способ производства стали для трубной заготовки
Классы МПК: | C21C7/076 использование шлаков или флюсов в качестве обрабатывающих агентов |
Автор(ы): | Павлов Вячеслав Владимирович (RU), Девяткин Юрий Дмитриевич (RU), Годик Леонид Александрович (RU), Козырев Николай Анатольевич (RU), Ботнев Константин Евгеньевич (RU), Кузнецов Евгений Павлович (RU), Данилов Александр Петрович (RU), Сычев Павел Евгеньевич (RU) |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2005-07-04 публикация патента:
27.09.2006 |
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам производства стали для трубной заготовки. Способ включает подачу в дуговую электросталеплавильную печь металлолома и жидкого чугуна, отсечку печного шлака, присадку в ковш при выпуске плавки кускового алюминия в количестве 0,5-1 кг/т стали, извести 5-7 кг/т стали, кремнийсодержащих ферросплавов из расчета введения в сталь до 0,1% кремния, обработку на агрегате "ковш-печь" в течение 40-75 минут, раскисление шлака перед присадкой раскислителей порошком кокса, дробленого ферросилиция и алюминийсодержащего порошкообразного материала по 0,3-0,5 кг/т стали каждого до получения концентрации FeO в шлаке не более 1%, присадку проволоки алюминия до получения содержания алюминия в стали 0,025-0,030% и проволоки с силикокальцием из расчета введения в сталь 150-250 г/т стали, продувку стали инертным газом при его расходе 10-45 м3 /ч. Использование изобретения позволяет снизить концентрацию кислорода и загрязненность стали неметаллическими включениями.
Формула изобретения
Способ производства стали для трубной заготовки, включающий подачу в дуговую электросталеплавильную печь в качестве металлошихты металлолома и жидкого чугуна, расплавление, окислительный период, отсечку печного шлака, присадку в ковш при выпуске плавки твердой шлакообразующей смеси и раскислителей, доведение химического состава и температуры на агрегате "ковш-печь", отличающийся тем, что при выпуске плавки в ковш присаживают кусковой алюминий в количестве 0,5-1 кг/т стали, известь 5-7 кг/т стали, кремнийсодержащие ферросплавы из расчета введения в сталь до 0,1% кремния, на агрегате "ковш-печь" обработку проводят в течение 40-75 мин, причем перед присадкой раскислителей производят раскисление шлака порошком кокса, дробленого ферросилиция и алюминийсодержащего порошкообразного материала по 0,3-0,5 кг/т стали каждого до получения концентрации FeO в шлаке не более 1%, трайбаппаратом осуществляют присадку проволоки алюминия до получения содержания алюминия в стали 0,025-0,030% и проволоки с силикокальцием из расчета введения в сталь 150-250 г/т стали, а в конце обработки сталь дополнительно продувают через донные пористые фурмы при расходе инертного газа 10-45 м3/ч в течение не менее 5 мин.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам производства стали для трубной заготовки.
Известны способы внепечной обработки стали в ковше инертными газами обеспечивающими рафинирование стали от неметаллических включений эндогенного и экзогенного типов [1].
Существенными недостатками данных способов является слабое удаление растворенного и несвязанного в неметаллические включения кислорода, а также возможность окисления легирующих не удаленным после обработки инертными газами кислородом и повторное загрязнение стали неметаллическими включениями.
Известен также способ выплавки рельсовой стали, включающий подачу в дуговую электросталеплавильную печь в качестве металлошихты металлолома и жидкого чугуна, расплавление, окислительный период, раскисление в печи стали алюминием и шлака порошком кокса, дробленого ферросилиция и гранулированного алюминия, выпуск плавки в ковш, присадку в ковш при выпуске твердой шлакообразующей смеси, состоящей из извести и плавикового шпата, отличающийся тем, что выплавку стали производят сериями, причем металлошихту первой плавки в серии дают массой на 10-15% больше массы металлшихты последующих плавок, а массу металлошихты последней плавки в серии уменьшают на 10-15%, окислительный период проводят до получения стали с содержанием углерода не менее 0,60% и температуры выше ликвидуса 180-240°С; причем сталь раскисляют на всех плавках серии алюминием в количестве 0,07-0,10% от массы металлошихты, а раскисление шлака в печи порошком кокса, дробленого ферросилиция и гранулированного алюминия в количестве соответственно каждого 0,09-0,10% от массы металлошихты проводят на последней плавке в серии, при выпуске первой и последующих плавок отсекают печной шлак, а последнюю плавку выпускают с печным шлаком, при выпуске плавок в ковш присаживают твердую шлакообразующую смесь, состоящую из извести и плавикового шпата, при соотношении (1,0-1,5):(0,3-0,5) соответственно, в количестве 3-3,3% от массы жидкой стали, и необходимые раскислители и легирующие [2].
Существенными недостатками данного способа производства стали являются:
- невозможность рафинирования стали от кислорода за счет введения алюминия в сталь и очистки стали от неметаллических алюминийсодержащих включений за счет продувки стали инертным газом
Известен выбранный в качестве прототипа способ производства стали для трубной заготовки, включающий подачу в дуговую электросталеплавильную печь в качестве металлошихты металлолома и жидкого чугуна, расплавление, окислительный период, отсечку печного шлака, присадку в ковш при выпуске твердой шлакообразующей смеси и раскислителей, доведение химического состава и температуры на агрегате "ковш-печь" [3].
Существенными недостатками данного способа производства стали являются:
- высокая концентрация кислорода в стали;
- повышенный уровень загрязненности неметаллическими включениями эндогенного типа вследствие нерациональных режимов введения алюминия;
- пониженный уровень физико-механических свойств в связи со значительной концентрацией в стали кислорода и загрязненностью стали неметаллическими включениями.
Желаемыми техническими результатами изобретения являются: снижение концентрации кислорода и загрязненность стали неметаллическими включениями, а также повышение комплекса физико-механических свойств.
Для этого предлагается способ производства стали для трубной заготовки, включающий подачу в дуговую электросталеплавильную печь в качестве металлошихты металлолома и жидкого чугуна, расплавление, окислительный период, отсечку печного шлака, присадку в ковш при выпуске твердой шлакообразующей смеси и раскислителей, доведение химического состава и температуры на агрегате "ковш-печь", отличающийся тем, что при выпуске плавки в ковш присаживают кусковой алюминий в количестве 0,5-1 кг/т стали, известь 5-7 кг/т стали, кремнийсодержащие ферросплавы из расчета введения в сталь до 0,1% кремния, на агрегате "ковш-печь" обработку проводят в течение 40-75 минут, причем перед присадкой раскислителей производят раскисление шлака порошком кокса, дробленого ферросилиция и алюминийсодержащего порошкообразного материала по 0,3-0,5 кг/т стали каждого до получения концентрации FeO в шлаке не более 1%, трайбаппаратом осуществляют присадку проволоки алюминия до получения содержания алюминия в стали 0,025-0,030% и проволоки с силикокальцием из расчета введения в сталь 150-250 г/т стали, а в конце обработки сталь дополнительно продувается через донные пористые фурмы при расходе инертного газа 10-45 м3/ч в течение не менее 5 минут.
Заявляемые пределы подобраны экспериментальным путем. Кусковой алюминий в количестве 0,5-1 кг/т стали обеспечивает наиболее полное связывание растворенного в стали кислорода в глиноземсодержащие включения, которые легко коагулируются шлаком при продувке. При присадке алюминия менее 0,5 кг/т стали наблюдается повышенная загрязненность стали неметаллическими включениями за счет повышенной концентрации свободного кислорода в стали, а при количестве введенного алюминия более 1 кг/т возможно насыщение стали алюминием и получение концентраций алюминия значительно превышающей требуемые значения для определенной марки стали.
Известь в количестве 5-7 кг/т стали обеспечивает формирование шлака, обеспечивающего хорошую ассимиляцию неметаллических включений глинозема, причем при снижении количества менее 5 кг/т стали часть глиноземсодержащих неметаллических включений не ассимилируется шлаком и загрязняет сталь. Кроме того, при таком количестве шлака не обеспечиваются требуемая десульфурация стали и наблюдаются большие тепловые потери. При введении извести в количестве более 7 кг/т стали велики тепловые потери, связанные с расплавлением извести, причем рафинирующая способность шлака полностью не используется.
Введение кремнийсодержащих ферросплавов из расчета введения до 0,1% кремния обеспечивает снижение содержания кислорода, а также ускоряет процесс удаления алюминийсодержащих включений за счет образования легкоудаляемых при продувке алюмосиликатных включений.
При длительности обработки на агрегате "ковш-печь" в течение менее 40 минут некоторое количество неметаллических включений не удаляется и наблюдается повышенный уровень загрязненности стали неметаллическими включениями, а при длительности обработки на агрегате "ковш-печь" в течение 75 минут возможно загрязнение стали эндогенными включениями, формирующимися в связи с эрозией футеровки стальковша.
Раскисление шлака перед присадкой раскислителей порошком кокса, дробленого ферросилиция и алюминийсодержащего порошкообразного материала в количестве по 0,3-0,5 кг/т стали каждого позволяет получить концентрацию FeO в шлаке не более 1% и обеспечивает наиболее низкое содержание кислорода в стали. Причем при уменьшении количества ниже нижнего заявляемого предела наблюдается значительное увеличение концентрации кислорода и неметаллических включений, а при увеличении количества выше верхнего заявляемого предела возможно увеличение концентрации углерода, кремния и алюминия.
Присадка трайбаппаратом проволоки алюминия до получения содержания алюминия в стали 0,025-0,030% и проволоки с силикокальцием из расчета введения в сталь 150-250 г/т стали обеспечивают требуемую корректировку стали по содержанию алюминия и требуемой модификации и глобуляризации неметаллических включений.
С целью усреднения стали по химическому составу и температуре, а также для окончательного удаления неметаллических включений в конце обработки сталь дополнительно продувается через донные пористые фурмы при расходе инертного газа 10-45 м3/ч в течение не менее 5 минут. При этом расходе инертного газа менее 10 м3/ч процесс удаления неметаллических включений вялотекущий, а при расходе инертного газа более 45 м3/ч наблюдается оголение зеркала металла в ковше и повторное окисление стали кислородом из атмосферы.
Заявляемый способ выплавки рельсовой стали был реализован при выплавке стали марок ст.20тр, 37Г2, 37Г2С в дуговых электросталеплавильных печах ДСП-100Н10. Выплавка проводилась по следующей схеме. После расплавления в дуговой печи металлошихты, состоящей из металлолома и жидкого чугуна, проведения окислительного периода плавка выпускалась с отсечкой печного шлака в ковш. При этом в ковш при выпуске присаживали кусковой алюминий в количестве 50-100 кг/т стали, известь 500-700 кг/т стали, кремнийсодержащие ферросплавы из расчета введения в сталь до 0,1% кремния, на агрегате "ковш-печь" обработку проводили в течение 40-75 минут, причем перед присадкой раскислителей производят раскисление шлака порошком кокса, дробленого ферросилиция и алюминийсодержащего порошкообразного материала по 30-50 кг каждого до получения концентрации FeO в шлаке не более 1%, далее трайбаппаратом осуществляют присадку проволоки алюминия до получения содержания алюминия в стали 0,025-0,030% и проволоки с силикокальцием из расчета введения в сталь 150-250 г/т стали, а в конце обработки сталь дополнительно продували через донные пористые фурмы при расходе инертного газа 10-45 м3/ч в течение не менее 5 минут.
Заявляемый способ обеспечивает снижение концентрации кислорода менее 35 ppm и загрязненность стали неметаллическими включениями (средний балл по сульфидам снижен на 0,5, оксиды точечные на 0,1, оксиды строчечные на 0,5, силикаты недеформирующиеся на 1,0, силикаты хрупкие на 0,5), а также позволяет повысить комплекс физико-механических свойств (предел текучести повышен на 19 Н/мм2, временное сопротивление разрыву на 15 Н/мм2, относительное удлинение и сужение на 1,5%).
Источники информации
1. Кудрин В.А. Теория и технология производства стали. - М.: Мир, 2003. - 528 с.
2. Патент РФ 2235790, МПК7 С 21 С 5/52, 7/076.
3. Технологическая инструкция ОАО "КМК" ТИ 68-ЭС-007-2003 "Выплавка и разливка стали в ЭСПЦ-2".
Класс C21C7/076 использование шлаков или флюсов в качестве обрабатывающих агентов