Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству кипящих сталей, и может быть использовано на металлургических заводах.

Известен способ производства стали, включающий выплавку полупродукта с содержанием углерода 0,03-0,06%, выпуск его в ковш, введение алюминия и разливку в изложницы, причем алюминий вводят в два приема: сначала его вводят в ковш в количестве 1 кг/т стали, затем проводят усреднительную продувку на агрегате доводки стали, определяют химический состав стали и корректируют содержание алюминия путем его присадки с расходом, зависящим от содержания алюминия и марганца в пробе стали по приходу на агрегат доводки стали (см. описание к патенту Российской Федерации №2183680, МПК 7 С21С 7/06, опубл. 20.06.2002, Бюл. №17).

К недостаткам известного способа следует отнести разливку металла только в изложницы, что сужает область его применения после реконструкции сталеплавильных цехов, замены разливки в изложницы на разливку на сортовых МНЛЗ. Кроме того, при одном и том же содержании углерода перед выпуском содержание кислорода может быть различным и зависит от очень многих факторов, поэтому расход алюминия без учета содержания кислорода не позволяет получать требуемую степень окисленности металла, освоить разливку металла на сортовых МНЛЗ. В то же время содержание алюминия более 0,01% приводит к образованию большого количества алюминатов, которые во время разливки на сортовых МНЛЗ оседают на стенках погружных стаканов, что приводит к зарастанию каналов погружных стаканов, увеличивается аварийность при разливке, брак.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ производства стали, включающий выплавку полупродукта с содержанием углерода 0,03-0,06%, выпуск его в ковш с введением алюминия. Перед выпуском полупродукт предварительно раскисляют кремний- и марганецсодержащими ферросплавами, расход которых определяют из выражения

Qsimn=11,9·Mn п.п-3,14·Mn пеp.п+0,007·Tвып-10,43,

где Qsimn - расход ферросплавов, т;

Мn п.п - содержание марганца в полупродукте перед выпуском, %;

Мn пер.п - содержание марганца в полупродукте после выплавки, %;

Твып - температура металла перед предварительным раскислением, °С,

затем металл выпускают в ковш, раскисляют кальцием, марганцем и алюминием. Далее передают металл на установку печь-ковш, где производят доводку металла по содержанию кислорода присадками кальция с расходом, определяемым из выражения

Qса=3996,0·Si-0,35·Оотд-0,047·Оприх+497,0,

где Qca - расход феррокальциевой проволоки, кг;

Si - содержание кремния в металле перед присадкой феррокальциевой проволоки, %;

Оотд - окисленность металла перед присадкой феррокальциевой проволоки;

Оприх - окисленность металла,

после чего металл передают на машину непрерывного литья заготовок и разливают со скоростью, определяемой из выражения

V=-0,023·Тпк-0,23·Са/Аl+38,16,

где Тпк - температура металла в промковше, °С;

Ca/Al - отношение кальция к алюминию в пробе металла перед подачей на разливку (см. описание к патенту Российской Федерации №2183680, МПК 7 С21С 7/06, опубл. 20.06.2002).

Признаки ближайшего аналога, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения: выплавка полупродукта с содержанием углерода 0,03-0,06%, выпуск его в ковш, раскисление марганцем, отсечка шлака, подача металла на установку печь-ковш, определение окисленности металла после подачи на установку печь-ковш, содержания кремния в нем, окисленности металла по ходу обработки, введение феррокальциевой проволоки, разливка на сортовых МНЛЗ.

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

Найденный в известном способе технологический прием производства кипящей стали не обеспечивает стабильного получения содержания Са и Аl в металле, что приводит к довольно широкому интервалу получения отношения Са/Аl и уменьшению скорости разливки стали на сортовых МНЛЗ. Кроме того, предварительное раскисление металла кальцием и алюминием до обработки металла на установке печь-ковш приводит к повышенному их угару, а дальнейшая корректировка окисленности металла на установке печь-ковш присадками кальция без учета количества вводимого в металл алюминия приводит к повышенному загрязнению металла неметаллическими включениями непредсказуемого состава, что приводит либо к зарастанию каналов погружных стаканов, либо к повышенному износу стопоров промежуточного ковша, нарушается температурно-скоростной режим разливки стали на МНЛЗ, увеличивается аварийность при разливке, брак.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа производства стали, улучшения условий разливки псевдокипящего металла на сортовых МНЛЗ за счет стабильного получения в металле отношения Са/Аl, меньшего загрязнения стали неметаллическими включениями, снижения аварийности при разливке, увеличения выхода годного.

Поставленная задача решается тем, что в способе производства стали, включающем выплавку полупродукта с содержанием углерода 0,03-0,06%, выпуск его в ковш, раскисление марганцем, отсечку шлака, подачу металла на установку печь - ковш, определение окисленности металла после подачи на установку печь-ковш, содержания кремния в нем, окисленности металла по ходу обработки, введение феррокальциевой проволоки, разливку на сортовых МНЛЗ, согласно изобретению после измерения окисленности металла по приходу на установку печь-ковш, проводят раскисление металла и шлака присадкой алюминия и феррокальциевой проволоки в соотношении 1-3:1, причем расход феррокальция определяют по формуле:

Q_{FeCa I}=0,2·а(о)_прих+76,

где Q_{FeCa I} - расход феррокальция, вводимого в металл в начале обработки плавки на установке печь-ковш;

а(о)_прих - окисленность металла по приходу плавки на установку печь-ковш;

0,2; 76 - эмпирические коэффициенты, полученные опытным путем,

затем наводят высокоосновный глубокораскисленный шлак, металл доводят по химическому составу, определяют окисленность металла, содержание в нем кремния и алюминия, после чего проводят присадку второй порции феррокальция, расход которого определяют из выражения

Q_{FеСа II}=15,7·a(o)_II-6,56·10³×Si+17,31·10³×Al+119,

где Q_{FeCa II} - расход феррокальция, вводимого в металл в конце обработки плавки на установке печь-ковш;

а(о)_II - окисленность металла перед отдачей феррокальция;

Si - содержание кремния в металле перед отдачей феррокальция;

Al - содержание алюминия в металле перед отдачей феррокальция;

15,7; 6,56·10³; 17,31·10³; 119 - эмпирические коэффициенты, полученные опытным путем,

после чего металл передают на машину непрерывного литья заготовок.

Сущность заявляемого технического решения заключается в раскислении металла и шлака по приходу металла на установку печь-ковш путем введения в металл кальция и алюминия в определенном соотношении, обеспечивающем получение требуемого состава алюминатов кальция, имеющих низкую температуру плавления и высокую способность их ассимиляции высокоосновным раскисленным шлаком.

При раскислении металла в соотношении алюминия и феррокальция более чем 3:1 в жидкой стали образуются сложные твердые комплексные соединения на основе оксидов алюминия типа Аl2O3, 6Аl2O3·СаО, 2Аl2O3·СаО, имеющие температуру плавления выше 1550°С, что значительно выше температуры кристаллизации стали. Эти твердые включения в процессе непрерывной разливки налипают на внутренних стенках сталеразливочного стакана, при этом уменьшается внутренний диаметр сталеразливочных стаканов, что приводит к снижению скорости разливки и к аварийной остановке МНЛЗ.

При соотношении алюминия и феррокальция 1…3:1 в жидкой стали образуется комплексное соединение 7Аl2O3·12СаО, имеющее температуру плавления около 1420°С, что ниже температуры кристаллизации стали. При таком соотношении «зарастания» стенок огнеупорных стаканов отсутствуют.

При соотношении алюминия и феррокальция менее чем 1:1 в металле образуются неметаллические включения в виде СаО, приводящие к загрязнению стали, повышенному износу стопоров промежуточного ковша, колебанию уровня металла в промежуточном ковше, нарушению температурно-скоростного режима разливки и к внеплановому прекращению разливки.

Расчет расхода феррокальция в зависимости от окисленности, содержания кремния и алюминия позволяет обеспечить стабильность получения содержания Са и Аl в металле, повысить скорость разливки металла без потери качества, повысить производительность МНЛЗ, увеличить выход годного.

Данный способ иллюстрируется следующим примером.

Выплавляется сталь марки Св 08А по ТУ 14-1-4760-89. В сталеплавильный агрегат завалили 65 тонн металлического лома и 8 тонн извести, залили 146 тонн жидкого передельного чугуна. Плавку продували тремя фурмами с интенсивностью 7500-8000 м³ т/ч в течение 1 ч 10 мин. По ходу плавки и перед выпуском отбирали пробы металла и шлака для определения содержания химических элементов по расплавлении (1,13% углерода, 0,089% марганца, 0,020% серы и 0,011% фосфора) и перед выпуском (0,035% углерода, 0,034% марганца, 0,015% серы и 0,008% фосфора). Нагрев металл до температуры 1640°С, плавку выпустили в ковш. Во время выпуска металла в ковш присадили ферромарганец (0,8 т), алюминий чушковый (0,15 т).

После схода металла под сталевыпускной желоб подвели желоб для отсечки печного шлака и произвели полную отсечку печного шлака.

Далее металл передали на установку печь-ковш. По приходу металла начали продувку металла аргоном через пористые пробки со средним расходом 344,4 л/мин. Через две минуты после начала продувки произвели замер температуры и окисленности металла датчиком системы «Celox Multi Lab». Температура металла составила 1597°С, а окисленность 335 ррм. По ходу продувки в металл ввели около 200 кг алюминиевой катанки, а затем присадили феррокальциевую проволоку в соотношении 1-3:1, расход феррокальция определили из выражения

Q_{FeCa I}=0,2·335+76=143 кг,

затем навели высокоосновный глубокораскисленный шлак, провели корректировку металла по химическому составу присадками ферромарганца. По ходу обработки отобрали пробу металла, который содержал 0,052% углерода, 0,021% кремния, 0,377% марганца, 0,011% серы, 0,012% фосфора и 0,018% алюминия и произвели замер температуры и окисленности металла датчиком системы «Celox Multi Lab». Температура металла составила 1618°С, а окисленность 24,5 ррм. После окончательной корректировки химического состава в металл присадили вторую порцию феррокальция, расход которой определили из выражения

Q_{FeCa II}=15,7·24,5-6,56·10³×0,021+17,31·10³·0,018+119=678 кг.

После отдачи второй порции феррокальциевой проволоки обработали металл аргоном с минимальной интенсивностью в течение трех минут, отобрали пробу металла и произвели замер температуры и окисленности металла датчиком системы «Celox Multi Lab». Температура металла составила 1605°С, а окисленность 15,5 ррм. Был получен следующий химический состав металла перед отдачей на машину непрерывного литья заготовок: 0,065% углерода, 0,017% кремния, 0,48% марганца, 0,012% серы, 0,014% фосфора, 0,009% алюминия и 0,0055% кальция.

Доведя металл до требуемой температуры отдачи на разливку (1607°С), металл передали для разливки на сортовой машине непрерывного литья заготовок.

При данном способе производства стали обеспечивается стабильность получения содержания Са и Аl в металле, повышается скорость разливки металла без потери качества, повышается производительность МНЛЗ, увеличивается выход годного.