Патент на изобретение №2202628

Published by on




РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ



ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(19) RU (11) 2202628 (13) C2
(51) МПК 7
C21C7/06
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Статус: по данным на 07.04.2011 – действует

(21), (22) Заявка: 2001117600/02, 28.06.2001

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

28.06.2001

(45) Опубликовано: 20.04.2003

(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске:
ЯКУШЕВ А.М. Справочник конвертерщика. – Челябинск: Металлургия, Челябинское отделение, 1990, с.276-285. RU 2086665 C1, 10.08.1997. RU 2026366 C1, 10.01.1995. RU 95104329 A1, 10.12.1996. SU 1154341 A, 07.05.1985. SU 1174482 A, 23.08.1985. SU 1235926 A1, 07.06.1986. SU 1298250 A1, 23.03.1987. SU 1790611 A3, 23.01.1993. GB 2043110, 01.10.1980. FR 2020663 B, 28.08.1970. JP 54-19364, 14.07.1979. AT 337238, 26.06.1977. WO 90/01071 A1, 08.02.1990.

Адрес для переписки:

111538, Москва, ул. Косинская, 18/3, кв.146, В.И. Лебедеву

(71) Заявитель(и):

Открытое акционерное общество “Новолипецкий металлургический комбинат”

(72) Автор(ы):

Чернов П.П.,
Кукарцев В.М.,
Ларин Ю.И.,
Захаров Д.В.,
Филяшин М.К.,
Хребин В.Н.,
Суханов Ю.Ф.,
Ярошенко А.В.,
Нырков Н.И.,
Дагман А.И.,
Лебедев В.И.

(73) Патентообладатель(и):

Открытое акционерное общество “Новолипецкий металлургический комбинат”

(54) СПОСОБ РАСКИСЛЕНИЯ И ЛЕГИРОВАНИЯ СТАЛИ


(57) Реферат:

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к раскислению и легированию стали в процессе выпуска из конвертера в сталеразливочный ковш. Технический результат заключается в регламентации и упорядочении режимов присадки в ковш ферросплавов и легирующих материалов, в повышении степени усвоения углерода, марганца, алюминия из ферросплавов и легирующих материалов, а также в повышении эффективности удаления продуктов раскисления из жидкой стали. Способ раскисления и легирования стали включает выплавку стали в конвертере, выпуск ее из конвертера в сталеразливочный ковш, подачу в ковш в процессе выпуска раскислителей и легирующих материалов в виде ферросплавов и алюминия тремя порциями. Первую порцию из кремнийсодержащих ферросплавов и науглероживателя с весовым соотношением 1:(0,1-10,0) вводят с начала выпуска под струю стали до наполнения ковша в пределах 0,2-0,3 высоты его рабочей полости. Весовой расход М1 в кг/т выплавляемой стали кремнийсодержащих ферросплавов в первой порции устанавливают по соотношению М1121)t/С1, где С1 – содержание углерода в стали перед выпуском из конвертера, мас.%; С2 – необходимое содержание углерода в стали после ее выпуска из конвертера, мас. %; t – температура стали в конвертере перед выпуском, oС; К1 – коэффициент, равный (8,2-17,0)10-5, кг/тoС. Вторую порцию из марганецсодержащих и/или из кремнийсодержащих материалов с весовым расходом в пределах 1,0-30,0 кг/т выплавляемой стали вводят при наполнении ковша в пределах 0,25-0,6 высоты его рабочей полости. Третью порцию из алюминия вводят при наполнении ковша в пределах 0,4-0,8 высоты его рабочей полости. Весовой расход алюминия М2 в кг/т выплавляемой стали устанавливают по соотношению М22AlТ/а, где Al – необходимое содержание алюминия в стали после ее выпуска из конвертера, мас.%; Т – масса выплавляемой стали, т; а – величина усвоения сталью алюминия, равная 15-30%; К2 – коэффициент, равный 2,5-10,0, безразмерный. В качестве кремнийсодержащего ферросплава могут использовать ферросилиций, силикокальций, в качестве марганецсодержащего ферросплава – ферромарганец, силикомарганец. Отношение подаваемых во второй порции весовых количеств кремнийсодержащих и марганецсодержащих ферросплавов устанавливают в пределах 1:(1-10). 6 з.п. ф-лы, 1 табл.


Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к процессам выплавки стали в конвертере, ее раскисления и легирования в процессе выпуска из конвертера в сталеразливочный ковш.

Наиболее близким по технической сущности является способ paскисления и легирования стали, включающий выплавку стали в конвертере, выпуск стали из конвертера в сталеразливочный ковш с отсечкой шлака, подачу в ковш в процессе выпуска раскислителей и легирующих материалов в виде ферросплавов и алюминия.

(См. Справочник конвертерщика. Якушев А.М. – Челябинск: Металлургия, Челябинское отделение, 1990, стр. 276-285).

Недостатком известного способа является отсутствие необходимой регламентации режимов подачи в ковш ферросплавов и легирующих материалов во время выпуска расплава из конвертера. В результате не обеспечивается необходимая степень усвоения сталью углерода, марганца, алюминия из ферросплавов и легирующих материалов. При этом не обеспечивается необходимое удаление продуктов раскисления из жидкой стали.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в регламентации и упорядочении режимов присадки в ковш ферросплавов и легирующих материалов, в повышении степени усвоения углерода, марганца, алюминия из ферросплавов и легирующих материалов, а также в повышении эффективности удаления продуктов раскисления из жидкой стали.

Указанный технический эффект достигают тем, что способ раскисления и легирования стали включает выплавку стали в конвертере, выпуск стали из конвертера в сталеразливочный ковш, подачу в ковш в процессе выпуска раскислителей и легирующих материалов в виде ферросплавов и алюминия.

Раскислители и легирующие материалы подают тремя порциями. Первая порция состоит из кремнийсодержащих ферросплавов и науглероживателя с весовым соотношением 1:(0,1-10,0), которая вводится с начала выпуска под струю стали до наполнения ковша в пределах 0,2-0,3 высоты его рабочей полости. Весовой расход кремнийсодержащих ферросплавов в первой порции устанавливают по соотношению:
М112 – С1)t/С1,
где M1 – весовой расход кремнийсодержащих ферросплавов, кг/т выплавляемой стали;
С1 – содержание углерода в стали перед выпуском из конвертера, мас.%;
С2 – необходимое содержание углерода в стали после ее выпуска из конвертера, мас.%;
t – температура стали в конвертере перед выпуском, oС;
K1 – коэффициент, характеризующий физико-химические закономерности раскисления и легирования стали, равный (8,2-17,0)10-5, кг/тoС.

Вторая порция состоит из марганецсодержащих и/или из кремнийсодержащих ферросплавов с весовым расходом в пределах 1,0-30,0 кг/т выплавляемой стали, которая вводится при наполнении ковша в пределах 0,25-0,6 высоты его рабочей полости.

Третья порция состоит из алюминия, которая вводится при наполнении ковша в пределах 0,4-0,8 высоты его рабочей полости. Весовой расход алюминия устанавливают по соотношению:
М22AlТ/а,
где М2 – весовой расход алюминия в третьей порции, кг/т выплавляемой стали;
Al – необходимое содержание алюминия в стали после ее выпуска из конвертера, мас.%;
Т – масса выплавляемой стали, т;
а – величина усвоения сталью алюминия, разная 15-30%;
К2 – коэффициент, характеризующий влияние массы стали на ее раскисление алюминием, равный 2,5-10,0, безразмерный.

В качестве кремнийсодержащего ферросплава используют ферросилиций с содержанием кремния в пределах 30-80 мас. %, остальное железо. В качестве кремнийсодержащего ферросплава используют силикокальций с содержанием кремния 40-70 мас. % и кальция 10-40 мас.%, остальное железо. В качестве кремнийсодержащих материалов используют силикокальций и ферросилиций с весовым соотношением в пределах 1: (1-10). В качестве марганецсодержащего ферросплава используют ферромарганец с содержанием марганца в пределах 50-95 мас. %, остальное железо. В качестве марганецсодержащих ферросплавов используют силикомарганец с содержанием кремния в пределах 10-25 мас.% и марганца в пределах 50-75 мас.%, остальное железо. Отношение подаваемых во второй порции весовых количеств кремнийсодержащих и марганецсодержащих ферросплавов устанавливают в пределах 1:(1-10).

Заявляемая технология раскисления и легирования стали позволяет наиболее эффективно связывать растворенный кислород и удалять продукты раскисления из жидкой стали.

Предложенный способ наиболее эффективно применим для сталей следующего химического состава, мас. %: С= 0,05-0,30; Si=0,05-1,5; Мn=0,10-2,0; Al= 0,01-0,1.

Диапазон значений весового соотношения кремнийсодержащих материалов и науглероживателя в пределах 1: (0,5-10,0) объясняется физико-химическими закономерностями процесса раскисления, легирования и науглероживания стали. При меньших значениях не будет происходить необходимое науглероживание стали. При больших значениях не будет обеспечиваться необходимый химический состав стали по содержанию углерода.

Диапазон значений расхода марганец- и/или кремнийсодержащих материалов в пределах 1,0-30,0 кг/т выплавляемой стали объясняется физико-химическими закономерностями раскисления и легирования стали. При меньших значениях не будет обеспечиваться необходимый химический состав стали. При больших значениях будет происходить перерасход ферросплавов.

Диапазон значений коэффициента К1 в пределах (8,2-17,0)10-5 объясняется физико-химическими закономерностями легирования стали. При меньших значениях расход ферросплавов будет недостаточным. При больших значениях будет происходить перерасход ферросплавов.

Диапазон значений коэффициента К2 в пределах 2,5-10,0 объясняется физико-химическими закономерностями раскисления стали алюминием. При меньших значениях сталь будет недостаточно раскислена. При больших значениях будет происходить перерасход алюминия.

Диапазон значений высоты наполнения рабочей полости ковша при подаче 1, 2 и 3 порций соответственно в пределах 0,2-0,3; 0,25-0,6 и 0,4-0,8 объясняется физико-химическими закономерностями усвоения ферросплавов и легирующих материалов жидкой сталью по мере наполнения ковша расплавом. При меньших значениях будет происходить снижение усвоения сталью подаваемых ферросплавов и легирующих материалов. При больших значениях ферросплавы и легирующие материалы не будут успевать растворяться за время выпуска стали из конвертера.

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 раскисления и легирования стали осуществляют следующим образом.

Пример. В конвертере выплавляют углеродистую сталь с содержанием мас.%: углерода 0,05-0,3; алюминия 0,01-0,1; кремния 0,05-1,5; марганца 0,1-2,0. После выплавки стали ее выпускают из конвертера в сталеразливочный ковш соответствующей емкости с отсечкой шлака. В процессе выпуска стали в ковш подают раскислители и легирующие материалы в виде ферросплавов и алюминия.

Раскислители и легирующие материалы подают тремя порциями. Первая порция состоит из кремнийсодержащих материалов и науглероживателя в виде коксика с весовым соотношением 1: (0,1-10,0), которая вводится с начала выпуска под струю стали до наполнения ковша в пределах 0,2-0,3 высоты его рабочей полости. Весовой расход кремнийсодержащих материалов в первой порции устанавливают по соотношению:
М112 – С1)t/C1,
где М1 – весовой расход кремнийсодержащих материалов, кг/т выплавляемой стали;
С1 – содержание углерода в стали перед выпуском из конвертера, мас.%;
С2 – необходимое содержание углерода в стали после ее выпуска из конвертера, мас.%;
t – температура стали в конвертере перед выпуском, oС;
K1 – коэффициент, характеризующий физико-химические закономерности раскисления и легирования стали, равный (8,2-17,0)10-5, кг/тoС.

Вторая порция состоит из марганецсодержащих и/или из кремнийсодержащих материалов с весовым расходом в пределах 1,0-30,0 кг/т выплавляемой стали, которая вводится при наполнении ковша в пределах 0,25-0,6 высоты его рабочей полости.

Третья порция состоит из алюминия в виде кусков, которая вводится при наполнении ковша в пределах 0,4-0,8 высоты его рабочей полости. Весовой расход алюминия устанавливают по соотношению:
М22AlТ/а,
где М2 – весовой расход алюминия в третьей порции, кг/т выплавляемой стали;
Al – необходимое содержание алкания в стали после ее выпуска из конвертера, мас.%;
а – величина усвоения сталью алюминия, равная 15-30%;
Т – масса выплавляемой стали, т;
К2 – коэффициент, характеризующий влияние массы стали на ее раскисление алюминием, равный 2,5-10,0, безразмерный.

В качестве кремнийсодержащего ферросплава используют ферросилиций с содержанием кремния в пределах 30-80 мас. %, остальное железо. В качестве кремнийсодержащего ферросплава возможно использовать силикокальций с содержанием кремния 40-70 мас.% и кальция 10-40 мас.%, остальное железо. В качестве кремнийсодержащих материалов используют силикокальций и ферросилиций с весовым соотношением в пределах 1:(1-10). В качестве марганецсодержащего ферросплава используют ферромарганец с содержанием марганца в пределах 50-95 мас. %, остальное железо. В качестве марганецсодержащих ферросплавов используют силикомарганец с содержанием кремния в пределах 10-25 мас.% и марганца в пределах 50-75 мас.%, остальное железо. Отношение подаваемых во второй порции весовых количеств кремнийсодержащих и марганецсодержащих ферросплавов устанавливают в пределах 1:(1-10).

В таблице приведены примеры осуществления способа с различными технологическими параметрами.

В первом примере вследствие несоблюдения необходимых технологических параметров происходит перерасход алюминия из-за малого количества кремнийсодержащих материалов в 1-й порции, сталь загрязнена глиноземом из-за большого расхода алюминия.

В пятом примере вследствие несоблюдения технологических параметров происходит перерасход ферросплавов, сталь переокислена вследствие малого расхода алюминия.

В оптимальных примерах 2-4 вследствие соблюдения технологических параметров повышается степень усвоения углерода, марганца, алюминия из ферросплавов и легирующих материалов, а также повышается эффективность удаления продуктов раскисления из жидкой стали.

Применение изобретения позволяет повысить усвоение С, Мn, Аl, содержащихся в ферросплавах и легирующих материалах, на 2-10%.

Формула изобретения


1. Способ раскисления и легирования стали, включающий выплавку стали в конвертере, выпуск стали из конвертера в сталеразливочный ковш, подачу в ковш в процессе выпуска раскислителей и легирующих материалов в виде ферросплавов и алюминия, отличающийся тем, что раскислители и легирующие материалы подают тремя порциями, при этом первая порция состоит из кремнийсодержащих ферросплавов и науглероживателя с весовым соотношением 1:(0,1-10,0), которая вводится с начала выпуска под струю стали до наполнения ковша в пределах 0,2-0,3 высоты его рабочей полости, весовой расход кремнийсодержащих ферросплавов в первой порции устанавливают по соотношению
М1121)t/С1,
где М1 – весовой расход кремнийсодержащих ферросплавов, кг/т выплавляемой стали;
С1 – содержание углерода в стали перед выпуском из конвертера, мас.%;
С2 – необходимое содержание углерода в стали после ее выпуска из конвертера, мас.%;
t – температура стали в конвертере перед выпуском, oС;
К1 – коэффициент, характеризующий физико-химические закономерности раскисления и легирования, равный (8,2-17,0)10-5, кг/тoС,
вторая порция состоит из марганецсодержащих и/или из кремнийсодержащих ферросплавов с весовым расходом в пределах 1,0-30,0 кг/т выплавляемой стали, которая вводится при наполнении ковша в пределах 0,25-0,6 высоты его рабочей полости, третья порция состоит из алюминия, которая вводится при наполнении ковша в пределах 0,4-0,8 высоты его рабочей полости, при этом весовой расход алюминия устанавливают по соотношению
М22AlТ/а,
где М2 – весовой расход алюминия в третьей порции, кг/т выплавляемой стали;
Al – необходимое содержание алюминия в стали после ее выпуска из конвертера, мас.%;
Т – масса выплавляемой стали, т;
а – величина усвоения сталью алюминия, равная 15-30%;
К2 – коэффициент, характеризующий влияние массы стали на ее раскисление алюминием, равный 2,5-10,0, безразмерный.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве кремнийсодержащего ферросплава используют ферросилиций с содержанием кремния в пределах 30-80 мас.%, остальное – железо.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве кремнийсодержащего ферросплава используют силикокальций с содержанием кремния в пределах 40-70 мас.% и кальция в пределах 10-40 мас.%, остальное – железо.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве кремнийсодержащих ферросплавов используют силикокальций и ферросилиций с весовым соотношением 1:(1-10).

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве марганецсодержащего ферросплава используют ферромарганец с содержанием марганца в пределах 50-95 мас.%, остальное – железо.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве марганецсодержащих ферросплавов используют силикомарганец с содержанием кремния в пределах 10-25 мас.% и марганца в пределах 50-75 мас.%, остальное – железо.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что соотношение подаваемых во второй порции весовых количеств кремнийсодержащих и марганецсодержащих ферросплавов устанавливают в пределах 1:(1-10).

РИСУНКИ

Рисунок 1

Categories: BD_2202000-2202999