Способ внепечного рафинирования металла

(5)5 С 21 С 7/00, С 22 В 9/О ПИС ОБРЕТЕ ТОРСКО ТЕЛЬСТ ассои (О,с,6)А к иния, введенная ключительной ча гоном (в мин) пр /т) введенного ка г/т, где А - масса алюковш, а длительноСть ти продувки и металла порциональна массе(в ьция. Изобретение относится к: области черной металлургии и может быть использовано при выплавке конструкционных, инструментальных и других марок стали, .Известны технологии выплавки данных марок стали в электродуговых печах, в электродуговых печах с вйепечной обработкой (шлаками, аргоном, вакуумом, их комбина- " цией)Недостатком первых способов является невысокое качество стали, нерациональное использование плавильного агрегата; втб-"рых - значительный перегрев металла в дуговой печи и связанный с этим повышенный расход электроэнергии и материалов.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к предполагаемому изобретению является способ производства стали, по коГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(71) Челябинский металлургический комбинат(56) Морозов А.И, и др, Внепечное рафинирование стали; М.: Металлургия, 1975, с.278,Рафинировочный ковш. Ясам - цр апборегаоп оГ 8 атег пбцз 1 гез пс, НатюпЯресагу Ваг Очзоп/Вейпег 3 абе, М 1 ообВгоп Е.//Металлургйя, 1989. Реф, 8 В 203.(54) СПОСОБ ВНЕПЕЧНОГО РАФИНИРОВАНИЯ МЕТАЛЛА(57) Изобретение может быть использовано при внепечной обработке конструкционных и др, марок стали. Сущность: после окончан ия выпуска полупродукта из печи производят корректировку химсостава шлака по расчету, устанавливают расход аргона 0,20- 0,40 м /т ч и начинают подогрев полупродукта дугами со скоростью 2-5 С/мин до достикения температуры, на 50-90 С превышающей температуру разливки данной марки стали, затем поднимают электроды в крайнее верхнее положение, вводят в расплав алюминий массой 0,7-2,7 кг/т и увеличивают расход газа на 0,6-1,2 м/т ч на каждый 1 кг/т присаженного алюминия, после достижения температуры, на 5-15 С превышающей температуру разливки, расход аргона уменьшают до 0,10-0,20 м /т ч и производят раскисление металла кальцием Я торому в электродуговой йечи выплавляют полупродукт с заданным содержанием углерода и фосфора, а все остальные операции по доводке стали по химсоставу, раскисление производят в ковше, причем с дуговым йодогревом расплава, интенсифицированной продувкой металла инертным газом.Недостатки прототипа:1. Относительно высокое содержание в рафинированном металле серы, кислорода и азота, связанное с использованием далеко не всех, возможностей агрегата печь- ковш,2, Негарантированное образование в готовой стали неметаллических включений благоприятной формы, что приводит к снижению эксплуатационных свойств металла.3. Повышенный расход электродов.алюминия масса кальция увеличивается, адлительность заключительной части продувки металла аргоном в мин) пропорциональна массе (в кг/т) введенного кальция.Данные отличительные признаки проявляют следующие, в т.ч, и новые свойстваНазначение признака % 1: "за минимально короткое время сформировать в ковше йысокооснбвный безжелизистый рафинировочный шлак, произвести корректировку химсостава металла и его нагрев с 50 Цель изобретения - повышение качества металла путем эффективного удаления изметалла серы, азота, кислорода и образование в рафинированном металле неметаллических включений благоприятной формы. 5Поставленная цель достигается тем, чтопосле окончания выпуска полупродуктапроизводят корректировку химсостава шлака, устанавливают расход аргона 0,200,40 м /т"и производят подогрев 10полупродукта дугами со скоростью 25 ОС/мин до достижения температуры, на50-90"С превышающей температуру разливки, затем поднимают электроды в крайнее верхнее положение, вводят в расплав 15алюминий массой 0,7-2,1 кг/т и увеличива"ют расход газа на 0,6-1,2 м /т.ч на каждыйэ1 кг/т присакенного алюминия, после достикения температуры, на 5-15 ОС превышающей температуру разливки, расход аргона 20уменьша 1 отдо 0,10-0,20 м /т ч и йроизводятэраскисление металла кальцием массой (0,20,6) А кг/т, где А - масса алюминия, введенная вковш, а длительность заклочительнойчасти продувки металла аргоном (в мин) 25устанавливают пропорциональной массе (в,кг/г введенного кальция.Отличительными признаками изобретения являются:1. После окончания выпуска полупродукта производят корректировку химсостава шлака йо расчету, устанавливают расходаргона 0,20-0,40 мэ/т ч й начийают подогревполупродукта дугами со скоростью 25 ОС/мин до достикения температуры, на 35-.50-90 С йревышающей температуру разливки данной марки стали,2, Поднимают электроды в крайнее верхнее йоложение, вводят в расплав алюминий массой 0,7-2,1 кг/т и увеличивают 40расход газа на 0,61,2 м/т.ч на каждый1 кг/т присакенйого алюминия, после достижения температуры, на 5-15 С превышающей температуру разливки, расход аргона-уменьшаютдо 0,10-0,20 мэ/т.ч и производят 45раскисление металла кальцием массой (0,20,6) А кг/т, где А - масса алюминия, введен ная в ковш.3. С увеличением массы присакенного целью последующей десульфурации, При этом обеспечить сравнительно невысокий расход электродов и футеровки агрегата (примеры 1-5, табл,),Это обеспечивается первоочередной операцией в печи-ковше - корректировкой химсостава шлака по расчету, расходом аргона 0,20-0,40 мэ/т.ч и подогревом дугами со скоростью 2-5 С/мин до достижения температуры на 50-90 С, превышающей температуру разливки данной марки стали,Если формирование рафинировочного шлака перевести на более поздний срок, повышается расход материалов иэ-за увеличения длительности обработки стали в,печи- ковше,"Расход аргона менее 0,20 м /т. ч не обеспечивает достаточное перемешивание металла для его заданного нагрева и формирования необходимого рафинировочного шлака в этот период, более 0,40 м /т.ч - кэ нестабильному горению дуги в шлаке из-за чрезмерного перемещения расплава, что ведет к неуправляемому науглераживанию металла,Нагрев металла со скоростью более 5 С/мин до температуры, превышающей температуру разливки данной марки стали более, чем на 90 С и нагрев металла со скоростью 2 С/мин до температуры, превышающей температуру разливки данной марки стали менее, чем на 50 С, нецелесообразен, В первом случае из-за снижения стойкости футеровки агрегата, во втором - иэ-за недостаточного нагрева расплава для проведения последующей десульфурации металла заданной степени.Назначение признака К. 2 - повышение эффективности удаления иэ металла серы, кислорода при сравнительно небольшом расходе аргона и уменьшением расхода электродов (см. группу примеров ЫФ 6-11, табл,).Расход алюминия и последующая интенсивйость продувки определяется исходным содержанием серы, кислорода в металле при заданном температурном интервале. А ввод кальция по заданной программе (температура, расход аргона, содержание алюминия), в основном, обеспечивает благоприятный тип неметаллических включений в готовой стали.Ввод в расплав алюминия массой менее 0,7 кг/т и увеличение расхода газа менее чем на 0,6 м /т ч на каждый 1 кг/т присаженного алюминия не обеспечивает необходимого качества стали даже при низкой загрязненности серой и кислородом исходного металла и по достижении температуры, менеечем на 5 С превышающей температуруразливки. Недостигается вэтом случае и мерного окисления кальция, во втором -благоприятная форма включений, из-за повышения загрязненности стали неПрисадка массы алюминия более 2, кг/т металлическими включениями,и увеличение расхода газа более чем на В совокупности же признаки 1-3 проявз,2 м /т ч на каждый 1 кг/т присакенного 5 ляюти новое свойство - уменьшениесодералюминия приводит к повышению расхода жания азота в готовой стали,огнеупоровковшаиувеличениюэкзогенных Известно, что при дуговом подогревевключений в металле даже по достижении металла массовая доля азота в нем увеличитемпературы, более чем на 15 С превышаю- вается. Причем, чем меньше содержание пощей температуру разливки. Нет в этом слу верхностно-активных элементов (серы,чае и возможности образования кислорода) в металле, тем эффективнее наблагоприятной формы включений даже при сыщение азотом,большой массе вводимого кальция. 8 заявляемой технологии дуговой подоДифференцированный расход аргонэ (в грев в ковше происходит до удаления иззависимости от массы присаженного алю металла серы и кислорода. Во время и послеминия) позволяет уменьшить его расход при десульфурации и раскисления происходитдостижении заданного качества, вымывание азота аргоном без дугового поПрисадка в металл кальция массой бо- догрева, что также способствует уменьшелее 0,6 А кг/т при температуре, менее 5 С нию содеркания азота в готовой стали.превышающей температуру разливки, и 20 Таким образом, заявленные признакирасходе аргонэ менее 0,10 м /т.ч в металле предполагаемого изобретения в отдельнообразуется необоснованный избыток каль- сти и в совокупности позволяют при их реация (дорогостоящего), приводящий к абра- лизации существенным образом повыситьзованию сульфидов кальция, которые качество стали по содержанию серы, кисло-ухудшают разливаемость стали. 25 рода и гарантировать образование в рафиПрисадка в металл кальция массой ме- нированном металле неметаллическихнее 0,2 А кг/т при температуре, более 15 С включений благоприятной формы (см,превышающей температуру разливки, и табл,),расходе аргона более 0,20 м /т ч в металле Пример конкретного выполнения, Конобразуется недостаток кальция, приводя струкционную сталь типа ЗОХГСА, 50 ХГАщий к образованию в металле преимущест- выплавляли в 60 и 100 т электродовых печах.венно твердых тугоплавких В плавильном агрегате производили раструдноудаляемых включений типа СабА 20 з, плавление шихты, окислительную продувкузатрудняющих разливку. металла до заданных содержаний углерода,Назначение признака М 3 - гарантиро фосфора и температуры, Основную массуванное образование в стали неметалличе- легирующих элементов вводили в печь иских включений благоприятной формы в (или) в ковш на выпуске. Затем полупрод ктУменее отрицательной степени, влияющих на установке подогревали дугами с одноврена.экспозиционные свойства металла, Это менной продувкой аргоном. Производилидостигается присадкой массы кальция в 40 корректировку шлака, металла присадкамирасплав, согласованной с массой введенно- из бункеров шлакообразующих, легируюго ранее алюминия, а длительность аргон- щих. Осуществляли раскисление металланой продувки с заданной интенсивностью. алюминием, кальцием посредством вводаВ этом случае образуются жидкие включе- этих элементов в виде проволоки с пония (легкоудаляемые) типа Са 02 А 20 з и 45 мощью трайбаппэрата,СаОА 20 з температурой плавления нике Подвод аргона в расплав производили873 С. При этом улучшаются механические как снизу через керамическую пробку, так исвойства стали, особенно ее вязкость и раз- сверху через футерованную трубку.ливаемость металла (примеры 12 и 13, Для определения влияния оптимальныхтабл,), 50 пределов изменения заявляемых параметЕсли при повышении содержания алю- ров надостижение цели изобретения произминия массу присакиваемого кальция водили колебание параметров в болееуменьшать или, наоборот, то не происходит широком диапазоне, Изменение выходныхгарантированного образования кислород- параметров оценивали как прямыми, так исодержащих неметаллических включений 55 косвенными измерениями по стандартнымзаданной формы. методикам.Увеличение длительности продувки (6 Обработку полупродукта впечи-ковше"мин) более, чем гласса введенного кальция начинали с присадок на шлак извести, па(в кг/т) и менее при заданном расходе арго- рошксобразного кокса, алюминия плэвикоГна невыгодно. й первом случае из-за чрез- вого шпата из расчета образования в ковше1786108 ТенператураУвел.расходаоргона Температура на 1-й стадии, с Перене"некиеалеет"Родада н+инет и-н Длит,продувкиот Са,нннда н+",н н Насьа кальция отА 1, кг/тнаннат "Расход аргона на 3"й стадии нт/т ч Способобработкистали Ненетап.вкл. благ. Форн да + нет нМассовая доли Форинрова"ниеалакананнат н-н Рас"ходаргона иа1 стар,нт/т.ч Ско. рость подо" грева С/нин+ + сннквнне стойкости Футеровки 0,014 0,003 0,008 + 85 О,ОО 7 0,0024 0,007 + 85 о,оог а,аа 15 о,оо 7 + 85 0,002 0,0015 0,0045+ 94 0,002 0,0026 0,010 + 105 резкое увеличение Расхода электродов 30 50 70 О,ЗО 14 091 О Оу 15 04 ха 3.5 О 0,15 0,4 хл 1 901107 о 1,4 Ог 9 6) + 3,5 высокоосновного восстановительного шлака (основность 2,5-3 (ЕеО+МпО)10) массой 10-15 кг/т. Затем устанавливали расход аргона 0,10-0,50 м /т.ч и начинали дуговойзподогрев расплава со скоростью 6 С/мин (посредством изменения подводимой мощности). В процессе нагрева осуществляли корректировку металла по химсоставу,После достижения температуры металла, на 30-110 С, превышающей температуру разливки данной марки стали, поднимали электроды в крайнее верхнее положение, производили ввод алюминия массой 0,4-2,4 кг/т, увеличивали расход аргона на 0,4-1,4 м"/т.ч на каждый 1 кг/т присаженного алюминия, После достижения температуры, на 0-20 С превышающей температуру разливки данной марки стали, расход аргона уменьшали до 0,05-0,25 м /т ч и произво 3дили раскисление металла кальцием массой (0,1-0,7) А кг/т. Причем с увеличением.массы алюминия массу кальция и уменьшали, и увеличивали.Длительность заключительной части продувки (в мин) с расходом, соответствующему массе введенного кальция (в кг/т), Например; присадили кальций массой 0,6 кг/т, длительность продувки 0,60 мин.Влияние изменения заявленных параметров на цель изобретения обобщено, систематизировано и представлено в таблице.Ожидаемый зкономический эффект от внедрения заявленной технологии составит 4-6 руб/т выплавляемой стали. Формула изобретения Способ внепечного рафинирования металла, включающий выплавку и выпуск полу продукта в ковш, дуговой подогрев металлав ковше, продувку аргоном, десульфурацию, раскисление алюминием и кальцием, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества металла путем эффективного уда ления из металла серы, азота, кислорода иобразования в рафинированном металле неметаллических включений благоприятной формы, после окончания выпуска полупродукта производят корректировку химсоста ва шлака, устанавливают расход аргона0,20-0,40 м /т.ч и производят подогрев позлупродукта дугами со скоростью 2-5 С/мин до достижения температуры на 50-90 С, превышающей температуру разливки, за тем поднимают электроды в крайнее верхнее положение, вводят в расплав алюминий массой 0,7-2,1 кг/т и увеличивают расходгаза на 0,6-1,2 м /т ч на каждый 1 кг/т призсаженного алюминия, после достижения 25 температуры на 5-15 ОС превышающей темпеоатчоч оазливки оасход аргона уменьшают до 0,10 - 0,20 м /тч и производят раскисление металла кальцием массой (0,2- 0,6) А кг/т, где А - масса ал)оминия, введен ного в ковш, а длительностьзаключительной части продувки металла аргоном, в мин, устанавливают пропорциональной массе, в кг/т, введенного кальция.10 1786108 Продолжение таблис/,Ы Пасскальциккг/т форнйьрезаниеалакада и+инет "-" Способобработкисталч Рас" СкоТеипература на 1-д стадии, ь Переиеценне электродада "+" нет и и Пасса Увел. ТенпеРасхоп аргона на 3-и Пасса кальцид от Л 1, кг/т дан+и иет "Длит.и ропуркиот Са Пассоеал долл латура на 2.д ходаргона настас рость подогрева С/инн оаскодааргона 0 Ч,(А ) 4,4 85 0 4 мл 1 Тираж Подписноетвенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб.,4/5 Заказ 229 ВНИИПИ Го оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Составитель И, ЗинуровРедактор Т. Рожкова Техред М.Моргентал Корректор Н. Бучок еие- астап. од вкл того благ. а,2 Фоли (отно дв пап ит,) нет ньо 85 85 65 85