способ производства стали
Классы МПК: | C21C5/28 получение стали в конвертерах C21C7/00 Обработка расплавленных ферросплавов, например стали, не отнесенная к группам 1/00 |
Автор(ы): | Мишнев Петр Александрович (RU), Никонов Сергей Викторович (RU), Жиронкин Михаил Валерьевич (RU), Мезин Филипп Иосифович (RU), Сухарев Роман Владимирович (RU), Краснов Алексей Владимирович (RU), Шерстнев Владимир Александрович (RU), Лаушкин Олег Александрович (RU), Зайцев Александр Иванович (RU), Родионова Ирина Гавриловна (RU), Хорошилов Андрей Дмитриевич (RU), Алалыкин Никита Владимирович (RU) |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "Северсталь" (ОАО "Северсталь") (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2013-10-15 публикация патента:
20.11.2014 |
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству коррозионностойкой стали с внепечной обработкой и разливкой на установке непрерывной разливки. В способе осуществляют выплавку стали в сталеплавильном агрегате, выпуск расплава в ковш, рафинирование стали в процессе выпуска и доводки на установке печь-ковш. Во время выпуска в ковш присаживают флюс в количестве 4-10 кг/т стали, содержащий 40-85% Al2 O3 и 2,0-12,0% СаО, алюминий в количестве 1,0-1,9 кг/т стали, известь в количестве 5-12 кг/т стали, кремний и марганецсодержащие ферросплавы в количестве 5-10 кг/т стали, во время доводки на установке печь-ковш на шлак присаживают алюминиевую сечку в количестве 0,3-2,0 кг/т стали, а в металл вводят кальцийсодержащие материалы из расчета 0,05-0,2 кг кальция на тонну стали. Во время выпуска отношение СаО/Al2O3 в шлаке должно составлять менее 3,5, а во время доводки на установке печь-ковш в металл вводят карбид кремния в количестве не более 1,2 кг/т стали. Изобретение позволяет повысить чистоту стали по коррозионноактивным неметаллическим включениям для исключения образования и развития локальной коррозии и увеличения эксплуатационной стойкости труб. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.
Формула изобретения
1. Способ производства коррозионностойкой стали, включающий выплавку стали в сталеплавильном агрегате, выпуск расплава в ковш, рафинирование стали в процессе выпуска и доводки на установке печь-ковш, отличающийся тем, что во время выпуска в ковш присаживают флюс в количестве 4-10 кг/т стали, содержащий 40-85% Al2 O3 и 2,0-12,0% CaO, алюминий в количестве 1,0-1,9 кг/т стали, известь в количестве 5-12 кг/т стали, кремний и марганецсодержащие ферросплавы в количестве 5-10 кг/т стали, во время доводки на установке печь-ковш на шлак присаживают алюминиевую сечку в количестве 0,3-2,0 кг/т стали, а в металл вводят кальцийсодержащие материалы из расчета 0,05-0,2 кг кальция на тонну стали.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отношение CaO/Al2O 3 в шлаке во время выпуска должно составлять менее 3,5.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что во время доводки на установке печь-ковш в металл вводят карбид кремния в количестве не более 1,2 кг/т стали.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству коррозионностойкой стали с внепечной обработкой и разливкой на установке непрерывной разливки стали.
Одной из проблем эксплуатационной надежности труб для тепловых сетей является их низкая стойкость против локальной коррозии, которая приводит к преждевременному выходу из строя тепловых сетей. Причиной низкой стойкости труб против локальной коррозии являются коррозионноактивные неметаллические включения (КАНВ) первого и второго типа. При плотности коррозионно-активных включений менее 2 штук на мм2, резко снижается склонность стали к локальной коррозии. Таким образом, технология производства стали для изготовления труб тепловых сетей должна обеспечивать низкую плотность КАНВ для повышения стойкости против локальной коррозии.
Известен способ выплавки стали в дуговых сталеплавильных печах, включающий подачу в печь металлолома и жидкого чугуна, расплавление, окислительный период, выплавку стали с оставлением части металла в печи. При выпуске плавки в ковш осуществляют отсечку шлака. Во время выпуска стали в ковш присаживают твердую шлакообразующую смесь и раскислители. В ковш присаживают известь и карбид кальция при соотношении (0,3-0,9):(0,10-0,70) соответственно в количестве 1-1,8% массы жидкой стали и сплавы марганца и кремния из расчета введения марганца 0,30%, кремния 0,15%. Производят обработку стали на агрегате «ковш-печь». Перед обработкой на агрегате «ковш-печь» в ковш присаживают кокс в количестве 0,10-0,30% от массы жидкой стали. Сталь продувают аргоном с расходом 15-45 нм3/ч в течение 20-30 минут [патент RU 2333255, МПК С21С 5/52, 2008].
Недостатки способа заключаются в том, что предложенные технологические решения не обеспечивают получения шлака, позволяющего в полной мере удалить образовавшиеся в результате внепечной обработки неметаллические включения, выявляемые в готовом прокате как КАНВ.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ производства трубной стали, включающий выплавку стали в сталеплавильном агрегате, выпуск расплава в ковш с отсечкой шлака, рафинирование в процессе выпуска и доводки стали на установке печь-ковш введением в расплав алюминия в виде двух порций, силикомарганца, извести, плавикового шпата, продувку расплава аргоном. Модифицирование стали осуществляют присадкой в расплав модифицирующей смеси, состоящей из алюминия, феррованадия и силикокальция, взятых в соотношении (1,5-3,0):(27,0-34,5):(15-30,0), в количестве 2,9-4,5 кг/т стали, при этом введение в расплав одной порции алюминия, силикомарганца, извести и плавикового шпата осуществляют в виде рафинировочной смеси в соотношении (1,0-1,5):(15,0-22,5):(1,0-3,0) соответственно, в количестве 18-28 кг/т стали, продувку аргоном осуществляют с интенсивностью 0,05-0,35 м3/т мин на каждый 1 кг/т смеси, другую порцию алюминия непрерывно вводят в расплав со скоростью, обеспечивающей поддержание концентрации алюминия в металле в пределах 0,010-0,030% до получения содержания серы в металле не более 0,005%, после чего осуществляют модифицирование [патент RU 2101367, МПК С21С 7/076, 1998].
Недостатки способа заключаются в том, что предложенные технологические решения не позволяют в полной мере удалить образовавшиеся в результате модифицирования неметаллические включения и получить требуемую плотность КАНВ в стали.
Технический результат изобретения - повышение чистоты стали по коррозионноактивным неметаллическим включениям для исключения образования и развития локальной коррозии и увеличения эксплуатационной стойкости труб.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе производства стали, включающем, выплавку стали в сталеплавильном агрегате, выпуск расплава в ковш, рафинирование стали в процессе выпуска и доводки на установке печь-ковш, согласно изобретению во время выпуска в ковш присаживают флюс в количестве 4-10 кг/т стали, содержащий 40-85% Al2O3 и 2,0-12,0% CaO, алюминий в количестве 1,0-1,9 кг/т стали, известь в количестве 5,0-12 кг/т стали, кремний и марганецсодержащие ферросплавы в количестве 5-10 кг/т стали, во время доводки на установке печь-ковш на шлак присаживают алюминиевую сечку в количестве 0,3-2,0 кг/т стали, а в металл вводят кальцийсодержащие материалы из расчета 0,05-0,2 кг кальция на тонну стали. Во время выпуска отношение CaO/Al2O3 в шлаке должно составлять менее 3,5, а во время доводки на установке печь-ковш в металл вводят карбид кремния в количестве не более 1,2 кг/т стали.
Сущность предложенного способа заключается в следующем.
Присадка в ковш флюса с расходом 4-10 кг/т стали, содержащего 40-85% Al2O3 и 2,0-12,0% CaO и извести в количестве 5-12 кг/т стали, позволяет сформировать в нужном количестве жидкоподвижный шлак, необходимый для эффективного удаления КАНВ из стали. Присадка флюса и извести в количестве менее 4 и 5 кг/т стали соответственно не позволяет получить нужное количество шлака, обладающего рафинировочной способностью. Присадка флюса и извести в количестве более 10 и 12 кг/т стали соответственно ведет к получению вязкого шлака, имеющего низкую десульфурирующую способность.
Алюминий раскисляет сталь. Присадка алюминия в количестве менее 1,0 кг/т стали не позволяет в нужной степени произвести раскисление стали. Присадка алюминия в количестве более 1,9 кг/т стали приводит к повышенному содержанию в стали неметаллических включений.
Присадка кремний- и марганецсодержащих ферросплавов способствует раскислению и последующему упрочнению стали. При присадке кремний- и марганецсодержащих ферросплавов в количестве менее 5 кг/т стали прочность стали будет недостаточной. Присадка кремний- и марганецсодержащих ферросплавов в количестве более 10 кг/т стали приводит к возрастанию количества неметаллических включений и экономически нецелесообразна.
Присадка алюминиевой сечки в количестве 0,3-2,0 кг/т стали во время доводки на установке печь-ковш на шлак позволяет раскислить шлак до содержания (FeO) 1,5% мас., обеспечить требуемую десульфурацию стали и сформировать конечный шлак, способный ассимилировать неметаллические включения на основе СаО и Al2O3. Присадка алюминиевой сечки в количестве менее 0,3 кг/т стали не обеспечивает полного раскисления шлака, присадка алюминиевой сечки в количестве более 2,0 кг/т стали приводит к повышенному содержанию алюминия в стали.
Ввод кальцийсодержащих материалов из расчета 0,05-0,2 кг кальция на тонну стали обеспечивает эффективное модифицирование неметаллических включений на основе оксида алюминия. Ввод большего, либо меньшего количества кальцийсодержащего реагента не позволяет модифицировать неметаллические включения, перевести их в жидкое состояние, эффективно удалять из металла.
Отношение в шлаке CaO/Al2O3 более 3,5 приводит к получению вязкого шлака, имеющего низкую способность ассимилировать неметаллические включения, состоящие преимущественно из алюминатов кальция, образующихся в процессе внепечной обработки стали.
Ввод карбида кремния в количестве более 1,2 кг/т стали приводит к повышенному содержанию кремния в стали и шлаке, затрудняет десульфурацию стали и экономически нецелесообразен.
Пример реализации способа
Предложенный способ производства стали был реализован в электросталеплавильном цехе ОАО «Северсталь». После выплавки металл выпускали в печь-ковш, осуществляли внепечную обработку и разливку стали. Было произведено 7 опытных плавок.
Условия проведения и результаты экспериментов приведены в таблице. Примеры 1-3 с соблюдением предложенных технических параметров, примеры 4-6 с не соблюдением некоторых параметров, пример 7 по прототипу.
Из представленных результатов видно, что при выполнении всех предложенных технических решений (примеры 1-3) содержание КАНВ было на уровне 0-1 баллов. При не выполнении предложенных технических решений (примеры 4-6) содержание КАНВ было на уровне 3-4 баллов.
Плавка, выполненная с использованием параметров прототипа, показала неудовлетворительные результаты по наличию КАНВ (балл КАНВ составлял от 5 до 7).
Таким образом, предложенный способ производства стали позволяет выплавлять сталь с баллом КАНВ менее 2 и тем самым повысить стойкость стали к локальной коррозии.
Класс C21C5/28 получение стали в конвертерах
Класс C21C7/00 Обработка расплавленных ферросплавов, например стали, не отнесенная к группам 1/00