Способ порционного вакуумирования жидкого металла

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН А 3(51) С 21 С 7 10 ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН А а"тал-,СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(61) 383745(72) Д, Я.Поволоцкий, О.К,Токовой, Г.П.Урюпин, В.Г.Вахчеев, В,Д.Ерохин, 10.В.КоФман, В.А.Синельников и М.Л.Шулькин(71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола и Центральный научно"исследовательский институт черной металлургии имЩрдина(56) 1. Патент Японии 55-62117, кл С 21 С 7/10 19782. Кнюппель Г, Раскисление и в куумная обработка стали. М., фМе лургияф, 1973, с. 311.3. Авторское свидетельство СССР В 38 Ю 45, кл, С 21 С 7/10 1970(54)(57) СПОСОБ ПОРЦКОННОГО ВАКУУИИРОВАНИЯ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА по авт,св.383745, о т л и ч а ю ц и й с ятем, что, с целью улучшения качестваметалла эа счет удаления серы и неметаллических включений, перед эасасыванием в вакуумную камеру порции шла 1 ка нераскисленный металл вакуумируют,раскисляют и легируют его элементамираскислителями.Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при производстве стали и сплавов.Известны способы порционного вакуумирования жидкого металла 1-2.Эти способы позволяют удалять раст- воренные в металле газы, однако не решают проблемы удаления из металла серы и образующихся после введения раскислителей оксидных включенийПо оснонному авт. сн. Р 383745 иэвестен способ порционного вакуумирования жидкого металла, заключающийся в порционном накуумировании жидкого металла с одновременной обработкой синтетическим шпаком, при котором до 5 начала обработки металла в накуумную камеру засасывают порцию шлака и удерживают его там в течение всего процесса обработки металла 3.Недостатком известного способа яв"2 О ляется невозможность десульфурации стали и снижения содержания в ней Оксидов образующихся после окоичания дегазации и введения н металл элементов-раскислителей. Обработка нерас кисленного, кипящего металла синтетическим шлаком не дает воэможности существенно удалить из металла серу. Раскисление металла перед,вакуумированием с последующей обработкой синтетическим шлаком согласно иэнестному способу делает нецелесообразным сам процесс дегаэации, так как не решает проблему удаления иэ металла кислорода, Слив шлака из вакуум-камеры до введения в металл раскнслите лей и легирующих компонентов не позволяет испольэовать рафинирующие свойства синтетического шлака по отноше-, нию к окисной неметаллической фазе.Целью изобретения является улучшеО ние качества металла засчет удаления серы и неметаллических включений.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу порционного накуумирования жидкого металла перед 45 эасасынанием н вакуумную камеру порции шлака нераскисленный металл вакуумируют, раскисляют и легируют его элементами-раскислителями. Порционное вакуумиронание металла с одновременной обработкой синтетическим шлаком осуществляют следующим образом. Под вакуум-камеру подают ковш с нераскисленным металлом, на поверхности которого имеется слой синтетического шлака, например, системы СаО-А 2 О . Патрубок вакуум-камеры погружают в жидкий металл, включают вакуум-насосы и начинают порционное вакуумиронание стали. Для дос тижения нужной степени дегазации металла (содержание остаточного кислорода 0,001-0,003) необходимо 3 - 4- кратное прохождение всего металла через вакуум-камеру (коэффициент циркуляции равен 3"4). При массе порции, например,в 10 раз меньшей массы обра-батываемого металла для этой цели необходимо совершить 30-40 подъемов и опусканий вакуум-камеры (циклов). Затем через шлюзовое устройство в вакуум-камеру вводят раскисляющие и легирующие компоненты, например ферросилиций, алюминий, ферромарганец и другиеПосле этого, давление а вакуум-камере повышают до атмосферного, вакуум- камеру поднимают с таким расчетом,чтобы срез патрубка находился вблизи границы раздела металл-шлак, Затем в вакуумной камере вновь создают разрежение 50-55 мм рт.ст., необходимое для засасывания порции шлакасоставляющей 2-3 от массы вакуумируемого металла. Этот шлак в течение всего процесса накуумирования находится н камере и его количества вполне достаточно для рафинирования всего металла, находящегося н сталеразливочном ковше.Затем вакуум-камеру вновь опускают, погружая патрубок камеры н жидкий металл до нижнего рабочего положения, создают разрежение 0,5-1,0 мм рт,ст, и производят вакуумирование металла с одновременной обработкой синтетическим шлаком. При этом для слива очередной порции жидкого металла вакуум-камеру поднимают до верхнего рабочего положения, при котором шлак остается в камере, а металл стекает в ковш. При повторном опускании вакуум-камеры в нее поступает свежая пбрция стали, которая интенсивно перемешивается со шлаком, Интенсивное перемешинание синтетического шлака и металла вызывает десульфурацию стали и рафинирование стали от оксидных не- металлических включений - продуктов раскисления. После 15-30 циклов, т,е, после обрабтки 15-30 порций металла (коэффициент циркуляции составляет 1-2 так как иэ-эа удержания н камере шлака масса порции металла уменьшалась на 2,5-3,5 т и составляла 11- 12 т), в вакуум-камеру подается инертный газ, металл и шлак сливают в сталеразлиночный ковш и процесс заканчивается. Обработка вакуумируемого металла синтетическим шлаком после раскисле-, ния элементами, обладающими большнм сродством к кислороду, благоприятствует десульфурации стали. Обработка нераскислепного металла синтетическим шлаком неэффективна из-затого, что кислород, обладая высокой поверхностной активностью, препятствует удалению серы в шлаковую фазу. Кроме того, при обработке шлаком металла, раскисленного различными элементами" раскислителями, ввиду малой величины межфазного натяжения на границе шлаквключение, имеет место интенсивное удаление неметаллических включений из металла, а следовательно, улучшение его качества. Очевидно, что обработка металла шлаком до введения раскислителей и образования оксидной Фа зы такого воздействия на металл не производитС другой стороны, раскисление металла элементами"раскислителями перед вакуумированием с последуяцей . 1 О обработкой синтетическим шлаком в соответствии с известным способом делает нецелесообразным процесс дегаэации вакуумом, н частности не решает проблему очистки металла от кислоро да, так как раскисление элвментамираскислителями перед вакуумированием перенодит практически весь растворенный в металле кислород в оксидную Фазу. 20Предлагаемый способ повышает эффективность.использования раскислителей и лигатур, так как при этом раскислители и легирущцив компоненты, присаживаемые в вакуум-камеру, попа" дают непосредственно в раскисленный вакуумом металл. При введении же раскислнтелей после обработки синтетическим шлаком, на понерхности металла в вакуум-камере имеется слой шлака и раскислители.в этом случае попа- З 0 дают в шлаковый слой. Это не только ведет к запутыванию частиц ферросплавон и раскислителей в шлаке, но и ухудшает свойства самого синтетического шлака при присадке, например, 35 кремнийсодержащих Ферроспланон. Уменьшение основности делает. такой шлак малопригодным к дальнейшему использованию.П р и м е р. Порционному накуумиро.40 ,ванию с одновременной обработкой синтетическим,шлаком подвергается сталь, выплавленная н кислородном кон вертере, например, 20".трубная, 0- трубная и 17 ГС. После окончания про дувки металл сливается в сталеразливочный ковш, в который заливается до слива металла порция синтетического шлака в количестве 35-40 кг/т, состава 53-,55 СаО, 43-45 А 20 3 810, 1 ГеО, при 1630-1640 , По 1 второму варианту обработки металла синтетический шлак заливается в сталеразливочный ковш на поверхность слит" ного нэ конвертера металла. Ковш с металлом и шлаком подают под вакуумнуюкамеру.Патрубок вакуум-камеры,. на торцекоторой имеетя отсекатель шлака, ныполненный иэ стального листа, опускают через слой шлака в жидкий металлдо нижнвй рабочей точки. После расплавления отсекателя жидкий металлпоступает в патрубок камеры, включают вакуум-насосы и начинают порционное вакуумнронание нвраскисленногометалла. После 3 - 4-кратного прохождения металла чере. вакуум-камеру(30-40 циклов) методом ЭДС. 5 измеряют активность кислорода в металле,Если содержание кислорода н жидкойстали снизилось до 0,001"0,003, тометалл раскисляют и легируют, вводятн него элемвнты-раскислители (марганец, кремний и алюминий), Навескуэлементов-раскислителей вводят черезшлюзовое устройство в вакуум-камеруна поверхность жидкой стали, находяшейся в камере. После 2-3 циклов, необходимых для усреднения состава раскисленного и легированного металла,давление н вакуум-камере повышают доатмосфврного и вакуум-камеру поднима"ют с таким расчетом, чтобы срез патрубка находился вблизи поверхностираздела металл - шлак. В вакуум-,камере вновь создают разрежение 505 ммрт, ст. Такое давление в вакуум-каме,ре обеспечивает засасывание н ней2-3 от массы металла синтетическогошлака.Затем вакуум-камеру опускают донижнего рабочего положения, понижаютданление до 0,5-0,1 мм рт.ст. и после 15 30 циклон обвспечинают 1-2-кратное прохождение металла через вакуумкамеру. Так как н течениЕ обработкишлак остается н камере, то прн этомметалл активно перемешивается с синтетическим шлаком и интенсивно рафи"нируется. Иэ него удаляются сера инеметаллические включения - продуктыраскисления.После окончания накуумирования нкамеру подается инертный гаэ, стальи шлак сливают н сталеразлиночныйковш и процесс заканчивается. Степень раФинирования металла от серыи неметаллических включений представлена в таблице,1024511 Состав шлака, В Числоциклов Средний состав металла, В Количествошлака, Ф,Марка стали РеО СаО Содержаниесеры Содержание оксидов 2,5 54 р 5 42,0 1,7 0,82 015 1 30 2 20 тр Извест- ный 0,0089 Ор 007410,0068 40 0,0043 0,0029 50 4 Предла"1024511 Продолжение таблицы Способ порцн" онного вакуумирова" ния Количество Состав шлака, Ъ Марка стали Коэ 4 фицнентциркуляции Среднийсостав металла, % ислоиклов шпака,ЪСаО ЯО Ре Содержание серы Содержание оксидов 17 ГС Предлагаемый 2,8 53,8 44,2 2,1 0,84 010 1 0,0575 0,0271 0,0074 0,0039 0,0028 20 0,009 30 3 40 4 Составитель А.Щербаков Редактор О.Половка Техред М. Коштура Корректор А.ференцЗаказ 4338/25 Тираж 568 Подпис ное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал. ППП ффПатентф 1, г.ужгород, ул.Проектная, 4 Таким образом, способ порционного вакуумирования жидкого металла с одновременной обработкой синтетическим шлаком позволяет существенно улучшить качество металла, рафинировав его от ЗО серы,и неметаллических включений.Использование предлагаемого способа позволяет совместить дегезацню .металла с обработкой его синтетическим шлаком и тем саьым уменьшить в металле содержание кислорода, кисло" родных включений и серы. Осуществить это каким-либо другим методом невоз" можно,. так же как и невозможно добиться такого результата при проведе" нии каждой из этих операций в любой 40 последовательности. Вместе с тем имеется довольно широкий сортамент сталей, выплавляемых в конвертерах, для повьаюения качества которых требуется. дегаэация и десульфурация. Ожидаемый экономический эффект от применения способа можно оценить следукщим образом. При обработке металла согласно предлагаемому способу по сравнению с известным способом снижа-, ется содержание серы на 0,003 (або.) и в два раза содержание в металле оксидных неметаллических включений, Это в свою очередь снижает отсортировку трубной стали в среднем с 16,7 до 7,1%. Учитывая объем производства. трубного металла(450 тыс. т в год), .расходы по вакуумированню (3 руб./т) в среднем, а также цену трубной заготовки (104 руб./т и цену низкосортного металла (66 руб./т), экономическую пользу от примененияспособа можно выразить так: