СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ С СОДЕРЖАНИЕМ СЕРЫ [S] ≤ 0,0015% В АГРЕГАТЕ ПЕЧЬ-КОВШ ДЛЯ РАФИНИРОВАНИЯ
METHOD FOR PRODUCING LOW-CARBON STEEL WITH SULFUR CONTENT [S] ≤ 0.0015% IN BUCKET FURNACE REFINING UNIT

ОБЛАСТЬ ТЕХНИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к процессу производства стали в металлургической области, а также к способу, препятствующему карбюризации, для производства стали с низким содержанием углерода и серы при помощи агрегата ковш-печь для рафинирования в 150 т.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Сталь с низким содержанием серы и углерода ([S] ≤ 0,0015%, [C] ≤ 0,055%) в основном состоит из стали для производства стойких к воздействию кислот трубопроводов и стали с более высокой добавленной стоимостью для производства низкотемпературных сосудов и сверхпрочных бортов кораблей. Ввиду особых требований к содержанию углерода и серы, а также требований к чистоте расплавленной стали, следует выпускать наружу расплавленную сталь из конвертора при низком содержании углерода и серы, после чего необходима дальнейшая глубокая десульфурация в агрегате ковш-печь. Для глубокой десульфурации в агрегате ковш-печь требуется длительный нагрев электродами, что приводит к серьезной карбюризации электродов в расплавленной стали и приводит к несоответствию во время контроля за низким уровнем серы и углерода. В результате, партия стали с высокой добавленной стоимостью не может производиться стабильно и имеет высокий показатель оценки изменений и высокую стоимость плавки.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Решение технической задачи, которое предлагается настоящим изобретением, представлено в виде способа, препятствующего карбюризацию, для производства стали с низким содержанием углерода и серы при помощи агрегата ковш-печь для рафинирования, при котором устраняются недостатки, существующие в предшествующем уровне техники. Благодаря исследованиям и контролю за оптимизацией эффекта погруженной дуги в шлаке верхней части ковша, улучшению степени термического влияния электродов и снижению разъедания электродов расплавленной сталью, химический состав смесеобразования стали с низким содержанием серы и углерода ([S] ≤ 0,0015%, [C] ≤ 0,055%) в течение всего процесса плавки в агрегате ковш-печь для рафинирования может стабильно поддерживаться в пределах 0,015%, при этом компоненты в конечной точке плавления стабильно и точно контролируются таким образом, что чистота расплавленной стали соответствует требованиям к высококачественной расплавленной стали, снижаются показатели оценки изменений и повышается экономическая эффективность.
Техническое решение настоящего изобретения для решения вышеупомянутой технической задачи достигается за счет оптимизации режима подачи электроэнергии, раскисления и образования шлака, а также донной продувки аргоном в процессе плавки. Конкретное техническое решение заключается в следующем:
Способ, предотвращающий карбюризацию, для производства стали с низким содержанием углерода и серы при помощи агрегата ковш-печь для рафинирования включает следующие этапы:
(I) Участок обработки агрегатом ковш-печь: После того, как расплавленная сталь достигнет участка внепечной обработки агрегатом ковш-печь, отмечается состояние шлакования расплавленной стали. Интенсивность донной продувки в ковше на участке остановки регулируется таким образом, чтобы на начальной стадии ее диапазон составлял от 45 нл/мин до 55 нл/мин. Если через 2 минуты газообразный аргон не поднимется, то продувку можно увеличить до 95-105 нл/мин, а если еще через 2 минуты эффект все еще не будет виден, то необходимо как можно скорее переместить ковш в рабочий агрегат, чтобы разбить шлак и затем измерить температуру. На участке остановки категорически запрещается открывать перепускной клапан и разбивать шлак или выпускать наружу расплавленную сталь;
(II) Начальный период внепечной обработки агрегатом ковш-печь: После того, как расплавленная сталь достигнет рабочий агрегат и крышка печи закроется, интенсивность донной продувки в ковше поддерживается в диапазоне от 150 нл/мин до 200 нл/мин; на этапе шлакования первоначальный шлак имеет значительную поверхность затвердения и слабый эффект погруженной дуги, при этом применяется режим подачи электроэнергии при помощи дуги с наименьшей длиной; после 2-3 минут обработки нижним электродом прекращается подача электроэнергии, интенсивность донной продувки остается неизменной, отмечается фактическое воздействие донной продувки внутри печи, измеряется температура и определяется целесообразность добавления извести на текущий момент, исходя из состояния шлакования: для раскисления ковшевого шлака в него добавляется 0,20-0,25 кг/т сталеалюминиевой проволоки, а для раскисления расплавленной стали подается 1,0-1,5 м/т сталеалюминиевой проволоки, чтобы получить в первоначальном шлаке массовую долю TFe ≤ 1,50%, а в расплавленной стали - AI≥ 0,015%; таким образом шлак и сталь имеют высокую восстанавливаемость во избежание окисления и эрозии электродов при высоких температурах;
(III) Промежуточный период внепечной обработки агрегатом ковш-печь: На этом этапе, с целью предотвращения разъедания электродов расплавленной сталью, применяется полноценное использование динамичного режима для перемешивания, десульфурации и легирования. В процессе обработки нижним электродом скорость донной продувки в ковше поддерживается в диапазоне от 250 нл/мин до 400 нл/мин. После того как шлак верхней части ковша станет белым, а температура расплавленной стали превысит 1600°C, подача энергии прекращается. При этом интенсивность донной продувки в ковше поддерживается в диапазоне от 500 нл/мин до 600 нл/мин, а также проводится глубокая десульфурация при более сильном перемешивании; на этапе образования шлака, десульфурация и легирование шлака также оказывают восстановительное действие, а также наблюдается хороший эффект погруженной дуги. Режим подачи электроэнергии при помощи длинной дуги используется для улучшения степени термического влияния и быстрого нагрева электродов, десульфурации и легирования, поэтому на этом этапе необходимо поддерживать восстанавливаемость и текучесть шлака. Каждый раз во время сбора проб ведется наблюдение за поверхностью шлака, известь и флюорит добавляются порциями, из расчета <2 кг извести на тонну стали и 0,60 кг флюорита на тонну стали в одной порции, при этом общее количество ковшевого шлака поддерживается в диапазоне от 12 кг/т до 14 кг/т стали; в зависимости от производственного ритма к поверхности шлака добавляется 3-4 порции алюминиевой проволоки, а также добавляется 0,12-0,15 кг/т сталеалюминиевой проволоки в каждую порцию для образования шлака;
(IV) Период внепечной обработки агрегатом ковш-печь: В зависимости от производственного ритма, точно настраивается температура, применяется режим подачи электроэнергии при помощи длинной дуги, а интенсивность донной подачи в ковше поддерживается в диапазоне от 150 нл/мин до 200 нл/мин.
Техническое решение, которое ограничивается настоящим изобретением, заключается в следующем:
Вышеизложенный способ, который предотвращает карбюризацию, для производства стали с низким содержанием углерода и серы при помощи агрегата ковш-печь для рафинирования характеризуется тем, что на этапе (I) после того, как расплавленная сталь достигнет участка внепечной обработки агрегатом ковш-печь, отмечается состояние шлакования расплавленной стали. Интенсивность донной продувки в ковше на участке остановки поддерживается таким образом, чтобы на начальной стадии она составляла 50 нл/мин. Если через 2 минуты газообразный аргон не поднимется, то продувку можно увеличить до 100 нл/мин, а если еще через 2 минуты эффект все еще не будет виден, то необходимо как можно скорее переместить ковш в рабочий агрегат, чтобы разбить шлак и затем измерить температуру. На участке остановки категорически запрещается открывать перепускной клапан и разбивать шлак или выпускать наружу расплавленную сталь.
Вышеизложенный способ, который предотвращает карбюризацию, для производства стали с низким содержанием углерода и серы при помощи агрегата ковш-печь для рафинирования характеризуется тем, что на этапе (II) начальный период внепечной обработки агрегатом ковш-печь составляет 3-5 мин после запуска самого агрегата.
Вышеизложенный способ, который предотвращает карбюризацию, для производства стали с низким содержанием углерода и серы при помощи агрегата ковш-печь для рафинирования характеризуется тем, что на этапе (II) в случае если донная продувка в ковше осуществляется не надлежащим образом, то открывается перепускной клапан, чтобы пропустить шлак.
Вышеизложенный способ, который предотвращает карбюризацию, для производства стали с низким содержанием углерода и серы при помощи агрегата ковш-печь для рафинирования характеризуется тем, что на этапе (III) промежуточный период внепечной обработки агрегатом ковш-печь составляет 5-25 мин после запуска самого агрегата.
Вышеизложенный способ, который предотвращает карбюризацию, для производства стали с низким содержанием углерода и серы при помощи агрегата ковш-печь для рафинирования характеризуется тем, что на этапе (III) к поверхности шлака добавляется 3 порции алюминиевой проволоки.
Вышеизложенный способ, который предотвращает карбюризацию, для производства стали с низким содержанием углерода и серы при помощи агрегата ковш-печь для рафинирования характеризуется тем, что на этапе (IV) интенсивность донной продувки в ковше поддерживается на 200 нл/мин.
Вышеизложенный способ, который предотвращает карбюризацию, для производства стали с низким содержанием углерода и серы при помощи агрегата ковш-печь для рафинирования характеризуется тем, что на этапе (III) во время обработки нижним электродом интенсивность донной продувки в ковше поддерживается на 400 нл/мин.
Вышеизложенный способ, который предотвращает карбюризацию, для производства стали с низким содержанием углерода и серы при помощи агрегата ковш-печь для рафинирования характеризуется тем, что на этапе (III) известь и флюорит добавляются тремя порциями.
Положительные эффекты настоящего изобретения:
Сталь с низким содержанием серы и углерода ([S] ≤ 0,0015%, [C] ≤ 0,055%) в основном состоит из стали для производства стойких к воздействию кислот трубопроводов и стали с более высокой добавленной стоимостью для производства низкотемпературных сосудов и сверхпрочных бортов кораблей. Ввиду особых требований к содержанию углерода и серы, а также требований к чистоте расплавленной стали, следует выпускать наружу расплавленную сталь из конвертора при низком содержании углерода и серы, после чего необходима дальнейшая глубокая десульфурация в агрегате ковш-печь. Для глубокой десульфурации в агрегате ковш-печь требуется длительный нагрев электродами, что приводит к серьезной карбюризации электродов в расплавленной стали и приводит к несоответствию во время контроля за низким уровнем серы и углерода. С целью устранения этой ограничивающей связи, настоящее изобретение полностью учитывает динамику металлургического процесса и термодинамику проведения внепечной обработки агрегатом ковш-печь для рафинирования, оптимизирует процесс образования шлака, режим обработки электродом и донную продувку в ковше во время прохождения обработки в агрегате ковш-печь таким образом, что во время плавки стали с низким содержанием углерода и серы в агрегате, процесс карбюризации стабильно регулируется в пределах 0,015%, при этом обеспечивается стабильный контроль уровня содержания серы. Настоящее изобретение преодолевает ограничивающую связь карбюризации, вызванную глубокой десульфурацией, решает проблему большого объема карбюризации при производстве стали с низким содержанием углерода и серы в агрегате ковш-печь для рафинирования в 150 тонн и тем самым обеспечивает порядок производства стойких к воздействию кислот трубопроводов и стали с более высокой добавленной стоимостью для производства низкотемпературных сосудов и сверхпрочных бортов кораблей, а также стабильное качество расплавленной стали и снижение количества бракованной продукции.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Вариант осуществления 1
Этот вариант осуществления представляет собой процесс контроля предотвращения карбюризации при производстве стали с низким содержанием углерода и серы при помощи агрегата ковш-печь для рафинирования в 150 т. Этот процесс позволяет проводить исследования и контроль за оптимизацией эффекта погруженной дуги в шлаке верхней части ковша, улучшать степень термического влияния электродов и снижать разъедание электродов расплавленной сталью, и в результате этого процесса химический состав смесеобразования стали с низким содержанием серы и углерода ([S] ≤ 0,0015%, [C] ≤ 0,055%) в течение всего процесса плавки в агрегате ковш-печь для рафинирования может стабильно поддерживаться в пределах 0,015%, при этом компоненты в конечной точке плавления стабильно и точно контролируются таким образом, что чистота расплавленной стали соответствует требованиям к высококачественной расплавленной стали, снижаются показатели оценки изменений и повышается экономическая эффективность. Технический результат настоящего изобретения достигается путем оптимизации режима подачи электроэнергии, раскисления и образования шлака, а также донной продувки аргоном в процессе плавки.
В этом варианте для производства стали X65MS выбран 150-тонный агрегат ковш-печь для рафинирования. Процесс осуществления: Предварительная обработка жидким металлом → Кислородный конвертер → Агрегат ковш-печь → Циркуляционное вакуумирование → Машина непрерывного литья заготовок. Основной химический состав представлен в таблице 1. Общий процесс рафинирования и плавки при помощи агрегата ковш-печь контролируется следующим образом:
Таблица 1. Основной химический состав стали X65MS (%)
Компоненты
C
Mn
Si
P
S
Alt
Контроль в процессе
0,030~0,050
0,30~1,40
0,20~0,30
≤0,012
≤0,0010
0,02~0,05
Заданный показатель
0,040
1,35
0,25
≤0,010
≤0,0008
0,04
(1)  Начальный период внепечной обработки агрегатом ковш-печь (3~5 мин), этап шлакования: После того, как расплавленная сталь достигнет участка внепечной обработки агрегатом ковш-печь, отмечается состояние шлакования расплавленной стали. Интенсивность донной продувки в ковше на участке остановки поддерживается таким образом, чтобы на начальной стадии она составляла 50 нл/мин (первоначально интенсивность продувки устанавливается на 50 нл/мин). Если через 2 минуты газообразный аргон не поднимется, то продувку можно увеличить до 100 нл/мин, а если еще через 2 минуты эффект все еще не будет виден, то необходимо как можно скорее переместить ковш в рабочий агрегат, чтобы разбить шлак и затем измерить температуру. На участке остановки категорически запрещается открывать перепускной клапан и разбивать шлак или выпускать наружу расплавленную сталь.
(2) Начальный период внепечной обработки агрегатом ковш-печь (3~5 мин): После того, как расплавленная сталь достигнет рабочий агрегат и крышка печи закроется, интенсивность донной продувки в ковше поддерживается в диапазоне от 150 нл/мин до 200 нл/мин. Применяется режим подачи электроэнергии при помощи короткой дуги; сила тока и напряжение электродов составляют 6 и 10 соответственно; электроды опускаются для шлакования и поднимаются после того, как электрическая дуга стабилизируется в течение 1-2 минут, при этом сохраняется степень открытия донной продувки; контролер печи исследует фактический эффект донной продувки внутри печи; добавляется 200 кг извести в зависимости от состояния шлакования, добавляется 30-40 кг алюминиевой проволоки, подается алюминиевая проволока длиной 200 м, а температура дополнительно повышается.
Таблица 2. Первая проба после обработки агрегатом ковш-печь для рафинирования (%)
Компоненты
C
Mn
Si
P
S
Alt
Первая проба
0,032
1,27
0,22
0,009
0,0075
0,015
(3)  Промежуточный период внепечной обработки агрегатом ковш-печь (5~25 мин): Во время обработки нижним электродом интенсивность донной продувки в ковше поддерживается на уровне 400 нл/мин; при этом: применяется режим подачи электроэнергии при помощи длинной дуги; сила тока и напряжение электродов составляют 6 и 10 соответственно; ведется наблюдение за поверхностью шлака; также в две порции добавляются известь и флюорит с расчетом 250 кг извести и 50 кг флюорита на каждую порцию; к поверхности шлака 3-мя загрузками подается алюминиевая проволока с расчетом 25 кг алюминиевой проволоки на каждую порцию для образования шлака. После того, как шлак верхней части ковша станет белым, а температура расплавленной стали составит 1625°C, подача электроэнергии прекращается. Интенсивность донной продувки в ковше поддерживается на 500 нл/мин, а также проводится глубокая десульфурация при более сильном перемешивании.
Таблица 3. Химический состав белого шлака из агрегата ковш-печь для рафинирования (%)
TFe
SiO<sub>2</sub>
CaO
MgO
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
S
MnO
R
Цвет шлака
0,44
9,05
58,68
5,48
28,62
0,46
0,09
6,5
Белый
(4)  Заключительный период внепечной обработки агрегатом ковш-печь: Применяется режим подачи электроэнергии при помощи длинной дуги, при этом интенсивность донной продувки в ковше поддерживается на 200 нл/мин.
Таблица 4. Основной химический состав расплавленной стали после прохождения обработки в агрегате ковш-печь (%)
Компоненты
C
Mn
Si
P
S
Alt
Последняя проба
0,041
1,34
0,26
0,010
0,0006
0,045
В дополнение к вышеизложенным вариантам осуществления, настоящее изобретение может иметь другие способы реализации. Все технические решения, сформировавшиеся в результате равноценных замен или эквивалентных изменений, относятся к объему правовой охраны настоящего изобретения.