Способ внепечного рафинирования стали

Способ внепечного рафинирования стали

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социапистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 151080 (21) 2994277/22-02 (5$) М. Кп.з с присоединением заявки №

С 21 С 7/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 300882 Бюллетень ¹ 32 (53) УДК 669.18, .27(088.8) Дата опубликования описания 300882

Е.Ф. Мазуров, .А.Ô. Каблуковский, А.М. Евграшиц В.В. Шахнович, П.Г. Самойлов, A.Ã. Шалимов, С.П. Ефименко, j .Ã. т дщк, Г.С. Легостаев, Б.П. Крикунов и В.Л. Пилкхненке.",."

°," I» l

«3 ий . °, Центральный ордена Трудового Крас ного 3 нам нМ ну ч но - " (. ., исследовательский институт черной металлур ии Ъ »,. .»„ им. И.П. Бардина

".6„ у (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ВНЕПЕЧНОГО РАФИНИРОВАНИЯ СТАЛИ

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству стали методами внепечного рафинирования вакуумом.

Известен способ циркуляционного вакуумирования, при котором для удовлетворения требований по содержанию серы в металле, металл в ковше продувают порошкообразными десульфураторами или (в малых ковшах) вводят в него для этой цели кальциевую проволоку (1) .

Недостатками способа являются необходимость перегрева металла в сталеплавильном агрегате; невозможность точного регулирования температуры перед разливкой.

Наиболее близким к предлагаемому является способ внепечнаго рафинирования стали, включающий обработку металла в ковше восстановительными шлаками, продувку порошками, содержащими щелочноземельные элементы, в струе инертного газа через погружную фурму, вакуумирование вне ковша порционным и циркуляционным способом (2).

Недостатком известного способа являются необходимость сильного перегрева металла н сталеплавильном агрегате (на 150-?00 С); невозможность точного регулирования температуры стали перед разливкой, что особенно важно при использовании машин непрерывно-литой заготовки.

Цель изобретения — повышение качества стали и снижение потерь производства.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу внепечного рафинирования стали, включающему обработку металла в ковше восстановительными шлаками, продувку порошками, содержащими щелочноземельные элементы, в струе инертного газа через погружную фурму, вакуумирование вне ковша порционным или циркуляционным способом, вакуумирование и продувку порошками производят в температурном о интервале tp „ t «» (то„„-40 С), при этом продувку порошками производят в инертной атмосфере под давлением

1-1,05 атм, а между стадиями вакуумирования, продувки порошками и перед разливкой металл подогревают в ковше и инертной атмосфере под давлением

1-1,05 атм; подогрев металла между стадиями вакуумирования и продувки порошками производят со скоростью

1-2,5 С/мин, а перед разливкой

=-o скоростью 2.6-5.0"С/мин, продувку

954437 металла производят порошками, содержащими барий с интенсивностью 0,10,3 кг Ва/(термин).

Обработка металла при пониженных " температурах с периодическим подогревом позволяет устранить перегрев ме- 5 талла в сталеплавильной печи, что повышает производительность печи, снижает расход огнеупоров, уменьшает газонасыщенность исходного металла перед обработкой. 10

Внепечное же рафинирование стали, особенно с продувкой порошками, неэффективно без восстановительного шлака на поверхности металла.

Вакуумирование металла .при пониженных температурах и более низких содержаниях газов дает лучший рафинирующий эффект за счет более низких значений равновесных содержаний газов в металле.

Рафинирование при температуре более низкой, чем

Для компенсации тепловых потерь стали в ковше производят подогрев со скоростью 1-2,5 С/мин в период .между вакуумированием и продувкой порошками. 30

Скорость охлаждения стали в ковше зависит от емкости и футеровки

Ковша. Опыт эксплуатации большегрузных ковшей показывает, что скорость охлаждения металла в 100-тонном ковше с шамотной футеровкой составляет 0,3 С/мин и с высокоглиноземистой футеровкой около 1,0 С/мин.В период,, когда аккумуляция тепла футеровкой не закончена, температурные потери 40 составляют от 1 С/мин на шамотной футеровке до 2,5 С/мин на высокоглиноземистой.. Скорость поступления кислорода из футеровки в металл или из шлака в металл определяется общим выражением

v = к(с„,-- с )

При внепечной обработке вакуумом содержание кислорода равновесного с составом металла весьма низкое,оце- 50 ниваемое в 10 %.

Если количество кислорода — V С, то единственной возможностью, при прочих равных условиях (состава футеровки ковша, состава шлака и 55 атмосферы), уменьшить поступление газов, например кислорода, в металл является уменьшение времени нагрева (t)

Однако увеличение скорости нагре- 69 ва сверх 2,5 С/мин увеличивает скорость эрозии шлакового пояса футеровки ковша за счет усиления физикохимического взаимодействия ее со шлаком. 65

Уменьшение скорости нагрева ниже

1 С/мин увеличивает черезмерно продолжительность (7,) этой операции, при этом количество кислорода и других газов,.поступающих из футеровки и шлака в металл, также сильно возрастает.

В период подогрева металла перед разливкой допускают увеличение скорости нагрева сверх 2,5 С/мин. В этот о период рафинирующая обработка закончена. Сохранение низкой жидкотекучести шлака не играет роли. Напротив, его некоторое загущение даже желательно, что и происходит при увеличении поступления окиси магния из шлакового пояса при повышенной скорости нагрева выше 2,5 C/ìèí.

Повышение скорости нагрева сверх

5 С/мин нежелательно из-за условий низкой. стойкости ковша и резкого увеличения расхода огнеупоров.

Для снижения скорости (количества) поступающих газов из шлака и газовой фазы продувку и нагрев необходимо производить только в инертной атмосфере под давлением 1,0-1,05 атм для исключения подсоса воздуха.

Для увеличения эффекта очищения стали от кислородных неметаллических включений при одновременной глубокой десульфурации рекомендуется применять барий, в количестве 0,10,3 кг/(т мин) в зависимости от уровня проходимой десульфурации. Кроме того, имеет значение количество бария, введенного в металл. Оптимальное количество бария, вводимого в сталь, определяемое загрязненностью ее вклю чениями, находится в пределах 0,10,3 кг Ва/т мин.

Пример 1. Сталь марки ШХ15 выплавляют в 100-т дуговой печи на свежей шихте.

После расплавления, окисления фосфора и углерода и скачивания окислительного шлака в металл присаживают ферросилиций на О, 1 о и на поверхность его шлакообразующие:известь (26 кг/т), плавиковый шпат (5 кг/т), шамот (5 кг/т) ..

После проплавления вЂ,порошки-раскислители шлака: ферросилиций (3 кг/т), кокс (2 кг/т), алюминий (0,8 кг/т).

При температуре 1590 С металл выпускают в ковш, футерованный высокоглиноземистым кирпичем вместе со шлаком состава, Ъ: СаО 50, SiO< 15, И90 10, CaF 10, FeO 0,4.

При температуре, не превышающей верхнего предела температуры разливки стали ШХ15, равной 1570аС металл вакуумируют,корректируют химсостав по Сг, Mn, Si и С, раскисляют.алюминием.После вакуумирования в течение

20 мин металл подогревают в ковше со скоростью 1,0 С/мин.

По достижении температуры 1560 С металл через погружную фурму продува954437

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 6369/22 Тираж 587 Подписное

Филиал ППП "Патент ", r.Óæãoðoä,óë.Ïðoåêòíàÿ,4 ют порошком алюмобария марки BA-1 в струе аргона с интенсивностью

0,1 кг Ва/(т мин) в течение 18 мин при давлении под крышкой 1,05 атм.3атем ковш с металлом подают снова на стенд для подогрева, где металл подогревают в атмосфере аргона со скоростью 2,6 С/мин до нижнего предела о температуры разливки равной 1540 С.

После чего металл разливают.

Пример 2. Подшипниковую или 10 конструкционную сталь в 100-т печи, . выплавляют также, как и в примере 1, однако перед присадкой ферросилиция на 0,1% Si и наводкой восстановительного шлака в металл в печи присажива- 15 ют на нижний предел феррохром и ферромарганец.

Вакуумирование начинают при температуре tpasg — 40 C = 1570-40 = 1530 С.

После вакуумной обработки металла с 20 коррекцией химсостава и раскислением алюминием металл подогревают в ковше в инертной атмосфере при давлении

1,05 атм со скоростью 2,5 С/мин. По достижении 1540 С металл продувают по-25 рошком алюмобария БА-1 с интенсивностью 0,3 кг Ва/(т мин) в течение

6 мин под давлением 1,0 атм. Затем ковш подогревают в атмосфере аргона при давлении 1,0 атм до температуры разливки 1530 С со скоростью 5 С/мин и разливают в защитной струе аргона (в инертной атмосфере).

Пример 3. Подшипниковую или конструкционную сталь выплавляют в

100-т дуговой печи (как в примере 1).

Вакуумирование металла начинают при температуре 1550ОC в течение 15 мин металл подогревают со скоростью

2 C/мин в атмосфере .аргона до температуры 1550 С и затем продувают по- 40 рошком алюмобария с интенсивностью

0,2 кг. Ва(т мин) при давлении 1,02 атм в течение 9 мин. После чего металл подогревают в атмосфере аргона со скоростью 3. С/мин при давлений о

1,02 атм до температуры 1530 С и разливают.

Пример 4. Подшипниковую или конструкционную смесь выплавляют в

100-т печи также, как и в примере 1, с тем отличием, что в процессе совместного выпуска металла и шлака производят раскисление металла в ковше алюминием в количестве 1,0 кг/т. При

1560 С производят продувку металла порошками алюмобария с интенсивностью

0,2 кг.Ba/(т.мин) в течение 9 мин при давлении инертной атмосферы над расплавом 1,02 атм.

Затем металл подогревают в атмосфере аргона при давлении 1,0 атм о со скоростью 1,5 С/мин до 1560 С.После чего металл вакуумируют в течение

20 мин с коррекцией химсостава. Затем металл подогревают в атмосфере аргона при давлении 1,05 атм со скоростью

2,5 C/ìèí до температуры разливки

1530 С и разливают в инертной атмосфере.

Таким образом, способ применим для производства высококачественной стали с низким содержанием газов, серы и неметаллических включений. Например, путем внепечной обработки подшипниковой стали можно снизить содержание неметаллических включений более чем в 1,5-2 раза, повысить долговечность подшипников з 2-2,5 раза. Кроме того, за счет выноса операций восстановительного характера и подогрева в

I ковш возможно увеличение производительности дуговой печи на 10-20Ъ.

1. Способ внепечного рафинирования стали, включающий обработку металла в ковше восстановительными шлаками, продувку порошками, содержащими щелочноземельные элементы, в струе инертного газа через погружную фурму,. вакуумирование вне ковша порционным или циркуляционным способом, о т л ич а ю.шийся тем, что, с целью повышения качества стали и снижения потерь производства, вакуумирование и продувку порошками производят в интервале температур t о „> t (tро 40 С), при этом продувку. порошками производят в инертной атмосфере под давлением 1-1,05 атм, а между стадиями вакуумирования, продувки порошками и перед разливкой металл подогревают в ковше в инертной атмосфере под давлением 1-1,05 атм.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что подогрев металла между стадиями вакуумирования и продувки порошками производят со скоростью 1-2,5оС/мин, а перед раз-. ливкой — co скоростью 2,6-5,0 С/мин. о

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем,,что продувку металла производят порошками, содержащими барий, с интенсивностью

0,1-0,3 кг Ва/т мин.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Piche Karl-Heinz. Proc 3 rd

Intern. — "Iron and Steel Congr".

Chicago III 1978 Metals Park, Ohio, 1979 р. 620-625.

2. M. Hermann u а. — ".Stahl und

Sisen ", 1979, 99 М 22, 1221-1227.