Способ продувки металла кислородом Советский патент 1983 года по МПК C21C5/52 C21C7/00 

454) СПОСОБ ПРОДУВКИ МЕТАЛЛА КИСЛОРОДОМ

1

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее - к вьошавке стали различного назначения в дуговых печах с использованием газообразного кислорода для окисления примесей.

Известен способ гфрдувки жидкого металла в дуговой печи окислительным газом, при котором интенсивность ввода газа по ходу продувки регулируют в зависимости от состава и температуры расплава и скорости окисления углероДа 1.

Однако данный способ не позволяет получать низких содержаний азота в расплаве, гдК как не исключает кнжекции струей окислительного газа атмосферы 1речи, поскольку не предусматривает сокращения расстояния по ходу обезуглероживания от среза фурмы до поверхности ванны. Изменение интенсаюности ввода окислительного газа не позволяет сократить угар железа и расход ккслорода без увеличения длительности продувки, так КАК при уменьшении интенсивности ввода

газа снижается степень перемешивания расплава. Поэтому сокращение расхода окислительного газа и, следовательно, угара железа рационально лишь при сохранении прежней степени перемешивания.

Наиболее близким к предлагаемому является способ продувки металла в печи через водойхяаждйбмую вертикальную фурму. Продувка металла кисло10родом производится при одном фиксированном положении среза фурмы относительно поверхности ванны - обычно 25ОЗОО мм, и это положение среза по ходу продувки не меняется f 2 J .

15

Одашко в проиессе продувки кислородом уменьшается содержание углерода в металле, что при неизменном расстоянии среза фурмы поверхность ванны приводит к насыщению расплава азотом за

20 счет ивжегапга кислородной струей атмосферы печи.

Повышение содержания азота в малоуг леродистых сталях (до О,О16% при со3SSSe7

держшпшх углерода 0,01-0,05%) не позволяют получать нестареющий по магнитным и механическим свойс гвам холош окатаз-1ый тшст.i С другой стороны, неизменное во врем продувки положение среза фурмы относительно поверхности ванны не позволяет С1шзить инжекцию атмосферы струей кислорода и сократить расход последнезгчэ к концу продувки, так как при этом сокращается газодинамическое воздействие струи на металл, уменьшается степень перемешива1шя и, следовательно, глубина обезуглероживания расплава. Сохранить газодинакжческое воздействие струи на расплав при уменьшении расхода кислорода возмолшо, лишь уменьшив расстояние срез фурмы - поверхность расплава. Цель изобретения - сокращение угара железа, расхода кислорода и насыщения металла азотом. Поставленная цепь достигается тем, что согласПо способу продувки металла кислородом в дуговой печи через водоохлаждаемую фурму по мере снижения содержания углерода в расплаве уменьшают отношение рассто5шия от среза фурмы до поверхности ванны металла к диаметру выходного сечения кислородной струт с 12-20 до 0,5-5, а расход кислорода на 1 т металла - с О,ЗО-0,42 до 0,08-0,20 . Применение указанных приемов позво ляет исключить заметаливание фурмы шлакометаллической эмульсией в период продуташ металла кислородом, поскольку опускание среза фурмы Происходит по мере уменьшения кипения металла в про цессе обезуглероживания. При этом заметно сокращается инже1шия азота в 1шслород11ую струю. Появляется возможность сократить расход кислорода для обезуглерожнвазшя металла без увеличения длительности окислителънохч) период так как сохраняется газодинамическое воздействие струи на металл. За счет сокращения расхода кислорода снижается угар железа при продувке. Параметр-отношение расстояния от среза фурмы до поверхности ванны к диаметру выходного сечения струи позволяет однозначно определитль газодинам ческое воздействие струи на ванну мета ла при различных диаметрах)Српла фурм расходах и расстояииях от среза мы до поверхности ванны. Такой критерий удобно связываЗЕЪ со временем и содержанием углерода -в металле по ходу про дуыси ванны кислородом.

Исходя из данных опытно-промышле1шых плавок, устанавл)1вают, что при диаметре выходного сечешш струи, равном 20-25 мм, оптимальным уменьшешгем отаошения расстояния от среза фурмы ДО поверхности ванны к диаметру выходного сечения струи являются величины с 12-20 до 0,5-5, что исключает заметаливание фурмы брызгами шлакометаллической эмульсии в начале кипения, в процессе его проведения. Опускание сре за фурмы в начале продувки на величину отношения менее 12 приводит к замета- яиванию lyrpjfAbi, а более. 20 - к насыще- нию металла азотом. Сообразно этому нецелесообразны отношения менее 0,5 и более 5 в конце продувки. Уменьшение расхода газа в- начале продувки менее 0,30 м /мин на 1 т металла удлиняет окисл11тельный период, а более 0,42 м /мин - приводит к повышенному угару железа. Сокращение расхода кислорода в конце продувки до величины менее 0,08 м /мин на 1 т металла приводит к заметаливанию фурмы, а более 0,20 м /мин - к повышенному угару железа и расходу хшслорода. Пример. При вьншавке стали 20 для трубной заготовки в ЮО-тонную дуговую печь загружают скрап, чугун, известь (30 кг/т), железорудные материалы (25 кг/т). После расплавления шихты и проведения дефосфораяии приступают к продувке металла кислородом. Устанавливают срез фурмы с диаметром выходного сечения струи, равным 20 мм, на расстояние 400 мм от поверхности ванны (при этом отношение расстоязшя от среза фурмы до поверхности ванны к диаметру выходного сечения струи составляет 400:20 20). Определяют содержание углерода, которое равно 0,6% и подают кислород на ФУР.МУ с расходом на 1 т, равным 0,42 . При снижении содержания углерода в металле до 0,5О, 0,40, 0,35, 0,30, 0,20 и 0,12% срез фурмы, устанавливают на 360, ЗОО, 200, 1ОО, 8О и 10 мм, а расход кислорода на 1 т металла снижают до 0,4О, 0,36, О,30, О,26, О,24, 0,20 соответственно и заканчивают продувку при последних значениях указанных величин, что соответствует отношению 1О: ,5. Угар железа сокращается на 2,1%, расход кислорода на 28%, а насьшение металла азотом на 47%. П р и м е р 2, При вБШлавке стали 25Г2С в 100-то1шьгх дуговых печах после расплавления шихты приступают к продувке металла кислородом. Устанавливают срез фурмы с диаметром выходного сечения струи, равным 25 мм, на расстошше 300 мм (при этом отношение расстояния от среза фурмы до поверх ности ванны к диаметру выходного сече- нйя струи составляет 300:25 12). Определяют содержание углерода в металле, которое равно 0,46%, и подают кислород на фурму с расходом на 1 т, равным 0,36 . При снижении содернсания углерода до 0,40, 0,30, 0,20 и 0,15% уменьшают отношение расстояния от срез фурмы до поверхности ванны к диаметру выходного сечения струи до величины 10, 8, 6 и 5 соответственно, а расход кислорода на 1 т металла до 0,28, 0,20, 0,18 и 0,14 м /мин соответственно. При последних указанных величинах заканчивают продувку. Угар железа со- крашается на 1,8%, расход кислорода на 34%, а насьш1ение металла азотом на 33%.

Пример 3. При выплавке углеродистой стали Ст 5 в бО-тонной духчэвой печи после расплавления шихты н проведения дефосфораыни приступают к продувке металла кислородом. Устанавливают срез фурмы с диаметром выходного сечения струи, равным 20 .мм, на расстояние 32О мм от поверхности ванны (при этом отношение расстояния от. среза фурмы до поверхности ванны к диаметру выходного сечения струи составляет 320:20 ). Определяют содержание углерода В металле, которое равно 0,20%, и подают кислород на фурму с расходом на 1 т, равным 0,ЗО . При снижении содержания углерода в металле до 0,16, 0,12, О, О 5% уменьшают отношение расстояния от среза фурмы до поверхности

24%, а насыщение металла азотом на 38,7%.

Опробование предлагаемого способа продувки металла кислородом в мошных

100-ачэнных дуговых печах .показывает, что за счет снижения угара жепеза {в среднем на 1,65%), расхода кислорода (в среднем на 27%) и насыщения металла азотом (в среднем на 40%) годовой

экономический эффект на 1 т стали составляет 2 руб. 06 коп.

Формула изобретения

Способ продувки металла кислородом в дуговой печи через водоохлаждаемую фурму, отличающийся тем, что, с целью сокращения угара железа. ванны к диа гетру выходного сечения струи до величины 12,6 и 2,75 соответ ственно, что соответствует расстоянию от среза фурмы до поверхности ванны 240, 180 и 55 мм соответственно, а расход кислорода на 1т металла до О,22, 0,11 и 0,08 м /мин. При последних указанных величинах заканчивают продувку гсислородом. Угар железа сократают на 1,05%, расход кислорода на расхода кислорода н насьш1ения металла азотом, по мере снижения содержания углерода в расплаве уменьшают отношение расстояния от среза фурмы до поверхности ванны металла к диаметру выходного сечения кислородной струи с 12-20 до 0,5-5, а расход кислорода на 1 т метал-, ла - с 0,30-0,42 до 0,08-0,20 MVMHH. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 248724, кл. С 21 С 5/52, 1969., 2.Михайлов О. А. Производство электростали с применением кислорода. М., Металлургия, 1964, с. 58.