СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ
METHOD OF LOW-CARBON STEEL PRODUCTION

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к производству низкоуглеродистой стали.
Известен способ производства стали, включающий выплавку стали в сталеплавильном агрегате, выпуск в сталеразливочный ковш, продувку металла после выпуска аргоном в течении, ввод в ковш алюминия с удельным расходом 2,0 кг/т металла и металлического марганца с удельным расходом 1,71 кг/т металла (SU №1235924 А1, кл. C21C 7/00, опубл. 07.06.1986 г.).
Данным способом решается частная задача сокращения времени пребывания металла в ковше, повышения эффективности внепечной обработки металла. При этом полезное использование алюминия на раскисление металла и остаточный алюминий в стали находится на уровне 50%, а усвоение металлом металлического марганца не превышает 70%.
Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения по технической сущности и достигаемому результату является способ выплавки стали для автолиста, включающий выплавку полупродукта в сталеплавильном агрегате, выпуск нераскисленного металла в ковш, продувку металла в ковше инертным газом до получения температуры 1585-1595°C, предварительное раскисление углеродным блоком с выдержкой его в металле на глубине 20-80% его высоты в течение 2-5 минут, не прекращая продувки, окончательное раскисление и легирование марганцем присадкой алюминия и металлического марганца порциями весом 200-750 кг каждая, при этом расход металлического марганца составляет 1-2,5 кг/т стали, алюминия 1-2,5 кг/т стали (SU №981385 А1, кл. C21C 7/00, опубл. 15.12.1982 г.).
Известный способ не обеспечивает достижения требуемого технического результата по следующим причинам.
3
Подача в 300-тонный сталеразливочный ковш алюминия и металлического марганца расходами, соответственно, 450 и 750 кг свидетельствует, что полезное использование алюминия на раскисление и остаточное содержание в металле не превышают 40%, а потери металлического марганца составляют более 30%. Кроме того, использование металлического марганца в известном способе в качестве раскислителя приводит не только к нерациональному его расходу, но и способствует ухудшению качества готового металла из-за загрязнения его оксидами марганца, которые не могут быть восстановлены вводимым одновременно алюминием по причине малой концентрации кислорода в образовавшихся неметаллических включениях. Предварительное раскисление нераскисленного полупродукта углеродным блоком с последующей добавкой в него металлического марганца способствует образованию карбидов марганца MnC - наиболее хрупкой микроструктуры, приводящей к разрушению во время штамповки.
В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа производства стали путем оптимизации технологических параметров. Ожидаемый технический результат - повышение степени усвоения марганца и алюминия при исключении использования металлического марганца.
Технический результат достигается тем, что в способе производства низкоуглеродистой стали, включающем выплавку низкоуглеродистого полупродукта в сталеплавильном агрегате, выпуск его в сталеразливочный ковш, предварительное раскисление, окончательное раскисление присадкой алюминия и легирование марганцем, по изобретению предварительное раскисление ведут подачей ферросилиция в количестве, обеспечивающем удаление не менее половины содержания кислорода из низкоуглеродистого полупродукта, а окончательное раскисление присадкой алюминия и легирование марганцем ведут в процессе выпуска по наполнению сталеразливочного ковша не менее чем на 0,2 его высоты, при этом легирование марганцем осуществляют подачей единой порции марганецсодержащего оксидного материала совместно со шлакообразующим в количестве, обеспечивающем получение основности, равной 1,7-1,8.
3
При отработке технологии производства низкоуглеродистой стали с заменой металлического марганца оксидным марганецсодержащим материалом было установлено, что наиболее приемлемая основность образующегося в процессе восстановления марганца шлака должна составлять величину 1,4-1,5. В связи с тем, что выпускаемый из сталеплавильного агрегата низкоуглеродистый полупродукт содержит в своем составе большое количество кислорода, опытным путем было найдено решение, посредством которого в условиях предлагаемого способа было обеспечено снижение половины содержащегося в низкоуглеродистом полупродукте кислорода. Образовавшиеся при этом оксиды кремния адсорбируются шлаком, снижая его основность со значения 1,7-1,8 до требуемой 1,4-1,5. Поэтому эффективное предварительное раскисление ферросилицием обеспечивает минимизацию неметаллических включений, а также, из-за отсутствия поступления в металл углерода, предотвращает образование карбидов марганца МnС, отрицательно влияющих на штамповку проката из низкоуглеродистой стали.
Поскольку в предлагаемом способе легирование марганцем осуществляют подачей единой порции марганецсодержащего оксидного материала совместно со шлакообразующим, марганец вводят в металл путем его восстановления из оксидов, тем самым предотвращают образование оксидов марганца, которые также отрицательно влияют на качество готовой стали.
Окончательное раскисление присадкой алюминия, которое проводят в процессе выпуска одновременно с легированием марганцем, обеспечивает повышение полезного использования алюминия и марганца. Алюминий в предлагаемом способе не удаляется в газовую фазу, поскольку количество кислорода в легко восстанавливаемом оксиде марганца, содержащемся в шлаке, многократно превосходит содержание кислорода в низкоуглеродистом продукте, в особенности после предварительного раскисления. Поэтому в процессе взаимодействия алюминия с кислородом металла и шлака практически не образуются недоокисленные газообразные оксиды алюминия, являющиеся причиной удаления алюминия в газовую фазу. Это приводит к рациональному использованию алюминия и малым его потерям.
Высокое извлечение марганца обеспечивается технологическими приемами, которые не предусматривают раскисление металла марганцем, следовательно, и его дополнительным расходом.
Отсутствие в предлагаемом способе в восстановленных продуктах углерода и кремния обеспечивает полное исключение металлического марганца в качестве раскислителя и легирующего материала.
Подача материалов в сталеразливочный ковш по наполнению его металлом не менее чем на 0,2 его высоты обусловлена гидродинамикой жидкого металла во время выпуска. По наполнению ковша металлом до 0,2 его высоты происходит интенсивное перемешивание металла с образованием вихреобразных потоков, концентрирующихся у стенок ковша. Поэтому подача материалов в этот период сопровождается их интенсивным перемешиванием с металлическим расплавом, заметалливанием, снижением скорости плавления и ухудшением всех технологических показателей. По наполнении ковша металлом не менее чем на 0,2 его высоты поверхность жидкого металла приходит в относительное спокойное состояние и опасность вовлечения подаваемых материалов в объем металлического расплава резко снижается, что способствует повышению технологических показателей, в частности увеличению извлечения марганца из оксидного материала и полезного использования алюминия.
Пример.
При производстве стали марки 08Ю в 160-тонном кислородном конвертере производили выплавку низкоуглеродистого полупродукта, который при температуре 1650°C и химическом составе, мас.%: C 0,03; Mn 0,05; S 0,015; P 0,008 выпускали в сталеразливочный ковш. В начале выпуска в ковш единой порцией добавляли ферросилиций ФС-65 с удельным расходом 0,9 кг/т низкоуглеродистого полупродукта. По наполнению сталеразливочного ковша на высоту 0,2 подавали марганецсодержащий оксидный материал, содержащий 40,0% марганца, с удельным расходом 6,2 кг/т низкоуглеродистого полупродукта, алюминий с удельным расходом 1,3 кг/т низкоуглеродистого полупродукта и известь с удельным расходом 2,5 кг/т низкоуглеродистого полупродукта, обеспечивающим получение основности 1,75. Готовый металл имел следующий химический состав, мас.%: С 0,03; Mn 0,27; S 0,010; P 0,007; Al 0,040. Металлический марганец не использовали. Степень извлечения марганца составила 94,3%, потери алюминия не превысили 5,0%.
Использование предлагаемого способа производства низкоуглеродистой стали обеспечивает повышение степени усвоения марганца и алюминия при исключении использования металлического марганца.