Способ рафинирования расплавленной стали

Союз Советских СоциалистическиРеспублик 773092 30 АВТОРСК(51) М. присо 21 С 7/О нением Госуда ственнын комитеСССРам изобретенийоткрытий 23) Приоритет Опубликовано ДК 669.046. .51,6 (088.8) та опублик(72) Авто Н.Камышев, В.Г.Милюц, В.М.Бреус, Л.Ф.Косой А.А.Кривошейко и В.Т.Сенин эобрете 71) Заявитель сколовский ордена Трудового Красного Знамен металлургический комбинат 4) СПОСОБ РАФИНИРОВАНИЯ РАСПЛАВЛЕННОЙ СТ ш 3,7 1 .способа сосое перемешивпроисходит вости от зоныв то времяобразуются и что и ла со ствен струи стено ия бли зи йв е 1Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству стали с рафинированием ее в коне жидким синтетическим шлаком.В связи с разработкой месторождений природного газа в северных районах страны возникла потребность в значительном количестве трубной стали, обладающей высокими свойствами при отрицательных температурах. Таким требованиям отвечает сталь с содержанием серы менее 0,015.В условиях массового производства наиболее экономичным и герспективным способом получения ниэкосернистой стали является выплавка ее в высокопроизводительных сталеплавильных агрегатах, например, в конвертерах или большегрузных мартеновских печах и последующая внепечная обработ ка расплана жидким синтетическим известково-глиноземистым шлаком. По данным разных заводов затраты на обработку стали синтетическим шлаком составляет 3,5-6 руб/т и снижение их может обеспечить значительный народнохозяйстненный эффект.Одинаковое уменьшение содержания серы в металле при более высоком использовании сульфидной емкости шлака, т.е. при увеличении количества перешедшей в шлак серы, может быть достигнуто при меньшем расходе синтетического шлака. Например, увеличение соцержания серы в шлаке от 0,3 до 0,4 позволяет уменьшить расход шлака на 25.В реальных условиях серопоглотительная способность шлакон используется далеко не полностью, н основном, из-за недостаточного перемешивания металла и шлака, Улучшение перемешивания шлака с металлом является одним иэ путей повышения эффективности процесса рафинирования и резервом снижения расхода шлака, т.е. од им из путей снижения затрат на рафиниРующую обработку стали.Изнестен способ рафинирования трубной стали синтетическим шлаком, включающий слив расплавленного металла из сталеплавильного агрегата в ковш на жидкий синтетический шлак, расход шлакаНедостаток то т в томнтенсивн ание металшлаком непосредной близ паленметалла как вк ковша эастозоны, в которых степень перемешивания металла со шлаком незначительна. Увеличение содержания серы в шлаке составляет 0,2-0,3, серопоглотительная способность шлака используется неполностьюИзвестен также способ рафинирования расплавленного металла путем слива шлака на поток металла, причем половину шлака сливают при сливе первых 20 металла, а остальную часть шлака - при сливе последних 50 металла 2 .Недостаток способа состоит в том, что при сливе последних 50 металла энергия его потока и степень перемешивания со шлаком уменьшаются. ЭфФективность использования шлака снижается.Наиболее близким к предлагаемому является способ рафинирования стали жидким синтетическим шлаком путем слива шлака в ковш в момент появления металла на желобе. Шлак подают на поток металла, а затем металл сливается на шлакометаллический расплав. Расход шлака составляет 3,4- 5 3) .Недостаток способа состоит в том, что слив рафинировочного шлака начинают одновременно с выпуском стали, в результате чего первые порции шлака дробятся о днище ковша и при этом сильно охлаждаются. Рафинировочная способность охлажденного шлакового расплава резко снижается, что приводит к перерасходу синтетического шлака.Цель, изобретения - повышение эфФективности рафинирования и уменьшении расхода рафинировочного шлака.Поставленная цель достигается тем, что при рафинировании расплавленного металла жидким шлаком в ковше, включающем слив шлака на поток рафинируемого металла и последующий слив металла на шлакометаллический расплав, в ковш сначала сливают 5- 20 металла, после чего во время слива последующих 3-10 металла в его поток вводят синтетический шлак.Шлак вводят под углом 20-60 ко потоку металла. Наилучшие условия дробления и перемешивания шлака и металла достигаются в том случае, если шлак вводят в струю металла на расстоянии 3-7 м от поверхности находящегося в ковше шлакометаллического расплава. При таком режиме обработки для получения в готовой стали 0,015-0,020 се" ры от исходного ее содержания васплаве 0,025-0,030 расход синтерасплаветического известково-глиноземисто го шлака может быть уменьшен до 1,33 отт массы обрабатываемой стали. Пригл необходимости осуществить весьма г у аКую десульфурацию например, до 0,003-0,005) количество шлака можетдостигать 6.Наличие в ковше металла в количестве 5-20 общего его. количества кмоменту начала его обработки рафинировочным шлаком улучшает условиядробления и перемешивания шлака иметалла. При этом капли раздробленного шлака попадают не на стенки ковша,как при сливе шлака в момент начала выпуска стали, а в слой расплавленного металла. В результате с самогоначала поступления шлака в металлсоздается значительная поверхностьраздела и обеспечивается интенсивное перемешивание взаимодействующихфаз. Рафинирующая способность шлакаиспользуется наиболее полно. Уменьшение количества слитого в ковш металла перед сливом шлака менее 5снижает эффективность использования20 рафинирующей способности шлака иприводит к увеличению расхода шлакана обработку сталиУвеличение количества предварительно слитого вковш металла более 20 приводит кУхудшению перемешивания всего объемаметалла поступающим в ковш потоком, и образованию "застойных" зон. Рафинированию шлаком подвергается невесь металл, эффективность рафинирования снижается,Зф Ввод шлака в поток поступающей вковш стали способствует частичномураздроблению и перемешиванию металлаи шлака .еще до поступления в ковши при соударении струи с поверхностью шлакометаллического расплаваобеспечивается более эффективноедробление и перемешивание шлака иметалла. При этом угол встречи потоков менее 20 ухудшает использование40 шлака, поскольку не обеспечиваетпредварительного дробления и перемешивания шлака и металла. увеличениеугла более 60 О приводит к сильномуразбрызгиванию расплавленных метал 45 ла и шлака, создает предпосылки дляаварийных ситуаций и создает опасность для обслуживающего персонала.Для проведения процесса при углахвстречи струи более 60 О требуются5 О сспециальные. защитные приспособления,усложняющие технологический процесс.Шлак подают в поток металла смгновенным расходом 100-140 кг/т металла. С увеличением угла встречипотоков металла и шлака увеличивает 55 ся энергия, выделяющаяся при их соударении и улучшаются условия дробления и перемешивания шлака и металла,мгновенный расход шлака может бытьувеличен, Напротив, малым углам встре 60 чи потоков должны соответствоватьмалые мгновенные расходы шлака.Уменьшение мгновенного расходашлака менее 100 кг/т приводит к замедлению процессов рафинирования и65 перенесению их на тот период слива773092 Уголвведенияшлакав поток металла,град Услов- Заводскойный номерномер плавкиплавки Продол- кительностьвведения шлака, % от массы сливаемо" го метал- ла Удалениеточкивведенияшлакаот поверхностирасплава, м Начало введения шпака, Ъ от массы слитого металла Характеристики эффективности рафинирования Удельныйрасходшпака,кг/т Игновенный расход шпака, кг/т Уменьшение содервания серы в металле,% Увеличениесодерканнясеры в шлаке, В 70,018 0,62 1 5707261 5 580 40 29 5,5 064 2 5706602 3 4706632 6,5 1130 . 40 31 0,54 50 37,3 410 4 5707321 10 0,50 28,3 850 30 20 0,42 5707121 10 5707212 13,5 4706842 18 2707462 20 5707112 20 4706281 20 4 706661 20 4708021 16 5705631 0 3,5 1400 47,1 3,5 0,48 5,5 1000 45,7 20 0,45 20 38,2 5,5 400 0,46 1050 20 35 3,5 0,83 26,6 6,5 60 400 30 28 0,47 180 10 0,77 31 315 60 10 1,15 13,4 50 160 12 30 46,7 0,26 13 1030 металла, когда энергия его потокауменьшается. Эффективность использования шлака снижается, Увеличениеже мгновенного расхода шлака более1400 кг/т ухудшает условия его дробления и перемешивания с металломи также снижает эффективность использования шлака.Количество металла, сливаемогов ковш, определяют по показаниямвзвешивающих тензометрических устройств или по предварительной разметке ковша. Шпак дозируют таким же образом, а интенсивность его слива(мгновенный расход регулируют с помощью автоматического расходомераили с использованием разметки ковшаи секундомера,Угол ввода шлака в поток металлаи местоположения точки ввода регулируют путем изменения положения в горизонтальных и вертикальных плоскостях шлакопередаточного ковша по отношению к потоку металла,Ниже приведены варианты осуществ- .ления способа, не исключающие другиеварианты в объеме формулы изобретения.П р и м е р ы. Трубную сталь, содержащую 0,15-0,20 углерода, 1,151,55 марганца, 0,4-0,6 кремния, неболее 0,020 серы, выплавляют в400-тонной мартеновской печи. Последоводки металла до требуемого содержания углерода стальной расплав раскисляют силикомарганцем иэ расчета введения в металл 0,08-0,12 кремния и при 1600-1620 оС выпускают всталераэливочный ковш. После слива5-20 металла в его поток из передаточного ковша под углом 20-60 о вводят 5жидкий синтетический известково-глиноземистый шлак, содержащий 50-58глинозема и 37-46 окиси кальция, иимеющий температуру 1670-1760 С.Шлак вводят в течение слива 3-10 металла.Мгновенный расход шлака поддерживают в пределах 100-1400 кг/т, уголвведения шлака в поток металла 20-60 о/шлак вводят в поток стали на удалении 3-7 м от уровня поверхности нахо дящегося в ковше шлакометаллическогорасплава. После введения шлака в поток стал 1; добавляют легирующие ираскислители из расчета получениястали требуемого химического соста О ва - силикомарганец, ферросилиций,алюминий и др.Параметры рафинирования опытныхплавок и характеристики эффективности рафинирования представлены втаблице (плавки Р 1-12) .Для сравнения выплавляют стальс рафинированием в ковше жидким известково-глиноэемистым шлаком поизвестному способу (плавка 921) .Млак сливают в ковш в момент появления металла на желобе. Осуществляютобработку стали по режимам. отклоняющимся по отдельным параметрам от описываемых (плавки 913-20). 0,020 0,020 0,014 0,020 0,022 0,017 0,016 0,022 0,013 0,024 0,015 0,012(ь 1, ф 773992 Продолжение табл Продол- иительность введения шлака, 9 От массы сливаеьюго металМгновенный расход шлака, кг/т Уголвведенияшлакав поток металла,град Характеристики эффективности рафинирования Удалениеточкивведенияшлакаот поверхностирасплава, м Удельныйрасходшлака,кг/т Увеличениесодерианиясеры в шлаке, % Уме нынение содержаниясеры вметалле,4706271 12 50 017 05 г,1900 53 0,25 013 16 5707762 7 490 5,2 0,01 7 570732 17 8,4 5 0,009 2(5 0,012 18 4706562 25 19 4705361 33 20 5707312 46 21 . 4707091 Шлпо 0,25 17 8,5 0,16 3(5 0,013 46,5 0,01,2 ак сливают вявления металл вш в мом на иелоб,формула зобретен 1. Способ ра енной стали жи шпаком в ковше, а на поток мет лив металла на асплав, о т л инирования расплавким синтетическим включающий слив шлаалла и последующий шлакометаллический ч а ю щ и й с я Составитель И.ЧепнковаРедактор Е.Дорошенко Техред Н.граб Корректор М.Пожс Тираж 608арственного комитета СССРзобретений и открытийЖ, Раушская наб., д. 4 Подписное 7433/33ВНИИПИ Госупо делам113035, Москва,а/5 Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная,Как видно, эффективность рафинирования по предлагаемому способу значительно выше, вследствие чего расход синтетического шлака для достижения одинаковых с известным способом результатов может быть значительно уменьшен на 10-20 кг/т), что составит годовой экономический эффект 600 тыс.руб, в год,25тем, что, с целью повыаения эффективности рафинирования и уменьшения,расхода шлака, сначала сливают вковш 5-20 металла, а затем во времяслива последующих 3-.10 металла вего поток вводят синтетический шлак,2. Способ по п.1, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что шлак вводят подуглом 20-60 о к потоку металла.Источники информации,З 5 принятые во внимание при экспертизе1. Воинов С.Г. и др, Рафинирование стали синтетическим шлаком. М.,"Металлургия", 1970, с. 257-289.2. Заявка ФРГ Р 2501829,4 О кл, С 21 С 7/00, 1976.3. Технологическая инструкцияЧелябинского метзавода Р М-74,п. 10-25,