Способ раскисления стали

ПИСАН ЗОБРЕТЕН К ПАТЕН Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(72) Вопщуков Ю.Н,; Блохин АИ Вдовина РА; Сергеев АИ.; Бобков ВНСарычев АФИвин ЮА; Павлов В,В.(73) Акционерное общество открытого типа "Магнитогорский металлургический комбинат"(54) СПОСОБ РАСКИСЛЕНИЯ СТАЛИ(57) Изобретение может быть использовано в области черной металлургии при выплавке низкоуглеродистых сталей в мартеновских печах, двухванныхсталеплавильных агрегатах Сущность: способвключает ввод в расплав при выпуске его в ковшраскислитепей для получения заданного содержания эпемента-раскислителя в готовой стали. Рас(В) К 13 (11) 2004602 С 1(51) 5 С 21 С 7 06 ход раскислителя определяют перед его введением в ковш. Перед определением расхода раскислителя предварительно измеряют химический состав расплава для определения момента, когда содержание углерода в расплаве достигнет величины 0,3 - 0,4%. В этот момент определяют величину перегрева расплава над линией ликвидуса. Затем расход вводимого раскислителя определяют по формуле6 =0 (б -б )100/100-(К +К М)М где О я тт зад ост 1 2 я п - масса плавки, т; б, б - содержание элемензад остта-раскислителя соответственно заданное и остаточное, %; М - содержание элемента-раскислитеяля в присаживаемом раскислителе, %; К, К - кот в эффициенты идентификации; Ь - величина перегрева металла над линией ликвидуса С, 2004602Изобретение относится к черной металлургии. а именно к способу раскисления стали, может быть использовано при выплавкенизкоуглеродистых сталей в мартеновскихпечах, двухванных сталеплавильных агрегатах,Известен способ раскисления ниэкоуглеродистой полуспокойной стали, которыйпредусматривает предварительное определение содержания углерода и раскисление стали в ковше ферромарганцем ичушковым алюминием, при этом количество раскислителей определяют в соответствии с выражениями0,06, 1 1,2цгемп=а+ С), яд= А ) (Ь+)где дгемп, Яд - расходы соответственноферромарганца и чушкового алюминия,кг/т;а = 3,8 - 4,6, кг/т - коэффициент;0,06 - коэффициент, кг,ь/т;С - содержание углерода в стали, АЦ - содержание алюминия в чушковомалюминии, ;Ь = 120 - 130 кг. О /т - коэффициент;1,2 - коэффициент, кг ф) /т 1).Недостатком данного способа являетсятот факт, что в качестве главного параметравыбрано содержание углерода в стали перед раскислением. Перед выпуском приполучении низкоуглеродистых сталей содержание углерода в металле характеризуется низкими значениями ЯС) 0,1;6).Зависимость между текущим содержаниемуглерода и кислорода характеризуется гиперболой, Поэтому незначительные изменения текущего содержания углерода(0,01 - 0,2 о ) приводят к существенному увеличению окисленности расплава. Как следствие, увеличивается угар раскислителя, т,е.область применимости данного способа ограничивается точностью определения текущего содержания углерода в металле иименно перед выпуском, Следовательно, нареализацию данного способа накладываетсвой отпечаток временной фактор. Проба,включая время на ее отбор, должна бытьпроанализирована в течение 1-2 мин. Существующие в мартеновских цехах технические средства экспресс-анализа (типаТЭДС) не позволяют получить достаточнуюточность (+0,01) при измерении текущегосодержания углерода при низких его значениях ( 0,1).Средства, позволяющие провести химический анализ, обычно удалены от обьектаконтроля и управления (химлаборатория) ине позволяют обеспечить анализ за короткий промежуток времени3 мин), 5 10 15 20 Кроме того, рассмотренный способ предназначен лишь для расписания только полуспокойной стали.Известен способ раскисления кипящих марок стали, включающий определение расхода ферромарганца, необходимого для получения заданного содержания марганца в готовой стали, и ввод его в оасплав при выпуске в ковш 2), Перед вводом ферромарганца определя 1 от величину перегрева стали над линией ликвидуса при содержании углерода 0,3-0,4, а расход М ферромарганца определяют по формулеМ =ОпА+ В (С - Ьт)- Кк(С-Лт Кмл, где Оп - масса плавки, т;Ь т - перегрев над линией ликвидуса, А, В, С- коэффициенты идентификации; Кк - коэффициент, определяющий количество присаживаемого коксика, т/С;Кмп - коэффициент, зависящий от содержания марганца в ферромарганце. Этот способ нельзя использовать дляопределения расхода раскислителей на такназываемых "перегретых" плавках, Наэтих плавках перегрев ванны над линиейликвидуса значительно превышает заданный. Корректировка теплового состоянияванны достигается за счет присадок известняка или агломерата. Это приводит к изменению основности шлака, что в своюочередь влияет на окислительный потенциал ванны, Сравнивая различные группыплавок по тепловому состоянию ванны впериод продувки, можно отметить повышенное содержание кислорода в шлаке и вметалле на "перегретых" плавках по сравнению с плавками, идущими с нормальнымходом теплового процесса. Это приво 40 дит к повышенному угару раскислителя, иопределение расхода раскислителя приведет к получению металла, содержание элемента-раскислителя в котором будет нижезаданного значения,45 Кроме того, повышенный угар раскислителя приводит к образованию большого количества неметаллических включений(оксидов, сульфидов и т,д,), что снижает однородность металла и механические харак 50 теристики готового проката,На получение металла с необходимымизначениями механических свойств влияетизменение содержания элемента-раскислителя в готовой стали, Желательно получить55 содержание элемента-раскислителя с минимальным отклонением относительно заданного значения элемента раскислителя.Формула, приведенная в прототипе, позволяет зто выполнить только при расчете510 20 25 30 35 40 45 50 55 1 оо - ( к 1+ к 2 Л 1) ) мгде Оп - масса плавки, т;Взад, Вост - содержание элемента-раскислителя в стали, соответственно заданное и остаточное, ф;К 1, К 2 - коэффициенты идентификации; Лт - перегрев над линией ликвидуса, С; Мв - содержание элемента-раскислителя в присаживаемом раскислителе, о,Авторами экспериментально установлено, что для того, чтобы точно определить расход необходимого для ввода раскислителя, нужно определить величину перегрева над линией ликвидус, Отклонение теплового состояния ванны во время доводки как в большую, так и в меньшую сторону от нормального хода процесса приводит к пере- окислению металла и повышенному угару раскислителя, Однако угар раскислителя определяется не только окисленностью металла, но и (в случае выпуска металла без отсечки алака) составом шлака,Технологическим фактором, влияющим на содержание кислорода в шлаке, является соотношение основных и кислотных оксидов шлака, П рисутствие свободного оксида СаО стимулирует процесс окисления РеО до высших окислов, так как при этом образуются ферриты кальция, приводящие к понижерасхода ферромарганца и только для кипящего металла, так как эта формула связывает величину перегрева металла над линией ликвидуса непосредственно с расходом ферромарганца (раскислителя). Следовательно, при изменении марки стали, изменении заданного содержания элемента-раскислителя известный способ-прототип не может быть использован, так как не обеспечит получения по заказу любой марки стали,Целью изобретения является получение любой марки стали по заказу путем обеспечения попадания содержания элементараскислителя в готовой стали в узкий интервал относительно его заданного значения исходя из диапазона по элементураскислителю, определяемого ГОСТом для конкретной марки стали,Цель достигается тем, что в известном способе, включающем определение величины перегрева стали над линией ликвидуса при содержании углерода 0,3 - 0,4 О, определение расхода раскислителя с последующим его вводом в расплав при выпуске в ковш, определение расхода Оя вводимого раскислителя ведут с учетом угара последнего по формуле нию,упругости диссоциации оксидов железа2(РеО) + (СаО) + - (02) = (СаО Ге 20 э),12На перегретых плавках, как показали эксперименты, основным технологическим приемом, направленным на охлаждение расплава, является присадка известняка.Эти действия приводят к повышению основности шлаков при ведении плавки созначительным перегревом, что оказывает влияние на накопление шлаком оксидов железа. Детальные исследования показали, что в конце продувки при низких содержаниях углерода система шлак - металл приближается к равновесию в распределении кислорода. Поэтому на "перегретых" плавках окисленность металла несколько увеличена по сравнению с группой плавок, характеризующихся нормальным тепловымходом процесса,Содержания кислорода в металле, полученные в ходе экспериментов для групп плавок "нормальных" и "перегретых", составили в среднем 0,064 и 0,077;ь соответственно.Поэтому отличительный признак "определение расхода вводимого раскислителя" ведут с учетом последнего по указанной формуле, что обеспечит воэможность учесть повышенный угар раскислителя на "перегретых плавках", исключить образование большого количества неметаллических включений (оксидов, сул ьфидов и т.д.1 и тем самым повысить однородность металла и механические характеристики готового проката, позволит получить металл с необходимыми механическими свойствами, так как обеспечивает изменение содержания элемента-раскислителя в готовой стали в заданном диапазоне. Указанный отличительный признак также позвсляет получить содержание элемента-раскислителя с минимальным разбросом оносительно его заданного значения, исходя из диапазона по элементу-раскислителю, определяемого ГОСТом для каждой конкретной марки стали. Т.е. указанная формула определения расхода элемента-раскислителя обеспечит воэможность получения по заказу любой марки стали путем обеспечения попадания содержания элемента-раскислителя в готовой стали, соответственно входящего в значения заданного диапазона по элементу-раскислителю, определяемого ГОСТом, и может обеспечить попадание в заданный диапазон для данной марки стали в узком интервале относительно заданного значения элемента-раскислителя, 20041602Авторы провели дополИтельцые патент ыя исследОВация цд посдмст выявле 1 иясоответствия отличительных признаков заявляемого решения критери:о "цздбретаТЕЛЬСКИй УРОВЕЦЬ 5Предлагаемый способ осуществлялсяца Магг итогорскогметаллургическом комбинате(МУК) в мартецовском цахе, Раскислялдсь киплщая сталь 08 КП ГОСТ 16523-89с эадацгым содержанием МП) - - .0,3-0.5%, 10споко)Пдя сталь 10 СП ГОСТ 16523-89 сзаданным содержаКием ,"Мп) - . - 0,35-0;6;81) = 0,17-0,37%, д тдк)ке автокузовналсталь 081 О ГОСТ 9015-80 с заданным содер)кд нем Мп) = 0,2-0,35%, 1 А 1) = 0,02-0,07%, 15Сталь выплавлялдсь в Одном из двухваццыхагрегатов, Шихтовкд плавок былд одиндкоьой, Масса плавки 290 т. Б ходепроведенных зксгеригиеггтов оцрсделе ыкоэффициенты КК 2 для рдзличцых групп 2014 арок стали, Их чцслеццыс эцдгения п)иведецы в табл,1,Для 1 эаскисле.я киГгявеГО металла использовался ферромаргацец с содержанием марганца в цем 73%, При рдскислении 25сцокОЙПОЙ стали испольэовдлс Дополни"тельно ферросилиций марки ре 81 45, Прцвыплавке двз окузовц 011 стал 1 аряду с ферромар га ц цсм присаживается ал гоми ний,Расход дпгомиция постоянен и рдвец 180 кг, 30П р и м е р 1, Раскислялзсь кипящаясталь марки 08 КП, Задаццое содержаниезлбееЕта-раскисл 1 теля (едрГанца) в Готовой стали 0,35%, При выпуске расплава(стали) В ковш вводился ферромдргд ец для 35получения заданного содерж;цИя марга цдв готовой стали. Предвартелно рассчитывали необходимый расход ферроеаргдгцд.,цля этого во время плавки осугцестгзлллиОперациго Опрсделсция соста)а расплагзд 40путем отбора проб расплава ц их химического анализа, Бьл зафиксирован момент, когда содержание углерода в стали было0.35;4. При этом содержа )и углерода з стали отределялц величину Лт перегрева расплава над линией ликвидусд, т.е. в этотмомент замеряли температуру металла ти.=1549" С и определили тегипердтуру ликвиДусдл = - 1502" С, соответству 10 цуО этомумоменту, Перегрев Ьт =- ъ - тл : 1519 - 50-1502 = 47 С, Далее рассчитали расход ферромаргдцца, необходимый дпя раскислеи ня,290 0350,02 Р 100ОГеМп -100 - (43,9 - 0,21 ) )73 1,99 т окло Сция для соозчзетствующих плавок р д ВО: м д к с и м д л ь ц 0 с О, О 1 %; е и ц и 14 а л ь- ЕОЕ - ОПри выплавке марок стали, це лвлягов;ихся кипящими, прототип вообще не поз Воля ст ороделззть расход раскислителей,Заявляемое решение дог олнительно обеспечивает улучшение мех;,гических свойств стали, госкольку позголяет стабилизировать химический состав металла по содер;канино злемснта-раскислителя,156) Авторское свидетельство СССРК. 1353819, кл, С 21 С 7/06, 1987.Авторское свидетельство СССРК. 1673607, кп, С 21 С 7/06, 1991. Посла раскисления бьгла отобраа проба, провели ее химический анализ. Содержание МП) в готовой стали 0 35%, т.с. получили заданное зцдченис элемецтд-раскислителя в готовой сталл. Отклонение от заданного составило 0%, Примеры 2-8 даны и табл,2.Как видно из табл,2, эаявляемь)й способ позволяет определить Оасход раскислителя дпл различных марок стали и дпл разных э га еций эддднцого содсржания зле,ецтардскислителл с получением марки стали г.о заказу путем обеспечения попадания содержая элемента)аскислителя в готовой стдли в узкий интервал отцоситепьцо его эдддццого эна",сцзл, исходя иэ диапазона по злаленту)аскислителю, определяемого ГОСТом, 1,е. по срдвцени:о с прототипом, заявляемый способ позволяет уменьшить эндчегця полученОго содерждция элемента 1 заскисл 1. спя Относительно заданцОГО е о эзгзаЕия,Ддццые таблг.1:.:с. )эываОт, что отклоцецис от "с,г;а.с: Содержания злееецз а)дскцз)тел с Готовои стали цд сГОсобе")рого типе составило: еиаксиеиальцое - 0,1%, минимальное - 0,01 ., При исгзольэовдги Заявляемого способа эцдчецие10 2004602 Таблица 1Значения коэффициентов К 1 и К 2 в заявляемой формуле для различных сталей бли П отот аявляемый способ Вели- чина Маркастали ри- мер Содерж лемент кислите готовой Рассчитанный расход аскислителт Содержание лемента-раскислителя в готовой стали,Рассчитанный расход раскислителя,ерро- М ферросилиийферро марга фе ма нили- ьий 0,36 0,31 0,35 0,30 2,047 1,79 1,98 1,72 47 73 0,4 Кип ща ста 08 К 1,99 1,85 2,24 2,16 0,34 0,40 0,39 0,4 81 Не определя 27 26-раскислитеслителе, %. Составитель Ю.ВолщукТехред М,Моргентал Редактор А,Купря оррект илипенк аказ ЗЗ ТиражНПО "Поиск" Роспатента3035, Москва, Ж, Раушская наб.,Подписно Производственно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород, ул,Гагарина, 10 Формула изобретения 2004602 5024945/02СПОСОБ РАСКИСЛЕНИЯ СТАЛИ, включающий определение величины перегрева металла над линией ликвидуса при содержании углерода 0,3 - 0,4%, определение расхода раскислителя с последующим его вводом в расплав при выпуске в ковш, отличающийся тем, что расход Оя раскислителя определяют по формуле,5 е бп- масса плавки, т; Взад, Вост - содержание киСлителя, соответственностаточное, %; К 1, К 2- коэффициенты иден Ь- величина перегреваликвидуса, С; Мв - содержание элементля в присаживаемом раск