Способ порционного вакуумирования жидкого металла

Способ порционного вакуумирования жидкого металла

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ . СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„Я0„;, 02 234

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ зю С 21 С 7/10

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ J

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3407117/22-02 (22) 17.03.82 (46) 07.07.83. Бюл. и 25 (72) Д.Я.Поволоцкий, О. К.Токовой, Г.П.Урюпин, В.Г.Бахчеев, В.Д.Ерохин, 10.В.Кофман. В.А.Синельников и И.Л.Нулькин (71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола и Центральный ордена Трудового Хаас" ного Знамени научно-исследовательский институт черной металлургии им.П.И.Бардина (53) 669.18.27.(088.8) (56) 1. Патент Японии и 55-62117, кл. С 21 С 7/10, опублик. 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

11 383745, кл. С 21 С 7/10, 1970. (54)(57) 1. СПОСОБ ПОРЦИОННОГО ВАКУУМИРОВАНИЯ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА, включающий вакуумирование нераскисленного и металла, раскисление и легирование элементами-раскислителями, наведе" ние синтетического шлака и удержание его в вакуум-камере в течение всего процесса обработки металла, отличающийся тем, что, с целью повышения качества стали, упрощения технологии заполнения вакуум-камеры шлаком, наведение синтетического шлака осуществляют присадкой на поверхность .металла в вакуум-камере шлакообразующей смеси в кусках.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем,что шлакообразующую смесь присаживают в кусках размером

5-10 мм.

3. Способпоп1,отличаюшийся тем, что в качестве шлакообразующей смеси вводят смесь следующего состава,"!: СаО 36-40;

Al20>26-30; CaF2 32-36

1027234

Изобретение относится к черной -металлургиии и может быть использовано при производстве стали и сплавов.

Известен способ порционного ваку- 5 умирования жидкого металла (13.

Этот способ позволяет удалять растворенные в металле газы, однако не решает проблемы удаления из металла серы и образующихся после вве- >4 .дения раскислителей оксидных вклю" чений..

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ порционного вакуумирования жидкого металла, включающий вакуумирование не" раскисленного металла, раскисление и легирование элементами-раскислите лями, наведение сйнтетического шлака 2Ô и удержание его в вакуум"камере в течение всего процесса обработки металла t 2 1.

Недостатком известного способа является трудность засаСывания в . 25 вакуум-камеру требуемой порции шлака из-за необходимости очень точного. регулирования разрежения в вакуум-камере, так как при высоком разрежении возможно всасывание всей порции шла- 54 ка и нарушение вакуум-плотносу.и, что

,приведет к попаданию в вакуум-камеру атмосферного воздуха, повышению давления в ней, срыву работы пароэжекторного вакуум-Насоса и бытсрому сли.

35 ву шлака иэ вакуум-камеры в ковш, при малом разрежении в вакуум-камеру поступит порция шлака, недостаточная для эффективной десульфурации всей массы металла.

Целью изобретения является повыше" ние качества металла упрощение тех- . нологии заполнения вакуум-камеры шлаком. 45

Поставленная цель достигается тем, что по способу порционного вакуумирования жидкого металла, включающему вакуумирование нераскисленного металла, раскисление и легирование элементами-раскислителями, наведение синтетического шлака и удержание его в вакуум-камере в течение всего процесса обработки металла, наведение синтетического шлака осуществляют присадкой на поверхность металла в вакуумкамере шлакообразующей смеси в кусках размером 5-10 мм.

В качестве шлакообразующей смеси вводят смесь следующего составами

СаО 36-40; A120(26-30; СаГ232-36.

Порционное вакуумирование жидкого металла с одновременной обработкой синтетическим шлаком осуществляют следующим образом.

Нераскисленный металл сливают из конвертера или. сталеплавильной печи .в сталеразливочный ковш. Ковш с металлом подают под вакуумную камеру и патрубок вакуум-камеры, на который надет шлакоотделитель для предотвращения попадания конверторного или. печного шлака в вакуум-камеру, погру-: жают в жидкий металл, котордй .после расплавления шлакоотделителя поступает в патрубок. Затем включают вакуум-насос и начинают порционное вакуумирование стали. Для достижения необходимой степени раскисления металла вакуумом (остаточное содержание кислорода .в металле 0,002-0,0033) производят 03-50 подъемов и опусканий вакуум-камеры (циклов ), производя 3-5-кратное прояускание металла .через вакуум-камеру, после чего через шлюзовое устройство вводят раскисляющие и легирующие компоненты, например алюминий, ферросилиций, ферромарганец и другие. После этого, не нарушая вакуума, в вакуум-камеры загружают через шлюзоаое устройство на поверх- . ность обрабатываемого метаЛла твердую шлакообразующую смесь, например системы CaO - 41203 - CaF2,в количестве 2-33..от веса обрабатываемоr0 металла. Этого количества доста"

-точно для. рафинирсвания всего металла в сталеразлиеочмом ковше. При этом. размер кусков шлакообраэующей смеси должен быть s пределах 5-10 мм, так как при меньшей фракции возможен вынос смеси с отсасываемыми газами, при большей - увеличивается продолжительность плавления смеси и форми- рование.- гомогеннного синтетического шлака.

Смесь составлена таким образом, что образовавшийся синтетический шлак данной -системы имеет состав, :

СаО 36-40 A120g 26-30; СаГ2 32-36

Легкоплавкая смесь. эвтектического состава имеет низкую температуру плавления (1180-1220 С ). Она быстро о расплавляется, формирует гомогенный шлаковый расплав, который в течение всего процесса вакуумирования находится в вакуум-камере.

3 10272

Для обновления порции обрабатываемого металла вакуум-камеру поднимают в.верхнее рабочее положение таким образом, чтобы металл сливался в сталеразливочный ковш, а синтетический шлак оставался в вакуум-камере.

При опускании вакуум-камеры в нее поступает новая порция стали, которая обрабатывается синтетическим шлаком..

Интенсивное. перемешивание:синтети- Ю ческого шлака и металла вызывает десульфурацию стали и рафинирование ее от неметаллических включений - продуктов .раскисления. После обработки

20-30 порций металла (коэффициент 15 циркуляции составляет 1,5-2, так как из-за нахождения в вакуум-камере синтетического шлака масса порции об рабатываемого металла уменьшается на 25-35, и составляет 8-94 от массы 2о металла )отключают вакуум-насос, в вакуум-камеру подают инертный газ,,; металл и алак сливают в сталераэлиаочный коан и процесс заканчивается.

Способ заполнения вакуум-камеры 25 твердой легкоплавкой шлакообразующей смесью позволяет совместить вакуумирование металла с обработкой его жидким шлаком. Обработка жидкого метал- . ла. образовавшимся шлаковым распла- зо вом после вакуумирования, раскисления и легирования благоприятствует десульфурации и рафинированию его от неметаллических включений " продуктов раскисления. Введение шлакообразующей смеси до начала вакуумной де-. газации неэффективно вследствие того, что кислород, обладая высокой поверхностной активностью, препятствует переходу серй в шлаковую Фазу. Введение шлаковой. смеси после 40 окончания вакуумной дегазацйи перед раскислением стали приводит к запутыванию части раскислителей и леги.рующих добавок в слое синтетического шлака, что увеличивает потери ферро-.

45 сплавов, препятствует точному попада" .. нию в заданный химический анализ и ухудшает свойства шлака.

Раскисление жидкого металла эле- ментами-раскислителями до начала вакуумной обработки делает нецелесообразным сам процесс вакуумной дегазации металла, так как не решает проб лЕмы очистки металла от кислорода, который практически весь переводится js в оксидную фазу.

Пример. Йорционному вакуумированию с одновременной обработкой

34 4 легкоплавкой шлакообразующей смесью подвергается выплавленная, например .в кислородном конвертере, трансфор:маторная сталь. После окончания .продувки металл сливают в сталеразливоч-., ный ковш и ковш с металлом подают под вакуумную камеру.

Патрубок вакуум-камеры, на торце которой установлен отделитель шлака, :выполненный, например из стального листа, опускают через слой шлака в жидкий металл до нижнего рабочего положения. После расплавления шлакоотделителя и поступления жидкого металла в патрубок вакуум-камеры включают вакуум-насос и начинают порционное вакуумирование нераскисленного

v металла. После 3-5кратного прохождения метапла через вакуум-камеру, т.е. после 30-50 циклов (в зависимости от, окисленности ), методом ЭДС измеряют актйвность кислорода в металле. Если содержание кислорода B стали снизи-. лось до 0,002-0,0033, то металл раскисляют и легируют, например кремнием, алюминием, марганцем и другими элемен" тами.. Для этого через шлюзовое устройство в вакуум-камеру вводят ферросплавы, раскислители и присаживают их на поверхность жидкого металла.

После раскисления металла в шлюзовое устройство вводят порцию легкоплавкой шлакообраэующей смеси, составляющей. 2-33 от массы обрабатываемого металла,, следующего состава,Ж:

Са0 36-401 Al ОЗ2б-30; СаГ232-36, ммеоцей 1!80-1220 С. Шлековуо смесь присаживают на поверхность жидкого металла в. кусках размером 5-10 мм.

При этом вакуумирование продолжают, присаживая шлаковую смесь порциями в течение 6"20 циклов. Легкоплавкая смесь быстро расплавляется, формируя. на поверхности жидкой стали в вакуум-, камере слой гомогенного синтетическо4го шлака. Расплавленный синтетический шлак в теченйе всего периода обработки удерживается в вакуум-камере, а поступающий жидкий металл интенсивно перемешивается с ним, при этом из металла удаляется сера . и неметаллические включения — продукты раскисления. После 1 5-2-кратного прохождения металла через вакуум-камеру (20-30 циклов )отключают вакуум-насос, подают в вакуум-камеру инертный газ, сталь и шлак сливают в сталеразливочный ковш и процесс заканчивают (см.таблицу ).

1027234

1 а1

X 84 л

Q О К

X g Xi

СЧ

° «

Э

ОЪ м в

СЧ

01 (Э

0 (О

CF1

a м

OO м ао е с» оо в в

Оо

01 LA «Ф

С» О а л

ОО

Вф

1 -Ф

О о о л в оо

О

t м оо о о л в оо

СЧ м

° с». оо

4 л оо О

ЧЪ м

° - Р оо л ° оо

1О

V3 LA

° С»

С». O а л

О О м

«С! LA

° О

O О л а

О с»

01 а О

«О оо л л ьо

С, »

00 .Ф оо

° л оо сО м м

-o

О D л л

Ф 00

«Ф«

С» C»

° «

О О

00 «Ф

-о оо в. л оо- о о V» м

О о

° л

О О

ОЪ сЮ

О О л а оо

C««l М

cv м с» ь л в оо

01 СС м оо в

О О о о

° в оо о

СЧ .4

ОЪ Ф"\

° -3«

С» С» а в оо

0С» OO

° » О оо

° в ьо

c» o

СЧ Ф о с»

° в оо

СЧ».

СЧ СС оо

° л оо

О О

a a ь о в л оо м «C» сЧ И оо л л оо

00 Я

° »ф оo л в

î о

О OO

СЧ СС\

O D л в

О. D

° — Ol

СЧ О оо

° «в

О О

СЧ N сч а

С» с» а в

О С»

««ф

СЧ а о о

° « оо

° o

СЧ «

О О

a a ьо

СО Ф

° -л оо

a a оо о сч

tN Ia оо л в

С» D сч о

СЧ Л

o o л в оо в»

СЧ о о л в о о

СЧ сч л

Р О в ° о ь

OO -а.

СП

l oo

I, л °

l" ОЬ

Ф

l

О

1»

l

1, v

1 «ц

I 1

О

СЧ сЧ CV,+

o o ь е

СЧ OO

Ь О л в с» о CV

СЧ (h

O D в л оо

С >Я

0 З х *

-а ь сЧ 01

ОО л в оь

С» О л л оь л ° оь

С-»

Ю О а н

Г» 1-1 оо ии

1 -1 С» 1 во.

1 л1-б г- n во бр 1

1-» Г"» во

»дс

X Ф

Z X а üх

Q» D» 10

У 10

Ф Ф g

I;

)t 1

1:

lU Ф а z

<р»» m

1- !» 1С»

1ф«

СЛ

41«

С»

СО

Ю

0О

О

00 .

СС\

ССЪ л

01 м м

СЧ м

Ы

1 П» и

<ко

1 л ) а

e о

1- l СЧ

О

О

1.

1 !

I

1

О л О сЧ м л л

СЧ сЧ

ОО

СЧ

1 о

l Ф

1 О

1:

1 I

LA

1««« м

I

1

I, 1! 1

S IО

0 6 0оР

hC y m

СЧ

СЧ

С»

СЧ л

СЧ

С»

СЧ

13; л

CQ х у

CU 10 X

Q. е э

1

СГ\

С»

СЧ

С» о

LA

С»

СЛ

СЛ

С» о

СЧ ъО О

С»

СЧ

° Ф О

О

OO м О с»

МЪ ф О

С»

СС\

»Л О

О !

1 . -Ф О

0 а

i в

1 (О

1 «О с к

X X 1

О Х

О

1 (й

1Q

Г S х

«

1

1 Х

1 —

1 щ

Ш

0 а к

О

»«

»

tU (О

1 V

1 О

1 L

X и

Э

О

)S

03

У

ttQ

Ц э

fg х

1U

S а

4)

IY (О

Q.

Щ х а! е l c 11г-»с

e e X e 3 Cl» I, ÈÎ

ct X Х 01 Z 1- a .l tuu

1027234

Ъ .Г

S с о

tg

I»

Э

z

Э

)Е

С о о

Cf а

1::.

1

1. сл

ОЪ м м ю О

О О

° а оо о е а

S CL

z Э э в

I о

»ъ

I а с а

X X и "1 л м

ОЪ м а к

ОЪ су\ м м о

CD ф «» о о о л ° о о. м л - 4 о о а .л оо

I

I,.

1

1

I

1

1 LA а-а . а О! о..о.

° л о о о оо

1 а-о оо

Ii °

I: o o

1 . О О а» М !!О О а oo а а оо

CA O

° — м ро, ОО 1

i о -к сч -т.

ОО 1

О IA ,счм о о

° л оо

I

1 о,«»ь»

СП сО м о о о О к. с !к

О О

° а оо о О счг

I х

Щ

Э и о

Э

:Т о

CL

tg с !

Щ

IЭ

tg ьи о

1

I З

S

1

I

t

1

1

I

I

1 1

1. И ! Ж

1 а- О сч .4

oo л л оо сч СО сч N оо

° а оо

1

I О м

1

1 CD

1 сч

)) о

3 и сч сч л

О О л а .О О е с о, о с

Э

z

Э с о

Ы

v а

tC

X сч м сЧ Ch

o n л а о о

О 1 сч O

О О а л оо

СХ iS о 3 х х

1С

z

tg о

CL

:»

: »

tg

X о с х! г-к

Lt) O с д1-> а! е

Э Э X о

О

CO

М\ х е

X X

cz ьz

Э > tg

cL Y m ее о к= е а

Ф о с

S

«У

m о с

М

«у

С»

tg а сI- Iz

o tg

-4 ф о е а

Д X о

< 2>з

Х х

Э Ф

X й

z е X о

X tg

У 3 и tg

tg с

X x е о к=

tg tg

3 щ

- с

S 3

1» tS о о

lQ М

tg CX

CL tg

tC) o о а

6 C

I

I

I

1

1

I

1

I

1

1

С

1

Ф 1 о

f сС

I

1 Ю

1 Ф о

S о

Э

X и

tS о о

Ы

tg с

tg

S о

6 Р

tg

1v о »

Э с о с

tg

tg с

X и

C с

3 О

- » м

М

К) сч

C«t м

- 1

О сч

CD

111

) )S э е

S S с

o v

Y Y и о

tg tg а а

1>у о о х ы сХ СС:

<5 Ф

v o

Я а ;а

C C сч сч

CL

Э

)Y

tC

Y

tg

CL в

CD

СГ\

tg х

Ф X с

CL

tg х

1 о а s а с е s в v

fg и и

tg

X: о

CD

-Ф О

"Т Ы

t о а е е с

tg

» CO а е

3 В

X с

% tg

S I»

z o

)о о и о (Ъ

1 I

I

1

О

1, 1

I I

S Iv о.е ом

ыzm а а 1

ОО 1. 1 о счA о о.

° л

О Oi т» Я) сч л о о; л а

Оо

t."к. 1 с) сь:

oo

° .

oni

1

Г сс) О .

4 > 1

О. 1 ео I, 1

1!

1 ф !

I! сч а

w сч

1 сч м 1 м I

I сч л I сч

О I

1.ГЪ . 1

1 ск I

I О!

1

Составитель А.Щербаков

Редактор Н.Егорова Техред М.Коштура Корректор В.Гирняк

Заказ 4675/29 Тираж 568 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

9 102

Таким образом, способ порционно-" го вакуумирования жидкого металла с одновременной обработкой легкоплавкой шлаковой смесью позволяет существенно улучшить качество металла, рафинировав его от серы и неметаллических включений.

Использование способа порционного вакуумирования жидкого металла позволяет. совместить вакуумную дегазацию металла с обработкой его синтетическим шлаком и тем самым значительно уменьшить содержание в металле газов, кислородных включений и серы. Осуществить,это другим более технологичным способом невозможно. Вместе с тем имеется довольно широкий сортамент сталей, выплавляемых в конверторе, для повышения качества которых требуется дегазация, вакуумное раскисление и десульфурация (трубная, электротехническая, конструкционная и др)

Ожидаемый экономический эффект от применения способа можно оценить следующим образом. При обработке металла по предлагаемому способу по сравнению с известным содержание серы для трубной стали снижается

7234 ° 10 на 0,003 абс.Ф . и на 344 - содержание в металле оксидных неметаллических включений; по сравнению со способом без обработки шлаковой смесью для

5 динамной стали содержание серы снижается до 0,006-0,0073 на 45>-ной динамной стали и да 0,008-0,010 на 55 -ной динамной стали, а содержание оксидных неметаллических включений снижается на 39 . Это в свою очередь снижает отсортировку трубной стали с 16,7 до 7,33, выход высших марок динамной стали с 16 до

283 и позволяет отказаться от высокотемпературного отжига на динамной стали при снижении содержания серы меньше 0,0073. Учитывая объем пройзводства трубной и динемной сталей, расходы по вакуумирова20 нию, а также цены трубной заготовки низкосортной трубной стали, разницу в цене высших марок динамной

1 стали, стоимость высокотемператур.ного отжига, выход готового динамМ ного листа из слитков конверторного металла и расходы по приготовлению шлакообразующей смеси зкономический эффект составляет 617 тыс. руб.