СПОСОБ ДЕГАЗАЦИИ МЕТАЛЛА В КОВШЕ
METHOD OF METAL DEGASSING IN LADLE

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к внепечной обработке металла в ковше.
Известен способ циркуляционного вакуумирования металла в ковше, включающий установку ковша под вакуум-камеру, погружение под уровень металла в ковше двух патрубков вакуум-камеры, создание в камере остаточного давления, а также подачу под давлением в один из патрубков инертного газа аргона по трубопроводу. При этом, поднимаясь вверх, аргон эжектирует металл, находящийся в патрубке, в результате чего металл подвергается вакуумированию [Колпаков С.В. и др. Технология производства стали в современных конвертерных цехах. - М.: Машиностроение, 1991, с.203].
Недостатками известного способа являются низкая эффективность циркуляционного вакуумирования металла в ковше и невозможность удаления азота во время вакуумирования.
В качестве прототипа выбран способ циркуляционного вакуумирования металла в ковше, включающий установку над ковшом вакуум-камеры с двумя патрубками, один из которых соединен с трубопроводом для подачи инертного газа, погружение двух патрубков вакуум-камеры под уровень металла в ковше, создание в вакуум-камере остаточного давления и подачу по трубопроводу в патрубок вакуум-камеры инертного газа под давлением [патент РФ №2092579, кл. С21С 7/10].
Недостатками известного способа являются низкая эффективность циркуляционного вакуумирования металла в ковше и невозможность удаления азота во время вакуумирования.
Вакуумирование металла (дегазация) в существующем способе осуществляется без учета содержания в металле свободного растворенного кислорода и серы, что делает технически невозможным процесс удаления азота во время вакуумирования. В приведенном в патенте примере циркуляционное вакуумирование осуществляется при остаточном давлении (разрежении) 6…8 мбар, что является недостаточным для требуемого удаления водорода и азота из металла.
Желаемым техническим результатом изобретения является снижение содержания азота во время вакуумирования на 20 ppm и более, а также получение металла с содержанием водорода не более 15 ppm.
Для этого предлагается способ дегазации металла в ковше, включающий установку над ковшом вакуум-камеры с двумя патрубками, погружение двух патрубков вакуум-камеры под уровень металла в ковше, создание в вакуум-камере остаточного давления и подачу по трубопроводу в патрубок вакуум-камеры инертного газа под давлением, в отличие от ближайшего аналога перед проведением процесса вакуумирования осуществляют раскисление металла и шлака в ковше до содержания свободного растворенного кислорода в металле не более 3 ppm, после чего наводят высокоосновный покровный шлак и производят десульфурацию металла до содержания серы не более 20 ppm, далее производят вакуумирование металла продолжительностью 20…22 мин при разрежении не более 2,0 мбар с расходом аргона в патрубке вакуум-камеры 4,2…5,6 л/(мин·т).
Сущность изобретения заключается в совершенствовании способа дегазации стали путем создания рациональных условий для циркуляционного вакуумирования металла в ковше.
Заявленные пределы подобраны экспериментальным путем.
Начальное содержание в металле свободного кислорода и серы, продолжительность вакуумирования, разрежение и расход аргона в патрубке вакуум-камеры выбраны с целью получения требуемого удаления азота и водорода из металла. При начальных содержаниях в металле перед вакуумированием: кислорода более 3 ppm, серы - более 20 ppm в стали, при уменьшении продолжительности вакуумирования менее 20 мин, увеличении разрежения более 2,0 мбар и уменьшении расхода аргона в патрубке вакуум-камеры менее 4,2 л/(мин·т) не решается техническая задача изобретения в части удаления 20 ppm азота, а также снижения содержания водорода в металле до 15 ppm. Увеличение продолжительности вакуумирования более 22 мин и увеличении расхода аргона более 5,6 л/(мин·т) приводит к повышенному износу футеровки вакуум-камеры, что увеличивает себестоимость стали.
Заявленный способ внепечной обработки стали был реализован в кислородно-конвертерном цехе при производстве более 200 плавок трубных марок стали.
Выплавка металла осуществлялась в 370-т кислородных конвертерах. Обработка металла осуществлялась на установке вакуумирования стали №2. Среднее содержание серы и азота в металле перед раскислением составило 0,0156% и 0,0075% соответственно, а среднее суммарное содержание оксидов железа и марганца в шлаке до раскисления металла и шлака составило 5,2%. Перед проведением процесса вакуумирования производилось глубокое раскисление металла и шлака на установке печь-ковш №2 алюминиевой катанкой в количестве 200…400 кг до получения содержания свободного растворенного кислорода не более 3 ppm. Среднее суммарное содержание оксидов железа и марганца в шлаке после раскисления составило 0,8%. Далее наводился высокоосновный покровный шлак путем присадки извести в количестве 1500…2500 кг и плавикового шпата в количестве 400…600 кг, и производилась десульфурация металла до содержания серы не более 20 ppm. Среднее содержание серы и азота в металле перед вакуумированием составило 0,0018% и 0,0077% соответственно. Среднее содержание водорода в металле перед вакуумированием составило 5,2 ppm. Вакуумирование металла осуществлялось в течение 20…22 мин, разрежение в вакуум-камере во время процесса составляло 0,6…1,8 мбар, а расход аргона в патрубке - 4,2…5,6 л/(мин·т). Среднее содержание азота и водорода в металле после вакуумирования составило 0,0054% и 1,4 ppm соответственно.
Предложенный способ дегазации металла в ковше позволил снизить выход брака и несоответствующей продукции с повышенным содержанием азота в готовой стали, снизить отсортировку металла после прокатки по дефекту «газовый пузырь», расширить марочный сортамент выплавляемого металла.