Патент на изобретение №2243269

(54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ ТИТАНСОДЕРЖАЩЕЙ СТАЛИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к производству сталей легированных титаном с низким содержанием азота. Способ выплавки низкоуглеродистой титансодержащей стали, включает выпуск расплава, ввод раскислителей, вакуумирование, после которого вводят в металл титансодержащие ферросплавы в виде титансодержащей порошковой проволоки из следующего соотношения: Qпп_Ti=100Q_ст(0,022-1,652[Mn]+61,559[S]+1,091[N]+7,585[A1]+3,063[Ti]_треб)/[Ti]_пп, где Qпп_Ti – расход порошковой проволоки с наполнителем из ферротитана (по наполнителю), кг, Q_ст – масса жидкой стали, т, [Mn], [S], [N], [A1] – содержание марганца, серы, азота и алюминия в пробе металла перед вводом порошковой проволоки, %, [Ti]_треб – требуемое содержание титана в стали, %, [Ti]_пп– содержание титана в порошковой проволоке, %. Технический результат – получение требуемого содержания титана при наименьших затратах, повышение выхода годного, увеличение стойкости сталеразливочных ковшей, снижение содержания неметаллических включений, увеличение объема производства и прибыли от реализации продукции.

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к производству сталей легированных титаном с низким содержанием азота, и может быть использовано в сталеплавильных цехах.

Известен способ раскисления и модифицирования стали, включающий подачу в ковш синтетического шлака, выпуск расплава, ввод раскислителей и титансодержащих ферросплавов, продувку силикокальцием (Бюллетень НТИ Черная металлургия, 1984, №19, с.9-30).

Недостатками данного способа являются высокий угар титана, нестабильное его содержание в готовой стали, высокое содержание азота.

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является способ производства титансодержащей стали, включающий подачу в ковш синтетического шлака, выпуск расплава, ввод раскислителей и титансодержащих ферросплавов, продувку порошкообразным силикокальцием, при этом расплав в ковше дополнительно вакуумируют, а титансодержащие ферросплавы вводят двумя порциями, первую из которых в количестве 65-85% от общего вводят перед продувкой расплава силикокальцием, а вторую – во время вакуумирования или после него, при этом силикокальций продувают с расходом 3-5 кг/т шлака на 1% окислов титана, окислившихся в шлак, а расплав вакуумируют после окончания продувки порошкообразным силикокальцием (см. описание а.с. СССР №1786109, МПК⁷ С 21 С 7/06, опубл. 07.01.93., бюл. №1).

Признаки ближайщего аналога, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения: выпуск расплава, ввод раскислителей, титансодержащих ферросплавов, вакуумирование.

Известный способ не обеспечивает получение требуемого технического результата по следующим причинам.

Найденный в известном способе прием восстановления титана из синтетического шлака путем продувки порошковым силикокальцием шлака приведет к удорожанию процесса выплавки стали за счет использования специального оборудования для вдувания, и применения дорогостоящего раскислителя.

Ввод титана двумя порциями, первая в ковш вместе со всеми раскислителями, а вторая во время вакуумирования, вызывает высокий угар его, увеличение удельного расхода, снижение выхода годного.

В то же время, окисление кремния из силикокальция, приведет к снижению основности шлака, ресульфурации металла, снижению стойкости сталеразливочных ковшей, увеличению содержания неметаллических включений.

Кроме того, данный способ нельзя применить при выплавке сталей с содержанием кремния менее 0,03%, поскольку кремний из силикокальция частично переходит в металл.

Вышеперечисленные недостатки приводят к увеличению затрат при производстве титансодержащих сталей и не позволяют использовать его при производстве сталей с низким содержанием углерода и кремния и нормированным содержанием неметаллических включений.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа выплавки стали, при котором получается требуемое содержание титана при наименьших затратах и повышении выхода годного, увеличению стойкости сталеразливочных ковшей, снижению содержания неметаллических включений.

Поставленная задача решается тем, что в способе выплавки титансодержащей стали, включающем выпуск расплава, ввод раскислителей и титансодержащих ферросплавов, вакуумирование, титансодержащие ферросплавы вводят после вакуумирования в виде титансодержащей порошковой проволоки из следующего соотношения

Qпп_Ti=100Q_ст(0,022-1,652[Mn]+61,559[S]+1,091[N]+7,585[Al]+3,063[Ti]_тpeб)/[Ti]_пп,

где Qпп_Ti – расход порошковой проволоки с наполнителем из ферротитана (по наполнителю), кг;

Q_ст – масса жидкой стали, т;

[Mn], [S], [N], [Al] – содержание марганца, серы, азота и алюминия в пробе металла перед вводом порошковой проволоки, %;

[Тi]_треб – требуемое содержание титана в стали, %;

[Ti]_пп – содержание титана в порошковой проволоке,%;

100; 0,022; 1,652; 61,559; 1,091; 7,585; 3,063 -эмпирические коэффициенты, полученные опытным путем.

Сущность заявляемого технического решения заключается в подготовке металла перед вводом титансодержащей проволоки за счет снижения активности кислорода и азота перед вводом титансодержащих ферросплавов в виде титансодержащей порошковой проволоки после раскисления металла в ковше алюминием и ферромарганцем и вакуумирования.

Раскисление металла алюминием и ферромарганцем и вакуумирование металла до ввода титансодержащих ферросплавов позволяет получить низкое содержание кислорода в металле и шлаке, связать азот алюминием и требуемое содержание титана в готовой стали.

Данный способ иллюстрируется следующим примером.

Выплавлялась сталь марки 08 пс по ГОСТ 9045-93. В кислородный конвертер залили 320 т жидкого чугуна, содержащего 4,3% углерода, 0,59% кремния, 0,21% марганца, 0,014% серы, 0,053% фосфора, и завалили 20 т твердого чушкового чугуна и 60 т металлического лома, состоящего из обрези тонколистового проката.

Плавка продувалась в 370-т кислородном конвертере. Во время выпуска плавки в ковш присадили 546 кг ферромарганца ФМн70 и 75 кг чушкового алюминия. Металл после выпуска из конвертера содержал 0,05% углерода, 0,15% марганца, 0,011% серы, 0,011% фосфора, 0,02% хрома, 0,02% никеля и 0,04% меди.

Далее металл подвергался вакуумированию в циркуляционном режиме. Масса металла перед началом вакуумирования составила 364 т.

Металл подвергался вакуумному обезуглероживанию в течение 35 мин. Остаточное разряжение в конце вакуумирования составило 0,01 мм рт.ст.

После усреднительной продувки в металл ввели 680 кг алюминиевой катанки. После этого металл содержал 0,005% углерода, 0,15% марганца, 0,009% серы, 0,003% азота, 0,011% фосфора, 0,02% хрома, 0,02% никеля, 0,04% меди и 0,05% алюминия.

Затем в металл ввели порошковую проволоку с наполнителем из ферро-титана, содержащую 69,7% титана, для получения 0,05% титана в стали. Расход порошковой проволоки определяли из выражения

Опп_тi=100·363·(0,022-1,652·0,15+61,559·0,009+1,091·0,003+7,585·0,05+3,063·0,05)/69,7=450 кг.

Готовая сталь содержала 0,005% углерода, 0,14% марганца, 0,009% серы, 0,009% фосфора, 0,02% хрома, 0,02% никеля, 0,04% меди, 0,05% алюминия, 0,05% титана и 0,005% азота.

При данном способе выплавки титансодержащих сталей получается требуемое содержание титана при наименьших затратах, повышается выход годного, увеличивается стойкость сталеразливочных ковшей, снижается содержание неметаллических включений, увеличивается объем производства и прибыль от реализации продукции.

Формула изобретения

Способ выплавки низкоуглеродистой титансодержащей стали, включающий выпуск расплава, ввод раскислителей и титансодержащих ферросплавов, вакуумирование, отличающийся тем, что титансодержащие ферросплавы вводят в металл после вакуумирования в виде титансодержащей порошковой проволоки из следующего соотношения:

Qпп_Ti=100Q_ст(0,022-1,652[Mn]+61,559[S]+1,091[N]+7,585[A1]+3,063[Ti]треб)/[Ti]пп,

где – Qпп_Ti – расход порошковой проволоки с наполнителем из ферротитана (по наполнителю), кг;

Q_ст – масса жидкой стали, т;

[Mn], [S], [N], [A1] – содержание марганца, серы, азота и алюминия в пробе металла перед вводом порошковой проволоки, %;

[Тi]_треб – требуемое содержание титана в стали, %;

[Ti]_пп – содержание титана в порошковой проволоке, %;

100; 0,022; 1,652; 61,559; 1,091; 7,585; 3,063 – эмпирические коэффициенты, полученные опытным путем.