Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам производства низкоуглеродистой стали.

Известен способ производства стали, включающий комплексную обработку металла на выпуске в сталеразливочный ковш алюминием, легирующими материалами и шлакообразующими смесями, и последующую после выпуска металла внепечную обработку кальцийсодержащей порошковой проволокой [Патент РФ №2166550, кл. C21C 7/064].

Существенными недостатком данного способа производства стали является высокая степень загрязненности металла неметаллическими включениями, образующимися во время раскисления.

В качестве прототипа выбран способ производства низкоуглеродистой стали, включающий выплавку низкоуглеродистого полупродукта в сталеплавильном агрегате, выпуск его в сталеразливочный ковш, предварительное раскисление подачей ферросилиция в количестве, обеспечивающем удаление не менее половины содержания кислорода из низкоуглеродистого полупродукта, окончательное раскисление присадкой алюминия и легирование марганцем в процессе выпуска по наполнению сталеразливочного ковша не менее чем на 0,2 его высоты [Патент РФ №2392333, кл. C21C 7/00].

Существенными недостатками данного способа производства стали являются:

- прирост содержания кремния в стали за счет его восстановления из шлака при проведении раскисления;

- высокая степень загрязненности металла неметаллическими включениями, образующимися в процессе раскисления;

- повышенный расход алюминия.

Задача, решаемая изобретением, состоит в совершенствовании способа производства низкоуглеродистой стали путем создания рациональных условий для удаления неметаллических включений и раскисления металла.

Желаемым техническим результатом изобретения является максимально возможное удаление неметаллических включений, снижение расхода алюминия, стабилизация процесса разливки металла вследствие улучшения качества разливаемой стали.

Для этого в предлагаемом способе производства низкоуглеродистой стали, включающем выплавку стали в сталеплавильном агрегате, выпуск ее в сталеразливочный ковш, предварительное и окончательное раскисление, в отличие от ближайшего аналога во время выпуска стали в сталеразливочный ковш производят раскисление и легирование марганецсодержащими ферросплавами, внепечную обработку металла проводят на установке циркуляционного вакуумирования стали, причем разрежение в вакуумкамере устанавливают не более 10 мбар и расход аргона для перемешивания от 0,8 до 1,1 л/(т*мин), после чего производят раскисление металла в вакуумкамере алюминиевой дробью в количестве 1,5…2,5 кг/т из расчета получения требуемого содержания алюминия в металле, кроме того, общая продолжительность вакуумирования составляет от 10 до 15 мин.

Заявленные пределы подобраны экспериментальным путем. Раскисление и легирование во время выпуска металла в сталеразливочный ковш только марганецсодержащими ферросплавами обеспечивает снижение содержание оксида кремния (SiO₂) в шлаке, что в дальнейшем позволяет получить требуемое содержание кремния в металле вследствие уменьшения вероятности восстановления кремния в металл из шлака, а также позволяет исключить загрязнение металла неметаллическими включениями, образующимися при раскислении алюминием высокоокисленного металла.

При увеличении разряжения в вакуумкамере более 10 мбар, снижении расхода аргона менее 0,8 л/(т*мин) и сокращении времени вакуумирования менее 10 мин не будет достигнут заявленный технический результат в части удаления неметаллических включений и снижения расхода алюминия. Увеличение времени вакуумирования более 15 мин и расхода аргона более 1,1 л/(т*мин) является нецелесообразным в связи с чрезмерным износом футеровки вакуумкамеры.

Расход алюминиевой дроби в количестве 1,5…2,5 кг/т выбран из расчета получения требуемого содержания алюминия в металле. При уменьшении расхода алюминиевой дроби менее 1,5 кг/т потребуется дополнительное легирование металла алюминием после проведения вакуумной обработки, что приведет к дополнительному загрязнению металла неметаллическими включениями, образующимися во время раскисления. Увеличение расхода алюминиевой дроби более 2,5 кг/т приведет к неполучению требуемого химического состава вследствие повышенного содержания алюминия в стали.

Заявленный способ производства низкоуглеродистой стали был реализован в кислородно-конвертерном цехе при производстве более 200 плавок низкоуглеродистых марок стали для автолиста с обработкой на циркуляционном вакууматоре.

Выплавка металла осуществлялась в 370-т кислородных конвертерах. Во время выпуска металла в сталеразливочный ковш производили раскисление и легирование металла углеродистым ферромарганцем ФМн78 в количестве 2,5…3,5 кг/т. Внепечная обработка металла осуществлялась на циркуляционном вакууматоре. В начале вакуумирования устанавливали разрежение в вакуумкамере не более 10 мбар и расход аргона для перемешивания от 0,8 до 1,1 л/(т*мин), после чего производили раскисление металла в вакуумкамере алюминиевой дробью в количестве 1,5…2,5 кг/т из расчета получения содержания алюминия в металле в пределах от 0,050 до 0,070%, общая продолжительность вакуумирования составила от 10 до 15 мин.

Предложенный способ производства низкоуглеродистой стали позволил снизить расход алюминия в среднем на 0,2 кг/т, отсортировку металла после прокатки по дефекту неметаллические включения и исключить колебания стопоров промежуточного ковша в процессе непрерывной разливки.