Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОБРАБОТКИ СТАЛИ В КОВШЕ

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к нагреву стали в сталеразливочном ковше, основанном на использовании тепла экзотермических окислительных реакций перед непрерывной разливкой.

Наиболее близким по технической сущности является способ обработки стали в ковше, включающий подачу в ковш алюминия, продувку металла в ковше кислородом сверху и нейтральным газом, предназначенной для непрерывной разливки.

В процессе обработки стали в ковше в металл подают алюминий в виде проволоки с линейной скоростью 5-10 м/с и с расходом 0,5-3,0 кг/т стали. После окончания подачи алюминиевой проволоки подают кислород через погружную фурму на глубину, равную 0,4-0,6 высоты уровня металла в ковше с расходом 0,18-0,32 м³/мин•т стали в течение 1-12 мин. После окончания продувки кислородом металл продувают в ковше нейтральным газом с расходом 0,1-0,4 м³/час•т стали в течение 3-6 мин (cм. патент РФ, N 2092576, кл. C 21 C 7/00, Бюл.изобр. N 28, 1997).

Недостатком известного способа является недостаточная производительность и эффективность процесса нагрева стали в ковше. Это объясняется нерегламентированной глубиной погружения сопла фурмы под зеркало стали в ковше в зависимости от технологических параметров процесса обработки стали. В этих условиях окислительные экзотермические реакции взаимодействия кислорода и алюминия протекают в неполной мере. Сказанное является следствием ухудшения кинетических условий подвода реагентов, в частности, алюминия к месту реакции.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в повышении производительности и эффективности нагрева стали в ковше.

Указанный технический эффект достигают тем, что способ обработки стали в ковше включает подачу в ковш алюминия в виде проволоки с одновременной продувкой металла в ковше кислородом сверху через погружную фурму, а также изменение глубины погружения сопла фурмы.

Глубину погружения сопла фурмы изменяют и устанавливают по зависимости
H=K•V•F•Q•q/T,
где H - глубина погружения сопла фурмы, м;
V - объем стали в ковше, м³;
F - площадь зеркала стали в ковше, м²;
Q - расход кислорода, м³/мин•т стали;
q - расход алюминиевой проволоки, кг/т стали;
T - температура стали в ковше в начале обработки, ^oC;
K - эмпирический коэффициент, учитывающий физико-химические закономерности окисления алюминия, равный 6-375, т²•мин•^oC/м⁷•кг.

Повышение производительности и эффективности нагрева стали в ковше будет происходить вследствие обеспечения необходимых кинетических и газодинамических условий протекания процесса окисления алюминия. Сказанное объясняется тем, что оба реагента одновременно будут подаваться и взаимодействовать в одном и том же локальном объеме ковша. При определении глубины погружения сопла фурмы одновременно учитывается ряд необходимых параметров: объем и площадь зеркала стали в ковше, а также расходы кислорода и алюминиевой проволоки.

Диапазон значений эмпирического коэффициента K в пределах 6-375 объясняется физико-химическими закономерностями окисления алюминия в стали в присутствии принудительно подаваемого в локальное место экзотермической реакции кислорода. При больших и меньших значениях не будет обеспечиваться величина погружения сопла фурмы, необходимая для оптимального повышения температуры стали в ковше перед непрерывной разливкой.

Указанный диапазон устанавливают в зависимости от емкости ковша и необходимой величины повышения температуры стали.

Анализ научно-исследовательской и патентной литературы показывает отсутствие совпадения отличительных признаков заявляемого способа с признаками известных технических решений. На основании этого делается вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

Ниже дан вариант осуществления изобретения, не исключающий другие варианты в пределах формулы изобретения.

Способ обработки стали в ковше осуществляют следующим образом.

Пример. После выпуска из конвертера стали химического состава, мас.%: C= 0,02-0,30; Si=0,02-1,0; Mn=0,10-2,0; Al₂O₃=0,02-0,10 в ковш соответствующей емкости последний доставляют на установку доводки металла (УМД). На УМД подают в ковш алюминий в виде алюминиевой проволоки диаметром 8-12 мм со скоростью 5-10 м/с с одновременной продувкой стали кислородом сверху через погружную фурму. После продувки кислородом сталь в ковше продувают нейтральным газом, например, аргоном с расходом 0,3-2,0 м³/мин•т стали.

Глубину погружения сопла фурмы изменяют и устанавливают по зависимости
H=K•V•F•q/T,
где H - глубина погружения сопла фурмы, м;
V - объем стали в ковше, м³;
F - площадь зеркала стали в ковше, м²;
Q - расход кислорода, м³/мин•т стали;
q - расход алюминиевой проволоки, кг/т стали;
T - температура стали в ковше в начале обработки, ^oC;
K - эмпирический коэффициент, учитывающий физико-химические закономерности окисления алюминия, равный 6-375, т²•мин•^oC/м⁷•кг.

Вследствие указанных параметров погружения сопла фурмы под уровень зеркала металла в ковше обеспечиваются необходимые кинетические условия протекания процесса окисления алюминия и выделения тепла, при этом оба реагента одновременно подаются и взаимодействуют в одном и том же локальном участке в объеме ковша.

В таблице приведены примеры осуществления способа с различными технологическими параметрами.

В первом и пятом примерах не обеспечивается необходимый нагрев стали в ковше после ее обработки кислородом и алюминием вследствие малой глубины погружения сопла фурмы под уровень зеркала металла в ковше.

В оптимальных примерах 2-4 вследствие необходимых пределов погружения сопла фурмы под зеркало металла обеспечивается повышение температуры стали в ковше, достаточного для непрерывной разливки стали.

Применение изобретения позволяет повысить производительность и эффективность нагрева стали в ковше на 15-20%.