СПОСОБ ОБРАБОТКИ СТАЛИ В КОВШЕ
METHOD OF STEEL TREATMENT IN LADLE

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к обработке выплавленной стали в сталеразливочном ковше, преимущественно анизотропной электротехнической стали.
Наиболее близким по технической сущности является способ работки стали в сталеразливочном ковше, включающий выпуск стали из сталеплавильного агрегата в сталеразливочный ковш, подачу в ковш в процессе выпуска раскислителей, легирующих и шлакообразующих материалов, продувку расплава в ковше нейтральным газом. В качестве шлакообразующих вводят кальцийсодержащие материалы.
(См. Технология производства стали в современных конвертерных цехах. С.В.Колпаков и др. - М.: Машиностроение, 1991, с.221-262).
Недостатком известного способа является неудовлетворительное качество обработанной в ковше стали из-за повышенного содержания в ней неметаллических включений в виде сульфидов и оксидов. Это объясняется отсутствием регламентации расходов раскислителей, легирующих и шлакообразующих материалов. При этом снижаются электромагнитные свойства проката из обработанной стали.
Технический эффект при использовании изобретения заключается в снижении количества неметаллических включений в обработанной в ковше стали, снижении удельных магнитных потерь, снижении расходного коэффициента за счет снижения обрывности полосы при холодной прокатке вследствие уменьшения образования «плен» в виде скопления неметаллических включений.
Указанный технический эффект достигают тем, что способ обработки стали в ковше включает выпуск стали из сталеплавильного агрегата в сталеразливочный ковш, подачу в ковш раскислителей, легирующих и шлакообразующих материалов в виде кальцийсодержащих материалов, продувку стали в ковше нейтральным газом.
После наполнения ковша в сталь вводят кальцийсодержащий материал порциями с расходом в каждой порции в пределах 0,2-2,0 кг/т. Общий расход кальцийсодержащего материала устанавливают по зависимости
М=К[O]/[Са],
где М - расход кальцийсодержащего материала, кг/т;
[О] - массовая доля активного кислорода в стали перед вводом кальцийсодержащего материала, мас.%;
[Са] - массовая доля кальция в кальцийсодержащем материале, мас.%;
К - эмпирический коэффициент, характеризующий интенсивность усвоения сталью кальция и ее раскисления, равный 22000-27000 кг/т.
3
В период подачи кальцийсодержащего материала сталь в ковше продувают нейтральным газом с расходом 0,001-0,007 м/мин·т в течение 1-5 мин, затем в сталь вводят алюминий в виде катанки с расходом 0,05-1,0 кг/т.
В качестве кальцийсодержащего материала используют силикокальций или феррокальций.
Диапазон значений расхода кальцийсодержащих материалов в одной порции подачи в пределах 0,2-2,0 кг/т стали объясняется физико-химическими закономерностями усвоения сталью кальция. При меньших значениях увеличивается время обработки стали сверх допустимых пределов. При больших значениях происходит перерасход кальцийсодержащих материалов.
Диапазон значений расхода нейтрального газа в пределах 0,001-0,007 объясняется гидрокинетическими закономерностями перемешивания стали в ковше. При меньших значениях интенсивность перемешивания стали в ковше будет ниже необходимых пределов. При больших значениях будет происходить переохлаждение стали и перерасход инертного газа.
Диапазон значений времени продувки стали нейтральным газом в период между порциями подаваемых кальцийсодержащих материалов в пределах 1-5 мин объясняется гидрокинетическими закономерностями перемешивания стали в ковше. При меньших значениях не будет обеспечиваться необходимая интенсивность перемешивания стали в ковше. При больших значениях будут происходить перерасход нейтрального газа и переохлаждение стали.
Диапазон значений расхода алюминия в пределах 0,05-1,0 кг/т объясняется физико-химическими закономерностями процесса раскисления и легирования стали в ковше. При меньших значениях не будет снижаться избыточная окисленность стали до необходимых пределов. При больших значениях будет происходить перерасход алюминия.
Диапазон значений эмпирического коэффициента К в пределах 22000-27000 объясняется физико-химическими закономерностями усвоения сталью кальция и ее раскисления. При меньших и больших значениях не будет обеспечиваться необходимая степень усвоения сталью кальция.
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 дан вариант осуществления изобретения, не исключающий другие варианты в пределах формулы изобретения.
Способ обработки стали в ковше осуществляют следующим образом.
Пример. В конвертере выплавляют анизотропную электротехническую сталь марки Э3А следующего химического состава, мас.%: С=0,030-0,050; Si=2,8-3,3; Mn=0,10-0,30; Al=0,010-0,025; Сu=0,4-0,6; N=0,008-0,013; S≤0,010; Р≤0,03. Сталь выпускают из конвертера в сталеразливочный ковш. После наполнения ковша в сталь подают раскислители, легирующие и шлакообразующие материалы в виде кальцийсодержащих материалов.
Кальцийсодержащие материалы вводят порциями с расходом в каждой порции в пределах 0,2-2,0 кг/т. Общий расход кальцийсодержащего материала устанавливают по зависимости
М=К[O]/[Са],
где М - расход кальцийсодержащего материала, кг/т;
[О] - массовая доля активного кислорода в стали перед вводом кальцийсодержащего материала, мас.%;
[Са] - массовая доля кальция в кальцийсодержащем материале, мас.%.
К - эмпирический коэффициент, характеризующий интенсивность усвоения сталью кальция и ее раскисления, равный 22000-27000 кг/т.
3
В период подачи кальцийсодержащего материала сталь в ковше продувают нейтральным газом с расходом 0,001-0,007 м/мин·т в течение 1-5 мин. В этот период времени происходит усвоение кальция из очередной порции кальцийсодержащего материала. Затем в сталь вводят алюминий в виде катанки диаметром 8-12 мм с расходом 0,05-1,0 кг/т. При этом происходят связывание кислорода в стали, ее раскисление и легирование. В качестве кальцийсодержащего материала используют силикокальций или феррокальций.
При вводе кальцийсодержащих материалов в сталь происходит взаимодействие кальция с кислородом стали, что приводит к повышению усвоения алюминия и, как следствие, к уменьшению количества неметаллических включений в стали.
В таблице приведены примеры осуществления способа обработки стали с различными технологическими параметрами.
В первом примере вследствие большого расхода кальцийсодержащего материала, малого расхода аргона и алюминия не обеспечивается необходимое уменьшение количества неметаллических включений.
В пятом примере вследствие малого расхода кальцийсодержащего материала, большого расхода нейтрального газа и алюминия не обеспечивается необходимое уменьшение количества неметаллических включений в стали.
Таблица
Параметры
Примеры
1
2
3
4
5
1. Емкость ковша, т
100
100
150
250
250
2. Расход кальцийсодержащего материала в одной порции, кг/т
0,1
0,2
1,1
2,0
2,1
4. Массовая доля активного кислорода [О], мас.%
0,001
0,001
0,004
0,010
0,010
5. Массовая доля кальция [Са], мас.%
15
15
30
50
50
6. Величина К, кг/т
28000
27000
23250
22000
21000
7. Расход кальцийсодержащего материала М, кг/т
1,87
1,8
3,1
4,4
4,2
8. Расход нейтрального газа, м<sup>3</sup>/мин·т
0,0005
0,001
0,004
0,007
0,008
9. Время продувки нейтральным газом между порциями, мин
0,8
1
3
5
5.2
10. Расход алюминия, кг/т
0,04
0,05
0.06
1,0
1,2
11. Количество неметаллических включений обработанной стали, об.%
0,0124
0,0071
0,0043
0,0065
0,0180
12. Удельные магнитные потери, Вт/кг
1,3
1,05
0,90
1,14
1,27
При этом происходит их перерасход в условиях повышенной длительности процесса обработки стали в ковше.
В оптимальных примерах 2-4 вследствие соблюдения технологических параметров процесса обработки стали в необходимых пределах обеспечивается оптимальное количество неметаллических включений в обработанной стали.
Применение изобретения позволяет повысить выход годной анизотропной электротехнической стали на 6-8%.