Способ обработки жидкой стали

.Я. Ботвишский,Бондаренко,иноградов,Прилепскийметаллургии8) др. Обработк ковше.-"Метал 22-24. др. Освоение тали азотом цехе. Бюллем с, 44-45 др. Пов тки мета Проблемы 1 У конфе ллургия" с о ышение лла встальренции1969,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЫТИЙ САНИЕ ИЗ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕПЬСТ 21) 3388307/22-02.лург", 1978, Р 9, с.2. Кугушин А.А. итехнологии продувкив ковше в кошвертернтень ЧМ, 1978, Р 6,ЗВласов Н.Н. иэффективности .обрабоковше аргоном. Сб.ного слитка". Трудыпо слитку. М., "Метас. 450-452. 54) (57) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЖИДКОЙСТАЛИ, включающий выпуск металла изсталеплавильного агрегата черезодноручьевой желоб в ковш, присадкудобавок в ковш и подачу нейтральных газов через погружаемую в металл фурму, о т л и ч а ю щ и й -с я тем, что, с целью повышенияэФфективности процесса обработкистали нейтральными газами и улучшения ее качества, подачу нейтральныхгазов ведут одновременно с выпускомметалла через фурму, установленнуюна расстояшии от вертикальной осиковша, равном 0,2-0,8 радиуса ковша, и размещенную в секторе, противоположном струе истекающего металла,и ограниченном углом 20-75 О с плоскостью, проходящей через вертикаль-ную ось ковша и ось истекающей струиметалла. С:Изобретение отцосится к черной металлургии, а именно к технологии обработки жидкой стали в ковше нейтральными газами при выпуске ее иэ плавильного агрегата.Широкое распространение в чер ной металлургии получила обработка жидкой стали в ковше нейтральными газами, позволяющая дополнительно осуществить ряд технологических операций вне сталеплавильного агре гата: регулирование температуры металла, более глубокое раскисление, снижение содержания газов и других вредных примесей и т.д.Известны способы обработки жидкой стали, включающие выпуск (слив) жидкого металла из сталеплавильного агрегата, присадку добавок во время выпуска в ковш и подачу нейтрального газа, например азота, поСле выпуска через фурму, погружаемую в металл Г 1 3 и Г 23.Эффективность обработки стали укаэанными способами, при которых продувка металла в ковше производится после выпуска планки из сталеплавильного агрегета (конвертера), в значительной мере зависит от количества конечного конвертерного шлака, попадаемого в ковш. Максимальный эффект удаления газов, серы, Фосфора и неметаллических включений из металла при,одновременном его усреднении достигается при полной отсечке этого шлака, что довольно сложно осуществить. Применяемая в 35 этом случае присадка извести в ковш вызывает образование такого монолитного шлакового коржа, который затрудняет проведение дальнейших технологических операций ( 2. Практика показывает, что предпочтительно производить обработку жидкой стали в ковше беэ наличия в нем технологического шлака или до его появления, когда одновременно с продувкой осуществляется ввод добавок в металл.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ обработки жидкой стали, включающий выпуск жидкого металла из сталеплавильного агрегата через одноручьевой желоб в ковш, присадку добавок в ковш, а также подачу нейтрального газа в смеси с порошкообразными материалами через погружаемую в металл продувочную фурму по ступенчатому режиму. При этом продувочная фурма относительно ковша зафиксирована неподвижно 31. 60Недостаток известного способа заключается в том, что в условиях ввода в ковш во время выпуска ме-. талла значительного количества добавок раскислителей (20 кг/т и более) 65 не представляется возможным закончить продувку к моменту появления шлака, что снижает в целом эффективность обработки стали и стойкость кладки ковша. Причиной этого является недостаточное использование суммарной мощности перемешивания металла от падающей в ковш струи и вдувае. мого через Фурму нейтрального газа вследствие отсутствия оптимальной ориентации месторасположения продувочной фурмы относительно струи выпускаемого в ковш металла и вертикальной оси ковша.Цель изобретения - повышение эфФективности процесса обработки стали нейтральными газами и улучшение ее качества.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обработки жидкой стали, включающему выпуск яеталла из сталеплавильного агрегата через одноручьевоижелоб в ковш, присадку добавок в ковш и подачу нейтральных газов через погружаемую в металл фурму, подачу нейтральных газов ведут одновременно с выпуском металла через Фурму, установленную на расстоянии от вертикальной оси ковша, равном 0,2- 0,8 радиуса ковша и размещенную в секторе, противоположном струе истекающего металла и ограниченном углом 20-75 с плоскостью, проходящей через вертикальную ось ковша и ось истекающей струи металла. На Фиг. 1 схематично изображенО взаимное расположение продувочной фурмы, истекающей струи металла и вертикальной оси ковша; на фиг, 2 и 3 - графические данные результатов сопоставительных испытаний предложенного технического решения и прототипа.Предлагаемый способ включает следующие операции, выполняемые в такой последовательности: исходной операцией является выпуск металла из сталеплавильного агрегата (например, мартеновской печи) в ковш. После начала выпуска при некотором наполнении. ковша, например на 1/4 высоты, производят присадку добавок раскислителей или легирующих мате. - риалов. Одновременно с выпуском осуществляют подачу нейтральных газов в металл через фурму, которую устанавливают на расстоянии от вертикальной оси ковша, равном 0,2- 0,8 радиуса ковша. При этом фурму размещают в секторе, противоположном струе истекающего металла и ограниченном углом 20-75 с плоскостью, проходящей через вертикальную ось ковша и ось истекающей струи металла. При таком расположении продувочной фурмы ведут продувку до появления в ковше шлака, после чего фурму извлекают из ковша и прекращают подачу нейтральных газов.Расположение фурмы ва время продувки относительно вертикальной осиковша и истекающей струи металлаопределено исходя из требования получить максимальное развитие направленного перемешивания,)Проведенными исследованиями установлено, что в различных тачкахобъема ковша потоки металла во время его выпуска имеют не только различные скорости, но и различныенаправления. Поэтому фурму во время продувки необходимо располагатьв тех зонах, где направление газового потока на выходе продувочнойфурмы совпадает с циркуляционнымипотоками ванны ковша от воздействияэнергии истекающей,струи металла,что увеличивает перемешивание металла в ковше и в конечном .итогеулучшает усреднение его химическогосостава и температуры, удаление вредных примесей и неметаллических включений в общей объеме ванны ковша.На основании результатов исследований, выполненных в лабораторных установках и промышленных агрегатах,размещение фурмы в секторе, противоположном струе истекающего металла, установлено исходя из условия,чтобы не возникали противопотокивдуваемого нейтрального газа и струи-выпускаемого металла, тормозящиеобщее перемешивание ванны ковша. 35Экспериментально определено, чтов условиях продувки металла нейтральными газами, происходящей одновременна с его выпуском, размер подъемной,зоны в ванне ковша составляет 40около 0,2 радиуса ковша. В связи сэтим определена нецелесообразностьустановки фурмы на расстоянии относительно оси ковша более 0,8 его радиуса, поскольку в активную зону 45подъемного потока от вдувания нейтральнога газа попадает стенка ковшаи создает возмущение этому потоку,снижая его эффективность. С другойстороны, расположение фурмы от вертикальной оси на расстоянии менее0,2 радиуса ковша также связано стормозящим воздействием потоковструи выпускаемого металла. Ограничение углов сектора расположенияпродувочной фурмы относительно плоскости, проходящей через вертикальную ось ковша и ось истекающей струи,определено в результате проведенныхисследований тем, что при угле.менее 20 О продувочная фурма попадаетв зону расположения самой струи,связано с выходом продувочной фурмы из строя, А при угле более 75; Опогруженная в металл фурма попадаетв зону противотока металла, возникающего ат воздействия истекающей струи, и эффективность обработки нейтральными газами резка сни;кается.Апробация в производственных условиях предложенного технического решения выявила предпочтительную целесообразность его применения при производстве низколегированных сталей где расход присадок в ковш раскислителей составляет 25 и более кг/ти вопрос усреднения состава металла является первостепенным.П р.и м е р. Низколегираванную сталь Св.08 Г 2 С и рессорна-пружннную сталь бОС 2 выплавляли в 250-тонной мартеновский печи и выпускали в ковш, где .производили одновременную обработку металла нейтральным газам через подвижную продувочную фурму, имеющую возможность перемещаться в вертикальной и горизонталь.ай плоскостях. В качестве нейтрального газа применяли азотРасход раскислителей, присаживаемых в ковш, составил 7,30 т. Фурму опускали в металл и начинали продувку при напал нении ковша на 1/4 его высоты,Во время продувки фурму распола-гали на расстоянии 1,1 м от вертикальной оси ковша в секторе, противоположном струе истекающего металла, под углом 40 от плоскости,опроходящей через вертикальную оськовша и ась истекающей струи металла. Заканчивали продувку металла при появлении шлака в ковше. Затем металл разливали сифонным способом в изложницы ка восьмиместных поддонах в слитки массой 8 т н соответствии с действующей в цехе технологией.Промышленное опробование предложенного способа показало, что по сравнению с прототипом возможно сократить продолжительность продувки на 25-30 и снизить расход нейтрального газа на продувку на 20- 25. Кроме того, дополнительно проведено выявление влияния режима продувки на усреднение состава металла посредством сравнительного анализа неоднородности его химсостава по содержанию марганца и кремния в низколегированной стали Св,08 Г 2 С и рессорно-пружинной стали 60 С 2.На фиг2 представлены данные .о влиянии продалкительности лродув-ки .стали Св.08 Г 2 С нейтральным газом на максимальное отклонение содержания марганца в пробах металла отобранных на разливке после наполнения 1, 3 и 4 поддонов от ковшевого сдаточного анализа.На фиг. 3 представлены данные о влиянии продалкительности продувки стали 60 С 2 нейтральным газом на максимальное отклонение кремния в1067058 Таблица 1 Прототип Параметры Относительноерасстояние отвертикальной оси ковша (вдолях радиусаковша, 1. ) О, 8 Более0,8 0,2 0,65 Менее 0,2Угол расположения фурмыотносительновертикальнойплоскостиград 40 40 40 40 Максимальноеотклонениесодержаниякомпонентовв металле,вес.Ъ;+0,24 -0,45 +0,07 -0,08 марганца кремния аналогично отобранных пробах металла,Из полученных зависимостей(фиг. 2 и 3) следует, что необходимое усреднение металла в объеме ковша по укаэанным элементам достигается по предлагаемому способу обработки жидкой стали в ковше придлительности продувки около б мин(см. кривая Г 3 на фиг. 2 и 3),т,е. практически до появления шлака в ковше, тогда как при технологии по способу-прототипу усреднение металла достигалось за 7,5-8 мин(см. кривая 1 на фиг, 2 и 3). Приэтом в связи с окончанием продувкидо появления шлака в ковше снижается износ футеровки ковша главнымобразом в верхней его части, чем повышается стойкость ковша на 1015,Выявление оптимальных параметровпродувки стали нейтральным газоми общей эффективности предложенногоспособа проведено путем сопоставительного анализа неоднородностихимсостава металла марки Св.08 Г 2 С.Выпуск плавок указанной марки сталиосуществлялся согласно действующейтехнологии: раскисление в ковшесиликомарганцем, 65-ным ферросили цием и алюминием, а для стабилизации окисленности шлака и металлаперед выпуском плавки в печь присаживали.б 5-ный ферросилиций, Металлв ковше продували азотом посредст- )5 вом погружаемой в металл фурмы вовремя выпуска плавки в 250-тонныйковш через одноручьевой желоб. Продувку металла заканчивали до появления в ковше печного шлака.Результаты испытаний приведеныв табл. 1 и 2,Предложенный способ1067058 Таблица 2 Предложенный способ Относительное расстояние от вертикальной оси ковша (в долях радиуса ковша, г ) 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 Угол располбжения фурмыотносительновертикальнойплоскости,град 75 30 Менее 20-0,08 Приведенные данные свидетельствуют о том, что при подаче нейтрального газа (азота) во время вы пуска металла через фурму, расположенную на расстоянии от вертикаль-.ной оси ковша, равном 0,2-0,6 радиуса ковша, и размещенную в секторе, противоположном струе истекаю ,щего металла и ограниченном углом 20-75 от плоскости, проходящей через вертикальную ось ковша и ось истекающей струи металла, достигается отклонение по химической неод нородности металла в 1,5-2,0 раза ниже, чем при способе-прототипе.Таким образом, использование предложенного способа позволяет существенно повысить эффективность процесса .обработки стали нейтральными газами и улучшить ее качество. Экономический эффект от применения предложенного способа обработки ста ли вместо действующей технологии составит при обработке 5000 т стали около 21 тыс. руб. в год. Параметры Прототипки опаду ооояси, м Составитель В. ДоТехред В,далекоре и рректор В, Гнрн Б акт аз 11156/30 Тираж 540 ВНИИПИ Государственного к по делам изобретений и 113035, Москва, Ж 35, Раушс