Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА НИЗКОЛЕГИРОВАННОЙ ТРУБНОЙ СТАЛИ

Изобретение относится к черной металлургии, а в частности к способам производства качественных сталей, и может быть использовано в конвертерных цехах при выплавке трубных сталей.

Известен способ производства углеродистой конвертерной стали, включающий использование в качестве шихтовых материалов стального лома и жидкого чугуна, продувку кислородом с переменным положением фурмы и рассредоточенную присадку шлакообразующих материалов по ходу плавки, и остановку продувки на заданном содержании углерода, при этом по ходу продувки в конвертер вводят карбонатную марганцевую руду в количестве 5-10 кг/т стали, причем первую порцию присаживают в период 5-10% времени продувки, а остальное количество - при содержании углерода на 0,15-0,30% выше заданного из расчета 1,0-1,5 кг/т на каждые 0,05% снижения содержания углерода (А.с. СССР №1285009, кл. С21С 5/28, 1987 г.).

Недостатком известного способа является получение металла с высокой окисленностью перед его выпуском в ковш, что приводит к высокому содержанию неметаллических включений в готовом металле и, как следствие, к ухудшению его качества.

Наиболее близким аналогом является способ производства низколегированной трубной стали, включающий подачу в конвертер металлошихты и шлакообразующих, продувку кислородом, получение жидкого металла, выпуск металла в ковш, раскисление и легирование в ковше, отличающийся тем, что после продувки кислородом в количестве 70…75% от общего количества и скачивания окислительного шлака в конвертер подают марганецсодержащий оксидный материал в количестве, обеспечивающем получение содержания марганца в металле перед выпуском, равного 0,80…0,85 от содержания марганца в готовом металле, совместно со шлакообразующими до получения основности 2,5…2,8, затем металл продувают остальным количеством кислорода, подаваемым в смеси с нейтральным газом с монотонным изменением их соотношения от (0,9…0,95):(0,005…0,10) до (0,005…0,10):(0,9…0,95) соответственно, и одновременно подают углеродсодержащий восстановитель с расходом 0,12…0,15 от расхода марганецсодержащего оксидного материала, подачу которого заканчивают за 2…3 мин до окончания продувки, ванадийсодержащий материал подают в виде технической пятиокиси ванадия с удельным расходом 2,6…3,0 кг/т стали во время выпуска металла в ковш по наполнению его на 1/5 объема, а марганецсодержащий материал, подаваемый совместно с алюминием в ковш, вводят в виде оксидного материала совместно со шлакообразующими до получения основности 2,5…2,8 [Патент РФ №2228367, кл. С21С 5/28].

К существенным недостаткам данного способа можно отнести:

- невозможность получения низколегированной трубной стали с низким содержанием углерода;

- высокая загрязненность металла неметаллическими включениями вследствие повышенного угара раскислителей и легирующих элементов.

Желаемым техническим результатам изобретения является технология производства низколегированной трубной стали с содержанием углерода и водорода не более 0,04% и 0,0002% соответственно, при которой обеспечивается снижение расхода ферросплавов, алюминия и легирующих материалов для получения требуемого химического состава готовой стали, а также снижение содержания неметаллических включений, образующихся при раскислении металла во время выпуска из конвертера.

Для этого в предлагаемом способе производства низколегированной трубной стали, включающем подачу в конвертер металлошихты и шлакообразующих, продувку кислородом, получение жидкого металла, выпуск металла в ковш, раскисление и легирование в ковше, в отличие от ближайшего аналога продувку металла заканчивают при достижении температуры металла 1660…1680°С, во время выпуска металла из конвертера производят раскисление металла углеродистым ферромарганцем в количестве 10…15 кг/т и чушковым вторичным алюминием в количестве 0,4…0,6 кг/т, после чего производят обезуглероживание металла на установке вакуумирования стали продолжительностью 15…20 мин, затем окончательное раскисление и легирование, десульфурацию металла и повторное вакуумирование продолжительностью 10…15 мин.

Заявленные пределы подобраны экспериментальным путем.

Расход углеродистого ферромарганца и чушкового вторичного алюминия выбран с целью получения требуемого содержания марганца в требуемой марки стали. Уменьшение расхода углеродистого ферромарганца менее 10 кг/т и чушкового вторичного алюминия менее 0,4 кг/т приведет к необходимости дополнительного легирования металла марганцем во время внепечной обработки, что приведет к приросту содержания углерода в металле. Увеличение расхода углеродистого ферромарганца более 15 кг/т и чушкового вторичного алюминия более 0,6 кг/т приведет к получению содержания марганца в металле выше требуемых значений и более существенному раскислению металла, что не позволит произвести последующее обезуглероживание металла.

Температура металла в конце продувки подобрана исходя из условий обеспечения требуемого запаса по температуре и окисленности металла для последующего обезуглероживания металла. При уменьшении температуры металла менее 1660°С потребуется дополнительный нагрев металла на агрегатах внепечной обработки и дополнительная продувка металла кислородом во время вакуумирования, что приведет к увеличению материальных затрат на производство стали. При увеличении температуры металла более 1680°С произойдет переокисление металла в конвертере, что приведет к повышенному угару раскислителей и легирующих элементов, и образованию нежелательных неметаллических включений в металле.

Продолжительность первого и второго периода вакуумирования 15…20 мин и 10…15 мин выбраны с целью получения требуемого содержания углерода и водорода в стали. При уменьшении времени вакуумирования в первый период менее 15 мин и во второй период менее 10 мин не будет достигаться желаемый технический результат в части получения требуемого содержания углерода и водорода в металле не более 0,04% и 0,0002% соответственно. Увеличение времени вакуумирования в первый период более 20 мин и во второй период более 15 мин приведет к повышенному износу футеровки вакуумкамеры и угару легирующих элементов в металле и, соответственно, к увеличению материальных затрат на производство стали.

Пример конкретного осуществления способа.

Заявляемый способ получения стали был реализован при выплавке более 50 плавок стали марок К56, К60, К65 в 370-тонных кислородных конвертерах.

Выплавку металла осуществляли по предлагаемой технологии. Продувку металла кислородом заканчивали при достижении температуры металла 1662…1679°С. Во время выпуска металла из конвертера производили раскисление металла углеродистым ферромарганцем ФМн78 в количестве 4000…5000 кг и чушковым вторичным алюминием АВ87 в количестве 150…200 кг. Среднее содержание углерода в металле перед обезуглероживанием составило 0,05%. Средняя продолжительность обезуглероживания металла составила 18 мин. Среднее содержание углерода в металле после обезуглероживания составило 0,02%. Далее производили раскисление и легирование металла требуемыми для каждой марки материалами и последующую десульфурацию металла. Среднее содержание водорода в металле перед повторным вакуумированием составило 0,0006%. Средняя продолжительность повторного вакуумирования металла составила 14 мин. Среднее содержание водорода в металле повторного вакуумирования составило 0,00015%.

Предложенный способ производства стали позволяет гарантированно получать низколегированную трубную сталь с содержанием углерода не более 0,04% и водорода не более 0,0002%. Также при производстве металла по заявленному способу снижается удельный расход ферросплавов и алюминия на 0,5 кг/т и 0,2 кг/т соответственно.