СПОСОБ ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ КАЛЬЦИЕМ
METHOD OF STEEL OUT-OF-FURNACE PROCESSING BY CALCIUM

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам внепечной обработки стали.
Известен способ внепечной обработки стали в ковше, включающий наведение высокоосновного шлака, раскисление стали алюминием, продувку расплава металла аргоном и ввод в металл кальцийсодержащих материалов [Патент РФ №2327744, кл. C21C 7/00].
Существенным недостатком данного способа внепечной обработки стали является недостаточная степень чистоты готовой стали по содержанию неметаллических включений.
В качестве прототипа выбран способ обработки стали в ковше, включающий 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 [Патент РФ №2362812, кл. C21C 7/00].
Данный способ не обеспечивает получение достаточной степени чистоты готовой стали по содержанию неметаллических включений по следующим причинам:
1. Найденный в известном способе технологический прием ввода кальцийсодержащих материалов не учитывает чистоту наполнителей порошковых проволок по содержанию неметаллических включений. Наполнитель феррокальциевой порошковой проволоки представляет собой механическую смесь, состоящую из гранул металлического кальция (около 40%) и порошка железа (около 60%), а наполнитель силикокальциевой порошковой проволоки - сплав силикокальция СК30, содержащий около 30% кальция, 40…50% кремния, остальное - железо.
При введении расчетного количества любой из этих кальцийсодержащих проволок в металл вносятся неметаллические включении, содержащиеся в их наполнителях - в порошке железа или силикокальции, что приводит к дополнительному загрязнению металла.
Таким образом, расход и тип кальцийсодержащих материалов не обеспечивают получение требуемой чистоты стали по содержанию неметаллических включений.
2. Также в известном способе не предусмотрена продувка металла инертными газами после ввода в сталь кальция, т.е. продувка металла с минимальной интенсивностью для максимального удаления неметаллических включений из металла в шлак.
Задача, решаемая изобретением, состоит в повышении эффективности процесса рафинирования и модифицирования жидкой стали путем обработки металла порошковой проволокой с наполнителем, состоящим из механической смеси силикокальция СК15 и металлического кальция, а также создания рациональных условий для удаления неметаллических включений.
Желаемым техническим результатом изобретения является максимально возможное удаление неметаллических включений, стабилизация процесса разливки металла вследствие предотвращения налипания неметаллических включений на стопора, улучшение качества разливаемой стали, снижение расхода кальцийсодержащих материалов.
Для этого в предлагаемом способе внепечной обработки стали кальцием, включающем выпуск стали из сталеплавильного агрегата в сталеразливочный ковш, подачу в ковш раскислителей, легирующих и шлакообразующих материалов, продувку стали в ковше нейтральным газом, в отличие от ближайшего аналога в качестве кальцийсодержащего материала используют порошковую проволоку с комбинированным наполнителем, состоящим из механической смеси силикокальция СК15 и металлического кальция в количестве 0,3…1,0 кг/т из расчета получения содержания кальция в металле 0,0012…0,0040%, а продувку металла аргоном проводят с суммарным расходом 0,2…0,5 л/(т*мин) продолжительностью 7…10 мин.
Заявленный тип наполнителя порошковой проволоки и пределы подобраны экспериментальным путем. Тип наполнителя порошковой проволоки выбран исходя из соображений использования более чистых по содержанию неметаллических включений материалов и снижения расхода порошковой проволоки по сравнению со стандартной технологией использования порошковых проволок с наполнителями СК30 или ФК40. Расход порошковой проволоки 0,3…1,0 кг/т выбран из расчета получения требуемого содержания кальция в стали (0,0012…0,0040%). Интенсивность продувки аргоном 0,2…0,5 л/(т*мин) и продолжительность продувки 7…10 мин после ввода кальция выбраны для обеспечения наиболее благоприятных условий для всплытия неметаллических включений.
Использование порошковой проволоки с традиционными наполнителями, как феррокальций и силикокальций, и уменьшение времени продувки металла менее 7 мин после ввода кальция не позволяют обеспечить требуемый технический результат в части снижения содержания неметаллических включений в стали. Увеличение времени продувки аргоном более 10 мин приводит к дополнительному снижению температуры металла и требует последующего дополнительного электронагрева, что приводит к увеличению продолжительности внепечной обработки. Содержание кальция в металле выбрано с целью модифицирования всего количества образующихся оксидов алюминия. Снижение содержания кальция в металле менее 0,0012% не позволяет достичь требуемого технического результата в части модифицирования оксидов алюминия, образующихся в процессе раскисления. При увеличении содержания кальция более 0,0040% происходит повышенный износ стопоров во время разливки. При увеличении интенсивности продувки аргоном более 0,5 л/(т*мин) будет происходить процесс обратного затягивания неметаллических включений из шлака в металл, а при ее уменьшении менее 0,2 л/(т*мин) неметаллическим включениям будет недостаточно инерции для всплытия и перехода в шлак.
Заявленный способ внепечной обработки стали был реализован в кислородно-конвертерном цехе при производстве более 50 плавок трубных марок стали.
Выплавка металла осуществлялась в 370-т кислородных конвертерах. Обработка металла осуществлялась на установке ковш-печь №2. После получения требуемого химического состава производили обработку металла порошковой проволокой с комбинированным наполнителем, состоящим из механической смеси силикокальция СК15 и металлического кальция в количестве 0,3…1,0 кг/т (по наполнителю). По окончании ввода кальция проводилась мягкая продувка металла аргоном с интенсивностью 0,2…0,5 л/(т*мин) продолжительностью 7…10 мин. Содержание кальция в готовом металле составило 0,0012…0,0040%.
Предложенный способ внепечной обработки стали позволил снизить расход кальцийсодержащей проволоки, отсортировку металла после прокатки по дефекту - неметаллические включения, исключить колебания стопоров промежуточного ковша в процессе непрерывной разливки.