Патент на изобретение №2205880
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ
(57) Реферат: Изобретение может быть использовано в черной металлургии при производстве высококачественных марок стали. Технический результат – получение низкого уровня загрязненности металла неметаллическими включениями, в том числе силикатного типа, за счет оптимизации процессов раскисления и легирования металла. Способ включает раскисление металла алюминием двумя порциями. Первую порцию вводят в процессе выпуска плавки в количестве, определяемом из выражения М=А/(1+15  С), где М – масса алюминия, кг/т; С – содержание углерода перед выпуском, мас.%; А – коэффициент, равный 2,2-2,5 кг/т. Вторую порцию Al вводят после выпуска при перемешивании аргоном с расходом 0,1-0,2 м3/тч до достижения активности кислорода в металле 5-10 ppm. После чего металл легируют кремнийсодержащими ферросплавами. Расход аргона при этом увеличивают на 0,005-0,015 м3/тч на каждый 1 кг/т присаженных ферросплавов. 1 табл.
Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при внепечной обработке высококачественных марок стали. Известен способ внепечной обработки металла в ковше, при котором количество вводимых марганца и кремния зависит от содержания углерода в стали и взаимосвязано между собой при регламентации присадок алюминия в ковш. Недостатком этого способа является повышенная загрязненность металла неметаллическими включениями сложного состава (патент РФ 2026366, кл. С 21 С 7/06, 1995). Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ производства стали, по которому металл выпускают в ковш без шлака, раскисляют алюминием и после выпуска 70-90% плавки легируют кремнием, а затем раскисляют шлак силикокальцием и продувают расплав аргоном в пульсирующем режиме (авторское свидетельство СССР 1057554, кл. С 21 С 5/52, 1983). Этот способ использован в качестве прототипа. Недостатком прототипа является относительно высокое содержание в металле кислорода перед вводом кремния, что не гарантирует низкий уровень загрязненности неметаллическими включениями и снижает эксплуатационные свойства стали. В основу изобретения поставлена задача обеспечить получение гарантированного низкого уровня загрязненности стали неметаллическими включениями, в том числе силикатного типа, за счет оптимизации процессов раскисления и легирования металла. Для этого в способе производства стали, включающем расплавление шихты, проведение окислительного периода, выпуск металла из печи в ковш с отсечкой окислительного шлака, раскисление алюминием, легирование кремнием и продувку аргоном, согласно изобретению раскисление алюминием проводят последовательно в два этапа, причем первую присадку алюминия осуществляют в процессе выпуска плавки в количестве, определяемом из выражения:  где М – количество алюминия, кг/т; С – содержание углерода перед выпуском плавки, мас.%; А – коэффициент, равный 2,2-2,5 кг/т; а вторую порцию алюминия вводят по окончании выпуска при перемешивании расплава продувкой аргоном с расходом 0,10-0,20 м3/тч до достижения активности кислорода в металле 5-10 ppm, после чего металл легируют кремнийсодержащими материалами, увеличивая расход аргона на 0,005-0,015 м3/тч на каждый 1 кг/т присаженных ферросплавов.
Проведенными опытными плавками установлено, что наилучшие результаты по чистоте металла по неметаллическим включениям достигаются при введении кремнийсодержащих ферросплавов в металл, раскисленный алюминием до уровня 5-10 ppm. Ввод кремния при более высокой активности кислорода приводит к возрастанию содержания неметаллических включений браковочного уровня в готовом металле. Достижение активности кислорода менее 5 ppm требует применения значительного количества алюминия без повышения чистоты металла.
Единовременная присадка алюминия в ковш не обеспечивает выполнение поставленной задачи вследствие колебания величины активности кислорода в стали перед вводом ферросплавов от плавки к плавке в более широком диапазоне, что может приводить к забракованию плавки по неметаллическим включениям.
Раскисление металла алюминием в соответствии с предложенным режимом обеспечивает получение требуемого уровня раскисленности стали перед присадкой кремния.
Формула для определения расхода алюминия, присаживаемого в ковш в процессе выпуска, получена опытным путем в результате обработки экспериментальных данных в зависимости от массовой доли углерода в стали, характеризующей уровень его оксиленности. Диапазон изменения коэффициента А в пределах 2,2-2,5 кг/т объясняется закономерностями усвоения алюминия при раскислении стали. При меньших значениях не будет обеспечиваться гарантированное связывание кислорода в металле. При больших значениях будет происходить перерасход алюминия.
Продувка аргоном с интенсивностью 0,10-0,20 м3/тч в течение ввода второй порции алюминия необходима для равномерного его распределения и гарантированного обеспечения концентрации активного кислорода в стали в установленных пределах по всему объему металла. При интенсивности менее 0,1 м3/тч не достигается необходимая степень усреднения металла. При интенсивности более 0,2 м3/тч наблюдается перерасход аргона.
Такую же цель преследуют при увеличении расхода аргона на 0,005-0,015 м3/тч на каждый 1 кг/т присаженных ферросплавов. Повышение расхода газа менее чем на 0,005 м3/тZч на каждый 1 кг/т не обеспечивает равномерного распределения кремния по объему металла, а увеличение более чем на 0,015 м3/тч на каждый 1 кг/т приводит к росту количества экзогенных включений в стали.
Дифференцированный расход аргона, в зависимости от массы присаженных ферросплавов, позволяет избежать его перерасхода при достижении заданного качества.
Ниже дан вариант осуществления изобретения, не исключающий другие варианты в пределах формулы изобретения. Способ осуществляют следующим образом.
Выплавляли сталь марки 20К (котельная). В 150-т дуговой печи с эркерным выпуском осуществляли расплавление шихты, проведение окислительного периода и нагрев металла. Полупродукт с содержанием 0,08 мас.% углерода выпускали из печи без шлака в ковш, оборудованный двумя пористыми пробками. Во время выпуска в ковш присаживали шлакообразующие материалы и 1,05 кг/т алюминия. Далее металл передавали на установку печь-ковш для доводки по химсоставу и температуре. На установке печь-ковш металл обрабатывали алюминиевой проволокой, вводимой с помощью трайбаппарата, при непрерывном перемешивании продувкой аргоном с расходом 0,12 м3/тч. При получении величины активности кислорода в металле 8,3 ppm, фиксируемой датчиком контроля активности, ввод алюминиевой проволоки прекращали. В металл присаживали силикомарганец и ферросилиций в количестве 500 и 800 кг соответственно, что составляет 8,7 кг/т. С началом ввода ферросплавов расход аргона на продувку повышали на 0,01 м3/тч на каждый 1 кг/т введенных ферросплавов. По окончании внепечной обработки металл разливали непрерывным способом.
Контроль качества труб по ГОСТ 1778-70, изготовленных из металла, выплавленного в соответствии с предлагаемым способом, показал высокую степень чистоты по неметаллическим включениям. Результаты контроля качества труб опытных плавок и плавок по способу-прототипу приведены в таблице.
Формула изобретения
 где М – количество алюминия, кг/т; С – содержание углерода перед выпуском плавки, мас.%; А – коэффициент, равный 2,2-2,5 кг/т, а вторую порцию алюминия вводят по окончании выпуска при перемешивании расплава продувкой аргоном с расходом 0,10-0,20 м3/т ч до достижения активности кислорода в металле 5-10 ppm, после чего металл легируют кремнийсодержащими ферросплавами, увеличивая расход аргона на 0,005-0,015 м3/тч на каждый 1 кг/т присаженных ферросплавов.
РИСУНКИ
MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 12.10.2006
Извещение опубликовано: 20.12.2007 БИ: 35/2007
|
||||||||||||||||||||||||||
