают в ковш 5-20% металла, а затем во время слива последующих 3-10% металла в его поток вводят синтетический шлак. 2. Способ по п.1, отличающий с я тем, что шлак вводят под углом 20-60° к потоку металла.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

3.Технологическая инструкция Челябинского метзавода № М-23-74, п. 10-25.