Способ производства низкоуглеродистой стали Советский патент 1982 года по МПК C21C7/10 

(54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ

Изобретение относится к черной металлургии конкретнее, к выплавке низкоуглеродистой стали с вакуумной обработкой металла. Известен способ выплавки стали, при осуществлении которого струйному рафинированию в потоке подвергают нераскислеиную сталь, содержащую 0,11-0,08% С и 0,25-0,40% Мп 1 Однако этот способ не пригоден для получения низкоуглеродистой спокойной стали, так как не обеспечивает получение стабильного химического состава при низком содержании (0,02-0,05%) углерода. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ производства стали, включающий выплавку в сталеплавильном агрегате полупродукта, частичное раскисление и легирование и непрерывное вакуумирование 2. К недостаткам известного способа относится неполное использование раскисляющих способностей углерода, содержащегося в расплаве, и, как следствие, наблюдается повышенная окисленность металла после завершения процесса порционного вакуумирования из-за натекания кислорода из атмосферы, футеровки ковща и шлака, находящегося в ковше, трудность вписания этого способа в условия непрерывной разливки металла, особенно плавка на плавку. Цель изобретения - ускорение процесса вакуумирования, повышение глубины рафинирования стали и улучшение качества металла. Поставленная цель достигается тем, что в способе производства стали, включающем выплавку в сталеплавильном агрегате полупродукта, частичное раскисление н легирование и непрерывное вакуумирование, в расплаве, непрерывно подаваемом в вакуумную камеру, поддерживают отношение концентрации углерода к концентрации кислорода в 1,1-2,1 раза выше стехиометрического, а давление в камере изменяют от 0,65-1,25 до 5,40-6,0 кПа пропорционально изменению отношения произведения исходных концентраций углерода и кислорода к произведению их равновесных концентраций от 1,2-1,3 до 1,7-1,8. Поддержание в металле, подаваемом в вакуммную камеру, отношения в 1,1 2 раза выше стехиометрического, которое 3947 для реакции ICJ + f0 СО составляет 12/J 6-0,75, позволяет реализовать то условие, что концентрация кислорода на границе раздела фаз выше среднеобьемной, так как кислород поверхностно активное вещество. Выполнение этого условия позволяет ускорить протекание процесса вакуумировання металла и достичь большей глубины рафинирования. Изменение давления в камере в зависимости от изменения отношения гги/гпр от 1,2-1,3 до 1,7-1,8 позволяет создать оптимальные кинематические условия процесса и уменьшить вьшос металла и пы ли из вакуумной камеры, что способствует сушествешюму повышению стойкости оборудован и .уменьшению эксплуатационных затрат при осуществлении предлагаемого способа. Все приемы и параметры определены в ус-. ловиях лабораторных и опытно-промышленньтх экспериментов. Установлено, что для ускорения процесса вакуумирования необходимо, чтобы отношение tCJ / превышало стехиометрическое в 1,1 раза, когда нужно получить низкие значения концентрации углерода в готовом металле. Дальнейшее уменьшение этой величины нецелесообразно из-за сильного возрастания концентрации кнслорода, так как их взаимосвязь имеет нелинейный характер. Максимальная величина (2,1) превышения этого отношения целесообразно, когда нужно получить низкое значение концентрации кислорода в готовом металле. .Дальнейшее возрастание этой величины нецелесообразно, так как это может привести к повышению концентрации углерода, выше, чем это требуется для большого класса низкоуглеродистых марок сталей. Определено, что для улучшения кннетических условнй процесса вакуумирования целесоо разно иметь давление (0,65-1,25 кПа или 4,99,4 мм рт. ст.), когда отношение ппф /т р составляет (1,2-1,3). Дальнейшее уменьшение этих параметров нецелесообразно, так как это увеличивает вынос металла и пыли из вакуумной камеры, что резко ухудшает условия эксплуатации оборудования и снижает его стойкость. Максимальное давление (5,40-0,6 кПа или 40-45 мм рт. ст.) целесообразно иметь при отношении (1,7-1,8), увеличивать более значение этих параметров нецелесообразно, так как это приводит к уменьшению глубины рафинирования металла из-за затухаюшего харак ра процесса и вызывает необходимость увеличения времени пребывания металла в вакуумн камере и, следовательно, снн кение ее производительности. Изменение давления в вакуумной камере целесообразно производить пропорционально изменению олюшения т /тр.. Изменение этих отношений в пределах (1,2-1,3) (1,7-1,8) обеспечивает спокойное проте| :ание процесса и достижение необходимой глубины рафинирования. Нижний предел (1,2-1,3) лимитируется термодинамикой процесса, а ве1)хний предел (1,6-1,7) - повышением угара железа в. сталеплавильных агрегатах. Пример 1. При выплавке в 300-тонном конвертере стали марки 05КП в конвертер загружают лом и заливают чугун, затем металл продувают кислородом. Во время продувки в конвертер присаживают известь и плавиковый шпат. Металл в конвертере продз вают до содержания углерода 0,06%. Во время выпуска расплава из конвертера в ковш присаживают марганец и алюминий из расчета снижения концентрации кислорода до 0,060%. После продувки металла аргоном ковш подают на стенд МНЛЗ, затем стыкуют с вакуумной камерой, которая устанавлива(;тся между основным и промежуточным ковшом. В вакуумную камеру подается металл, в котором отношение превышает стехиометрическое в 1,31 раза, при этом отношение тф/п1р составляет 1,41 и, исходя из него, в камере создают давление, равное 2,3-2,9 кПа. За счет контакта с окислительным шлаком и снижения температуры металла содержа «се углерода уменьшается с 0,06 до 0,05%, а отношение ( будет в 1,1 раза вьш1е стехиометрического, и отношение mJm снизится до 1,2. Соответственно этому значение давления в вакуумной камере уменьшают до 0,65-1,25 кПа и при таком давлении заканчивают разливку плавки. Пробы металла, отобранные от слябов, показали, что в литом металле концентрация тлерода составляла 0,03, а кислорода 0,025%, что свидетельствует о высоком качестве металпа, т. е. полученная сталь по своим свойствам соответствует классу полуспокойных сталей, предназначенных для ВГВ. Пример 2. В 100-тошюй электродуговой печи выплавляют марку стали 08ПС, предназначенную для производства белой жести. В печь заваливают 100 т металлического лома. 5 чушкового чугуна, 800 кг коксика и 3 т извести. После расплавления металл продувают кислородом с одновременным спуском первичвичного шлака. Продувку металла заканчивают при содержании углерода в расплаве 0,085%. Во время выпуска расплава в ковш присаживают ферросилиций из расчета снижения концентрации кислорода 0,053%. В вакуумную камеру подают металл, в котором-отношение С / 0 превышает стехиометрическое в 2,Граза, а отнршение гПф/ Шр