способ внепечной обработки стали

Формула изобретения

Способ внепечной обработки стали, включающий наведение высокоосновного шлака, раскисление стали алюминием, продувку металла аргоном и ввод в него кальцийсодержащих материалов, отличающийся тем, что перед введением в металл кальцийсодержащих материалов продувку металла аргоном проводят с суммарным расходом 0,2 0,5 л/(т·мин) продолжительностью 7 10 мин, после чего производят отбор пробы металла и определяют содержание кислотонерастворимого алюминия в металле, далее производят обработку металла кальцийсодержащими материалами из расчета получения отношения кальция к кислотонерастворенному алюминию (Ca/Al _insol) в пределах 1,1 1,3, а после обработки металла кальцием дополнительно проводят продувку металла аргоном с суммарным расходом 0,2 0,5 л/(т·мин) продолжительностью 5 7 мин.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам внепечной обработки стали.

Известен способ внепечной обработки стали, включающий наведение высокоосновного шлака, раскисление стали алюминием, продувку расплава металла аргоном и ввод в металл кальцийсодержащих материалов в виде порошковой проволоки [Патент РФ № 2102498, кл. C21C 7/00].

Существенными недостатками данного способа внепечной обработки стали являются недостаточная степень модификации неметаллических включений и повышенный расход кальцийсодержащих материалов.

В качестве прототипа выбран способ внепечной обработки стали, включающий наведение высокоосновного шлака, раскисление стали алюминием, продувку расплава металла аргоном и ввод в металл кальцийсодержащих материалов [Патент РФ № 2327744, кл. C21C 7/00].

Данный способ не обеспечивает получения требуемого технического результата по следующим причинам.

Найденный в известном способе технологический прием ввода кальцийсодержащих материалов не учитывает то, что алюминий (Al_общ.), содержащийся в металле, имеет две составляющие: кислоторастворимый алюминий (Al_sol ), т.е. атомарный алюминий, и кислотонерастворимый алюминий (Аl _insol) (содержащийся в виде оксида алюминия). Расход кальцийсодержащих материалов определяется из расчета общего содержания алюминия в стали (Al_общ.), т.е. не учитывает содержания кислотонерастворимого алюминия.

Таким образом, расход кальцийсодержащих материалов не обеспечивает связывания всего количества образующегося кислотонерастворимого алюминия. Также в известном способе не предусмотрена «мягкая» продувка металла инертными газами после ввода в сталь кальция, т.е. продувка металла с минимальной интенсивностью для удаления максимального количества неметаллических включений из металла в шлак.

Задача, решаемая изобретением, состоит в совершенствовании способа внепечной обработки стали путем создания рациональных условий для удаления неметаллических включений и обработки металла кальцийсодержащими материалами для связывания кислотонерастворимого алюминия.

Техническая задача, решаемая изобретением, - максимально возможное удаление неметаллических включений и связывание кислотонерастворимого алюминия в металле, стабилизация процесса разливки металла вследствие предотвращения налипания неметаллических включений на стопора, улучшение качества разливаемой стали, снижение расхода кальцийсодержащих материалов.

Для этого предлагается способ внепечной обработки стали, включающий наведение высокоосновного шлака, раскисление стали алюминием, продувку металла аргоном и ввод в него кальцийсодержащих материалов, в котором в отличие от ближайшего аналога перед обработкой металла кальцийсодержащими материалами проводят продувку металла аргоном с суммарным расходом 0,2 0,5 л/(т·мин) продолжительностью 7 10 мин, после чего производят отбор пробы металла и определяют содержание кислотонерастворимого алюминия в металле, далее производят обработку металла кальцийсодержащими материалами из расчета получения отношения кальция к кислотонерастворенному алюминию (Ca/Al _insol) в пределах 1,1 1,3, после обработки металла кальцием дополнительно проводят продувку металла аргоном с суммарным расходом 0,2 0,5 л/(т·мин) продолжительностью 5 7 мин.

Заявленные пределы подобраны экспериментальным путем. Интенсивность аргона 0,2 0,5 л/(т·мин) и продолжительность продувки 8 10 мин перед обработкой металла кальцием и 5 7 мин после ввода кальция выбраны для обеспечения наиболее благоприятных условий для всплытия неметаллических включений, в т.ч. кислотонерастворимого алюминия (Al_insol) из металла в шлак.

При увеличении интенсивности продувки аргоном более 0,5 л/(т·мин) будет происходить процесс обратного затягивания неметаллических включений из шлака в металл, а при ее уменьшении менее 0,2 л/(т·мин) неметаллическим включениям будет недостаточно инерции для всплытия и перехода в шлак. Увеличение времени продувки аргоном более 10 мин приведет к дополнительному снижению температуры металла и потребует последующего дополнительного электронагрева, что приведет к увеличению продолжительности внепечной обработки. Уменьшение времени продувки менее 7 мин до ввода кальция и менее 5 мин после ввода кальция не позволит обеспечить требуемый технический результат в части снижения содержания неметаллических включений в стали. Отношение кальция к кислотонерастворенному алюминию выбрано с целью связывания всего количества образующегося кислотонерастворимого алюминия. Уменьшение отношения Са/Al _insol менее 1,1 не позволяет достичь требуемого технического результата в части связывания всего кислотонерастворимого алюминия, образующегося во время раскисления. При увеличении отношения Са/Al_insol более 1,3 происходит повышенный износ стопоров во время разливки.

Заявленный способ внепечной обработки стали был реализован в кислородно-конвертерном цехе при производстве более 500 плавок трубных марок стали.

Выплавка металла осуществлялась в 370-т кислородных конвертерах. Обработка металла осуществлялась на установке ковш-печь № 2. Перед обработкой металла кальцийсодержащими материалами проводилась продувка металла аргоном с интенсивностью 0,2 0,5 л/(т·мин) продолжительностью 8 10 мин, после чего производили отбор пробы металла. Содержание кислотонерастворимого алюминия в металле составляло от 0,001% до 0,004%, после чего производили обработку металла порошковой проволокой с феррокальцием с расходом 0,9 1,1 кг (по наполнителю). По окончании ввода кальция проводилась мягкая продувка металла аргоном с интенсивностью 0,2 0,5 л/(т·мин) продолжительностью 5 7 мин. Отношение содержания кальция к кислотонерастворенному алюминию (Са/Al_insol) перед отдачей плавки на разливку составляло 1,1 1,3.

Предложенный способ внепечной обработки стали позволил снизить расход кальцийсодержащей проволоки, отсортировку металла после прокатки по дефекту неметаллических включений, исключить колебания стопоров промежуточного ковша в процессе непрерывной разливки.