Способ порционного вакуумирования жидкого металла

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1 С 7/ Е ИЗО ЕТ МУ СВ ВУ ЕЛ ТОРСИ кий инмола о Хаас" тельский щ К д ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ(71) Челябинский политехничесститут им, Ленинского комсои Центральный ордена Трудовогного Знамени научно-исследоваинститут черной металлургииим.П,И.Бардина(56) 1. Патент Японии й 55-62117,кл. С 21 С 7/10, опублик. 1978.2. Авторское свидетельство СССРй 383745, кл. С 21 С 7/10, 1970. 4) (57) 1. СПОСОБ ПОРЦИОННОГО ВАКУИРОВАНИЯ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА, включаюй вакуумирование нераскисленного Ометалла, раскисление и легированиеэлементами-раскислителями, наведе"ние синтетического шлака и удержание его в вакуум-камере в течениевсего процесса обработки металла,о т л и ч аю щ и й с я тем, что,с целью повышения качества стали,упрощения технологии заполнениявакуум-камеры шлаком, наведение синтетического шлака осуществляют присадкой на поверхность .металла в вакуум-камере шлакообразующей смеси вкусках,2. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем,что шлакообразующуюсмесь присаживают в кусках размером5-10 мм.3. Способ по п.1, о т л и ч а юи й с я тем, что в качестве шлаообразующей смеси вводят смесь слеующего состава,": СаО 36-40;А 120326-30; СаГ 2 32 31027234 1Изобретение относится к чернойметаллургиии и может быть использовано при производстве стали и сплавов.Известен способ порционного ваку- эумирования жидкого металла 1 1 1,Этот способ позволяет удалятьрастворенные в металле газы, однаконе решает проблемы удаления из металла серы и образующихся после вве" Вдения раскислителей оксидных вклю"чений.Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому эффекту кпредлагаемому является способ порци эонного вакуумирования жидкого металла, включающий вакуумирование не"раскисленного металла, раскислениеи легирование элементами-раскислите,лями, наведение сйнтетического шлака 2 Фи удержание его в вакуум"камере втечение всего процесса обработки металла 2 1.Недостатком известного способаявляется трудность засасывания в , 2 Эвакуум-камеру требуемой порции шлака из-за необходимости очень точного.регулирования разрежения в вакуум-камере, так как при высоком разрежениивозможно всасывание всей порции шла" щка и нарушение вакуум-плотносу.и, что,приведет к попаданию в вакуум-камеруатмосферного воздуха, повышению давления в ней, срыву работы пароэжекторного вакуум-насоса и бытсрому сли.3ву шлака иэ вакуум-камеры в ковш, прималом разрежении в вакуум-камеру поступит порция шлака, недостатоцнаядля эффективной десульфурации всеймассы металла.49 Целью изобретения являетсяповыше"ние качества металла упрощение тех-.нологии заполнения вакуум-камерышлаком. 43 Поставленная цель достигается тем,цто по способу порционного вакуумирования жидкого металла, включающемувакуумирование нераскисленного металла, раскисление и легирование элементами-раскислителями, наведение синтетического шлака и удержание его в вакуум-камере в течение всего процессаобработки металла, наведение синтетического шлака осуществляют присадкой на поверхность металла в вакуумкамере шлакообразующей смеси в кускахразмером 5-10 мм,2В качестве шлакообразующей смесивводят смесь следующего составамиСаО 36-40; А 1206 26-301 СаГ 232-36,Порционное вакуумирование жидкогометалла с одновременной обработкойсинтетическим шлаком осуществляютследующим образом,Нераскисленный металл сливают изконвертера или сталеплавильной печи,в сталеразливочный ковш, Ковш с металлом подают под вакуумную камеру ипатрубок вакуум-камеры, на которыйнадет шлакоотделитель для предотвращения попадания конверторного илипечного шлака в вакуум"камеру, погружают в жидкий металл, котордй послерасплавления шлакоотделителя поступает в патрубок, Затем включают вакуум-насос и начинают порционное вакуумирование стали. Для достижениянеобходимой степени раскисления металла вакуумом (остаточное содержание кислорода.в металле 0,002-0,0033 )производят 03-50 подъемов и опусканий вакуум-камеры ( циклов ), производя 3-5-кратное прояускание металлачерез вакуум-камеру, после чего черезшлюзовое устройство вводят раскисляющие и легирующие компоненты, например алюминий, ферросилиций, ферромарганец и другие. После этого, не нару"шая вакуума, в вакуум"камеры загружаютчерез шлюзоаое устройство на поверх- .ность обрабатываемого металла твердую шлакообразующую смесь, напримерсистемы СаО - А 1203 - СаГ 2,в количестве 2"3 Ж от веса обрабатываемого металла. Этого количества доста"точно для рафинирсеания всего металла в сталеразлиеочном ковше. При этом.размер кусков шлакообраэующей смесидолжен быть в пределах 5-10 мм,так как при меньшей фракции возможенвынос смеси с отсасываемыми газами,при большей - увеличивается продолжительность плавления смеси и форми-рование. гомогеннного синтетическогошлака,Смесь составлена таким образом,цто образовавшийся синтетический шлакданной -системы имеет состав,Ф:СаО 36-40; А 120 З 26-30; СаГ 2 32-36,Легкоплавкая смесь эвтектическогосостава имеет низкую температуруплавления 1,1180-1220 С ). Она .быстроорасплавляется, формирует гомогенныйшлаковый расплав, который в течениевсего процесса вакуумирования находится в вакуум-камере.3 10272 Для обновления порции обрабатываемого металла вакуум-камеру поднимают в.верхнее рабочее положение таким образом, чтобы металл сливалсяв сталеразливочный ковш, а синтетический шлак оставался в вакуум-камере.При опускании вакуум-камеры в нее поступает новая порция стали, котораяобрабатывается синтетическим шлакомИнтенсивное. перемешивание:синтети- Оческого шлакаи металла вызывает десульфурацию стали и рафинирование ееот неметаллических включений - продуктов .раскисления. После обработки20-30 порций металла ( коэффициент 15циркуляции составляет 1,5-2, таккак из-за нахождения в вакуум-камересинтетического шлака масса порции обрабатываемого металла уменьшаетсяна 25-35, и составляет 8-93 от массы 20металла отключают вакуум-насос, ввакуум-камеру подают инертнцй газ,металл и алак сливают в сталераэлиаоцный коан и процесс заканчивается.Способ заполнения вакуум-камеры 25твердой легкоплавкой шлакообразующейсмесью позволяет совместить вакуумирование металла с обработкой его жидким шлаком. Обработка жидкого метал- .ла. образовавшимся шлаковым распла- зовом после вакуумирования, раскисленияи легирования благоприятствует десульфурации и рафинированию его отнеметаллических включений " продуктов раскисления. Введение шлакообразующей смеси до начала вакуумной де-.газации неэФФективно вследствиетого, что кислород, обладая высокойповерхностной активностью, препятствует переходу серй в шлаковую Фазу. Введение шлаковой смеси после40окончания вакуумной дегазацйи передраскислением стали приводит к запутыванию части раскислителей и легирующих добавок в слое синтетическогошлака, что увеличивает потери Ферро-,45сплавов, препятствует точному попада",.нию в заданный химический анализ иухудшает свойства шлака.Раскисление жидкого металла эле-ментами-раскислителями до начала вакуумной обработки делает нецелесообразным сам процесс вакуумной дегазации металла, так как не решает проблЕмц очистки металла от кислорода, который практически весь переводится )5в оксидную фазу,П р и м е р. Йорционному вакуумированию с одновременной обработкой 3 ч 4легкоплавкой шлакообразующей смесьюподвергается вцплавленная, например.в кислородном конвертере, трансфор.маторная сталь. После окончания .продувки металл сливают в сталеразливоч-ный ковш и ковш с металлом подают под .вакуумную камеру,Патрубок вакуум-камеры, на торцекоторой установлен отделитель шлака,:выполненный, например из стальноголиста, опускают через слой шлака вжидкий металл до нижнего рабочегоположения, После расплавления шлакоотделителя и поступления жидкого металла в патрубок вакуум-камеры вклю"чают вакуум-насоси начинают порционное вакуумирование нераскисленного0металла, После 3-5 кратного прохождения метапла через вакуум-камеру, т.е.после 30-50 циклов ( в зависимости от ,окисленности ), методом ЭДС измеряютактйвность кислорода в металле. Еслисодержание кислорода в стали снизи-йлось до 0,002-0,003, то металл раскисляют и легируют, например кремнием,алюминием, марганцем и другими элемен"тами Для этого через шлюзовое устройство в вакуум-камеру вводят Ферросплавы, раскислители и присаживаютих на поверхность жидкого металла.После раскисления металла в шлюзовое устройство вводят порцию легкоплавкой шлакообраэующей смеси, составляющей. 2-3 от массы обрабатываемогометалла следующего состава,Ж:СаО ЗбА 1 ОЗ 2 б; СаГ 232-36,ммеоцей 180-1220 С. Шлаковую смесьприсаживают на поверхность жидкогометалла в. кусках размером 5-10 мм.При этом вакуумирование продолжают,присаживая шлаковую смесь порциямив течение 6"20 циклов. Легкоплавкаясмесь быстро расплавляется, Формируя,на поверхности жидкой стали в вакуум-,камере слой гомогенного синтетическо 4 го шлака. Расплавленный синтетическийшлак в течение всего периода обработки удерживается в вакуум-камере, а поступающий жидкий металлинтенсивно перемешивается с ним,при этом из металла удаляется сера .и неметаллические включения - продукты раскисления. После 1,5-2-кратного прохождения металла черезвакуум-камеру 20-30 циклов отключают вакуум-насос, подают в вакуум-камеру инертный газ, сталь и шлаксливают в сталеразливочный ковш ипроцесс заканчивают (см.таблицу ).о Лм оо оо л в оо о сО О 3о оч м о о л л оо оло л воо ОЪ Ъ,4" О С 3 в в оо оо Ч Ф оов СО Чв в оо льо л о-ф о Ч О 1 Ч,щ оо Ч О оо л л оо ОР оо Ю Ю31,И и1 1 1 1 1 1 1 ь 1 1 11 1 1 Ч -а о о Фь о ъО 1 ю 1 о 11 а 1 о о а оь о м.сО м о г 1 г 14 о 1 З11 З ь) ао о О к. Ч кд ооь Фь оо,Г-.=.1 1- 9 Е сч ОЪ оо л е о с о ск. е о з Х Х о Е Э Х о а й о О. 19Э 1.о.ф ,11 о:т х о с ьЭа хЭ Фс э с У Х о э -Ф фХ аЕ 1 Э:с.) Э О.з о с1 Й1- о о с Е о Ш о х а 1 кч 1 1О.Эс 1м к о О. щ Х З Х с о Щ 1- 9 ъ Х 9 кк о о с а с: 1 1111о 1 1С 1 ГмФ , О У м м - о оо а .й оо а-а -о оо В фь оо ОЪ Ом оо е в оо о -к воо 1- О Ч ъО оо.В о о. т- О кч л о о; л е ооЗаказ 1675/29 Тираж 568 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 1/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,9 102Таким образом, способ порционно-" го вакуумирования жидкого металла с одновременной обработкой легкоплавкой шлаковой смесью позволяет существенно улучшить качество металла, рафинировав его от серы и неметаллических включений.Использование способа порционно" го вакуумирования жидкого металла позволяет. совместить вакуумную дегазацию металла с обработкой его синтетическим шлаком и тем самым значительно уменьшить содержание в металле газов, кислородных включений и серы. Осуществить,это другим более технологичным способом невозможно, Вместе с тем имеется довольно широкий сортамент сталей, выплавляемых в конверторе, для повышения качества которых требуется дегазация, вакуумное раскисление и десульфурация ( трубная, электротехническая, конструкционная и др)Ожидаемый экономический эффект от применения способа можно оценить следующим образом. При обработке металла по предлагаемому способу по сравнению с известным содержание серы для трубной стали снижается 72341 Она 0,003 абс.Ф, и на 3 И - содержаниев металле оксидных неметаллическихвключений; по сравнению со способомбез обработки шлаковой смесью для 5 динамной стали содержание серы снижается до 0,006-0,0073 на Ь 5 Ж-нойдинамной стали и да 0,008-0,0103на 55/-ной динамной стали, а содержание оксидных неметаллических вклю 1 в чений снижается на 390. Это в своюочередь снижает отсортировку трубной стали с 16,7 до 7,3, выход высших марок динамнойстали с 16 до283 и позволяет отказаться от высо 1 ф котемпературного отжига на динамной стали при снижении содержаниясеры меньше 0,0073, Учитывая объемпройзводстватрубной и динемнойсталей, расходы по вакуумирова нию, а также цены трубной заготовки низкосортной трубной стали, разницу в цене высших марок динамной1стали, стоимость высокотемператур,ного отжига, выход готового динам ного листа из слитков конверторногометалла и расходы по приготовлениюшлакообразующей смеси зкономический эффект составляет 617 тыс.руб.