Способ производства стали — SU 1766965 (original) (raw)
СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 6965 9) Я 2 1)5 С 21 С 7/ САНИЕ ИЗОБРЕТЕ ВТОРСКОМУ С ЕЛЬ ТВ ГОСУДАР СТВЕННЫ Й КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Кулаков В.В. и др. Освоение технологиивыплавки и разливки подшипниковой сталиШХ 15 на ОХМК. Сталь, 1988, М 5, с. 34-35.(54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ(57) Изобретение относится к способам производства качественной стали, Сущностьизобретения; обработку металла в ковше Изобретение относится к черной металлургии, а именно к способам производства стали, имеющей повышенные требования к чистоте по вредным примесям,Известно, что чем чище металл, тем выше его свойства. Поэтому в последнее время получила широкое развитие внепечная обработка стали, позволяющая улучшать ее качество: обработка синтетическим шлаком, аргоном, вакуумом.Однако уровень качества, достигаемый этими способами, уже не в полной мере удовлетворяет потребителя. Поэтому стремятся к внепечной обработке металла комбинацией этих способов.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к предлагаемому является способ внепечной обработки стали, по которому металл плавили в печи по одношлаковой технологии с выпуском металла из печи под твердыми шлакообразующими и аргоном осуществляют одновременно посредством донного слива металла из печи со скоростью 0,4-0,6 т/с на твердые шлакообразующие и аргонной продувки снизу с интенсивностью 0,004/в м/т мин в течение в/0,10 мин, где и - скорость слива металла; 0,004 и 0,10 - эмпирически подобранные коэффициенты, а за 1-7 с до начала возврата печи в исходное положение начинают производить в ковш на поверхность шлака присадку раскислителей со скоростью 2-6 кг/с и заканчивают по окончании выпуска расплава из печи, после чего осуществляюТ вакуумирование металла, 1 ил. окислительным шлаком, доводкой химического состава, десульфурацией при выпуске твердой шлакообразующей смесью, состоя- -д щей из извести, плавикового шпата, алюминия, аргонной продувкой и вакуумированием металла.Недостатки прототипа: повышенная загрязненность металла серой, кислородом, строчечными оксидами и сульфидными включениями, повышенный расход раскислителей, легирующих.Приведенные отрицательные моменты известного способа связаны с тем, что при а выпуске металла имеет место попадание значительной массы окисленного печного шлака в ковш, что ухудшает протекание процессов десульфурации и раскисления. Для нейтрализации печного шлака вынуждены осуществлять присадку в расплав больших количеств раскислителей, В частности, расход кускового алюминия достигает 2,5-3кг/т. Несмотря на это содержание ЕеО впечном шлаке перед выпуском составляет10-15%, в результате раскисления металлав процессе выпуска и продувки аргономокисленность шлака снижается (до 1-4%РеО), после вакуумирования она составляет0,8% ЕеО. Наблюдается значительное вторичное окисление металла.В, результате степень десульфурацииметалла, выйлавленйого по известной технологии,Ьоставляет 4 йф содержание кислорода 0,0030%.Повышается в этОм"случае и расход легирующих: марганца, кремния.Целью изобретения является повышение качества металла и снижение расходалегирующих, раскислителей,Поставленная цель в предлагаемомспособе внепечной обработкистали достигается тем, что согласно предложенномутехническому решению осуществляют донный слив металла из печи со скоростью 0,40,6 т/с на твердые шлакообразующие,металл продувают аргоном снизу с интенсивностью 0,004/а м /т мин в течениеза/0,10 мий, где а - скорость слива металла,а за 1-7 с до начала возврата печи в исходное положение начинают присаживать вковш на поверхность шлака раскислителисо скоростью 2-6 кг/с и заканчивают поокончании выпуска расплава из печи.В результате проведенного сравнитель-,ного анализа предлагаемого техническогорешения с известным было установлено,что предложенный способ внепечной обра, ботки стали обладает как известными признаками: выпуск расплава в ковш,обработка металла в ковше твердыми шлакообразующими и аргоном, вакуумирование металла, так и новыми: обработкуметалла в ковше твердыми шлакообразующими и аргоном осуществляют одновременно посредством донного слива металла изпечи через шиберное отверстие со скоростью 0,4-0,6 т/с и аргонной продувки снизус интенсивностью 0,004/а м /т мин в течение ч/0,10 мин, где а - скорость сливаметалла, за 1-7 с до начала возврата печи висходное положение начинают производить присадку в ковш на поверхность шлакараскислители со скоростью 2-6 кг/с и заканчивают по окончании выпуска расплава изпечи,Таким образом, заявляемое изобретение соответствует критерию "новизны".Опытно-промышленное опробованиепоказало, что предложенный способ внепечной обработки стали позволяет по сравнению с прототипом повысить степень 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 десульфурации металла с 45 до 87%, уменьшить массовую долю кислорода с 0,003 до 0,0017%, повысить усвоение марганца с 90 до 98%, кремния с 85 до 95%. Уменьшился в этом случае и расход кускового алюминия с 2,5-3 до 0,5-1 кг/т.Следовательно, предложенный способ соответствует критерию "положительный эффект",По имеющимся у заявителя данным в известных технических решениях не обнаружено признаков, сходных с отличительными признаками заявляемого изобретения, что позволяет сделать вывод о их соответствии критерию "существенные отличия".В данном способе реализуется донный слив металла через шибер, который в отличие от традиционного выпуска расплава из печи через сливной желоб характеризуется выпуском металла без печного окислитель- ного шлака, большей скоростью слива металла и меньшей степенью перемешивания расплава посредством энергии падающей струи металла. Поэтому возникает задача увеличения степени перемешивания металла и повышения длительности контакта металла и .рафинировочного шлака, В предлагаемом способе это достигается посредством согласованности и взаимозависимости следующих параметров: скорости слива металла из печи, интенсивности аргонной продувки и ее длительности,Опытно-промышленное опробование способа показало, что увеличение скорости слива металла из печи требует (для достижения цели) согласованного (через эмпирически подобранные коэффициенты) уменьшения интенсивности аргонной продувки при увеличении ее длительности (см. примеры 1-5, таблица).Уменьшение скорости слива металла менее 0,4 т/с невозможно из-за неуправляемости процесса, увеличение более 0,6 т/с приводит к ухудшению процессов рафинирования металла от серы, кислорода и повышению расхода легирующих и раскислителей из-за уменьшения длительности контакта фаз при сливе и затягивания части печного шлака в ковш (см. пример 1, таблица).Аналогичная картина наблюдается и при изменении рекомендуемых значений интенсивности продувки (пример 2), длительности продувки (пример 3), эмпирически подобранных коэффициентов (примеры 4 и 5). Недостижение поставленной цели происходит либо из-за уменьшения степени перемешивания, длительности и поверхноОконч, присадки рас- кислитепаи по окон" чании вы пуска ие" талла: (+) да нет (-) Степень десул.,Интенсивность про"дувки,мт/т,мин Начало лассоваядоля кисл.в металле присад, раскис" лителс 1"го 2-го Иавестню 45 0,0030 90Неуправляемыя процесс79О;0020 98 95 0,3 0,4 О,5 87 0,0017 65 0,0020 45 0,0025 87 0,0024 98 95 98 95 90 90 92 90 94 90 0,6 0,7 0,013 0,010 сти контакта фаз, либо из-за затягивания части печного шлака в ковш.".;Следует отметить, что при донном сливе металла через шибер невозможно точно предвидеть время закрытия шибера для отсечки печного шлака или время окончания слива металла. Поэтому часть печного окислительного шлака неизбежно попадает в ковш и служит. источником вторичного окисления металла, повышенного расхода легирующих и раскислителей, Для нейтрализации данного момента предлагается присаживать на шлак раскислители с определенной скоростью, причем возрастающей по времени. В противном случае наблюдается либо ухудшение процессов рафинирования и увеличение расхода легирующих, либо неоправданное повышение расхода раскислителей (см. примеры 6 и 7, таблица).Рафинированный в ковше подобным образом металл подвергают вакуумированию. Благодаря отсутствию вторичного окисления металла через шлак в процессе порционного вакуумирования (массовая доля РеО в шлаке до и после вакуумирования находится на неизменном уровне, равном 0,5-0,60) достигается низкая массовая доля кислорода в готовом металле и снижается расход легирующих и раскислителей.П р и 8 я е р. Металл (сталь ШХ 15 СГ) выплавляли в 100-тонной дуговой печи. В ковше производили одновременную обработку металла твердыми шлакообразующими, аргоном, осуществляли легирование металла и присадку раскислителей. В последующем металл подвергали порционному вакуумированию.Выпуск металла из печи в ковш производили через шиберное отверстие, расположенное в днище печи. Скорость слива металла изменяли от 0,3 до 0,7 т/с. Варьирование интенсивностью, длительностью аргонной продувки, значениями эмпирических коэффициентов также осуществляли в О 004-а- - - О 008 0,004О 100,50 ф4 широких пределах (см. примеры 1-5, таблица), зависимых от скорости слива металла.Продувку металла производили через шиберное отверстие, расположенное в днище ковша. Начинали продувку с момента начала слива металла из печи. За 0-8 с до предполагаемого (визуальная оценка) окончания слива металла из печи (или до начала возврата печи в исходное положение) осуществляли присадку в ковш на шлак раскислителей (порош ки ферросилиция, алюминия, кокса) со скоростью 1-7 кг/с.Более продолжительный ввод раскислителей приводит к увеличению их расхода без изменения качестваметалла (пример 8), Уменьшение или постоянство скорости ввода раскислителей и риводит к ухудшению качества металла и уменьшению усвоения легирующих.Систематизированные данные о влиянии изменения заявляемых пй)аметров на цель изобретения представлены в таблице.Ожидаемый эффект от внедрения заявляемого изобретения в производство составит 2-4 руб/т выплавляемой стали,Формула изобретения Способ производства стали, включающий выплавку металла в дуговой печи, выпуск расплава в ковш, обработку металла в ковше твердыми шлакообразующими и аргоном, вакуумирование металла, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества стали и снижения расхода легирующих, осуществляют донный слив металла из печи со скоростью (0,40 - 0,60) т/с на твердые шлакообразующие, металл продувают аргоном снизу с интенсивностью (0,004/и) м/т мин в течение а/0,10 мин, где а - скорость слива металла, а за (1-7) с до начала возврата печи в исходное положение начинают присаживать в ковш на поверхность шлака раскислители со скоростью 2-6 кг/с и заканчивают после окончания выпуска расплава из печи.Начало присад. раскислителс лассоваядоля кисл,в неталле,Интенсивность продувкм,мз/т,мин Скоростьслива,т/с 1-го 2-го 0,004 0,10 4 Оэ 50,0080,0067 0,0057 Заявляемый О 5 О,ООЕ 0,004 0,10 О, 005 0,008 0,013 0,003 0,004 0,005 О, 10 тепловых потерь 0,0017 98 0,0030 9 Е 0,0030 90 0,0025 92 0,0017 9 Е 0,0017 9 Е расхода раскислителей 0,50 0,10 0,15 О,ООЕ 0,004 95 95 88 90 95 95 о,оае 0,5 0,004 0,10 7, 0,5 О,ООЕ 0,004 0,10 То ке П р и м е ч а н и е, О приведенных примерах раскислители на шлак вводили со скоростью 4 кг/с, Присадка раскислителейсо скоростью менее 2 и более 6 кг/с нецелесообрвэна, С первом случае не достигался положительныйэФФект по содерыанию кислорода в металле, во втором имел место неоправданный перерасход раскислителеи. Составитель В.ДенисенкоРедактор С.Кулакова. Техред М.Моргентал Корректор Н.Ревская Заказ 3522 Тираж . Подписное ВНИИПИ Государственного крмитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 0,6 0,5 0,4 0,6 0,5 0,4 Оконч,присадки раскисли"гелейпо окончании вы.пуска металла:(+) данет (") 87 68 60 уй еу Еу еу 42 еу 80 Увглиц, еу 60 68 70 Еу Еу Увелиц,0,0017 0,0022 0,0027 0,0030 0,0023 0,0017 0,0024 0,0030 0,0027 0,0017 0,0030 98 98 98 9 9 Е 96 95 90 96 92 95 95 95 45 95 92 90 90 95 90