СПОСОБ ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ
OUT-OF-FURNACE STEEL TREATMENT METHOD

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам внепечной обработки стали.
Известен способ внепечной обработки высокоуглеродистой стали, включающий введение в расплав алюминия и силикокальция [Патент РФ №2102498, кл. C21C 7/00].
Существенным недостатком данного способа внепечной обработки стали является недостаточная степень десульфурации стали и модифицирования неметаллических включений. Это поясняется следующим. Известно, что скорость процесса десульфурации пропорциональна величине площади межфазной поверхности шлак-металл. Перемешивание металла со шлаком аргоном позволяет, в определенной степени, увеличить площадь межфазной поверхности и таким образом интенсифицировать процесс перехода примесей в шлак. Однако для проведения глубокой десульфурации продувку необходимо вести достаточно продолжительное время, что по технологии разливки не всегда является возможным, к тому же металл значительно охлаждается: до 4…5°С/мин, что при времени продувки 10 мин составляет 40…50°С. Кроме того, даже при продолжительной продувке требуемый эффект десульфурации не достигается при высокой активности кислорода.
В качестве прототипа выбран способ внепечной обработки стали, включающий наведение высокоосновного шлака, раскисление стали алюминием, продувку расплава металла аргоном и ввод в металл кальцийсодержащих материалов в виде порошковой проволоки [Патент РФ №2145640, кл. C21C 7/00].
Существенными недостатками данного способа внепечной обработки стали являются:
- наличие свободного растворенного кислорода в металле перед обработкой кальцийсодержащими материалами;
- получение в конце внепечной обработки содержания кальция и алюминия в металле, способствующее образованию твердых неметаллических включений, которые ухудшают технологические параметры разливки стали.
Желаемым техническим результатом изобретения является увеличение степени десульфурации, удаление неметаллических включений и глобуляризация оставшихся в металле включений.
1
1
1
2
2
2
3
Для этого предлагается способ внепечной обработки стали, включающий выпуск металла из сталеплавильного агрегата в сталеразливочный ковш, подачу металла на установку печь-ковш, раскисление стали алюминием и ввод кальцийсодержащих материалов, в котором согласно изобретению при выпуске металла из сталеплавильного агрегата в сталеразливочный ковш в качестве кальцийсодержащих материалов вводят известь в количестве 600…700·[S] кг/т и плавиковый шпат в количестве 150…180·[S] кг/т, а в качестве алюминия - чушковый первичный алюминий в количестве 100…120·[S] кг/т, подают металл на установку печь-ковш и вводят в качестве кальцийсодержащих материалов известь в количестве 300…350·[S] кг/т и плавиковый шпат в количестве 120…150·[S] кг/т, а в качестве алюминия - алюминиевую катанку в количестве 60…80·[S] кг/т, в конце обработки вводят кальцийсодержащие материалы в виде порошковой проволоки с наполнителем феррокальций в количестве 400…500·[S] кг/т,
1
2
3
где [S] - содержание серы в конце плавки в сталеплавильном агрегате, [S] - содержание серы по приходу на установку печь-ковш, [S] - содержание серы после отдачи второй порции шлакообразующих материалов.
Сущность предлагаемого изобретения состоит в совершенствовании способа внепечной обработки стали путем создания рациональных условий для снижения активности кислорода в металле и одновременного повышения активности покровного шлака, а также получения максимальной поверхности контакта металла с кальцийсодержащими материалами.
2
3
Заявленные пределы подобраны экспериментальным путем. Расход кальцийсодержащих материалов и алюминия во время выпуска металла из сталеплавильного агрегата выбран исходя из условия получения по приходу на установку печь-ковш содержания оксида железа в шлаке не более 3% и содержания серы в металле не более 0,010% ([S]). Расход кальцийсодержащих материалов и алюминия после подачи металла на установку печь-ковш подобран из расчета получения содержания оксида железа в шлаке не более 1% и содержания серы в металле не более 0,005% ([S]). Расход порошковой проволоки с наполнителем феррокальций в конце внепечной обработки выбран с целью получения конечного содержания оксида железа в шлаке не более 0,5% и содержания серы в металле не более 0,003%. Уменьшение расходов шлакообразующих материалов на каком-либо из этапов приведет к снижению рафинирующей способности шлака и уменьшению степени десульфурации металла. Увеличение расхода шлакообразующих материалов приведет к росту материальных затрат на производство стали, а следовательно, к увеличению себестоимости металла.
Заявленный способ внепечной обработки стали был реализован в кислородно-конвертерном цехе при производстве трубной стали марки К60.
Выплавка металла осуществлялась в 370-т кислородных конвертерах. В качестве металлического лома использовали обрезь цехов холодной прокатки в количестве 80…90 т. Чугун предварительно подвергался десульфурации гранулируемым магнием. Расход чугуна составил 310…320 т. В конце выплавки стали в конвертере содержание серы составило 0,010…0,015%, а температура металла 1640…1680°С. Во время выпуска металла из конвертера в сталеразливочный ковш отдавали 3200…3600 кг извести, 800…900 кг плавикового шпата и 500…600 кг чушкового первичного алюминия. По приходу на установку печь-ковш содержание серы в металле составило 0,008…0,010%, а температура металла 1600…1620°С. После проведения усреднительной продувки аргоном в течение 6…8 мин с расходом 1000…1200 л/мин присаживали 800…1000 кг извести, 300…500 кг плавикового шпата и 150…200 кг алюминиевой катанки. Далее производили нагрев и интенсивное перемешивание металла аргоном с расходом 800…1000 л/мин в течение 8…10 мин. После этого производили отдачу порошковой проволоки с наполнителем феррокальций в количестве 600…800 кг. В конце внепечной обработки содержание оксида железа в шлаке составило 0,1…0,3%, а содержание серы в металле 0,0015…0,0028%.
Предложенный способ внепечной обработки стали позволил гарантированно получать содержание серы в металле не более 0,003%.