Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ПСЕВДОКИПЯЩЕЙ СТАЛИ

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству кипящих сталей, и может быть использовано на металлургических заводах.

Известен способ получения различных типов слитков кипящей стали, включающий раскисление металла в печи, выпуск его в ковш, определение концентраций кислорода и углерода в расплаве, раскисление в ковше и разливку металла в слитки с химическим закупориванием или без него. С целью повышения однородности слитков по содержанию углерода, кислорода и неметаллических включений раскисление металла в ковше для разливки слитков без химического закупоривания прекращают по достижении произведения концентраций углерода и кислорода [С]×[О]=0,0040-0,0045, а для разливки слитков с химическим закупориванием по достижении [С]×[О]=0,0030-0,0034 (см. описание к авторскому свидетельству СССР №978892, МПК 7 С21 С 7/06 опубл.).

К недостаткам известного способа следует отнести сложность экспрессного определения содержания кислорода перед выпуском металла из двухванного сталеплавильного агрегата, малая достоверность полученных результатов из-за неравномерности содержания кислорода по объему ванны двухванного сталеплавильного агрегата, что снижает эффективность ввода алюминия в ковш и достижения требуемого произведения концентраций [С]×[О].

Наиболее близким к заявляемому способу является способ производства стали, включающий выплавку полупродукта с содержанием углерода 0,03-0,06%, выпуск его в ковш, введение алюминия и разливку в изложницы, причем алюминий вводят в два приема: сначала его вводят в ковш в количестве 1 кг/т стали, затем проводят усреднительную продувку на агрегате доводки стали, определяют химический состав стали и корректируют содержание алюминия путем его присадки, с расходом, зависящим от содержания алюминия и марганца в пробе стали по приходу на агрегат доводки стали (см. описание к патенту Российской Федерации №2183680, МПК 7 С21С 7/06, опубл. 20.06.2002, Бюл.№17).

Признаки ближайшего аналога, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения: выплавка полупродукта с содержанием углерода 0,03-0,06%, выпуск его в ковш, введение алюминия и разливку.

Известный способ не обеспечивает получение требуемого технического результата по следующим причинам.

Найденный в известном способе технологический прием производства кипящей стали позволяет разливать металл только в изложницы, что сужает область его применения после реконструкции сталеплавильных цехов, замены разливки в изложницы на разливку на сортовых МНЛЗ.

Кроме того, при одном и том же содержании углерода перед выпуском содержание кислорода может быть различным и зависит от очень многих факторов, поэтому расход алюминия без учета содержания кислорода не позволяет получать требуемую степень окисленности металла, освоить разливку металла на сортовых МНЛЗ.

В то же время содержание алюминия более 0,01% приводит к образованию большого количества алюминатов, которые во время разливки на сортовых МНЛЗ оседают на стенках погружных стаканов, что приводит к зарастанию каналов погружных стаканов, увеличивается аварийность при разливке, брак.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа производства стали, освоение технологии разливки псевдокипящего металла происходит за счет получения требуемой степени окисленности металла, снижения аварийности при разливке, увеличения выхода годного, снижения содержания неметаллических включений, повышения стойкости сталеразливочных ковшей.

Поставленная задача решается тем, что в способе производства стали, включающем выплавку полупродукта с содержанием углерода 0,03-0,06%, выпуск его в ковш с введением алюминия и разливку, определяют содержание марганца по ходу плавки и перед выпуском полупродукта, и его температуру, перед выпуском полупродукта его предварительно раскисляют кремний- и марганецсодержащими ферросплавами с расходом, определяемым из выражения:

Qsimn=11,9×Mn п.п.- 3,14×Mn пер.п+0,007×Т вып - 10,43,

где Q simn - расход кремний- и марганецсодержащих ферросплавов, т;

Mn п.п - содержание марганца в пробе перед выпуском, %;

Mn пер.п - содержание марганца в пробе по расплавлении, %;

Твып - температура металла перед предварительным раскислением, °С;

11,9; 3,14; 0,007 и 10,43 - эмпирические коэффициенты, полученные опытным путем;

затем металл выпускают в ковш, раскисляют кальцием, марганцем и алюминием, отсекают шлак, подают металл на установку печь-ковш, определяют окисленность металла после подачи на установку печь-ковш, содержание кремния в нем, а также окисленность металла по ходу обработки и производят доводку металла по содержанию кислорода присадками феррокальциевой проволоки, расход которой определяют из выражения:

Qca=3996,0×Si - 0,35×О отд - 0,047×О прих+497,0,

где Qса - расход феррокальциевой проволоки, кг;

Si - содержание кремния в пробе перед отдачей феррокальциевой проволоки, %;

Оотд - окисленность металла перед отдачей феррокальциевой проволоки;

Оприх - окисленность металла по приходу на установку печь-ковш;

3996,0; 0,35; 0,047 и 497,0 - эмпирические коэффициенты, полученные опытным путем;

после чего металл передают на машину непрерывного литья заготовок, определяют температуру металла в промковше и отношение кальция к алюминию перед разливкой металла и разливают его со скоростью, определяемой из выражения:

V=-0,023×Тпк-0,23×Са/Al+38,16,

где Тпк - температура металла в промковше, °С;

Са/Al - отношение кальция к алюминию в пробе металла перед отдачей на разливку;

0,023; 0,23 и 38,16 - эмпирические коэффициенты, полученные опытным путем.

Сущность заявляемого технического решения заключается в получении требуемой окисленности в два этапа: предварительно - в печи за счет присадки кремний- и марганецсодержащих ферросплавов, алюминия в ковш во время выпуска, окончательное - раскислением на установке ковш-печь за счет присадки феррокальция и разливке на сортовой машине непрерывного литья заготовок с учетом отношения кальция к алюминию и содержания марганца перед отдачей на машину непрерывного литья заготовок.

Расчет расхода ферросплавов в зависимости от содержания кислорода в металле позволяет получить требуемую окисленность, освоить разливку кипящего металла, снизить содержание неметаллических включений, увеличить выход годного.

Данный способ иллюстрируется следующим примером.

Выплавляется сталь марки Св 08А по ТУ 14-1-4760-89. В сталеплавильный агрегат завалили 67 тонн металлического лома и 8 тонн извести, залили 142 тонн жидкого передельного чугуна. Плавку продували тремя фурмами с интенсивностью 7500-8000 м²/ч в течение 1 ч 15 мин. По ходу плавки и перед выпуском отбирали пробы металла и шлака для определения содержания химических элементов по расплавлению (1,15% углерода, 0,099% марганца, 0,021% серы и 0,014% фосфора) и перед выпуском (0,025% углерода, 0,031% марганца, 0,017% серы и 0,011% фосфора). Нагрев металл до температуры 1640°С, произвели предварительное раскисление полупродукта присадкой силикомарганца с расходом, определенным из соотношения:

Qsimn=11,9×0,031-3,14×0,099+0,007×1640-10,43=1.1 т.

Через 5 минут после присадки силикомарганца плавку выпустили в ковш. Во время выпуска металла в ковш присадили ферромарганец (0,9 т), феррокальций (500 кг), алюминий чушковый (0.15 т), около 1 тонны свежеобожженной извести и одновременно продували металл через пористые пробки аргоном.

После схода металла, под сталевыпускной желоб подвели желоб для отсечки печного шлака и произвели полную отсечку печного шлака.

Далее металл передали на установку печь-ковш. По приходу металла начали продувку металла аргоном через пористые пробки со средним расходом 354,4 л/мин. Через две минуты после начала продувки произвели замер температуры и окисленности металла датчиком системы «Celox Multi Lab».Температура металла составила 1595°С, а окисленность 480 ррм. По ходу продувки в металл ввели около 200 кг алюминиевой катанки, 500 кг извести, 260 кг плавикового шпата и 71 кг силикомарганца. По истечении 5 минут продувки произвели отбор пробы металла для определения химического состава. Металл содержал 0,048% углерода, 0,007% кремния, 0,285% марганца, 0,019% серы, 0,017% фосфора и 0,028% алюминия. В дальнейшем по ходу обработки металла присадили еще 1160 кг извести, 675 кг плавикового шпата, 225 кг силикомарганца и 130 кг карбида кремния. По ходу обработки отобрали пробу металла, который содержал 0,055% углерода, 0,026% кремния, 0,397% марганца, 0,017% серы, 0,016% фосфора и 0,019% алюминия и произвели замер температуры и окисленности металла датчиком системы «Celox Multi Lab».Температура металла составила 1622°С, а окисленность 22,5 ррм. После получения химического состава металла в металл присадили феррокальциевую проволоку с расходом, определенным из соотношения

Qca=3996×0,026-0.35×22,5-0,047×480+497=570 кг

После отдачи феррокальциевой проволоки обработали металл аргоном в течение трех минут, отобрали пробу металла и произвели замер температуры и окисленности металла датчиком системы «Celox Multi Lab».Температура металла составила 1609°С, а окисленность 27 ррм. Был получен следующий химический состав металла перед отдачей на машине непрерывного литья заготовок: 0,069% углерода, 0,013% кремния, 0,475% марганца, 0,016% серы, 0,018% фосфора и 0,011% алюминия и 0,0064% кальция.

Доведя металл до требуемой температуры отдачи на разливку (1607°С), металл передали для разливки на сортовой машине непрерывного литья заготовок.

Сталеразливочный ковш с плавкой устанавливается на стенд, находящийся в резервной позиции, где к шиберным затворам подключили гидроцилиндры. Стальковш перевели в позицию разливки, на верх ковша установили огнеупорную крышку. Открыли шиберный затвор и металл заполнил промежуточный ковш, уровень металла в промковше составляет 20-22 тонны. Затем измерили температуру металла, которая составили 1555°С. Исходя из этого, скорость разливки выбрали согласно формуле:

V=-0,023×1555-0,23×0,61+38,16=2,25 м/мин

При данном способе производства стали получается требуемая окисленность готовой стали, что позволяет освоить производство псевдокипящих марок стали при наименьших затратах, увеличить выход годного.