СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ
PROCEDURE FOR PRODUCTION OF LOW CARBON STEEL

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к способам получения низкоуглеродистых сталей с использованием установок вакуумирования стали, и может быть использовано в сталеплавильных цехах металлургических заводов.
Известен способ выплавки ниобийсодержащей стали, включающий завалку шихты, содержащей углерод и марганец, расплавление, нагрев металла в сталеплавильном агрегате и его последующее окислительное рафинирование с продувкой кислородом сверху, вакуумирование, введение ниобийсодержащего ферросплава [Патент РФ №2243268, кл. С21С 7/10].
К недостатками данного способа следует отнести невозможность получения ультранизкого содержания углерода в стали (не более 0,002%), а также получение требуемого содержания ниобия после вакуумирования с помощью порошковой проволоки, что приводит к росту содержания углерода в металле.
Наиболее близким аналогом является способ выплавки низкоуглеродистой титансодержащей стали, включающий выпуск расплава, ввод раскислителей и титансодержащих ферросплавов, вакуумирование, отличающийся тем, что титансодержащие ферросплавы вводят в металл после вакуумирования в виде титансодержащей порошковой проволоки [Патент РФ №2243269, кл. С21С 7/10].
Существенными недостатками данного способа являются невозможность получения ультранизкого содержания углерода в стали (не более 0,002%), а также получение требуемого содержания титана после вакуумирования с помощью порошковой проволоки, что приводит к росту содержания углерода в металле.
Задача, решаемая изобретением, состоит в получении стали с содержанием углерода не более 0,0020% и снижении материальных затрат при получении требуемого содержания ниобия, титана и алюминия в стали.
Для этого в предлагаемом способе производства низкоуглеродистой стали, включающем выплавку металла в сталеплавильном агрегате, выпуск плавки в сталеразливочный ковш, ввод раскислителей, вакуумирование, в отличие от ближайшего аналога выплавку металла осуществляют с рафинированием ванны кислородом до получения содержания углерода в металле не более 0,03%, во время выпуска плавки в сталеразливочный ковш добавляют высокоуглеродистый ферромарганец в количестве не более 3,0 кг/т, вакуумирование металла осуществляют в два этапа: на первом этапе устанавливают разрежение в вакуум-камере не более 150 мбар и расход аргона для перемешивания 1000 л/мин, причем продолжительность первого этапа вакуумирования составляет 5…8 мин, на втором этапе устанавливают разрежение в вакуум-камере не более 10 мбар и расход аргона для перемешивания 1500 л/мин при содержании {СО} в отходящих газах не менее 10% при меньшем содержании {СО} - 2000 л/мин, причем продолжительность второго этапа вакуумирования составляет 13…16 мин; кроме того, микролегирование стали ниобием, титаном, алюминием осуществляют в процессе вакуумирования не менее чем за 2 минуты до окончания второго этапа присадкой ниобий - и титансодержащих кусковых ферросплавов и алюминиевой дроби.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в увеличении степени удаления углерода из стали путем применения рациональной технологии раскисления металла на выпуске из сталеплавильного агрегата, вакуумирования стали и получения требуемого содержания титана, ниобия и алюминия непосредственно в процессе вакуумирования введением кусковых ферросплавов и алюминиевой дроби.
Заявленные пределы подобраны экспериментальным путем. Остаточное содержание углерода в полупродукте и количество присаживаемого углеродистого ферромарганца обеспечивают содержание остаточного кислорода в металле (не менее 650 ppm), достаточного для удаления углерода при вакуумировании. При увеличении содержания углерода более 0,03% в полупродукте и увеличении расхода углеродистого ферромарганца более 3 кг/т на выпуске металла из сталеплавильного агрегата окисленность металла будет меньше, что не позволит максимально полно удалить углерод при вакуумировании.
На первом этапе вакуумирования при увеличении разрежения в вакуум-камере более 150 мбар, снижении расхода аргона менее 1000 л/мин и сокращении времени вакуумирования менее 5 мин не будет достигнуто требуемое содержание углерода в конце первого этапа (не более 0,020%).
На втором этапе при увеличении разрежения в вакуум-камере более 10 мбар, снижении расхода аргона менее 1500 л/мин и сокращении времени вакуумирования менее 13 мин не будет достигнуто требуемое содержание углерода в конце вакуумирования (не более 0,0020%). Увеличение времени вакуумирования на первом и втором этапах более 8 и 16 мин соответственно является нецелесообразным в связи с чрезмерным износом футеровки вакуум-камеры. При увеличении на первом и втором этапах расхода аргона более 1000 л/мин и 1500 л/мин соответственно резко возрастает интенсивность процесса барботажа и возникает риск выплесков металла и зарастания газоотводящего тракта. При снижении содержания {СО} в отходящих газах менее 10% на втором этапе необходимо увеличить расход аргона до 2000 л/мин для достижения требуемого содержания углерода в конце вакуумирования (не более 0,0020%). Время отдачи кусковых ферросплавов и алюминиевой дроби выбрано с целью снижения их угара и сокращения материальных затрат.
Заявленный способ внепечной обработки стали был реализован в кислородно-конвертерном цехе при производстве более 50 плавок IF-стали на установке вакуумирования стали.
Выплавка металла осуществлялась в 370-тонных кислородных конвертерах. Обработка металла осуществлялась на установке вакуумирования стали №2.
Окисленность металла по приходу на УВС №2 составила 650…750 ppm. Содержание углерода в металле после вакуумирования составило 0,0015…0,0020%. На первом этапе разрежение в вакуум-камере составляло не более 120 мбар, продолжительность вакуумирования составила 5…8 мин и расход аргона 1000 л/мин. На втором этапе разрежение в вакуум-камере составляло не более 10 мбар, продолжительность вакуумирования составила 13…16 мин и расход аргона 1500 л/мин до содержания {СО} в отходящих газах более 10%. При снижении содержания {СО} в отходящих газах менее 10% увеличивали расход аргона до 2000 л/мин. За 1…2 мин до окончания вакуумирования производили отдачу ниобий- и титансодержащих кусковых ферросплавов и алюминиевой дроби. Содержание ниобия, титана и алюминия в готовой стали составило 0,040…0,050%, 0,025…0,045% и 0,025…0,045% соответственно.
Предложенный способ производства стали позволил гарантированно получать сталь с содержанием углерода не более 0,0020% и снизить материальные затраты на получение требуемого содержания ниобия, титана и алюминия в стали.