способ производства стали с нормируемым содержанием серы

Формула изобретения

Способ производства стали с нормируемым содержанием серы, включающий внепечную обработку раскисленной алюминием и десульфурированной до содержания серы 0,025% и ниже жидкой стали сначала кальцийсодержащей, а затем серосодержащей порошковыми проволоками, отличающийся тем, что кальцийсодержащую проволоку вводят в два этапа, причем на первом этапе вводят 20...40% кальция от общего количества, необходимого для модифицирования стали, на втором этапе присаживают оставшиеся 60...80% кальция, а между этапами ввода кальцийсодержащей проволоки производят вакуумирование жидкого металла.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству сталей с нормируемым содержанием серы с внепечной обработкой жидкого расплава в ковше порошковыми реагентами.

В качестве прототипа принят способ производства автоматной стали (с нормируемым содержанием серы), включающий внепечную обработку раскисленной алюминием и десульфурированной до содержания серы 0,015% сначала кальцийсодержащей, а затем серосодержащей порошковыми проволоками [1].

Недостатком прототипа является ввод кальцийсодержащей проволоки за один прием, что не дает возможности значительному количеству трансформированных неметаллических оксисульфидных включений всплыть до начала обработки серосодержащей проволокой, что приводит к ухудшению разливаемости металла, ухудшению качества и к повышенному браку. К тому же десульфурация стали перед модифицированием стали до содержания серы 0,015% приводит к значительному увеличению затрат на производство стали.

Задача, решаемая изобретением, состоит в усовершенствовании способа производства стали с нормируемым содержанием серы путем изменения режима ввода кальцийсодержащих материалов, осуществляя его в два этапа с регламентацией расхода кальцийсодержащих материалов на каждом из этапов.

Технический результат, получаемый при использовании заявляемого изобретения, состоит в полном модифицировании и глобуляризации всех неметаллических включений, снижении загрязненности стали неметаллическими включениями, улучшении разливаемости и качества металла, снижении брака, уменьшении технологической обрези и в целом затрат на производство стали.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что способ производства стали с нормируемым содержанием серы включает внепечную обработку раскисленной алюминием и десульфурированной до содержания серы 0,025% и ниже жидкой стали сначала кальцийсодержащей, а затем серосодержащей порошковыми проволоками.

Согласно изобретению кальцийсодержащую проволоку вводят в два этапа, причем на первом этапе вводят 20...40% кальция от общего количества, необходимого для модифицирования стали, на втором этапе присаживают оставшиеся 60...80% кальция, а между этапами ввода кальцийсодержащей проволоки производят вакуумирование жидкого металла.

Между существенными признаками и техническим результатом - полном модифицировании и глобуляризации всех неметаллических включений, снижении загрязненности стали неметаллическими включениями, улучшении разливаемости и качества металла, снижении брака, уменьшении технологической обрези и в целом затрат на производство стали - существует причинно-следственная связь, которая объясняется следующим образом. Известно, что для получения сталей с хорошими характеристиками обрабатываемости легированию серой нужно подвергать металл, в котором уже проведено кальцием полное модифицирование и глобуляризация всех неметаллических включений. С одной стороны этого можно достичь, снижая содержание серы перед вводом кальцийсодержащих материалов, причем, как было установлено последними проведенными исследованиями, достаточно снижать серу до содержания серы 0,025% и ниже. А вот кальцийсодержащие материалы необходимо вводить в два этапа. Ввод кальцийсодержащей проволоки на первом этапе с расходом 20...40% кальция от общего количества, необходимого для модифицирования стали, при содержании серы 0,025% и ниже обеспечивает первичное модифицирование неметаллических включений и образование оксисульфидных включений как правильной глобуляризированной формы, так и не полностью глобуляризированных. Между двумя этапами ввода кальцийсодержащей проволоки в обязательном порядке осуществляется ваккумирование жидкого металла, поскольку только оно способствует всплыванию и удалению образовавшихся мелких и средних оксисульфидных (не полностью глобуляризированных) неметаллических включений. После первичного модифицирования и удаления основной массы неметаллических включений вводится вторая порция кальцийсодержащих материалов в количестве 60...80% кальция от общего количества, которая уже обеспечивает окончательное и полное модифицирование и глобуляризацию оставшихся включений. При таких условиях обработки легирование металла серой из проволоки будет происходить стабильно, с обеспечением заданного содержания серы, требуемых характеристик стали и полной разливаемостью металла.

Таким образом, чтобы полностью модифицировать и глобуляризировать все неметаллические включения, снизить загрязненность стали неметаллическими включениями, улучшить разливаемость и качество металла, снизить брак, уменьшить технологическую обрезь и в целом затраты на производство стали, при производстве сталей с нормируемым содержанием серы кальцийсодержащие материалы при внепечной обработке необходимо вводить в два этапа с регламентацией расхода кальция на каждом из этапов и вакуумированием металла между двумя этапами ввода кальцийсодержащей проволоки.

Заявленный способ производства стали с нормируемым содержанием серы используется следующим образом.

В дуговой электросталеплавильной печи выплавляют сталь заданной марки, выпускают ее в 100-тонный ковш, проводя раскисление, в том числе алюминием, и другие технологические операции. Во время выплавки и выпуска металла проводят специальные технологические операции (отсечка шлака, присадка рафинирующей шлаковой смеси с расходом 2,0 кг/т и т.д.), которые обеспечивают содержание серы в металле 0,025% и ниже. Затем ковш с жидким металлом передается на установку внепечной обработки стали, где производится усреднительная продувка, отбирается проба и определяется химический анализ стали. В случае получения необходимого содержания серы и алюминия в ковш вводится первая порция кальцийсодержащей проволоки с расходом 0,034 кг/т по кальцию (23% от общего количества, необходимого для модифицирования стали, 50 м порошковой проволоки с наполнением силикокальцием СК30 225 г/м). После ввода первой порции кальцийсодержащей проволоки проводится вакуумирование металла длительностью 10 минут. После этого вводится вторая порция силикокальциевой проволоки в количестве 170 м (расход - 0,114 кг/т по кальцию, 67% от общего количества кальция). После ввода второй порции кальцийсодержащей порошковой проволоки в течение 2...3 минут производится мягкая продувка инертным газом, а затем в ковш вводится серосодержащая порошковая проволока для обеспечения необходимого содержания серы. После ввода серосодержащей проволоки в течение 2...3 минут производится мягкая продувка инертным газом, после чего ковш с жидким металлом передается на разливку, в процессе которой отбираются пробы для определения химического состава металла и неметаллических включений. По указанной технологии проведены 20 обработок. На всех плавках достигалось заданное содержание серы в металле, количество неметаллических включений составило в среднем 0,012%, металл разливался без замечаний, технологическая обрезь составила 1,2 кг/т, брак - 0,005 т/т.

На этой же дуговой электросталеплавильной печи выплавлены 10 плавок стали по способу-прототипу. Жидкую сталь выпускали в ковш и раскисляли алюминием. Во время выплавки и выпуска металла проводят специальные технологические операции (отсечка шлака, присадка рафинирующей шлаковой смеси с расходом 5,0 кг/т и т.д.), которые обеспечивают содержание серы в металле 0,015% и ниже. Затем ковш с жидким металлом передается на установку внепечной обработки стали, где производится усреднительная продувка, отбирается проба и определяется химический анализ стали. В случае получения необходимого содержания серы и алюминия в ковш вводится кальцийсодержащая проволока с расходом 220 м. После ввода второй порции кальцийсодержащей порошковой проволоки в течение 2...3 минут производится продувка инертным газом, а затем в ковш вводится серосодержащая порошковая проволока для обеспечения необходимого содержания серы. После ввода кальцийсодержащей порошковой проволоки в течение 2...3 минут производится мягкая продувка инертным газом, а затем в ковш вводится серосодержащая порошковая проволока для обеспечения необходимого содержания серы. После ввода серосодержащей проволоки в течение 2...3 минут производится мягкая продувка инертным газом, после чего ковш с жидким металлом передается на разливку, в процессе которой отбираются пробы для определения химического состава металла и неметаллических включений. На сравнительных плавках достигалось заданное содержание серы в металле, однако количество неметаллических включений составило в среднем 0,042%, 10% металла не смогли разлить из-за залипания отверстий сталеразливочных стаканов неметаллическими включениями, технологическая обрезь составила 12,5 кг/т, брак - 0,025 т/т, затраты на обработку по способу-прототипу были на 5,2 долл. США выше, чем по заявляемому способу.

Источники информации

1. FR 2542761 А, 1984.

2. BY 6064 C1, C 21 C 7/04, 30.12.2004.