Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ТРУБНОЙ СТАЛИ

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству сталей для магистральных трубопроводов.

К сталям для магистральных трубопроводов предъявляются требования по длительной эксплуатационной надежности, вследствие чего они должны обладать повышенной коррозионной стойкостью.

Неметаллические включения в стали служат центрами образования очагов коррозии. При недостаточно корректном выборе технологических параметров внепечной обработки сталь может загрязняться неметаллическими включениями, что отрицательно влияет на ее коррозионную стойкость.

Известен способ производства стали, включающий выплавку стали в электропечи, выпуск расплава в ковш с отсечкой шлака, рафинирование в процессе выпуска и доводки стали на установке печь-ковш введением в расплав алюминия в виде двух порций силикомарганца, извести, плавикового шпата, при перемешивании расплава продувкой аргоном, последующее модифицирование присадкой в расплав модифицирующей смеси, состоящей из алюминия, феррованадия и силикокальция, взятых в соотношении (1,5-3,0):(27,0-34,5):(15-30,0) в количестве 2,9-4,5 кг/т стали, при этом введение в расплав одной порции алюминия, силикомарганца, извести и плавикового шпата осуществляют в виде рафинировочной смеси в соотношении (1,0-1,5):(15,0-22,5):(1,0-3,0) соответственно, в количестве 18-28 кг/т стали, продувку аргоном осуществляют с интенсивностью 0,05-0,35 м³/т мин. на каждый 1 кг/т смеси, другую порцию алюминия непрерывно вводят в расплав со скоростью, обеспечивающей поддержание концентрации алюминия в металле в пределах 0,010-0,030% до получения содержания серы в металле не более 0,005%, после чего осуществляют модифицирование [Патент RU 2101367, МПК С21С 7/076, 1998].

Недостаток этого способа - не оптимальный способ ввода раскислителей и рафинирующих смесей, с постоянным вводом алюминия, что может привести к образованию неметаллических включений, снижая качество трубной стали.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ, включающий выплавку металла в электропечи, отсечку окислительного шлака, выпуск нераскисленного расплава в ковш, рафинирование в процессе выпуска и доводки стали на установке печь-ковш введением в расплав алюминия в количестве 0,7-1,5 кг/т при выпуске 5-10% плавки; смеси извести, плавикового шпата, глинозема и кокса в соотношении (20-30):(2-6):(2-6):(1-2). Смесь вводят в течение выпуска плавки под струю металла в количестве 8-15 кг/т с поддержанием отношения продолжительности подачи смеси к длительности выпуска плавки в пределах 0,9-1,0 при перемешивании расплава продувкой аргоном. Затем вводят силикомарганец в смеси с алюминием, феррованадием или феррониобием в соотношении (30-60):(1-1,5):(2-12) в количестве 9-20 кг/т. После чего производят обработку металла кальцием в количестве 0,8-1,2 кг/т. Изобретение позволяет повысить коррозионную стойкость и хладостойкость стали [Патент RU 2148659, МПК С21С 7/076, С21С 5/52, 2000].

Недостаток способа заключается в том, что при вводе материалов во время выпуска металла из сталеплавильного агрегата не учитывается содержание в нем углерода и серы, что может привести к недостаточной степени десульфурации металла и получению его с высоким содержанием неметаллических включений.

Технический результат изобретения - снижение содержания неметаллических включений в трубной стали и, как следствие, повышение ее коррозионной стойкости.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе производства трубной стали, включающем выплавку металла в сталеплавильном агрегате, выпуск металла в сталь-ковш, внепечную обработку на установке печь-ковш, разливку стали, согласно изобретению выпуск металла в сталь-ковш осуществляют в течение 4-8 мин, при температуре металла не менее 1650°С, во время выпуска присаживают алюминий в количестве 2,1-2,5 кг/т стали при содержании углерода в металле перед выпуском до 0,055% и в количестве 1,7-2,1 кг/т стали при содержании углерода в металле перед выпуском не менее 0,055%, известь в количестве 4,0-6,1 кг/т стали при содержании серы в чугуне до 0,025% и в количестве 6,1-7,5 кг/т стали при содержании серы в чугуне не менее 0,025%, во время внепечной обработки осуществляют продувку металла аргоном в течение не менее 50 мин, а также производят обработку металла кальцийсодержащим реагентом из расчета 0,05-0,5 кг кальция на тонну стали.

Сущность предложенного способа заключается в следующем.

Выпуск металла из сталеплавильного агрегата в течение менее 4 мин приводит к попаданию шлака из сталеплавильного агрегата в сталькош и необходимости дополнительного расхода алюминия, что в свою очередь приводит к загрязнению стали неметаллическими включениями. Выпуск металла из сталеплавильного агрегата в течение более 8 мин приводит к снижению температуры металла в сталеразливочном ковше и последующей необходимости применения химического подогрева металла кислородом, что ведет к образованию большого количества неметаллических включений и увеличению расхода алюминия.

Выпуск металла из сталеплавильного агрегата при температуре не менее 1650°С необходим для обеспечения требуемой температуры металла перед разливкой. При температуре металла менее 1650°С возникает необходимость применения химического подогрева металла кислородом на УВС, что ведет к образованию большого количества неметаллических включений и увеличению расхода алюминия.

Во время выпуска присаживают алюминий в количестве 2,1-2,5 кг/т стали при содержании углерода в металле перед выпуском до 0,055% и в количестве 1,7-2,1 кг/т стали при содержании углерода в металле перед выпуском не менее 0,055%. Граничные значения по содержанию углерода на выпуске получены на основании экспериментальных данных. Присадка алюминия в меньшем количестве, при указанном содержании углерода, не обеспечивает необходимого уровня раскисленности металла для проведения эффективной десульфурации стали. Присадка алюминия в большем количестве, при указанном содержании углерода, не приводит к дальнейшему увеличению раскисленности металла и повышению степени десульфурации стали.

Во время выпуска присаживают известь в количестве 4,0-6,1 кг/т стали при содержании серы в чугуне до 0,025% и в количестве 6,1-7,5 кг/т стали при содержании серы в чугуне не менее 0,025%. Граница содержания серы в чугуне 0,025% и расходы извести определены на основании экспериментальных данных. Присадка извести в меньшем количестве, при указанном содержании серы в чугуне, не обеспечивает необходимого уровня десульфурации стали. Присадка извести в большем количестве, при указанном содержании серы в чугуне, не приводит к дальнейшему повышению степени десульфурации стали.

Во время внепечной обработки осуществляют продувку металла аргоном в течение не менее 50 мин. Обработка металла аргоном менее 50 мин не позволяет провести эффективное перемешивание расплава, удаление серы и неметаллических включений.

Ввод в глубину расплава кальцийсодержащего реагента (0,05-0,5 кг кальция на тонну стали) обеспечивает эффективное модифицирование неметаллических включений на основе оксида алюминия. Ввод большего, либо меньшего количества кальцийсодержащего реагента не позволяет модифицировать неметаллические включения, перевести их в жидкое состояние и эффективно удалить из металла.

Пример реализации способа.

Предложенный способ производства стали был реализован в кислородно-конвертерном цехе. После выплавки, металл выпускали в сталь-ковш, осуществляли внепечную обработку на установке печь-ковш и разливку стали.

Условия проведения экспериментов приведены в таблице 1. Примеры 1-3 с соблюдением предложенных технических параметров, примеры 4-6 с не соблюдением некоторых параметров.

Результаты экспериментов представлены в таблице 2. Из представленных результатов видно, что при выполнении всех предложенных технических решений (примеры 1-3) удается достичь достаточно низкий уровень неметаллических включений в стали (не более 1,1 балла по среднему). При не выполнении предложенных технических решений (пример 4-6), уровень загрязненности неметаллическими включениями составляет 2,5 баллов по среднему.

Таким образом, предложенный способ производства трубной стали позволяет снизить загрязненность стали неметаллическими включениями и тем самым повысить ее коррозионную стойкость.