Патент на изобретение №2269579
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ КОРДОВОГО КАЧЕСТВА
(57) Реферат:
Изобретение относится к черной металлургии, а именно к производству высокоуглеродистой стали кордового качества. Способ получения высокоуглеродистой стали кордового качества включает выплавку, выпуск металла в стальковш, раскисление его в стальковше, внепечную обработку, продувку металла аргоном и его разливку. Выпуск металла из печи в стальковш осуществляют при содержании углерода в металле не более 0,55%, а раскисление металла в стальковше проводят в несколько этапов: до начала выпуска металла из печи на дно стальковша присаживают науглероживатель, после наполнения ковша металлом 5…10 тонн присаживают шлакообразующие материалы, после наполнения стальковша металлом наполовину осуществляют присадку ферросплавов и осуществляют продувку металла в стальковше аргоном, после чего производят внепечную обработку металла переменной основности. Использование изобретения обеспечивает максимальное удаление серы и углерода. 8 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл.
Изобретение относится к черной металлургии, а именно к производству в сталеплавильных цехах высокоуглеродистой стали кордового качества, предназначенной для изготовления проволоки бортовой, латунированной, для рукавов высокого давления и стальных канатов. Известны способы получения высокоуглеродистой стали кордового качества в цехах металлургического производства, включающие в себя выплавку металла в дуговой сталеплавильной печи, раскисление, внепечную обработку на установках “печь-ковш” и циркуляционном вакууматоре “RH” [1], [2], [3]. Недостатки данных способов в том, что технологическая схема производства стали отличается высокой трудоемкостью и большими затратами. В качестве прототипа принят способ производства стали для металлокорда [4], включающий выплавку, присадку окатышей и нагрев металла до 1650…1680°С и выпуск металла из печи в ковш при содержании С Недостатком известного способа является: использование дорогостоящих материалов, отсутствие десульфурации в ковше на выпуске металла, длинная, негибкая технологическая схема производства стали с большой трудоемкостью и высокими затратами при разливке на сечение 250×300 мм, высокая эрозия футеровки шлакового пояса с/ковша кислым шлаком В=0,8-1,1. Задача, решаемая изобретением, заключается в усовершенствовании технологии внепечной обработки стали, включающей наведение шлака переменной основности и продувку металла аргоном через две донные фурмы, и получении требуемого состава металла и шлака. Технический результат, достигаемый при использовании способа, состоит в максимальном удалении серы и кислорода, а также модификации и ассимиляции неметаллических включений в стали и получении стали кордового качества с плотностью неметаллических включений не более 1000 вкл/см2 и размером не более 9 мкм, содержанием азота и кислорода Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что способ получения высокоуглеродистой стали кордового качества включает выплавку, нагрев металла, выпуск металла в стальковш, раскисление металла в стальковше, присадку материалов, внепечную обработку, доводку металла по химическому составу, наводку шлака, продувку металла аргоном и его разливку. По изобретению выпуск металла из печи в стальковш осуществляют при содержании углерода в металле не более 0,55%. Раскисление металла в стальковше при выпуске из печи проводят в несколько этапов: сначала, до начала выпуска металла из печи, на дно стальковша присаживают науглероживатель. После наполнения ковша металлом 5…10 т присаживают шлакообразующие материалы. После наполнения стальковша металлом наполовину, осуществляют присадку ферросплавов в расчете на среднее заданное значение элементов в марке стали и, не скачивая шлак, осуществляют продувку металла в стальковше аргоном. Затем производят внепечную обработку металла на установке печь-ковш шлаками переменной основности, причем 70…80% времени металл выдерживают под белым высокоосновным шлаком, а 20…30% времени под покровным низкоосновным шлаком и осуществляют продувку металла аргоном через донные фурмы. Выпуск расплава из печи осуществляется при температуре 1600…1660°С и содержании углерода 0,21…0,55% и серы 0,015%, при этом содержание цветных примесей (Cr, Ni, Cu) и азота составляет соответственно 0,04% и 0,004%. Продувку металла в стальковше осуществляют в течение 5…8 минут без скачивания шлака, поддерживаемого в жидкоподвижном состоянии. Наводку высокоосновного шлака на печь в ковше осуществляют в соотношении СаО/CaF2 3:1, с кратностью шлак/металл 1,1…1,4/100, а раскисление шлака коксовой смесью с расходом 1,5…2,5 кг/т для получения основности В=2,8…5,0. Наводку низкоосновного шлака осуществляют присадкой флюса – кварцевого песка (SiO2 где В – основность шлака; 10…20 мин – время обработки металла под покровным шлаком. Продувку аргоном через донные фурмы в стальковше производят в течение 10…20 минут без оголения зеркала металла в районе продувочных пятен с расходом 30…125 литров в минуту. Перед разливкой стали на участке стальковш-промковш осуществляют защиту струи металла с помощью погружной огнеупорной трубы с подачей в полость трубы аргона. Разливку стали на машине непрерывного литья заготовок производят на сечении кристаллизатора 125×125 мм. Способ позволяет получать плотность и размер неметаллических включений, не превышающих 1000 вкл/см2 и 9 мкм, соответственно. Отличие заявленного решения от прототипа в том, что выпуск металла из печи в стальковш осуществляют при содержании углерода в металле не более 0,55%. Раскисление металла в стальковше при выпуске из печи проводят в несколько этапов: сначала, до начала выпуска металла из печи, на дно стальковша присаживают науглероживатель. После наполнения ковша металлом 5…10 тонн присаживают шлакообразующие материалы. После наполнения стальковша металлом наполовину, осуществляют присадку ферросплавов в расчете на среднее заданное значение элементов в марке стали и, не скачивая шлак, осуществляют продувку металла в стальковше аргоном. Затем производят внепечную обработку металла на установке печь-ковш шлаками переменной основности, причем 70…80% времени металл выдерживают под белым высокоосновным шлаком, а 20…30% времени под покровным низкоосновным шлаком и осуществляют продувку металла аргоном через донные фурмы. Выпуск расплава из печи осуществляется при температуре 1600…1660°С и содержании углерода 0,21…0,55% и серы 0,015%, при этом содержание цветных примесей (Cr, Ni, Cu) и азота составляет соответственно 0,04% и 0,004%. Продувку металла в стальковше осуществляют в течение 5…8 минут без скачивания шлака, поддерживаемого в жидкоподвижном состоянии. Наводку высокоосновного шлака на печь в ковше осуществляют в соотношении СаО/CaF2 3:1 с суммарным количеством 6-7 кг/т и с кратностью шлак/металл 1,1…1,4/100, а раскисление шлака коксовой смесью с расходом 1,5…2,5 кг/т для получения основности В=2,8…5,0. Наводку низкоосновного шлака осуществляют присадкой флюса – кварцевого песка (SiO2 где В – основность шлака; 10…20 мин – время обработки металла под покровным шлаком. Продувку аргоном через донные фурмы в стальковше производят в течение 10…20 минут без оголения зеркала металла в районе продувочных пятен с расходом 30…125 литров в минуту. Перед разливкой стали на участке стальковш-промковш осуществляют защиту струи металла с помощью погружной огнеупорной трубы с подачей в полость трубы аргона. Разливку стали на машине непрерывного литья заготовок производят на сечении кристаллизатора 125×125 мм. Способ позволяет получать плотность и размер неметаллических включений, не превышающих 1000 вкл/см2 и 9 мкм, соответственно. Изобретение поясняется таблицами, 1, 2 и 3 и чертежом, на котором показана тройная диаграмма состава неметаллических включений. В таблице 1 представлены технологические параметры внепечной обработки и полученные результаты опытных плавок. Разливку опытных плавок осуществляли на 6-ти ручьевой машине непрерывного литья заготовок радиального типа с радиусом 5.0 м. Скорость вытягивания заготовок регулировали уровнем металла в промежуточном ковше и поддерживалась в пределах 2.1-2.4 м/мин. В таблице 2 приведены технологические параметры разливки стали. Результаты металлографического анализа и состав оксидных включений катанки Из таблицы 3 и чертежа металлографические исследования показывают, что плотность и размер неметаллических включений находится на одном уровне с кордовой сталью и соответственно не превышают 1000 вкл/см2 и 9 мкм. Пример конкретной реализации способа: Способ получения высокоуглеродистой стали кордового качества опробован на Республиканском унитарном предприятии “Белорусский металлургический завод”. Выплавка высокоуглеродистой стали кордового качества с плотностью по неметаллическим включениям не более 1000 вкл./см2 без вакуумной дегазации и разливкой на малом сечении 125×125 мм производилась в соответствии с временным технологическим регламентом в дуговой сталеплавильной печи (ДСП). Нагрев металла в печи производился при температуре 1600…1660°С. Выпуск расплавленного металла из ДСП в стальковш производился при содержании углерода 0.21…0.55% и серы …0.015%, при этом цветные примеси (Cr, Ni, Cu) и азот составили соответственно 0.04% и 0.004%. Перед выпуском металла в стальковш на его дно присаживали 150…260 кг науглероживателя с содержанием углерода от 96% и более, при открытии плавки и наполнении стальковша 5…10 т металлом присаживали 500-600 кг извести (СаО) и 170-200 кг плавикового шпата (CaF2), а после наполнения 50 тонн 100-тонного стальковша металлом присаживали ферросплавы – ферросилиций (FeSi) и силикомарганец (ферромарганец) SiMn(FeMn) на средне заданное значение состава элементов в металле. Одновременно, не скачивая шлак, производили продувку металла в стальковше аргоном с расходом 68-110 л/мин в течение 8-10 мин. Затем стальковш передается на установку печь-ковш. В связи с тем, что предлагаемая технология не предусматривала обработку металла под вакуумом, в целом, внепечное рафинирование в стальковше на установке печь-ковш определяли временем разливки одной плавки и оно составило от 52 до 64 минут. Основная задача на установке печь-ковш сводилась к получению требуемого состава металла и шлака, максимальному удалению серы и кислорода, а также модификации и ассимиляции неметаллических включений из стали. Так, шлакообразующие материалы присаживали в соотношении CaO/CaF2, равном 3:1, с получением кратности шлак-металл, равной 1.1…1.4/100. Семьдесят процентов времени обработки металла на печь-ковше проводили под белым высокоосновным шлаком с основностью 2.8…5.0. Для проведения диффузионного раскисления металла присаживали раскисляющую коксовую смесь с удельным расходом 1.5…2.2 кг/т и за 10…18 минут до передачи плавки в стальковше на машину непрерывной разливки заготовок (МНЛЗ) присаживали флюс (SiO2 С печь-ковша стальковш передавали на участок разливки, где осуществлялась защита струи металла на участке стальковш-промковш при помощи погружной огнеупорной трубы с подачей в полость аргона с расходом от 20 до 40 л/мин. Разливку опытных плавок осуществляли на 6-ти ручьевой машине непрерывной литой заготовки радиального типа с радиусом 5.0 м на сечении кристаллизатора 125×125 мм. Скорость вытягивания заготовок регулировалась уровнем металла в промежуточном ковше и поддерживалась в пределах 2.1…2.4 м/мин. Технологические параметры разливки приведены в таблице 2. Результаты металлографического анализа и состав оксидных включений катанки Преимуществом технического решения является: 1. Чистое – углеродное раскисление на выпуске в период до наполнения ковша металлом на 1/2 объема. 2. Проведение десульфурации в начальный момент выпуска металла в стальковше и на протяжении внепечной обработки стали. 3. Высокая сорбционная и ассимилирующая способность шлака к неметаллическим включениям и поддержание его в жидкоподвижном состоянии при низких значениях температуры металла в стальковше (1525…1550°С) на установке печь-ковш. 4. Отсутствие эрозии рабочей футеровки шлакового пояса в стальковше при обработке металла на установке печь-ковш. Источники информации: 1. BY 3462 С1, 30.09.2000 г. 2. BY 4286 С1, 30.03.2002 г. 3. BY 4756 С1, 30.12.2002 г. 4. BY 2652 С1, 30.03.1999 г. (прототип).
Формула изобретения
1. Способ получения высокоуглеродистой стали кордового качества, включающий выплавку, нагрев металла, выпуск металла в стальковш, раскисление металла в стальковше, присадку материалов, внепечную обработку, доводку металла по химическому составу, наводку шлака, продувку металла аргоном и его разливку, отличающийся тем, что выпуск металла из печи в стальковш осуществляют при содержании углерода в металле не более 0,55%, а раскисление металла в стальковше при выпуске из печи проводят в несколько этапов: до начала выпуска металла из печи на дно стальковша присаживают науглероживатель, после наполнения ковша металлом 5-10 т присаживают шлакообразующие материалы, после наполнения стальковша металлом наполовину осуществляют присадку ферросплавов в расчете на среднее заданное значение элементов в марке стали и, не скачивая шлак, осуществляют продувку металла в стальковше аргоном, после чего производят внепечную обработку металла на установке печь-ковш шлаками переменной основности, причем 70-80% времени металл выдерживают под белым высокоосновным шлаком, а 20-30% времени – под покровным низкоосновным шлаком и осуществляют продувку металла аргоном через донные фурмы. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что выпуск расплава из печи осуществляют при температуре 1600-1660°С и содержании углерода 0,21-0,55% и серы 0,015%, при этом содержание цветных примесей: Cr, Mi, Cu и азота составляет соответственно 0,04% и 0,004%. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что продувку металла в стальковше осуществляют в течение 5-8 мин без скачивания шлака, поддерживаемого в жидкоподвижном состоянии. 4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что наводку высокоосновного шлака осуществляют в соотношении СаО:CaF3 3:1, с кратностью шлак:металл 1,1-1,4:100, а раскисление шлака коксовой смесью с расходом 1,5-2,5 кг/т для получения основности В=2,8-5,0. 5. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что наводку покровного низкоосновного шлака осуществляют присадкой флюса – кварцевого песка SiO2 где В – основность шлака; 10-20 мин – время обработки металла под покровным шлаком. 6. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что продувку аргоном через донные фурмы в стальковше производят в течение 10-20 мин без оголения зеркала металла в районе продувочных пятен с расходом 30-125 л в минуту. 7. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что перед разливкой стали на участке стальковш – промковш осуществляют защиту струи металла с помощью погружной огнеупорной трубы с подачей в полость трубы аргона. 8. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что разливку стали на машине непрерывного литья заготовок производят на сечении кристаллизатора 125×125 мм. 9. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что получают сталь с плотностью и размером неметаллических включений, не превышающих 1000 вкл/см2 и 9 мкм соответственно.
РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
0,20%. При выпуске металла из печи в стальковш присаживают известь, кварцевый песок в соотношении 1,25:1. Кварцевый песок присаживают с содержанием SiO2 не менее 97%, а известь с содержанием СаО не менее 92% и суммарным количеством 4-5 кг на тонну стали. До начала раскисления ферросилицием присаживают науглероживатель с содержанием углерода не менее 99%. Присадка ферросилиция производится из расчета получения кремния в стали 0,18…0,25%. В процессе выпуска металл перемешивают аргоном через пористую пробку в днище стальковша, затем сливают шлак, после выпуска в течение 10 минут металл перемешивают аргоном, окончательная доводка металла по химическому составу и температуре производится на установке печь-ковш. Затем производят нагрев металла до температуры на 25-35°С выше требуемой по технологии разливки, наводят шлак из смеси извести 2,0 кг/т и кварцевого песка 2,5 кг/т. Внепечную обработку заканчивают продувкой металла аргоном без электронагрева в течение 25-30 мин, после чего стальковш с металлом передают на машину непрерывного литья заготовок (МНЛЗ), где сечение кристаллизаторов составляет 250×300 мм.
98%) с расходом 0,7…2,3 кг/т, согласно выражению 2,8…5,0
5,5 мм по конкретному выполнению с опытных образцов и сравнительных (результаты 2002 г.) – по штатной технологии с вакуумной обработкой стали представлены в таблице 3 и диаграмме на чертеже.
