Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ В КОВШЕ

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к внепечной обработке выплавленной стали в ковше при помощи комплексных раскислителей.

Наиболее близким по технической сущности является способ внепечной обработки стали в ковше при помощи комплексных раскислителей в виде силикомарганца, силикохрома, ферросиликокальция. Расходы комплексных раскислителей определяются химическим составом выплавляемой стали /Явойский В.И. "Неметаллические включения и свойства стали". стр.109-113. Издательство "Металлургия". 1980 г. , Явойский В.И. и др. "Включения и газы в сталях". стр. 94-96, Издательство "Металлургия". 1970 г./.

Недостатком известного способа является невозможность предотвращения насыщения стали водородом и азотом из атмосферы. Кроме того, при этом в сталь вносится водород и азот из самих комплексных раскислителей. В этих условиях требуется дополнительная специальная обработки в виде, например, вакуумирования или противофлокенной обработки. При этом образующиеся неметаллические включения не полностью удаляются из обработанной стали.

Технический результат при использовании изобретения заключается в предотвращении насыщения стали газами в процессе внепечной обработки раскислителями и уменьшении содержания неметаллических включений в стали.

Указанный технический результат достигают тем, что способ внепечной обработки стали в ковше включает выпуск расплава из сталеплавильного агрегата в ковш, подачу в ковш в процессе выпуска расплава раскислителя, легирующих и шлакообразующих материалов, отличающийся тем, что в качестве раскислителя используют карбид кремния с фракцией 0,1-10 мм, содержащий 80-90 мас.% чистого карбида кремния, 2-5 мас.% свободного углерода, остальное примеси, раскислитель подают в процессе выпуска с расходом 1-5 кг/т расплава по зависимости:

После выпуска дополнительно подают комплексный раскислитель в пределах 0,2-0,4 кг/т расплава и алюминий с расходом в пределах 0,1-1,5 кг/т расплава, при этом комплексный раскислитель подают по зависимости:

где Q₁ - расход раскислителя в процессе выпуска, кг/т;
Q₂ - расход раскислителя после выпуска, кг/т;
C₁ и С₂ - содержание углерода в расплаве при начале выпуска и необходимое содержание углерода в готовой стали, мас.%;
Si₁ и Si₂ - содержание кремния при начале выпуска и необходимое содержание кремния в готовой стали, мас.%;
К₁ и К₂ - эмпирические коэффициенты, характеризующие физико-химические закономерности при раскислении стали, равные 1,6-10,0 и 0,33-8,0 соответственно, кг/т, после чего расплав легируют алюминием в виде катанки с расходом в пределах 0,3-0,7 кг/т расплава и продувают аргоном в течение 1-15 минут с расходом 0,5-2,0 л/мин на тонну.

Предотвращение насыщения стали газами в процессе внепечной обработки будет происходить вследствие взаимодействия кислорода расплава с углеродом раскислителя и выделения в газовую фазу продуктов раскисления.

Уменьшение содержания неметаллических включений в стали будет происходить вследствие раскисления стали углеродом с удалением продуктов реакции раскисления в газовую фазу, при этом повышается усвоение кремния из раскислителя с образованием меньшего количества неметаллических включений.

Диапазон фракций раскислителя в пределах 0,1-10 мм объясняется закономерностями взаимодействия расплава с комплексным раскислителем при внепечной обработке. При меньших значениях будет происходить вынос раскислителя из зоны реакции, при больших значениях будут ухудшаться условия взаимодействия раскислителя с расплавом.

Диапазон содержания чистого карбида кремния в подаваемом раскислителе в пределах 80-90 мас.% объясняется физико-химическими закономерностями раскисления стали. При меньших значениях будет происходить увеличение влияния примесей на состав образующегося шлака, большие значения устанавливать экономически не целесообразно.

Диапазон значений содержания углерода в составе раскислителя в пределах 2-5 маc.% объясняется физико-химическими закономерностями раскисления стали. При меньших значениях не будет происходить необходимое снижение окисленности стали, при больших значениях будет происходить науглероживание стали сверх допустимых пределов.

Диапазоны значений расходов раскислителя в пределах 1-5 и 0,2-0,4 кг/т расплава объясняются химическим составом стали. При меньших значениях не будет происходить необходимое раскисление стали. При больших значениях не будет обеспечиваться необходимый химический состав стали.

Диапазон значений расхода алюминия в пределах 0,1-1,5 кг/т расплава объясняется физико-химическими закономерностями формирования шлака. При меньших значениях будет повышаться окисленность шлака сверх допустимых пределов. При больших значениях будет происходить проникновение водорода и азота в сталь через слой шлака.

Диапазон значений расхода алюминиевой катанки в пределах 0,3-0,7 кг/т расплава объясняется физико-химическими закономерностями легирования стали. При меньших значениях не будет происходить необходимое легирование стали. При больших значениях будет происходить перерасход алюминиевой катанки.

Диапазон значений расхода аргона в пределах 0,5-2,0 л/мин на тонну объясняется гидрокинетическими закономерностями перемешивания расплава. При меньших значениях не будет обеспечиваться необходимая эффективность перемешивания расплава. При больших значениях будет происходить переохлаждение расплава.

Диапазон значений времени продувки аргоном в пределах 1-15 минут объясняется физико-химическими закономерностями удаления неметаллических включений из расплава. При меньших значениях не будут создаваться условия для полного всплывания неметаллических включений. При больших значениях будет происходить переохлаждение расплава сверх допустимых пределов.

Диапазон значений эмпирических коэффициентов K₁ и К₂ в пределах: K₁= 1,6-10,0 кг/т и К₂= 0,33-8,0 кг/т соответственно объясняется физико-химическими закономерностями раскисления стали. При меньших значениях не будет обеспечиваться необходимое раскисление стали. При больших значениях не будет обеспечиваться необходимый химический состав стали.

Анализ научно-технической 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 пример осуществления изобретения, не исключающий другие варианты в пределах формулы изобретения.

Пример
В электродуговой печи выплавляют расплав с различным химическим составом. Расплав выпускают из печи в сталеразливочный ковш соответствующей емкости. В процессе выпуска в ковш подают раскислитель, легирующие и шлакообразующие материалы в виде извести 1,0-1,5 кг/т и плавикового шпата 0,3-0,5 кг/т.

В качестве раскислителя используют карбид кремния с фракцией 0,1-10 мм, содержащий 80-90 мас.% чистого карбида кремния, 2-5 мас.% свободного углерода, остальное примеси.

Раскислитель подают в процессе выпуска с расходом 1-5 кг/т расплава по зависимости:

После выпуска дополнительно подают комплексный раскислитель в пределах 0,2-0,4 кг/т расплава и алюминий в виде сечки с расходом в пределах 0,1-1,5 кг/т расплава, при этом комплексный раскислитель подают по зависимости:

где Q₁ - расход раскислителя в процессе выпуска, кг/т;
Q₂ - расход раскислителя после выпуска, кг/т;
C₁ и С₂ - содержание углерода в расплаве при начале выпуска и необходимое содержание углерода в готовой стали, мас.%;
Si₁ и Si₂ - содержание кремния при начале выпуска и необходимое содержание кремния в готовой стали, мас.%;
К₁ и К₂ - эмпирические коэффициенты, характеризующие физико-химические закономерности при раскислении стали, равные 1,6-10,0 и 0,33-8,0 соответственно, кг/т, после чего расплав легируют алюминием в виде катанки с расходом в пределах 0,3=0,7 кг/т расплава и продувают аргоном в течение 1-15 минут с расходом 0,5-2,0 л/мин на тонну.

В таблице приведены примеры осуществления способа с различными технологическими параметрами.

В первом примере вследствие отступления параметров от необходимых значений происходит повышение содержания газов и неметаллических включений. В пятом примере не обеспечивается необходимый химический состав стали по углероду и кремнию. В оптимальных примерах 2 и 4 устраняется прирост газов и снижается балльность неметаллических включений.