Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к способам получения низкоуглеродистых сталей с использованием установок вакуумирования стали, и может быть использовано в сталеплавильных цехах металлургических заводов.

Известен способ выплавки ниобийсодержащей стали, включающий завалку шихты, содержащей углерод и марганец, расплавление, нагрев металла в сталеплавильном агрегате и его последующее окислительное рафинирование с продувкой кислородом сверху, вакуумирование, введение ниобийсодержащего ферросплава [Патент РФ №2243268, кл. С21С 7/10].

К недостатками данного способа следует отнести невозможность получения ультранизкого содержания углерода в стали (не более 0,0020%).

Наиболее близким аналогом является способ производства стали, включающий выплавку металла в сталеплавильном агрегате, выпуск плавки в сталеразливочный ковш, ввод раскислителей, вакуумирование, при этом выплавку металла осуществляют с рафинированием ванны кислородом до получения содержания углерода в металле не более 0,03%, во время выпуска плавки в сталеразливочный ковш добавляют высокоуглеродистый ферромарганец в количестве не более 3,0 кг/т, вакуумирование металла осуществляют в два этапа: на первом этапе устанавливают разрежение в вакуум-камере не более 150 мбар и расход аргона для перемешивания 1000 л/мин, причем продолжительность первого этапа вакуумирования составляет 5…8 мин, на втором этапе устанавливают разрежение в вакуум-камере не более 10 мбар и расход аргона для перемешивания 1500 л/мин при содержании {СО} в отходящих газах не менее 10%, при меньшем содержании {СО} - 2000 л/мин, причем продолжительность второго этапа вакуумирования составляет 13…16 мин, микролегирование стали ниобием, титаном, алюминием осуществляется в процессе вакуумирования не менее чем за 2 минуты до окончания второго этапа присадкой ниобий- и титансодержащих кусковых ферросплавов и алюминиевой дроби [Патент РФ №2437942, кл. С21С 7/10].

Существенными недостатками данного способа являются невозможность получения в стали после вакуумной обработки ультранизкого содержания углерода (не более 0,0020%) - ввиду частичного раскисления металла до вакуумирования, а также вероятность прироста содержания углерода после вакуумирования при проведении электродугового нагрева стали на агрегате печь-ковш.

Задача, решаемая изобретением, состоит в получении стали с содержанием углерода не более 0,0020%.

Желаемым техническим результатом изобретения является увеличение степени обезуглероживания стали путем применения рациональной технологии вакуумирования и внепечной обработки стали.

Поставленная задача решается тем, что в способе производства низкоуглеродистой стали, включающем выплавку металла в сталеплавильном агрегате, выпуск плавки в сталеразливочный ковш, ввод раскислителей, вакуумирование в два этапа, в отличие от ближайшего аналога перед вакуумированием металла производят его электронагрев до температуры 1630…1640°С, на первом этапе вакуумирования устанавливают разрежение в вакуум-камере от 150 до 100 мбар и производят продувку металла кислородом с расходом 1000…1500 м³/ч, причем продолжительность первого этапа вакуумирования составляет 15 мин при начальном содержании углерода в стали не более 0,05% и 18 минут при содержании углерода более 0,06%, на втором этапе после окончания продувки кислородом устанавливают расход аргона для перемешивания металла 1500 л/мин и продолжают вакуумирование до достижения разрежения в вакуум-камере не более 1,2 мбар, при данном разрежении выдерживают металл не менее 10 мин.

Заявленные пределы подобраны экспериментальным путем. Нагрев металла перед вакуумной обработкой до 1630…1640°С позволяет исключить необходимость проведения дополнительного нагрева металла после вакуумирования. Снижение температуры металла менее 1630°С приведет к необходимости дополнительного нагрева металла после вакуумирования, а следовательно, к приросту содержания углерода в металле из электродов. Увеличение температуры металла более 1640°С приведет к необходимости охлаждения металла в сталеразливочном ковше путем продувки аргоном или погружения в металл сляба, что способствует приросту содержания углерода в металле из огнеупорной футеровки сталеразливочного ковша, содержащей углерод.

На первом этапе вакуумирования при увеличении разрежения в вакуум-камере более 150 мбар, интенсивности продувки кислородом менее 1000 м³/ч и сокращении времени вакуумирования менее 15 мин при начальном содержании углерода в стали не более 0,05% и 18 минут при содержании углерода 0,06% и более, не будет достигнуто требуемое содержание углерода в конце первого этапа (не более 0,003%).

На втором этапе при увеличении разрежения в вакуум-камере более 1,2 мбар, снижении расхода аргона менее 1500 л/мин и сокращении времени вакуумирования менее 10 мин не будет достигнуто требуемое содержание углерода в конце вакуумирования (не более 0,0020%). Увеличение времени вакуумирования на первом этапе более 15 мин при начальном содержании углерода в стали не более 0,05% и 18 минут при содержании углерода более 0,06% и на втором этапе более 10 мин является нецелесообразным в связи с чрезмерным износом футеровки вакуум-камеры. При увеличении расхода аргона более 1500 л/мин резко возрастает интенсивность процесса барботажа и возникает риск выплесков металла и зарастания газоотводящего тракта.

Заявленный способ производства низкоуглеродистой стали был реализован в кислородно-конвертерном цехе при производстве более 50 плавок IF-стали на установке вакуумирования стали.

Выплавка металла осуществлялась в 370-т кислородных конвертерах. Обработка металла осуществлялась в установке вакуумирования стали №2. Содержание углерода в металле после вакуумирования составило 0,0012…0,0020%. Перед вакуумированием производили электронагрев металла до температуры 1630…1640°С. На первом этапе разрежение в вакуум-камере составляло от 150 до 100 мбар, продолжительность вакуумирования составила 15…18 мин и расход аргона 1000…1500 л/мин. На втором этапе разрежение в вакуум-камере составляло не более 1,2 мбар, продолжительность вакуумирования при данном разрежении составила 10…12 мин и расход аргона 1500 л/мин.

Примеры конкретного осуществления способа приведены в таблице.

Из данных, представленных в таблице, видно, что решение поставленной задачи в части обеспечения содержания углерода после вакуумирования не более 0,002% обеспечивается на плавках №4, 5, 6. На плавках, где технологические параметры не соответствуют формуле изобретения, конечный результат по содержанию углерода не обеспечивается.

Предложенный способ производства низкоуглеродистой стали позволил гарантированно получать сталь с содержанием углерода не более 0,0020%.