Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ МИКРОЛЕГИРОВАНИЯ СТАЛИ АЗОТОМ

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к микролегированию стали азотом.

Известен способ легирования стали азотом, включающий насыщение расплава газообразным азотом, когда одновременно с продувкой стали азотом в зону всплывающих пузырей вводят алюминий (А.с. СССР №918315, С 21 С 7/00, опубл. 07.04.82, бюл. №13).

К недостаткам известного способа следует отнести сложность определения усвоения азота за время обработки металла в ковше, время растворения алюминия в жидком металле зависит от многих факторов (температура, окисленность металла), невозможность получения требуемого содержания азота в узких пределах.

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является способ микролегирования стали азотом, включающий выплавку металла в сталеплавильном агрегате, раскисление, продувку металла в ковше азотом и последующую разливку его в изложницы, струю металла в процессе разливки дополнительно обдувают азотом с интенсивностью 0.005-0.020 нм³/т мин, подаваемым непрерывным коаксиально струе металла потоком с внутренним диаметром, равным 2,0-3,5 диаметра струи металла, причем отношение расхода азота для продувки в ковше к расходу азота на обдув струи равно 1:(0,15-0,75) (А.с. СССР №1731826, С 21 С 7/00, опубл. 07.05.92, бюл. №17).

Признаки ближайшего аналога, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения: выплавка металла в сталеплавильном агрегате, раскисление, продувка металла в ковше азотом, последующая разливка.

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

Найденные в известном способе технологические приемы введения азота, в особенности в изложницу, направлены прежде всего на получение азота в стали в широком диапазоне концентраций.

Данный прием не обеспечивает получение равномерного распределения азота по объему металла и требуемого качества поверхности готового проката.

Кроме того, азот легче воздуха, следовательно, в полости изложницы находится воздух, кислород которого будет окислять металл. Это приводит к увеличению количества неметаллических включений, которые за время наполнения изложницы не успевают всплывать, и увеличению запороченности металла поверхностными дефектами и соответственно снижению выхода годного.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа микролегирования стали азотом при регламентированном содержании алюминия 0,005-0,030%, в котором азот вводят в две стадии: на первой стадии - за счет присадки в ковш азотсодержащего ферросплава во время выпуска металла и его раскисления, а на второй стадии - за счет продувки газообразным азотом, снижения количества неметаллических включений и получения однородной мелкодисперсной структуры обеспечивается требуемое качество поверхности непрерывнолитой заготовки, увеличивается производительность МНЛЗ.

Поставленная задача решается тем, что в способе микролегирования стали азотом, включающем выплавку металла в сталеплавильном агрегате, раскисление, продувку металла в ковше азотом и его последующую разливку, согласно изобретению азот вводят в две стадии: на первой стадии - за счет присадки в ковш азотсодержащего ферросплава во время выпуска металла и его раскисления, а на второй стадии - за счет продувки газообразным азотом с расходом, определяемым из соотношения:

τ_N=390,63×Q_N тр.-2272,29×Q_Nпром.+134,06×Q_AL+13,52,

где τ_N - время продувки азотом, мин;

Q_N тр. - требуемое содержания азота в стали, %;

Q_N пром - содержание азота в пробе перед продувкой, %;

Q_AL - содержание алюминия в готовой стали, %;

390,63; 2272,29; 134,06; 13,52 - эмпирические коэффициенты, полученные опытным путем.

Сущность заявляемого технического решения заключается в регламентации технологического процесса производства стали с содержанием алюминия 0,005-0,030%, когда азот вводится в две стадии. На первой стадии за счет присадки в ковш азотсодержащего ферросплава во время выпуска металла и его раскисления, а на второй стадии - за счет продувки газообразным азотом на агрегате доводки стали.

Выбор продолжительности продувки газообразным азотом позволяет получить требуемое содержание азота в готовой стали.

Данный способ иллюстрируется следующим примером.

Выплавлялась сталь марки 0401 по ТП 14-101-382-01. В кислородный конвертор завалили 98 тонн металлолома, 1,7 тонны меди и залили 299 тонн жидкого чугуна, содержащего 4,2% углерода, 0,42% кремния, 0,13% марганца, 0,014% серы и 0,042% фосфора.

Плавка продувалась в 370-т кислородном конверторе.

Выпуск металла производился в сталеразливочный ковш, на дно которого присадили азотированный феррохром в количестве 350 кг (1 кг/т).

Во время выпуска в сталеразливочный ковш присадили 17,38 т ферросилиция, который был предварительно прогрет в печах прокаливания ферросплавов. После отдачи ферросилиция в ковш присадили 2,4 т извести.

Температура металла в сталеразливочном ковше составила 1677°С.

Далее ковш с металлом передан на установку усреднительной продувки стали аргоном (УУПС). По приходу металла на УУПС осуществили усреднительную продувку металла аргоном в течение 7 минут. После окончания продувки температура металла составила 1634°С, и была отобрана проба металла, которая содержала 0,029% углерода, 2,977% кремния, 0,115% марганца, 0,012% серы, 0,010% фосфора, 0,386% меди, 0,008% алюминия и 0,0045% азота.

После получения результатов химического анализа провели корректировку химического состава по содержанию кремния, марганца, меди и алюминия. Для этого в сталеразливочный ковш присадили: силикомарганца СМn17 - 140 кг, ферросилиция ФС65 - 480 кг, меди - 150 кг и алюминиевой катанки - 100 кг.

Корректировку химического состава металла по содержанию азота производили продувкой металла газообразным азотом из соотношения:

τ_N=390,63×0,0057-2272,29×0,0045+134,06×0,019+13,52=8 мин.

После продувки металла отобрали пробу металла. Содержание азота в пробе составило 0,059%.

После этого плавку передали на комбинированную установку вакуумирования стали (КУВС), где металл вакуумировался в течение 11 минут с коэффициентом циркуляции 2,5, после чего плавку передали на разливку.

Применение предлагаемого способа микролегирования стали азотом позволяет получить требуемое содержание азота в стали, обеспечить минимальную отсортировку непрерывнолитой заготовки по поверхностным дефектам, увеличить производительность МНЛЗ, производство.