способ рафинирования стали

Формула изобретения

Способ рафинирования стали, включающий выпуск металла в ковш и выдержку в нем, отличающийся тем, что после заполнения ковша на 0,2 0,25 его объема струю металла постепенно смещают относительно центра ковша вдоль его горизонтальной оси, перпендикулярной оси сталевыпускного желоба, до 0,5 0,65 радиуса ковша на уровне зеркала металла в конце его выпуска.

Описание изобретения к патенту

Предполагаемое изобретение относится к области производства металлов и сплавов и может использовать при выплавке стали в печах металлургической и машиностроительной отрасли хозяйства страны.

Известен способ рафинирования стали, заключающийся в продувке металла углеродсодержащим материалом в количестве от 20 до 200 г на тонну металла. (авт. свид. СССР N 438715, кл. C 21 с 7/00, публ. 1975 г.)

Указанный способ рафинирования металла от неметаллических включений обладает ограниченной эффективностью, так как интенсивность вдувания карбонизатора не регламентируется, не регламентируется также температура и состав металла, что не обеспечивает стабильность качества получаемой стали.

Известен также способ обработки стали в ковше, предусматривающий ввод целого ряда добавок через огнеупорную трубу, исключающий контакт последней со шлаком, и одновременную продувку нейтральным газом через дно ковша. (патент Люксембурга N 64232, кл. C 21 c 7/00, публ. 1971 г.)

Данный способ также не обеспечивает стабильного состава стали, так как вводимые добавки и графит попадают на поверхность металла, что неизбежно вызывает их потери из-за окисления, и, кроме того, это замедляет усреднение состава металла по объему.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному способу рафинирования стали является выбранный в качестве прототипа способ внепечной обработки и доводки стали в ковше, предусматривающий ввод предварительной порции ферросплавов и легирующих материалов в количестве 80 90% от расчетного расхода для получения нижнего предела марочного содержания элементов и последующую продувку аргоном. (авт. свид. СССР N 1341212 (51) 4, кл. C 21 c 7/00 публ. 1987 г.)

Недостатком способа является его низкая эффективность, связанная с неизбежными и непостоянными от плавки к плавке потерями раскислителей и легирующих элементов, а также существенные энергические затраты для реализации способа.

Задача изобретения состоит в улучшении качества стали за счет снижения содержания неметаллических включений, причем способ рафинирования стали осуществляется без дополнительных энергетических затрат и без использования дополнительных материалов.

Решение задачи достигается тем, что при выпуске стали из печи в ковш после его заполнения на 002-0,25 объема металлическую струю постепенно смещают относительно центра ковша вдоль его горизонтальной оси, перпендикулярной оси сталевыпускного желоба до 0,5-0,65 радиуса ковша на уровне зеркала металла в конце выпуска.

Изобретение обладает новизной, что следует из сравнения с аналогами и прототипом; изобретательским уровнем, так как явно не следует из существующего уровня техники, практически легко осуществимо без дополнительных энергетических и материальных затрат.

На фиг. 1 показано расположение сливного желоба плавильного агрегата и ковша в плане; на фиг. 2 поперечный разрез желоба и ковша.

Способ рафинирования стали поясняется следующим. В начальный период выпуска металла из печи наполнение ковша производится обычным способом, т. е. ось желоба 1 совпадает с осью ковша 2. После того, как металл 3 заполнит объем ковша на 0,2 0,25, т. е. на 20 25% струю стали 4 постепенно смещают из точки 0 в точку 0₁ (фиг. 1) в конце выпуска. При таком смещении струи ее кинетическая энергия расходуется на создание вращательного момента, обеспечивающего движение массы металла (стали) вокруг вертикальной оси ковша. Вращательное движение металла создает центростремительные силы, воздействующие на неметаллические включения, имеющие более низкий удельный вес (плотность) по сравнению со сталью. Под воздействием этих сил неметаллические включения смещаются к вертикальной оси ковша, коагулируют, всплывают и переходят в шлак.

Осуществление смещения струи металла до заполнения ковша на 0,2 0,25 его объема нецелесообразно в связи с тем, что при малой массе металла центростремительные силы, вызывающие вращение закрутку металла, будут малы, смещение неметаллических включений к центру ковша проявляется слабо. С увеличением объема стали в ковше и следовательно ее массы растут и центростремительные силы, вызывающие коагуляцию, и всплытие неметаллических включений, т. е. скорость вращения металла вокруг вертикальной оси растет, обеспечивая переход коагулирующих веществ в шлак. Ограничения по смещению оси металлической струи относительно горизонтальной оси ковша, перпендикулярной оси сталевыпускного желоба, объясняется следующим образом. Экспериментально установлено, что смещение оси струи менее, чем на 0,5 радиуса ковша на уровне зеркала металла в конце выпуска не обеспечивает такого вращения металла, которое привело бы к смещению неметаллических включений к центру ковша, к коагуляции и переходу в шлак. Готовая сталь при этом содержала бы большое количество неметаллических включений.

Увеличение смещения оси струи более 0,65 радиуса верхнего уровня ковша приведет к размыванию его футеровки и выходу из строя. Поэтому смещение струи в пределах 0,5 0,65 радиуса зеркала металла в конце выпуска, найденное экспериментальным путем, считаем оптимальным.

Предлагаемый способ рафинирования стали в ковше был опробован в электросталеплавильном цехе N 2 Волгоградского металлургического завода "Красный Октябрь" на электродуговой печи емкостью 200 т.

Исследована марка стали ШЧ-15. Перемещение струи металла относительно оси ковша достигалось с помощью крана, который передвигал ковш относительно печи. Заполнение ковша на 0,2 0,25 объема фиксировалось визуально по рискам на наружной поверхности ковша. Реализация указанного способа рафинирования стали улучшает качество стали в пределах не менее 0,2 0,3 балла по каждому виду включений. Результаты исследования приведены в таблице акта промышленных испытаний. Использование предлагаемого изобретения позволит обеспечить требуемое ГОСТ 4543 71 качество стали без дополнительных энергетических и материальных затрат на доводку металла в ковше.

Экономичность способа определяется сокращением расхода аргона для продувки, карбонизаторов и легирующих материалов, сокращением времени продувки и общих затрат на производство стали.