Способ выплавки стали в конвертере

СНИХ ЕСКИ СОЮЗ СОВЕСОЦИАЛ ИСТИЧРЕСПУБЛИ С 5/28 5/ с1 ЕТЕНИЯ(21) (22) (46) тель гии (72) В.П. мов, (53) (56) л. С ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ ИОТКРЫТИИ ОПИСАНИ к двтоесномм 396049 У/22-0212.08.8515.07.87. Бюл. У 26Центральный научно-исследовакий институт черной металлурим. И.П. БардинаП.И. Югов, Ю.В. Липухин,Жаворонков, О.Е. Молчанов,Кириленко, Ю.А. Пак, Л.П, КлС.Д. Зинченко и И.В. Белоусо669. 184,244.66(088.8)Заявка ФРГ У 2237498,21 С 5/28, 1974,явка Японии У 53-3377,21 С 5/28, 1979.аявка Японии У 55-50445,С 21 С 5/34, 1980.атент США У 4445933,21 С 5/34, 1984. 801323572(54) СПОСОБ ВЬКЛАВКИ СТАЛИ В КОНВЕРТЕРЕ(57) Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано при производстве стали с повышенным содержанием азота в конвертерах с комбинированной продув кой, С целью повышения содержания азота в стали и снижения ее себестоимости предложено одновременно с подачей азота снизу подавать азот сверху. Общий расход азота 1-5 нм /т.з Оптимальное соотношение расходов азота сверху и снизу (1-50): 1 позволяет избежать чрезмерного охлаждения металла, повысить содержание азота в стали до 0,035-0,0403 без введения специальных добавок, 1 табл.1 13235Изобретение относится к чернойметаллургии, а именно к выплавкестали с комбинированной продувкой,и может быть использовано в конвертерных цехах. 5Цель изобретения - повышение содержания азота и снижение себестоимости стали.Сущность предлагаемого изобретения заключается в повышении содержания азота эа счет изменения его парциального давления в газовой фазе.Известно, что растворимость азота в металла подчиняется закону,квад 15 ратного корня И," = КГР или в реальных условиях сталеплавильных процессов с учетом температуры и химического состава металла 0,75).к1 Д 13 1 30 188 3280 "г где Ри - парциальное давление, ати,ит- коэффициент активности,иучитывающий влияние другихэлементов на растворимостьазота. 30По ходу конвертерной плавки парциальное давление азота значительноменьше единицы, а предел его растворимости изменяется в широком диапазоне. Кроме парциального давлениярастворимость азота значительно зависит от химического состава и температуры металла. Наиболее благоприятные условия для поглощения металломазота возникают во второй половине д 0плавки при достаточно высокой температуре и относительно низких содержаниях кислорода, серы, углерода,фосфора.Однако низкие значения парциального давления азота в полости конвертера не позволяют полностью испол:ьзовать зти условия и получить содержание азота в металле, близкое к пределу его растворимости, 50Использование только нижней продувки азотом не обеспечивает значения его парциального давления в полости конвертера, равного единице.Повышение степени усвоения азотаза счет увеличения общего расходаили продолжительности обработки нецелесообразно, что связано как с уменьшенйем поверхности контакта гаэ 72 гметалл и переходу продувки к пробойному режиму, так и чрезмерному переохлаждению металла,Использование только верхней продувки металла азотом не обеспечивает эффективного поглощения азотавследствие неразвитой поверхностиконтакта металл - газ, а также наличие поверхностно-окисной пленки наметалле, препятствующей диффузииатомов азота через поверхностный слойслой металла.Одновременная продувка металлаазотом сверху и снизу, устраняя недостатки только нижней или верхнейпродувки, позволяет получить содержание азота в металле, близкое кпределу его растворимости с учетомтермодинамики сорбции азота. Крометого, одновременная продувка ванныинертным газом позволяет получитьинертную атмосферу в полости агрегата,Однако лишь при определенном соотношении нижнего и верхнего дутьясоздаются наиболее благоприятнйеусловия кинетической диффузии дляатомов азота,Кроме того, следует учитыватьограничение общего расхода нейтраль"ного газа, что связано с технологией конвертерной плавки для осуществления предлагаемого способа.В результате проведенных исследо"ваний установлено, что для обеспечения максимального насыщения металлом азота необходимо после окончанияпродувки кислородом одновременно сподачей азота снизу дополнительно подавать азот сверху выше уровня металла при соотношении расходов сверху и снизу (1-50): 1 с общим расходом 1-5 м /т.Причем продувку кислородом предпочтительнее заканчивать при температуре на 5-20% выше требуемой дляданной марки стали.Соотношение расходов при продувке сверху и снизу более 50 не позволяет получить развитую поверхностьгаэ - металл, и адсорбция атомовазота по поверхности металла, не получая широкого развития, становитсялимитирующим звеном поглощения азота из газовой фазы.Соотношение расходов менее 1 нецелесообразно, что связано с возможностью перехода нижней продувки отС Мп Б Р 0,05 0,12 0,018 0,00935 После расплавления металла и нагрева его до 1655 С начинают вдувать через пористую вставку в днище тигля азот, одновременно подавая его и сверху. Продувку сверху и снизу ве дут в течение 3-5 мин. Продувку заканчивают после израсходования1-5 нм /т. Кроме того, расход на3плавках изменяют с выходом поочередно каждого параметра эа верхнее и 45 нижнее граничное значения. После обработки азотом замеряют температуру, охлаждают плавку, отрезают образец для пузырькового режима к пробойному, резко снижает поверхность контакта газ - металл, приводит к выносам металла и шлака.Увеличение расхода более 5 м /т3 приводит к снижению коэффициента использования азота, значительному переохлаждению плавки. Расход менее 1 м З/т не обеспечивает заданного повышения содержания азота в стали. ОЦелесообразность ограничения температуры после продувки кислородом связана с необходимостью компенсации тепловых потерь при азотировании металла газообразным азотом. 15Для оценки оптимальности параметров способа проведена серия опытных плавок с выходом поочередно каждого параметра за верхнее и нижнее граничное значение, 20Кроме того, проведены плавки при нижнем, верхнем и среднем значении предлагаемых и известных параметров.П р и м е р. Предлагаемый способ осуществляют на 100-килограммовой ин дукционной печи. В тигель загружают 100 кг металла соответствующего по химическому составу металла после продувки кислородом в конвертере, %;ЗО для его экспресс-анализа химического состава.В процессе металл-холодный температура металла после легирования азотом составляет 1630 С, что не позволяет в промьпдленных условиях осуществлять доводку плавки беэ додувки на температуру (требовалось не ниже 1640 С),Опытные плавки показывают воэможность получения содержания азота после легирования 0,038-0,041% (см. таблицу). Содержание азота от общего расхода зависит от соотношения расходов и расход через днище, что объясняется получением более развитой поверхности контакта металл - гаэ. В примере 2 расход снизу 0,5 нм /т, оказывает решающую роль на содержание азота в металле после легирования газообразным азотом.Результаты опытных плавок показали, что использование предлагаемого способа при соблюдении предлагаемых параметров позволяет получить требуемую концентрацию азота в металле, снизить себестоимость стали. Для рас-. чета ожидаемого экономического эффекта от внедрения предлагаемого способа за базовый объект принята технология производства стали 17 Г 2 АФ.При использовании предлагаемого способа сойращается расход азотированных ферросплавов.1Формула из обре тенияСпособ выплавки стали в конвертере, включающий продувку расплава кислородом и подачу азота снизу после прекращения продувки кислородом, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения содержания азота и снижения себестоимости стали, по окончании продувки расплава кислородом азот дополнительно подают сверху выше уровня металла при соотношении расходов сверху и снизу (1-50): 1 при общем расходе 1-5 нм /т стали.31323572 Расходсверху,м /т Содержание азотапосле обработки, Х СоотношеОбщийрасходазота,м/т Способ попримеру Расходснизу,м /т Примечание цие расходовсверхуи снизу 2,89 0,041 0,040 0,030 0,029 0,028 0,12 0,5 0,5 0,1 3,94 О,ОЬ 0,5 Выносы металла и шлака О,Ь 8 34 0,7 0,02 Ь 6,73 0,27 25 0,028 Металл-холод- ный Известный 2,4 0,023 2,4 Составитель М.Прибавкин Техред Л.Олийнык .Редактор М.Недрлуженко Корректор Е, Рошко Заказ 2931/29 Тираж 549ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4