Способ производства стали Советский патент 1982 года по МПК C21C5/52 

Изобретение относится к черной метгтлургии, конкретнее к выплавке в дуговых печах сталей с заданным содержанием азота, например электротехнической, нестарекяцей для автолиста, технически чистого железа.

Известен способ производства электротехнической низкоуглеродистой стали в дуговых печах, включакхций продувку металла кислородом, скачивание окислительного шлака и вьтуск металла. Перед выпуском из дуговой печи низкоуглеродистой стгши в ковш содержание азота сос авляет 0,0120,016% Си.

Высокое и нестабильное содержание азота в металле не позволяет получать одинаковый уровень электромагиитиых свойств стали. Для подавления магнитного старения в сталь после выпуска вводят алюминий, недостаток или излишек которого резко снижает качество металлопроката (обычно горяче- или холоднокатаного листа).

Известен также способ производства низкоуглеродистой стали в дуговой печи, при котором перед вводом в ванну кислорода скачивают окислительный шлак, а кислород подают одновременно через сводовую фурму и трубку

с интенсивностью соответственно 0,350,80 нм/т.мин и 0,05-0,30 нм /т-мия, после чего металл со идлаком выпускают в ковш 2 .

Высокое содержание азота 0,0120,016% не позволяет получить требуемые электротехнические свойства листа, например коэрцитивную силу менее 0,5 Э, коэффициент магнитного

10 старения менее 10%.

Получение низких, а тем более регламентированных концентраций азота в малоуглеродистых сталях при ис« пользовании известных способов вы15плавки металла в дуговой печи невозможно.

Снизить концентрацию азота за счет внепечной обработки нераскислен20 ного металла вакуумом или газами

практически не удается. Поэтому наиболее перспективным направлением получения низкоазотистого металла при выплавке его в дуговой печи являет-е ся применение дополнительных приеме, сокращагацих концентргщию азотав ртлли при ее производстве в печи.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ выплавки стали в электропечи,по

30 которому в ванну в определенные перя

ды (периоды окисления) вдувают не енее одной струи чистого кислорода ерез расходуемые сопла, расположенные под зеркалом металла ГЗТ,

Этот способ не позволяет получать таль с заданным содержанием азота, требует для своего осуществления сложную систему подачи и контроля ислорода и высокий расход расходуемых сопел, при этом выход из строя сопел (обметаливание) не позволяет завершить процесс обезуглероживания стали в печи.

Цель изобретения - получение стали с регламентированным содержанием азота и повышение качества металлопродукции.

Поставленная цель достигается тем, что в способе производства стали, например электротехнической, включающем загрузку шихты, ее расплавление, ввод в ванну кислорода, шлакодбразующих, раскислителей и выпуск металла в ковш, ввод в ванну кислорода для обезуглероживания металла осуществляют двумя независимыми последовательно организованными струями, с начала ввода и до получения в металле содержания углерода 0,05-гО,12% - незаглубленной и перпендикулярной к поверхности ванны, а при окислении углерода с 0,05т 0,12% до заданного содержания - заглубленной в ванну под углом 20-60° к ее поверхности.

Введение кислорода в ванну двумя независимыми струями незаглубленной (через водоохлаждаемую форму) и заглубленной (через трубки) позволяет регулировать содержание азота в стали. За счет инжекдии в ванну воздуха при продувке фурмой можно увеличивать содержание азота, а при продувке через трубки - уменьшать.

Продувка металла фурмой до содержания углерода менее 0,05% приводит к переокислению металла и черезмерному насыщению его азотом, удалить который при последукядей продувке заглубленной струей не всегда удается . При продувке металла через фурму до концентраций углерода 0,12% содержание азота в металле практически не увеличивается. Продувка металла заглубленной в ванну под углом 20-60° к ее поверхности струей кислорода позволяет снизить содержание азота в металле. Заглубление струи под углом менее 20° приводит к оголению металла (от. шлака) и его переокислению, а под углом более 60° к разрушению подины печи струей кислорода при увеличении давления в струе более 16 атм.

Пример 1. При выплавке, электротехнической стали ЭОЗОО с ггаданнь содержанием азота 0,006% в 100 т дуговую печь загружают скрап,

чугун, известь (30 кг/т) , железорудные материалы (25 ) .

По расплавлении шихты в печь для повышения степени удаления фосфора и углерода дополнительно вводят железорудные окатыши (18 кг/т) и известь (15 кг/т). После спуска шлака самотеком приступают к окислительному периоду плавки. Устанавливают сре фурмы на 300 мм от поверхности ванны и вводят кислород через эту вертикальную водоохлаждаемую сводовую фурму с расходом 2400 . Начальное содержание углерода 0,35%. За 7 мин продувки фурмой содер;хание углерода снижают до 0,12%, а содержание азота в стали повышается с 0,007 до 0,010%. Вводят трубку в ванну металла под углом 20 к ее поверхности с заглублением газоподающего торца трубки на 400 мм от поверхности ванны. Прекращают продувку Фурмой и подают кислород в трубку с расходом 3000 в течение 4 мин. Содержание углерода снижается с 0,12% до 0,020%, а азота с 0,010% до 0,006%. Спускают шлак самотеком вводят известь (30 кг/т), плавиковый шпат (2 кг/т) и выпускают металл из печи. Содержание азота в металле 0,006%. В ковш вводят 0,1 кг/т алюминия и разливают металл на УНРС. Спецсвойства стали повышаются на 30%.

Пример 2. При выплавке стали ЭП 355 с заданным содержанием азота 0,003% в 100 т дуговую печь загружают скап, чугун, окатыши прямого вовосстановления железа, известь (20 кг/т), окалину (0,5 кг/т).По расплавлении шихты спускают шлак самотеком и вводят на шлак известь (15 кг/т). Устанавливают срез фурмы на 150 i-JSM от поверхности ванны и вводят кислород с расходом 1800 м /ч. Начальное содержание углерода 0,15%, азота 0,004%. После продувки кислородом в течение 5 мин содержание углерода составляет 0,09%, а азота 0,007%. Прекращают продувку ванны с фурмой и начинают ввод кислорода . трубкой, введенной под углом 40 к поверхности ванны. За 6 mн продувки содержание углерода доводят до 0,015%, а азота 0,003%. Прекращают ввод кислорода. Раскисляют металл введением ферротитана (3 кг/т) и выпускают металл в ковш. Спецсвойства стали повышаются на 17%.

Пример 3. При выплавке трансформаторной стали в 100 т дуговой печи с эгаданныг содержанием азот 0,011% в печь загружают окатыши прямого восстановления железа, чугун и известь (30 кг/т). После расплавления шихты начинают продувку металла кислородом через сводовую фурму, сре которой устанавливают над поверхностью ванны на расстоянии 600. Mti. Содержание углерода в ванне по расплавлению 0,30%, азота 0/004%. После 12 мин продувки-ванны кислородом содержание углерода снижают до 0,05% а содержание азота повьдиагот до 0,011% Заглубляют трубку под углом 60° к поверхности ванны и с расходом 180 продувают металл в течении 2 мин. Содержание углерода снижают до 0,030%, а содержание азота остает ся без изменения. Ваттные потери сни жаются на 0,2 В/кг. Проведено опробование предлагав-. мого способа прюизводства специальных электротезснических сталей (ЭО100 , ЭбЗОО, ЭрОЮО, ЭП355 и др.), в которых регламентировано содержание азота. Сочетание продувки металла заглубленной и не заглубленной струями позволяет регулировать содержание азота (увеличивать или уменьшать) с целью получения заданных магнитных ха рактеристик холоднокатаного листа.Ст билизация свойств металлопродукции по воляет получить эконсалический эффект среднем 2,75 руб. на тонну листа электротехнической стали. Формула изобретения Способ производства стали, например электротехнической, в дуговой печи, включающий загрузку шихты, ее расплавление, ввод в ванну кислорода, шлакообразующих, раскислителей и выпуск металла в ковш, отличайщ и и с я тем, что, с целью получения стали с регламентированным содержанием азота и noBijmeHHH качества мвталлопродукции, ввод в ванну кислорода для обезуглероживания металла осуществляют двумя независигллми последовательно организованными струями, с начала ввода и.до получения в металле содержания углерода 0,050,12% - незаглубленной и перпендикулярной к поверхности ванны, а при окислении углерода с 0,05-0,12% до заданного содержания - заглубленной в ванну под углом 20-60 к ее поверхности. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 431241, кл. С 21 С 7/00, 1969. 2.Авторское свидетельство СССР 298213, кл. С 21 С 7/00, 1969. 3. Заявка ФРГ 2356924, кл. С 21 С 5/52, 1976.