способ внепечной обработки стали в ковше (варианты)
Классы МПК: | C21C7/00 Обработка расплавленных ферросплавов, например стали, не отнесенная к группам 1/00 C21C7/06 раскисление, например успокоение |
Автор(ы): | Неретин Сергей Николаевич (RU), Аржанухин Андрей Юрьевич (RU) |
Патентообладатель(и): | Неретин Сергей Николаевич (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2008-04-10 публикация патента:
27.08.2009 |
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к внепечной обработке стали в ковше. Способ включает выпуск стали из сталеплавильного агрегата в ковш, подачу раскислителя или шлакообразующих материалов в ковш в процессе выпуска стали. В качестве раскислителя используют карбид кальция фракцией 0,1-25 мм с расходом 0,5-3,0 кг/т стали, определяемым в зависимости от удельного расхода карбида кальция в процессе выпуска стали в ковш и концентрации кислорода в стали перед выпуском ее по определенной зависимости. В одном из вариантов способа после подачи в сталь в процессе ее выпуска карбида кальция и выпуска стали в ковш в него подают рафинировочный шлак с расходом 13-26 кг/т стали, затем в ковш повторно подают карбид кальция с расходом 1,0-3,0 кг/т стали. После повторной подачи карбида кальция сталь в ковше продувают аргоном с расходом 0,5-5,0 л/мин в течение не менее 5,0 минут. В другом варианте после подачи карбида кальция ковш со сталью помещают в агрегат печь-ковш
, нагревают в нем, наводят в ковше рафинировочный шлак с расходом 13-26 кг/т стали и повторно подают в ковш карбид кальция. После повторной подачи в ковш карбида кальция сталь в ковше продувают аргоном с расходом 0,5-5,0 л/мин в течение не менее 5 минут. Использование изобретения обеспечивает снижение насыщения обработанной стали газами и уменьшение содержания в ней неметаллических включений. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 3 табл.
Формула изобретения
1. Способ внепечной обработки стали в ковше, включающий выпуск стали из сталеплавильного агрегата в ковш, подачу в ковш в процессе выпуска стали раскислителя, отличающийся тем, что в качестве раскислителя используют карбид кальция фракцией 0,1-25 мм с расходом 0,5-3,0 кг/т стали, определяемым по зависимости:
Q=K Q·A·B,
где Q - расход карбида кальция в процессе выпуска стали в ковш, кг/т стали;
A - коэффициент, характеризующий стехиометрическое соотношение необходимого количества карбида кальция для нейтрализации находящегося в стали кислорода, равный 1,33, безразмерный;
B - концентрация кислорода в стали перед выпуском из сталеплавильного агрегата, равная 0,035-0,08, мас.%;
KQ - эмпирический коэффициент, характеризующий физико-химические закономерности науглероживания стали при ее обработке карбидом кальция, равный 10,7-28,2, кг/т.%.
2. Способ внепечной обработки стали в ковше, включающий выпуск стали из сталеплавильного агрегата в ковш, подачу в ковш в процессе выпуска стали раскислителя и шлакообразующих материалов, продувку стали в ковше нейтральным газом, отличающийся тем, что в качестве раскислителя используют карбид кальция фракцией 0,1-25 мм с расходом 0,5-3,0 кг/т стали, определяемым по зависимости:
М=K M·A·B,
где M - расход карбида кальция в процессе выпуска стали в ковш, кг/т стали;
A - коэффициент, характеризующий стехиометрическое соотношение необходимого количества карбида кальция для нейтрализации находящегося в стали кислорода, равный 1,33, безразмерный;
B - концентрация кислорода в стали перед выпуском из сталеплавильного агрегата, равная 0,035-0,08, мас.%;
Км - эмпирический коэффициент, характеризующий физико-химические закономерности науглероживания стали при ее обработке карбидом кальция, равный 10,7-28,2, кг/т.%;
после выпуска стали в ковш в качестве шлакообразующих материалов подают рафинировочный шлак с расходом 13-26 кг/т стали, затем в ковш повторно подают карбид кальция с расходом 1,0-3,0 кг/т стали, определяемым по зависимости:
N=KN·A·(C+D),
где N - расход карбида кальция, кг/т стали;
C - концентрация кислорода в стали после ее выпуска в ковш, равная 0,01-0,06, мас.%;
D - концентрация кислорода в рафинировочном шлаке, равная 4-8, мас.%;
KN - эмпирический коэффициент, характеризующий физико-химические закономерности науглероживания стали при ее обработке карбидом кальция, равный 0,18-0,28, кг/т.%;
после повторной подачи карбида кальция сталь в ковше продувают аргоном с расходом 0,5-5,0 л/мин в течение не менее 5,0 мин.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве рафинировочного шлака используют смесь извести и плавикового шпата в соотношении по весу в пределах 3:1.
4. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве рафинировочного шлака используют смесь извести, плавикового шпата и материалов, содержащих окислы алюминия, в соотношении по весу в пределах 3:0,5:0,5.
5. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве рафинировочного шлака используют смесь извести и материалов, содержащих окислы алюминия, в соотношении по весу в пределах 3:(1,0-1,5).
6. Способ внепечной обработки стали в ковше, включающий выпуск стали из сталеплавильного агрегата в ковш, подачу в ковш в процессе выпуска стали раскислителя и шлакообразующих материалов, продувку стали в ковше нейтральным газом, отличающийся тем, что в качестве раскислителя используют карбид кальция фракцией 0,1-25 мм с расходом 0,5-3,0 кг/т стали, определяемым по зависимости:
L=K L·A·B,
где L - расход карбида кальция в процессе выпуска стали в ковш, кг/т стали;
A - коэффициент, характеризующий стехиометрическое соотношение необходимого количества карбида кальция для нейтрализации находящегося в стали кислорода, равный 1,33, безразмерный;
B - концентрация кислорода в стали перед выпуском из сталеплавильного агрегата, равный 0,035-0,08, мас.%;
KL - эмпирический коэффициент, характеризующий физико-химические закономерности науглероживания стали при ее обработке карбидом кальция, равный 10,7-28,2, кг/т.%;
после подачи карбида кальция ковш со сталью помещают в агрегат «печь-ковш», где нагревают до необходимой температуры для обрабатываемой марки стали, в ковше наводят рафинировочный шлак с расходом 13-26 кг/т стали и повторно подают в ковш карбид кальция с расходом 1,0-3,0 кг/т стали, определяемым по зависимости:
R=KR·A·(C+D),
где R - расход карбида кальция после наведения в ковше рафинировочного шлака, кг/т стали;
A - коэффициент, характеризующий стехиометрическое соотношение необходимого количества карбида кальция для нейтрализации находящегося в стали кислорода, равный 1,33, безразмерный;
C - концентрация кислорода в стали после ее выпуска в ковш, равная 0,01-0,06, мас.%;
D - концентрация кислорода в рафинировочном шлаке, равная 4-8, мас.%;
KR - эмпирический коэффициент, характеризующий физико-химические закономерности науглероживания стали при ее обработке карбидом кальция, равный 0,18-0,28, кг/т.%;
после повторной подачи в ковш карбида кальция сталь в ковше продувают аргоном с расходом 0,5-5,0 л/мин в течение не менее 5 мин.
7. Способ по п.6, отличающийся тем, что в качестве рафинировочного шлака используют смесь извести и плавикового шпата в соотношении по весу в пределах 3:1.
8. Способ по п.6, отличающийся тем, что в качестве рафинировочного шлака используют смесь извести, плавикового шпата и материалов, содержащих окислы алюминия, в соотношении по весу в пределах 3:0,5:0,5.
9. Способ по п.6, отличающийся тем, что в качестве рафинировочного шлака используют смесь извести и материалов, содержащих окислы алюминия, в соотношении по весу в пределах 3:(1,0-1,5).
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к внепечной обработке выплавленной стали в ковше при помощи раскислителей.
Наиболее близким по технической сущности является способ внепечной обработки стали в ковше, включающий выпуск стали из сталеплавильного агрегата в ковш, подачу в ковш в процессе выпуска стали раскислителя, легирующих и шлакообразующих материалов. В качестве раскислителя используют карбид кремния с фракцией 0,1-10 мм, содержащий 80-90 мас.% чистого карбида кремния, 2-5 мас.% свободного углерода, остальное примеси. Раскислитель подают в процессе выпуска с расходом 1-5 кг/т стали по зависимости:
Q1=K1·(C2-C 1)/(Si2-Si1)
После выпуска дополнительно подают в сталь раскислитель в пределах 0,2-0,4 кг/т стали и алюминий с расходом в пределах 0,1-1,5 кг/т стали, при этом раскислитель подают по зависимости:
Q2=K2·(C2-C1 )/(Si2-Si1),
где Q1 - расход раскислителя в процессе выпуска стали кг/т;
Q2 - расход раскислителя после выпуска стали, кг/т;
C1 и C2 - содержание углерода в стали в начале выпуска и необходимое содержание углерода в готовой стали, мас.%;
Si1 и Si2 - содержание кремния в расплаве в начале выпуска и необходимое содержание кремния в готовой стали, мас.%;
K 1 и K2 - эмпирические коэффициенты, характеризующие физико-химические закономерности раскисления стали, равные 1,6-10,0 и 0,33-8,0 соответственно, кг/т.
Затем легируют сталь алюминием в виде катанки с расходом в пределах 0,3-0,7 кг/т стали и продувают аргоном в течение 1 -15 мин с расходом 0,5-2,0 л/мин на 1 т стали.
(См. патент RU № 2219249 C1, C21C 7/00, 7/06, 20.12.2003).
Недостатком известного способа является невозможность обеспечения получения концентрации растворенного в стали кислорода ниже его равновесных концентраций с кремнием и близким к равновесным концентрациям с алюминием. Вследствие этого не обеспечивается необходимое снижение неметаллических включений при введении в металл кремния и алюминия и балла неметаллических включений в литой стали вследствие окисления указанных элементов, а также не обеспечивается необходимое снижение насыщения обработанной стали азотом и водородом.
Технический результат, решаемый предлагаемым способом при его использовании, заключается в снижении насыщения обработанной стали газами и в уменьшении содержания в ней неметаллических включений.
Поставленный технический результат решается в трех вариантах в зависимости от технологических возможностей и потребностей производства обрабатываемой стали.
Вариант 1. Способ внепечной обработки стали в ковше включает выпуск стали из сталеплавильного агрегата в ковш, подачу в ковш раскислителя в процессе выпуска стали.
В качестве раскислителя используют карбид кальция фракцией 0,1-25 мм с расходом 0,5-3,0 кг/т стали по зависимости:
Q=KQ ·A·B,
где Q - расход карбида кальция в процессе выпуска, кг/т стали;
A - коэффициент, характеризующий стехиометрическое соотношение необходимого количества карбида кальция для нейтрализации находящегося в стали кислорода, равный 1,33, безразмерный;
B - концентрация кислорода в стали перед выпуском из сталеплавильного агрегата, равная 0,035-0,08 мас.%;
KQ - эмпирический коэффициент, характеризующий физико-химические закономерности науглероживания стали при ее обработке карбидом кальция, равный 10,7-28,2 кг/т.%.
Снижение содержания величины объемного процента содержания в стали неметаллических включений будет происходить вследствие быстрого удаления образовавшихся неметаллических включений. Раскисление стали одним карбидом кальция позволяет получить концентрацию растворенного кислорода в стали ниже его равновесных концентраций с кремнием и близких к равновесным концентрациям с алюминием.
Диапазон значений концентрации кислорода в стали перед выпуском из сталеплавильного агрегата в пределах 0,035-0,08 мас.% объясняется физико-химическими закономерностями процесса раскисления стали. При меньших значениях будет происходить науглероживание стали сверх допустимых значений. При больших значениях будет происходить вскипание стали в ковше, что приведет к выбросам металла из ковша.
Диапазон значений эмпирического коэффициента KQ в пределах 10,7-28,2 кг/т.% объясняется физико-химическими закономерностями раскисления стали карбидом кальция. При меньших и больших значениях расходы карбида кальция будут соответственно меньше и больше необходимых по технологии пределов в процессе обработки стали.
В общем случае возможна подача раскислителя в ковш до начала выпуска стали из сталеплавильного агрегата или в процессе выпуска стали из него в ковш, а также после окончания выпуска стали из сталеплавильного агрегата в ковш.
Вариант 2. Способ внепечной обработки стали в ковше включает выпуск стали из сталеплавильного агрегата в ковш, подачу в ковш в процессе выпуска стали раскислителя и шлакообразующих материалов, продувку стали в ковше нейтральным газом.
В качестве раскислителя используют карбид кальция фракцией 0,1-25 мм с расходом 0,5-3,0 кг/т стали по зависимости:
M=KM·A·B,
где M - расход карбида кальция в процессе выпуска стали в ковш, кг/т стали;
A - коэффициент, характеризующий стехиометрическое соотношение необходимого количества карбида кальция для нейтрализации находящегося в стали кислорода, равный 1,33, безразмерный;
B - концентрация кислорода в стали перед выпуском из сталеплавильного агрегата, равная 0,035-0,08 мас.%;
KM - эмпирический коэффициент, характеризующий физико-химические закономерности науглероживания стали при ее обработке карбидом кальция, равный 10,7-28,2 кг/т.%.
В общем случае возможна подача раскислителя в ковш до начала выпуска стали из сталеплавильного агрегата или в процессе выпуска стали из него в ковш, а также после окончания выпуска стали из сталеплавильного агрегата в ковш.
После выпуска стали в ковш в качестве шлакообразующих материалов подают рафинировочный шлак с расходом 13-26 кг/т стали, затем в ковш повторно подают карбид кальция с расходом 1,0-3,0 кг/т стали по зависимости:
N=KN·A·(C+D),
где N - расход карбида кальция, кг/т стали;
C - концентрация кислорода в стали после ее выпуска в ковш, равная 0,01-0,06 мас.%;
D - концентрация кислорода в рафинировочном шлаке, равная 4-8 мас.%;
KN - эмпирический коэффициент, характеризующий физико-химические закономерности науглероживания стали при ее обработке карбидом кальция, равный 0,18-0,28 кг/т.%.
После подачи повторно карбида кальция сталь в ковше продувают аргоном с расходом 0,5-5,0 л/мин в течение не менее 5,0 мин.
В качестве рафинировочного шлака возможно использование:
- смеси извести и плавикового шпата в соотношении по весу в пределах 3:1;
- смеси извести, плавикового шпата и материалов, содержащих окислы алюминия, в соотношении по весу в пределах 3:0,5:0,5;
- смеси извести и материалов, содержащих окислы алюминия, в соотношении по весу в пределах 3:(1,0-1,5).
Диапазоны значений концентрации кислорода в стали перед выпуском из сталеплавильного агрегата в пределах 0,035-0,08 мас.% и после выпуска в пределах 0,01-0,06 мас.% объясняются физико-химическими закономерностями процесса раскисления стали. При меньших значениях будет происходить науглероживание стали сверх допустимых значений. При больших значениях будет происходить вскипание стали в ковше, что приведет к выбросам стали из ковша.
Диапазоны значений эмпирических коэффициентов K M в пределах 10,7-28,2 кг/т.% и KN в пределах 0,18-0,28 кг/т.% объясняются физико-химическими закономерностями раскисления стали карбидом кальция. При меньших и больших значениях расходы карбида кальция будут соответственно меньше и больше необходимых по технологии пределов в процессе обработки стали.
Диапазон значений расходов рафинировочного шлака в пределах 13-26 кг/т стали объясняется физико-химическими закономерностями процесса рафинирования обрабатываемой стали. При меньших значениях будет снижаться степень десульфурации обрабатываемой стали. При больших значениях будет происходить перерасход шлаковой смеси и снижение стойкости шлакового пояса футеровки ковша.
Диапазоны значений расходов нейтрального газа аргона в пределах 0,5-5,0 л/мин·т и времени продувки стали в ковше не менее 5 мин объясняются физико-химическими закономерностями удаления из стали неметаллических включений, ее перемешивания и усреднения по температуре и химическому составу. При меньших значениях не будут создаваться условия для полного всплывания неметаллических включений из стали в ковше. При больших значениях будет происходить переохлаждение стали в ковше и перерасход нейтрального газа.
Вариант 3. Способ внепечной обработки стали в ковше включает выпуск стали из сталеплавильного агрегата в ковш, подачу в ковш в процессе выпуска стали раскислителя и шлакообразующих материалов, продувку стали в ковше нейтральным газом.
В качестве раскислителя используют карбид кальция фракцией 0,1-25 мм с расходом 0,5-3,0 кг/т стали по зависимости:
L=KL/A·B,
где L - расход карбида кальция в процессе выпуска стали в ковш, кг/т стали;
A - коэффициент, характеризующий стехиометрическое соотношение необходимого количества карбида кальция для нейтрализации находящегося в стали кислорода, равный 1,33, безразмерный;
B - концентрация кислорода в стали перед выпуском из сталеплавильного агрегата, равная 0,035-0,08 мас.%;
KL - эмпирический коэффициент, характеризующий физико-химические закономерности науглероживания стали при ее обработке карбидом кальция, равный 10,7-28,2 кг/т.%.
В общем случае возможна подача раскислителя в ковш до начала выпуска стали из сталеплавильного агрегата или в процессе выпуска стали из него в ковш, а также после окончания выпуска стали из сталеплавильного агрегата в ковш.
После подачи карбида кальция ковш со сталью помещают в агрегат «печь-ковш», где нагревают до необходимой температуры для обрабатываемой марки стали. Далее в ковше наводят рафинировочный шлак с расходом 13-26 кг/т стали и повторно подают в ковш карбид кальция с расходом 1,0-3,0 кг/т стали по зависимости:
R=KR ·A·(C+D),
где R - расход карбида кальция после наведения в ковше рафинировочного шлака, кг/т стали;
A - коэффициент, характеризующий стехиометрическое соотношение необходимого количества карбида кальция для нейтрализации находящегося в стали кислорода, равный 1,33, безразмерный;
C - концентрация кислорода в стали после ее выпуска в ковш, равная 0,01-0,06 мас.%;
D - концентрация кислорода в рафинировочном шлаке, равная 4-8 мас.%;
KR - эмпирический коэффициент, характеризующий физико-химические закономерности науглероживания стали при ее обработке карбидом кальция, равный 0,18-0,28 кг/т.%.
После повторной подачи в ковш карбида кальция сталь в ковше продувают аргоном с расходом 0,5-5,0 литр/мин·т в течение не менее 5 мин.
В качестве рафинировочного шлака возможно использование:
- смеси извести и плавикового шпата в соотношении по весу в пределах 3:1;
- смеси извести, плавикового шпата и материалов, содержащих окислы алюминия, в соотношении по весу в пределах 3:0,5:0,5;
- смеси извести и материалов, содержащих окислы алюминия, в соотношении по весу в пределах 3:(1,0-1,5).
Снижение содержания величины объемного процента содержания в стали неметаллических включений будет происходить вследствие быстрого всплытия в процессе выпуска стали и за счет диффузионного раскисления стали на установке «печь-ковш».
Раскисление стали одним карбидом кальция позволяет получить концентрацию растворенного кислорода в стали ниже его равновесных концентраций с кремнием и близких к равновесным концентрациям с алюминием.
Диапазоны значений концентрации кислорода перед выпуском из сталеплавильного агрегата в пределах 0,035-0,08 мас.% и после выпуска в пределах 0,01-0,06 мас.% объясняется физико-химическими закономерностями процесса окисления и раскисления стали. При меньших значениях будет происходить науглероживание стали сверх допустимых значений. При больших значениях будет происходить вскипание металла в ковше, что приведет к выбросам металла из ковша.
Диапазоны значений эмпирических коэффициентов KL в пределах 10,7-28,2 кг/т.% и KR в пределах 0,18-0,28 кг/т.% объясняются физико-химическими закономерностями раскисления стали карбидом кальция. При меньших и больших значениях расходы карбида кальция будут соответственно меньше и больше необходимых по технологии пределов в процессе обработки стали.
Диапазон значений расходов рафинировочного шлака в пределах 13-26 кг/т стали объясняется физико-химическими закономерностями процесса рафинирования обрабатываемой стали. При меньших значениях будет снижаться степень десульфурации обрабатываемой стали. При больших значениях будет происходить перерасход шлаковой смеси и снижение стойкости шлакового пояса футеровки ковша.
Диапазоны значений расхода нейтрального газа аргона в пределах 0,5-5,0 л/мин·т и времени продувки в течение не менее 5 мин объясняются физико-химическими закономерностями удаления из стали неметаллических включений и ее усреднения по температуре и химическому составу. При меньших значениях не будут создаваться условия для полного всплывания неметаллических включений из стали в ковше. При больших значениях будет происходить переохлаждение стали и перерасход нейтрального газа.
Анализ научно-технической и патентной литературы показывает отсутствие совпадения отличительных признаков заявляемого способа с признаками известных технических решений. На основании этого делается вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «Изобретательский уровень».
Ниже даны варианты осуществления способа внепечной обработки стали в ковше.
В ПЕРВОМ ВАРИАНТЕ в электродуговой печи выплавляют сталь с различным химическим составом. Сталь выпускают из печи в сталеразливочный ковш соответствующей емкости с температурой в пределах на 30-60°С выше температуры разливки для данного химического состава выпускаемой стали. В процессе выпуска стали или после выпуска в зависимости от технологических возможностей и потребностей в ковш подают раскислитель. В качестве раскислителя используют карбид кальция фракцией 0,1-25 мм с расходом 0,5-3,0 кг/т стали по зависимости:
Q=KQ ·A·B,
где Q - расход карбида кальция в процессе выпуска стали в ковш, кг/т стали;
A - коэффициент, характеризующий стехиометрическое соотношение необходимого количества карбида кальция для нейтрализации находящегося в стали кислорода, равный 1,33, безразмерный;
B - концентрация кислорода в стали перед выпуском из сталеплавильного агрегата, равная 0,035-0,08 мас.%;
KQ - эмпирический коэффициент, характеризующий физико-химические закономерности науглероживания стали при обработке карбидом кальция, равный 10,7-28,2 кг/т.%.
Карбид кальция подают в ковш в металлических барабанах весом по 25 кг.
В общем случае возможна подача раскислителя в ковш до начала выпуска стали из сталеплавильного агрегата или в процессе выпуска стали из него в ковш, а также после окончания выпуска стали из сталеплавильного агрегата в ковш.
В таблице 1 приведены примеры осуществления заявляемого способа по первому варианту с различными технологическими параметрами.
ТАБЛИЦА 1 | |||||
ПАРАМЕТРЫ | ПРИМЕРЫ | ||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
1. Емкость ковша, т | 10 | 10 | 125 | 250 | 250 |
2. Величина B, кг/т.% | 0,020 | 0,035 | 0,06 | 0,08 | 0,15 |
3. Величина KQ, кг/т | 8,0 | 10,7 | 21,3 | 28,2 | 30,1 |
4. Содержание углерода в стали перед выпуском в ковш, мас.% | 0,80 | 0,30 | 0,15 | 0,05 | 0,01 |
5. Содержание углерода в стали после обработки в ковше, мас.% | 0,85 | 0,30 | 0,15 | 0,05 | 0,04 |
6. Приращение содержания азота в стали после обработки в ковше, мас.% | 0,003 | 0,001 | 0,001 | 0,001 | 0,0012 |
7. Приращение содержания водорода в стали после обработки в ковше, мас.% | 2,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,5 |
8. Объемный процент неметаллических включении в литой стали, об.% | 0,001 | 0,0007 | 0,0007 | 0,0007 | 0,002 |
В первом и пятом примерах вследствие отступления технологических параметров от необходимых по технологии значений не обеспечивается нужное содержание углерода в обрабатываемой стали, повышается насыщение стали газами, а также содержание неметаллических включений.
В оптимальных примерах 2-4 вследствие соблюдения необходимых значений технологических параметров достигается нужное содержание в обработанной стали углерода, газов и неметаллических включений.
ВО ВТОРОМ ВАРИАНТЕ в электродуговой печи выплавляют сталь с различным химическим составом. Сталь выпускают из печи в сталеразливочный ковш соответствующей емкости с температурой на 30-60°С выше температуры разливки для данного химического состава выпускаемой стали. В процессе выпуска в ковш подают раскислитель. В качестве раскислителя используют карбид кальция фракцией 0,1-25 мм с расходом 0,5-3,0 кг/т по зависимости
M=KM·A·B,
где M - расход карбида кальция в процессе выпуска стали в ковш, кг/т;
A - коэффициент, характеризующий стехиометрическое соотношение необходимого количества карбида кальция для нейтрализации находящегося в стали кислорода, равный 1,33, безразмерный;
B - концентрация кислорода в стали перед выпуском из сталеплавильного агрегата, равная 0,035-0,08 мас.%;
KM - эмпирический коэффициент, характеризующий физико-химические закономерности науглероживания стали при ее обработке карбидом кальция, равный 10,7-28,2 кг/т.%.
В общем случае возможна подача раскислителя в ковш до начала выпуска стали из сталеплавильного агрегата или в процессе выпуска стали из него в ковш, а также после окончания выпуска стали из сталеплавильного агрегата в ковш.
После выпуска стали в ковше наводят рафинировочный шлак с расходом в пределах 13-26 кг/т стали. Затем повторно в ковш подают карбид кальция с расходом 1,0-3,0 кг/т стали по зависимости:
N=KN·A·(C+D),
где N - расход карбида кальция после выпуска стали в ковш, кг/т;
C - концентрация кислорода в стали после ее выпуска в ковш, равная 0,01-0,06 мас.%;
D - концентрация кислорода в рафинировочном шлаке, равная 4-8 мас.%;
K N - эмпирический коэффициент, характеризующий физико-химические закономерности науглероживания стали при ее обработке карбидом кальция, равный 0,18-0,28 кг/т.%.
В качестве рафинировочного шлака используют смесь извести и плавикового шпата в соотношении по весу в пределах 3:1. В другом случае в качестве рафинировочного шлака используют смесь извести, плавикового шпата и материалов, содержащих окислы алюминия, например боксита, в соотношении по весу в пределах 3:0,5:0,5. Возможно использование смеси извести и материалов, содержащих окислы алюминия в соотношении по весу в пределах 3:(1,0-1,5).
Карбид кальция подают в ковш в металлических барабанах с развесом по 15-25 кг. После подачи в ковш повторной порции карбида кальция сталь в ковше продувают аргоном с расходом 0,5-5,0 л/мин·т в течение не менее 5 мин.
В таблице 2 приведены примеры осуществления способа по второму варианту с различными технологическими параметрами.
ТАБЛИЦА 2 | |||||
Параметры | Примеры | ||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
1. Емкость ковша, т | 10 | 10 | 125 | 250 | 250 |
2. Величина B, мас.% | 0,020 | 0,035 | 0,06 | 0,08 | 0,15 |
3. Величина K M, кг/т.% | 8,0 | 10,7 | 21,3 | 28,2 | 30,1 |
4. Величина M, кг/т | 0,21 | 0,50 | 1,7 | 3,0 | 6,0 |
5. Расход рафинировочного шлака, кг/т стали | 10,0 | 13,0 | 19,5 | 26,0 | 30,0 |
6. Величина C, мас.% | 0,005 | 0,01 | 0,045 | 0,06 | 0,10 |
7. Величина D, мас.% | 2,0 | 4,0 | 6,0 | 8,0 | 10,0 |
8. Величина KN, кг/т.% | 0,056 | 0,18 | 0,25 | 0,28 | 0,62 |
9. Величина N, кг/т | 0,15 | 1,0 | 2,0 | 3,0 | 6,4 |
10. Расход аргона, л/мин·т | 0,4 | 0,5 | 3,5 | 5,0 | 6,0 |
11. Время продувки стали аргоном, мин | 30 | 40 | 65 | 90 | 100 |
12. Содержание углерода в стали перед выпуском в ковш, мас.% | 0,80 | 0,30 | 0,15 | 0,05 | 0,01 |
13. Содержание углерода в стали после обработки в ковше, мас.% | 0,85 | 0,30 | 0,15 | 0,05 | 0,04 |
14. Приращение содержания азота в стали после обработки в ковше, мас.% | 0,002 | 0,0005 | 0,0005 | 0,0005 | 0,0008 |
15. Приращение содержания водорода в стали после обработки в ковше, мас.% | 1,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,7 |
16. Объемный процент неметаллических включений в литой стали | 0,0007 | 0,00049 | 0,0005 | 0,00051 | 0,0015 |
В первом и пятом примерах вследствие отступления технологических параметров от необходимых по технологии значений не обеспечивается нужное содержание углерода в обработанной стали, повышается насыщение стали газами, а также содержание неметаллических включений.
В оптимальных примерах 2-4 вследствие соблюдения необходимых значений технологических параметров достигается нужное содержание в обработанной стали углерода, газов и неметаллических включений.
В ТРЕТЬЕМ ВАРИАНТЕ в электродуговой печи выплавляют сталь с различным химическим составом. Сталь выпускают из печи в сталеразливочный ковш соответствующей емкости с температурой в пределах на 30-60°С выше температуры разливки для данного состава выплавляемой стали. В процессе выпуска стали в ковш подают раскислитель и шлакообразующие материалы. В качестве раскислителя используют карбид кальция фракцией 0,1-25 мм с расходом 1,0-3,0 кг/т стали по зависимости:
L=KL ·A·B,
где, L - расход карбида кальция в процессе выпуска стали в ковш, кг/т стали;
А - коэффициент, характеризующий стехиометрическое соотношение необходимого количества карбида кальция для нейтрализации находящегося в стали кислорода, равный 1,33, безразмерный;
В - концентрация кислорода в стали перед выпуском из сталеплавильного агрегата, равная 0,035-0,08 мас.%;
KL - эмпирический коэффициент, характеризующий физико-химические закономерности науглероживания стали при ее обработке карбидом кальция, равный 10,7-28,2 кг/т.%.
В общем случае возможна подача раскислителя в ковш до начала выпуска стали из сталеплавильного агрегата или в процессе выпуска стали из него в ковш, а также после окончания выпуска стали из сталеплавильного агрегата в ковш.
После подачи карбида кальция ковш со сталью помещают в агрегат «печь-ковш», где нагревают до необходимой температуры для обрабатываемой марки стали. Далее в ковше наводят рафинировочный шлак с расходом 13-26 кг/т стали и повторно подают в ковш карбид кальция с расходом 1,0-3,0 кг/т стали по зависимости:
R=KR ·A·(C+D),
где R - расход карбида кальция после наведения в ковше рафинировочного шлака, кг/т стали;
A - коэффициент, характеризующий стехиометрическое соотношение необходимого количества карбида кальция для нейтрализации находящегося в стали кислорода, равный 1,33, безразмерный;
C - концентрация кислорода в стали после ее выпуска в ковш, равная 0,01-0,06 мас.%;
D - концентрация кислорода в рафинировочном шлаке, равная 4-8 мас.%;
KR - эмпирический коэффициент, характеризующий физико-химические закономерности науглероживания стали при ее обработке карбидом кальция, равный 0,18-0,28 кг/т.%.
После повторной подачи в ковш карбида кальция сталь в ковше продувают аргоном с расходом 0,5-5,0 литр/мин·т в течение не менее 5 мин.
В качестве рафинировочного шлака используют смесь извести и плавикового шпата в соотношении по весу в пределах 3:1. В другом случае в качестве рафинировочного шлака используют смесь извести, плавикового шпата и материалов, содержащих окислы алюминия, например боксита, в соотношении по весу в пределах 3:0,5:0,5. Возможно использование смеси извести и материалов, содержащих окислы алюминия в соотношении по весу в пределах 3:(1,0-1,5).
В таблице 3 приведены примеры осуществления способа по третьему варианту с различными технологическими параметрами.
ТАБЛИЦА 3 | |||||
ПАРАМЕТРЫ | ПРИМЕРЫ | ||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
1. Емкость ковша, т | 10 | 10 | 125 | 250 | 250 |
2. Величина B, мас.% | 0,020 | 0,035 | 0,06 | 0,08 | 0,15 |
3. Величина K L, кг/т.% | 8,0 | 10,7 | 21,3 | 28,2 | 30,1 |
4. Величина L, кг/т | 0,21 | 0,5 | 1,7 | 3,0 | 6,0 |
5. Расход рафинировочного шлака, кг/т стали | 10,0 | 13,0 | 19,5 | 26,0 | 30,0 |
6. Величина C, мас.% | 0,005 | 0,01 | 0,045 | 0,06 | 0,10 |
7. Величина D, мас.% | 2,0 | 4,0 | 6,0 | 8,0 | 10,0 |
8. Величина KR, кг/т.% | 0,056 | 0,18 | 0,25 | 0,28 | 0,62 |
9. Величина R, кг/т | 0,15 | 1,0 | 2,0 | 3,0 | 6,4 |
10. Расход аргона, л/мин·т | 0,4 | 0,5 | 3,5 | 5,0 | 6,0 |
11. Содержание углерода в стали перед выпуском в ковш, мас.% | 0,80 | 0,30 | 0,15 | 0,05 | 0,01 |
12. Содержание углерода в стали после обработки в ковше, мас.% | 0,85 | 0,30 | 0.15 | 0,05 | 0,04 |
13. Приращение содержания азота в стали после обработки в ковше, мас.% | 0,002 | 0,0005 | 0,0005 | 0,0005 | 0,0008 |
14. Приращение содержания водорода в стали после обработки в ковше, мас.% | 1,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,7 |
15. Объемный процент неметаллических включений в литой стали | 0,0007 | 0,00049 | 0,00050 | 0,00051 | 0,0015 |
В первом и пятом примерах вследствие отступления технологических параметров от необходимых по технологии значений не обеспечивается нужное содержание углерода в обработанной стали, повышается насыщение стали газами, а также содержание неметаллических включений.
В оптимальных примерах 2-4 вследствие соблюдения необходимых значений технологических параметров достигается нужное содержание в обработанной стали углерода, газов и неметаллических включений.
Класс C21C7/00 Обработка расплавленных ферросплавов, например стали, не отнесенная к группам 1/00
Класс C21C7/06 раскисление, например успокоение