Патент на изобретение №2156308
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ СТАЛИ В КОВШЕ
(57) Реферат: Изобретение относится к металлургии, конкретнее к комплексной внепечной обработке металла в ковше для последующей непрерывной разливки стали. Технический результат – повышение степени десульфурации и нагрева стали. Способ обработки стали в ковше включает выпуск стали из сталеплавильного агрегата (СА) в ковш, подачу в ковш в процессе выпуска стали шлаковой смеси (ШС). Расход (ШС) устанавливают по зависимости: G = K1  (S1 – S2)MT, (кг/т стали), где S1 – содержание S в стали, сливаемой в ковш из СА, мас.%; S2 – необходимое содержание S в стали после ее обработки в ковше, мас.%; М – масса стали в ковше, т; Т – температура стали в (СА) перед выпуском, oС; К1 – эмпирический коэффициент, равный 0,0026-0,0074, кг/т2%°С. Затем в ковш подают алюминиевую проволоку (АП) и продувают сталь кислородом сверху с расходом, определяемым по зависимости: Q = K2 MGq(S1-S2)/t, м3/минт стали, где – время продувки стали кислородом, мин; q – расход (АП), кг/т стали; t -температура стали в ковше при начале обработки, °С; K2 – эмпирический коэффициент, равный 0,06-130, м3°С/тмин2%кг2. В качестве (ШС) используют твердую (ШС), состоящую, мас.%: известь 50-90, гранулированный алюминий 1-30; плавиковый шпат – остальное. 1 табл.
Изобретение относится к металлургии, конкретнее к комплексной внепечной обработке металла в ковше для последующей непрерывной разливки стали. Наиболее близким по технической сущности является способ обработки стали в ковше, включающий выпуск стали из сталеплавильного агрегата в ковш, подачу в ковш в процессе выпуска стали шлаковой смеси, последующую подачу в ковш алюминиевой проволоки, продувку стали в ковше кислородом и нейтральным газом сверху через погружную фурму. В качестве шлаковой смеси используют жидкий известково-глиноземистый шлак (Технология производства стали в современных конвертерных цехах. С.В. Колпаков и др. М.: Машиностроение, 1991, с. 212). Недостатком известного способа является низкая эффективность обработки стали в ковше, в том числе процесса десульфурации и нагрева стали. Это объясняется применением жидкого известково-глиноземистого шлака, а также нерегламентированными расходами алюминия, кислорода и шлака. В этих условиях жидкий известково-глиноземистый шлак имеет низкую сульфидную емкость, т.к. нерегламентированные расходы алюминия и кислорода не позволяют поддерживать шлак в жидкоподвижном состоянии при оптимальной температуре, что снижает кинетику процесса десульфурации металла. Кроме того, нерегламентированная подача кислорода и алюминия не позволяет эффективно и полно протекать экзотермическим реакциям взаимодействия кислорода и алюминия. Технический эффект при использовании изобретения заключается в повышении степени десульфурации и нагрева стали. Указанный технический эффект достигают тем, что способ обработки стали в ковше включает выпуск стали из сталеплавильного агрегата в ковш, подачу в ковш в процессе выпуска стали шлаковой смеси, последующую подачу в ковш алюминиевой проволоки, продувку стали в ковше кислородом и нейтральным газом сверху через погружную фурму. Расход шлаковой смеси устанавливают по зависимости: G = K1 (S1 – S2)MT;где G – расход шлаковой смеси, кг/т стали; S1 – содержание серы в стали, сливаемой в ковш из сталеплавильного агрегата, мас.%; S2 – необходимое содержание серы в стали после ее обработки, мас.%; M – масса стали в ковше, т; T – температура стали в сталеплавильном агрегате перед выпуском в ковш, oC; K1 – эмпирический коэффициент, учитывающий физико-химические закономерности обработки стали в ковше шлаковой смесью, равный 0,0026 – 0,0074, кг/т2 %oC.
В качестве шлаковой смеси используют твердую шлаковую смесь, состоящую, мас.%:известь – 50 – 90 гранулированный алюминий – 1 – 30 плавиковый шпат – остальное После подачи твердой шлаковой смеси в ковш подают алюминиевую проволоку и продувают сталь кислородом сверху с расходом, определяемым по эмпирической зависимости: Q = K2 MGq(S1-S2)/t,где Q – расход кислорода, м3/мин т стали; – время продувки стали кислородом, мин;q – расход алюминиевой проволоки, кг/т стали; t – температура стали в ковше при начале обработки, oC; K2 – эмпирический коэффициент, учитывающий физико-химические закономерности взаимодействия твердой шлаковой смеси и стали в процессе ее продувки кислородом, равный 0,06 – 130, м3 oC/тмин2%кг2.
Повышение степени десульфурации и нагрева стали будет происходить вследствие использования твердой шлаковой смеси и необходимых расходных и временных параметров обработки стали в оптимальных пределах. Наличие в шлаковой смеси гранул алюминия предопределяет образование легкоплавкой эвтектики соединений на основе Al2O3. При этом обеспечивается быстрый перевод извести в жидкое состояние вследствие образования и присутствия в расплаве Al2O3 и необходимых локальных температур по объему стали в ковше.
Диапазон значений эмпирического коэффициента K1 в пределах 0,0026 – 0,0074 объясняется физико-химическими закономерностями взаимодействия твердой шлаковой смеси и стали в процессе ее выпуска из сталеплавильного агрегата. При больших значениях не будет происходить десульфурация стали в необходимых пределах. При меньших значениях будет происходить перерасход шлаковой смеси без дальнейшего снижения содержания серы в стали.
Указанный диапазон устанавливают в зависимости от разницы необходимого содержания серы в стали после ее обработки и содержания серы в стали, выпускаемой из сталеплавильного агрегата, а также емкости ковша.
Диапазон значений эмпирического коэффициента K2 в пределах 0,06 – 130 объясняется физико-химическими закономерностями процесса десульфурации стали при ее обработке в ковше под слоем шлака. При меньших значениях будет происходить перерасход кислорода. При больших значениях расход кислорода будет ниже необходимых значений.
Указанный диапазон устанавливают в зависимости от величины необходимого содержания серы в готовой стали и емкости ковша.
Диапазон величин содержания компонентов в твердой шлаковой смеси в заявляемых пределах объясняются физико-химическими закономерностями десульфурации стали. При меньших и больших значениях не будет обеспечиваться необходимая эффективность удаления серы из стали. При больших значениях будет происходить перерасход твердой шлаковой смеси.
Указанные диапазоны устанавливают в зависимости от содержания серы в стали, выпускаемой из сталеплавильного агрегата.
Анализ научно-технической и патентной литературы показывает отсутствие совпадения отличительных признаков заявляемого способа с признаками известных технических решений. На основании этого делается вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию “изобретательский уровень”.
Ниже дан вариант осуществления изобретения, не исключающий другие варианты в пределах формулы изобретения.
Способ обработки стали в ковше осуществляют следующим образом.
Пример. В процессе обработки сталь с химическим составом, мас.%: C = 0,02 – 0,30; Si = 0,02 – 1,0; Mn = 0,10 – 2,0; Al = 0,02 – 0,10; S = 0,010 – 0,035 выпускают из конвертера в ковш. В процессе выпуска в ковш подают твердую шлаковую смесь. После наполнения металлом ковш подают на установку доводки металла, где в ковш подают алюминиевую проволоку при помощи трайбаппарата диаметром 8 – 12 мм со скоростью 5 – 10 м/с и одновременно продувают кислородом сверху через погружную фурму. После продувки кислородом сталь в ковше продувают нейтральным газом, например, аргоном с расходом 0,3 – 2,0 м3/тмин в течение 2 – 15 мин.
Расход шлаковой смеси устанавливают по зависимости:G=K1 (S1-S2)MT,где G – расход шлаковой смеси, кг/т стали; S1 – содержание серы в стали, сливаемой в ковш из сталеплавильного агрегата, мас.%; S2 – необходимое содержание серы в стали после ее обработки в ковше, мас.%; M – масса стали в ковше, т; T – температура стали в конвертере перед выпуском, oC; K1 – эмпирический коэффициент, учитывающий физико-химические закономерности процесса обработки стали в ковше шлаковой смесью, равный 0,0026 – 0,0074, кг/т2 %oC.
Затем в ковш подают алюминиевую проволоку и продувают сталь кислородом сверху с расходом, определяемым по зависимости:Q = K2 MGq(S1-S2)/t;где Q – расход кислорода, м3/мин т стали; – время продувки стали кислородом, мин;q – расход алюминиевой проволоки, кг/т стали; t – температура стали в ковше при начале обработки, oC; K2 – эмпирический коэффициент, учитывающий физико-химические закономерности взаимодействия шлаковой смеси и стали в процессе ее продувки кислородом, равный 0,06 – 130, м3 oC/тмин2%кг2.
В качестве шлаковой смеси используют твердую шлаковую смесь, состоящую, мас.%:известь – 50 – 90 гранулированный алюминий – 1 – 30 плавиковый шпат – остальное В процессе обработки стали в ковше под слоем шлака при подаче алюминия и кислорода в сталь протекают окислительные экзотермические реакции взаимодействия кислорода и алюминия. Эти реакции протекают с большим выделением тепла. Это позволяет нагреть металл и шлак до оптимальных температур и повысить жидкоподвижность и активность шлака, что повышает кинетические процессы десульфурации стали. В таблице приведены примеры осуществления способа обработки стали в ковше с различными технологическими параметрами. В первом и пятом примерах не обеспечивается необходимое снижение содержания серы в обработанной стали и ее нагрев. В оптимальных примерах 2 – 4 обеспечивается необходимая десульфурация стали при одновременном ее нагреве. Применение изобретения позволяет повысить выход годной стали для непрерывной разливки по химсоставу и температуре на 50 – 60%. Формула изобретения
G = К1 (S1-S2)МТ,где G – расход шлаковой смеси, кг/т стали; S1 – содержание серы в стали, сливаемой в ковш из сталеплавильного агрегата, мас.%; S2 – необходимое содержание серы в стали после ее обработки в ковше, мас.%; М – масса стали в ковше, т; Т – температура стали в сталеплавильном агрегате перед выпуском в ковш, oC; К1 – эмпирический коэффициент, учитывающий физико-химические закономерности обработки стали в ковше шлаковой смесью, равный 0,0026 – 0,0074, кг/т2 %oC,при этом в качестве шлаковой смеси используют твердую шлаковую смесь, состоящую, мас.%: Известь – 50 – 90 Гранулированный алюминий – 1 – 30 Плавиковый шпат – Остальное после подачи твердой шлаковой смеси в ковш подают алюминиевую проволоку и продувают сталь кислородом сверху с расходом, определяемым по эмпирической зависимости: Q = K2 MGq(S1-S2)/t,где Q – расход кислорода, м3/мин т стали; – время продувки стали кислородом, мин;q – расход алюминиевой проволоки, кг/т стали; t – температура стали в ковше при начале обработки, oC; К2 – эмпирический коэффициент, учитывающий физико-химические закономерности взаимодействия твердой шлаковой смеси и стали в процессе ее продувки кислородом, равный 0,06 – 130, м3 oC/тмин2%кг2.
РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||
