Способ выплавки стали Советский патент 1981 года по МПК C21C7/10 

«

Изобретение относится к чёрной металлургии, в частности к выплавке стали в дуговых печах. При выплавке качественных сталей одноошаковым процессом окончательное раскисление и легирование металла производят в ковше.

Известен способ.выплавки стали, где после проведения окислительного периода и скачивания шлака вводят рЗскислителй и шлакообразукядие в печь и через мин выпускают расплав со шлаком в ковш. В ковш перед ВЕяпуском присаживают ферросилиций, алюминий и марганец для.,окончательного раскисления и легирования После выпуска металл из первого ковша переливают во второй с целью десульфурации металла шлаком и равномерного распределения химических элементов в расплаве. Такой способ выплавки позволяет обеспечить высокую производительность печи, получить заданный химический состав стали и гарантировать ультранизкое {до 0,001%) содержание серы .

Однако Нс1личие в способе выплавки перелива из ковша в ковш связано с дополнительным насыщением металла азотом, повышенным угаром алюминия.

увеличением загрязненности стали неметаллическими включениями.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ выплавки стали, по которому для снижения угара алюминия легирование алюминием проводят под вакуумом. По этому способу в ковш перед выпускс 4 присаживают ферросилиций, ферросиликокаяьций и алюминий с целью раскисления и введения кремния, затем сталь переливают в другой ковш и вакуумируют. После вакуумной дегазации в 5 сталь вводят ашюшний, РЭМ (резкоземельные элементы) и проводят повторно вакуумную дегазацию 2 .

Недостаток способа заключается в том, 4VO при переливе из ковша в ковш, наблюдается пспьдяение содержания азота в расплаве при переливе и дополнительное окисление метгоша кислородом воздуха. Кроме того, вакуумная обработка металла в два приема, до присадки гшк 1иния и после, затягивает плавку, требует дополнительного перегрева металла в печи, что, в свою очередь, вызывает повышенный угар легируняцих элементоз и раскислителей.

Цель изобретения - снижение угара алюминия, повышение качества стали за счет снижения загрязненности ее неметаллическими включениями.

Поставленная цель достигается тем, что перед выпуском металла из печи в ковш присаживают ферросилиций марганец и 10-30% всего расходуемого алюминия, выпускают металл из печи в ковш, который устанавливают затем в вакуумной камере, присаживают на шлак в ковш остальное количество алюминия и начинают вакуумировать, продувку аргоном для перемешивания расплава в ковше начинают при давлении в вакуумной камере 200-500 мм рт. ст. вьщерживают металл при этом давлении в течение 20-50% всего времени обработки в вакуумной камере и заканчивают при давлении не более 10 мм рт. ст. после расхода 0,030,06 нм аргона на каждый килограмм введенного алюминия в ковш перед вакуумированием, причем в процессе продувки аргоном интенсивность продувки увеличивают с 0,005-0,01 до 0,02-0,05 . мин по мере сниже-. НИН давления в вакуумной камере.

Способ опробован при выплавке электро-технической стали, легирова1;ной 1-3% кремния и 0,2-0,4% алю1«шния. На основании проведенных плавок установлено.снижение содержания азота в -стали и уровня загрязненности неметгшлическими включениями, увеличение усвоения ал пминия. Наиболее высокое усвоение алюминия осуществляется при вводе всего алюминия на в ковш непосредственно перед вакуумированием. Однако приэтом отсутствует эффект десульфурации при обработке металла гилаком при вкпуске из печи, так как для успешной десульфурации необходимо иметь в металле не менее 0,05 растБоренногс алюминия. Поэто., с целью увеличения содержания сеоы в готовом металле менее 0,008% установлена необходимость алюминия в ковш перед выпуском нз печи в количестве 10-30% от всего присаживаемого в ковш алюминил. Этот прием обеспечивает снижение содержания серы в расплаве до 0,010.0,012%. Дальнейшая обработка металла шлаком под вакуумом снижает содержание серы до 0,006-0,008%.

Легирование металла алюминием в вакууме через шлак приводит к увеличению его вязкости. Поэтому водород, резко выделяющийся из шлака и металла при снижении остаточного давления в вакуумной камере, вызывает вспенивание шлака и выброс последнего из ковша. Продувка расплава аргоном усугубляет это явление. Опытными плавками установлено, что вспенивание н выброс шлака может быть устранен, если продувку аргоном на-.

чинать при остаточном давлении в пределах 200-500 мм рт.ст. и проводить обработку металла при этом давлении в течение 20-50% всего времени обработки.в.вакуумной камере, т.е. в течение 4-8 мин. Обработка менее 4 мин при указанном выше давлении не позволяет удалить водород до безопасной, с точки зрения вспенивания шлака, его кондентрации обработка больше 8 мин нежелательна так как лишь затягивает процесс рафинирования. Ввод аргона при давлении более 500 мм рт.ст. приводит лишь к дополнительному расходу аргона, так удаление.водорода происходи не эффективно. При продувке аргоном при давлении ниже 200 мм рт. ст.. налюдается вспенивание и выброс шла-: ка. Вакуумную обработку заканчивают при давлении 3-8 мм .рт.ст., так как это давление обеспечивает достаточно полное удаление водорода и высокое усвоение алюминия.

При продувке аргоном с интенсивностью более 0,005-0,01 нм /т. мин даже при давлении в пределах 200500 рт. ст. не исключено вспенивние и выброс шлака. Поэтому интенсивность продувки увеличивают до О, О2-О,.О5 нм°/ТМин только по мере снижения остаточного давления в вакуумной камере, Иктенсизность продуки ниже 0,02 нм ММик не позволяет провести десульфурацию металла из-з недостаточного перемешивания метгшла и шлака. Интенсивность продузкн 3 пределах 0,02-0,05 нм /т-мин обеспечивает эффективное перемешивание расплава в ковше, а дапьнейшее ее увеличение приводит к дополнительному расходу аргона, излишним тепловьпч потерям и выбросами металла из ковша. Расход аргона в количестве 0,03-0,06 нм на 1 кг введенного алюминия достаточен для равномерного распределения алюминия по всему объему металла. Расход больший, чем 0,06 нм аргона приводит к затягиванию процесса вакуумной обработки и потере температуры металла ниже допустимого, при расходе менее 0,03 нм аргона распределение алюминия в объеме расплава недостаточно равномерно. Способ осуществляют при выплавке динамной стали в 100тонной дуговой печи.

Пример . Шихта состоит из 15 кг чугуна, 60 т обрези блюминга, 45 т обрези листопрокатного цбха. После расплавления шихты проводят окислительную продувку ванны кислородом с интенсивностью 2000 в течение 18 мин, К моменту скачивания окислительного шлака металл содержит, %: 0,022 углерода, 0,12 марганца, 0,008 фосфора, 0,026 серы 0,05 хрома, 0,08 никеля. После скачивания окислительного шлака ванну раскисляют присадкой 200 кг алюминия и 550 кг 65%-ного ферросилиция, присаживают 2500 кг извести и 500 к плавикового шпата, включают печь на 3 мин и выпускают плавку из печи в ковш. Перед выпуском в печь пр саживают 200 кг алюминия. В ковше находится ферросилиций для легирова ния стали кремнием, марганец металлический и 200 кг алюминия. После выпуска Металл содержит 0,013% серы После замера температуры ковш с металлом устанавливают в вакуумную камеру. Из коробки на шлак присаживают 500 кг алюминия, накрывают камеру крышкой и включают пароэжектор ный насос. . По дост ижении давления 350 мм рт.ст. начинают продувку металла аргоном через пористую фурму, установленную в днище ковша, с интенсивностью 0,007 нм /Тмин (7 нм/тх у-мин) и в течение 5 минут обрабатывали расплав в этом режиме. Давление в камере поддерживают н уровне 350 мм рт.ст. регулировкой режима работы пароэжекторного насоса. Далее остаточное давление понижают до 5 мм рт.ст. увеличивают интенсивность продувки аргоном до 0,03 мин, и продолжают вакуумирование. Обработку заканчивают по ле расходования 20 нм аргона, т,е. после расхода 0,04 нм аргона на 1 кг алюминия, введенного в ковш непосредственно перед вакуумированием (20 500 кг 0,04 ). Готовый металл содержит, %г 0,025 углерода, 0,35 марганца, 0,95 кремния, 0,008 серы, 0,008 фосфора, 0,008 азота, 0,003 кислорода, 0,28 алюминия. Таким образом, предложенный способ позволяет снизить содержание азота с 0,012 до 0,008% за счет исключения перелива, снизить расход алюминия на 3 кг/т, уменьшить загрязненность металла неметаллическими включениями с 0,065 до 0,041 об.%. Формула изобретения Способ выплавки стали, включающий выплавку полупродукта в печи, выпуск расплава из печи и легирование его э ковше-, в том числе алюминием, с вакуумировангзм и продувкой раюплава аргоном, отличающийся тем, что, с целью повьоаения качества стали и снижения угара алкшиния, 10-30% всего алюминия, присаживаемого в ковш, дают на дио ковша перед выпуском металла из печи, а остальное количество присаживают на шлак в ковш перед вакуумироваиием, при этом продувку аргоном начинают при давлении в вакуумной 200500 мм рт.ст. выдерживают металл при этом давлении в течение 20-50% всего времени вакуумирования и заканчивают обработку при давлении не более 10 мм рт.ст. после расхода. 0,03-0,06 нм аргона на каждый килограмм введенного алюминия в ковш перед вакуумированием, причем в процессе продувки аргоном интенсивность продувки увеличивают с 0,005-0,01 до 0,02-0,05 нм /ТМин по мере снижения давления в вакуумной камере. Источники информсщии, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 597734, кл. С 21 С 7/10, 1978. 2.Патент Франции I 2316334, кл. С 21 С 7/10, опублик. 1977.