Способ интенсификации кипения стали в изложнице

 

1. СПОСОБ ИНТЕНСИФИКАЦИИ КИПЕНИЯ СТАЛИ.Б ИЗЛОЖНИЦЕ, включающий ввод кислородсодержащих материалов в струю при разливке, отличающийся тем, что, с целью улучшения однородности металла и свойств готового проката, в качестве интенсификатора вводят двуокись марганца, которую подают в сталь в количестве 200-1500 г/т, с расходом 0,01-0,08%, равным количеству окислившегося марганца. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве интенсификатора используют марганцевую руду в количестве 300 2500 г/т.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3Ш В 22 D 7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

OllHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

9f " и

Ьиь ..".,Ыкй

L л

В ф йЮ ф

Я ъ 400

00080 Ð 0025 (21) 3543502/22-02 (22) 25. 11.82 (46) 23.05.84. Бюп. Ф 19 (72) C ° H ° Пронских, А.Х.Уразгильдеев, С.З.Ракевич, А.Г.Татьянщиков и А.Н.Боровков (71) Северо-Западный заочный политехнический институт, Ленинградский политехнический институт им. N.È.Калинина и Череповецкий ордена Ленина металлургический завод им.50-летия

С ССР (53) 621. 746. 589 (088. 8) (56) 1. Заявка Франции N - 2223118, кл. В 22 D 7/00, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

N - 595056, кл. В .22 D 7/00, 1976. (54) (57) 1 ° СПОСОБ ИНТЕНСИФИКАЦИИ

КИПЕНИЯ СТАЛИ .В ИЗЛОЖНИЦЕ, включающий ввод кислородсодержащих материалов в струю при разливке, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения однородности металла и свойств готового проката, в качестве интенсификатора вводят двуокись марганца, которую подают в сталь в количестве 200-1500 г/т, с расхо— дом 0,01-0,087., равным количеству окислившегося марганца.

2. Способ по п. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что в качестве интенсификатора используют марганцевую руду в количестве 300—, 500 г/т.

1093388

В качестве интенсификатора используют марганцевую руду в количестве

300-2500 г/т.

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к разливке стали . в изложницы сверху.

При разливке кипящей стали, для улучшения структуры слитка, особенно необходимого в нижней его половине, известны интенсифнкаторы кипения стали в изложнице (смеси, содержащие кислород, углерод или

10 нейтральный газообраэующий компонент) (1) .

Использование этих материалов усиливает кипение (газообразование за счет реакции 1С) + (О) = СО))

15 при поступлении стали в изложницу.

За счет этого даже в самой нижней части слитка, где кипение без интенсификации затруднено вследствие нарастающего ферростатического давления столба жидкого металла, формируется плотный слой затвердевшей стали ("здоровая" корка слитков) достаточной толщины. Этот плотный слой металла отдаляет от наружной поверхности сотовые пузыри, исключая их выход при прокатке слитков и препятствуя образованию дефектов. поверхности.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является 30 способ интенсификации кипения стали, включающий ввод кислородсодержащих материалов в струю на основе окалины до 907 ее содержания (2) .

Основным недостатком известного 35 способа является окисление марганца в процессе интенсификации кипения стали в изложнице, которое не только не снимает обычное его окисление при естественном кипении, равное 40

0,01-0,04 мас.7, но усиливает его до значений 0,04-0,08 мас.X.

Целью изобретения является улучшение однородности металла и свойств готового проката. 45

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу интенсификации стали в изложнице, включающем ввод кислородсодержащих материалов в струю при разливке, в качестве 50 интенсификатора вводят двуокись марганца, которую подают в сталь в количестве 200-1500 г/т, с расходом

О, 01- О, 08Х, равным количеству окислившегося марганца. 55

Для выяснения оптимальных условий обработки стали проверяют промышленные исследования обработки слитков кипящей стали при разливке чистой двуокисью марганца, использование которой, в отличие от пиролюзитоных руд, свободно от сопутствующих Nn02 окислов и их влияния на кипение стали.

Обобщенные данные обработанных слитков представлены в таблице, где оцениваются химическая однородность; развитие "здоровой корочки; плотность стали в зоне "здоровой" корочки и сотовых пузырей.

Из экспериментальных данных следует, что в отсутствие Мп02 имеет место более высокое окисление марганца и неоднородность этого химического элемента в затвердевшем металле.

На фиг. 1 показана монограмма за " висимости количества Мп02 от значения (С) (О)„ „; на фиг. 2 — зависимость !LQvi от расхода ИпО .

Для выбора расхода интенсификатора сравнивается количество ИпО и FeO, выбираемое для интенсификации кипения при различном значении произ- ведения (С) 10) по исходным концентрациям углерода и кислорода в вычислительной стали в ковшевой пробе.

Чем больше величина (С)(О)и „, тем меньше интенсификатора потребуются для приближения кипения к оптимальным условиям, приводящим к развитию необходимой толщины "здоровой" корки

8 = 15-25 мм. Оптимальным значением .

1С) (O) является величина 0,0049 при которой обеспечивается высокая плотность "здоровой" корочки слитка исключением из поверхностного слоя слитка микропор нли микроканальцев и, как следствие, микродефектов поверхности готового проката.

Например, при (С1 (O) = 0,0030 требуется значительное развитие интенсивности кипения и ввода соответственно 700 г/т ГеО или 350 г/т

ИпО.

При более высоком (С1 (0) = 0,0040 для обеспечения оптимальной интенсивности кипения потребуется меньше интенсификатора: 300 г/т FeO или

150 г/т ИпО .

В том и другом случае расход

ИпО вдвое меньше по сравнению с требуемым FeO, что обусловлено более высокой окислительной способностью двуокиси марганца:

Fe0 i С = СО+ Fe.

Для определения химической однородности и качества слитков проводят экспериментальные плавки, результаты которых приведены в таблице и на фиг. 1 (1,2,3). Исходный состав

1093388 . 4

1 стали характеризуется величиной (СЛО) = 0,0022. Выбранный расход интенсификатора усиливает кипение, приводит к росту толщины "здоровой" корочки. При этом )C) (О) возрастает с 0,0022 до 0,0028, обеспечивая повышение плотности "здоровой" корочки в .донной части слитка с

6,84 до 7,47 г/см и увеличение

Ъ

10 концентрации марганца на 0,01 мас.X. с

1093388

»» >

I O

I щ ф c»I о

«») oxg

О

Ф еео

Ж ф ф

Ж ф ф о ф В >;»

01 О«Ц

S«» О Р и

«0I Г

I л,>

3 л л О

>О л л

00 и л л,>

«» ) л л

С4

»О л л л л

> л л

Ю ь ь л

С>

С> л

«Ч

C) л о л о л

1

1 «fl

«»1 о ь ь л

Ю л ь и

C) о л

С>

Ю ь л о е о о л

C) «Г о о л

Ю о л

Г )

Ю

О ° л

С> л ь

С> л

C) о

Ю

С> л о

»О

С>

С> л

» ! ф

I сч

1 .« . л о о

Ф л

«Ч

1 л

Ю о

Ф л

00

«»»1 л

Ch

C) о л ь

М

Ю

Ю о о

« ) Ю л о

00 о ь л ь

00 о о л

С>

«"Ъ о л

С>

00 о

1

1 г4

I о л л

С> л

С>

>О о л

Ю о

° ь

К>

C) л

С>

»О ь л

С> О

С> л

С>

«» ) ь л ь сО

Ю л

С>

1 л

1 I л

E о о

«О М

««1 X

Р» 1» е ох«» о

<:Л

1 ф

I ф

««1

В 6

1 жив

3ао

01 л

1 ф Ж ф Ж иох«

О О Фб «»I O» Е Л

O I O ф 1

Ж «6 Ф

»» Р,1» »

О» 1 0I cd

;ь оа ь.

1 I о Ее а и

>g

I Ol

1 Ф Ж

1 Н о ж

М ««1 о е

4 Ж

Ц

1>g V

Е л .> л >Г л ° »

1л л !

1о о

1о

o o л л ю о

1(, 1

4 ° »»л ° л «» о л с-1

О ло ЭО л л л л > ) .Э II

11 I II II II

Ю

»„1» >» » — »а — 4

1 ж

Q о

М о

Я Н д 4 Д

ops

f О ф оэщ

Ожд, ж

У

О 1Ж

> v э х о о е

6 m o

М

Я

3 Ф о 5

1» и z

M л л о о о о и О о о

Х ж

Ц

>Ъ

Е

v ф

«

Р И

cd O Iq

Д qj ж офщ

Р» Ж Х о са

Ь4 «0

1093388

О 1.

М Ж

1 Я

Ц

1 и

Х cd о е ф

5 ф со !

1 I»

Е О

И о ф

Ь е4 о и!x. о ее и

1» о ж х а

III о

Э 4 »»

oo,z!

"о ф х Г!

»Г О ф

О ae

° Ь л Ю л с О л

Ф

A л о ! ч фХ!

Я

СЧ

С ) л

C) С 4

Г 1 л

Ю! !!»

С»

Э cd 1

Е

Э Э 1 !! и е! сп

aI ! и и

М I

Р! ф I е о

О51 V

o 1

1 1

1 1 л

4 » о

° \

С 1 ь л

C) СЧ о л о

С» о

Ю о

C) ° !

С» о о л ь о

»»» в

& ev оо

»О Я ь

C)

С 1

1 Р &

1»О <б

1 О Id 4

I о са е

& Р»4

Ж»»I

I C5 2 1

1

>g о ф 0» к

& о и-е

1

1! ф

Ж 1

»Р 1

cd 1

1

Ф ж

Ц о

Ц 1 о а

И

I

I !

1 !

6 м

P о о

Х

1 А х

»! I

Й cd e !! !! а -еа

О 1- Ь!

О

1О с ) л л л л

° ° вл ел елл фЮ ОО О С ) - - с ) о ооо лС» л л а о и ооо и и и и и 1 41

5ф ой о еи

С Ъ С )

Ф В о о

C)

С Ъ л о О

4 !)

Ю

A о о.

О»

1093388

10

50

9

Недостаток интенсификации проявляется в том, что на уровне 507. по высоте слитка сохраняется низкая плотность металла (7,35 г/см ) . На этом же уровне по высоте слитков 5 при расходе МпО в 6?О г/т и

890 г/т происходит повышение плотности до 7,58 и 7,54 г. см соответственно, что приводит к пониже.нию количества микропор и микроканальцев в здоровой корке слитков. Введение максимального количества интенсификатора приводит к увеличению протяженности "здоровой" корочки слитка до 18 мм в донной 15 части слитка и до 29 мм — в средней.

Улучшение показателей структуры и однородности распределения марганца в составах 2 и 3 (фиг. 1) вызывается приближением к предельной 20 интенсификации. Переход к большим ,.расходам Ип02 при данном (С) 10) вызывает вскипание стали.

При низком исходном значении С) Ц расход Ип02 может быть повышен до 1500 г/т, если ставится задача восполнения максимальных количеств окислившегося марганца, со .тавляющих 0,08 мас.X. Минимальное отклонение по марганцу от ковшевого значения 0,01 мас.7 наблюдается при слабом развитии кипения стали. Наименьший ра"ход двуокиси марганца для компенсации этого количества составляет 200 г/т

35 при нормальной окисленности стали.

Связь расходов ИпО с величиной йМп во всем диапазоне значений окислившегося марганца от 0,01 до

0,087, наблюдаемых в крупных слитках, представлена на фиг. 2. В завйсимости от ожидаемого окисления мар" ганца, например 0 04 мас.Х, выбирается требуемое количество МпО, равное в данном случае 900 г/т.

Для указанных целей допустимо использование марганцевых пиролюзитовых руд (содержание Мп02= 60—

627), однако оно является менее желательным, так как содержание окислов, сопутствующих руде (8 О ., А1 20 и др .) загрязняет сталь, В соответствии с долей содержания NnOg в рудах их использование в качестве интенсификатора связано с изменением пределов расхода от

300 до 2500 г/т.

Пример 1. Сталеразливочный ковш с жидкой сталью емкостью

300 т подается к разливочной площадке для разливки сверху в изложницы для получения слитков кипящей стали весом 14 т.

Ковшевой состав стали по данным химического анализа составляет:

С=0,07; Ип=0,35; Si — следы; P

= 0,021; $ = 0,016; jCi) =0,055Х.

При повышенной окисленности стали следует ожидать окисление марганца более 0,04%, например 0,05 мас.%, что требует подготовки Мп02 в бункере из расчета 1050 г/т, т.е. на один

14-тонный слиток — 14,7 кг.

С другой стороны, (С) (О) =0,00385Х, и для достижения предельной интенсификации, равной 0,0049, следует вводом кислородсодержащего компонента повысить исходное значение интенсификатора на 0,0049-0,00385=0,00117.

Ввод 100 г/т Ип02 в сталь прино32 сит — = 36 г О на тонну металла

87 2 или 0,00367, что изменяет (С) (0) на 0,07 0,0036=0,000257..

Для повышения значения интенсификатора на G,0011 потребуется

0,0011:0,00025=440 г/т MnOg (4,4 раза — 10G г/т) .

Таким образом, из бункера подается при разливке не менее 440 r/T.

МпО, при этом дальнейшее повышение является желательным для восполнения окислившегося марганца, но может быть сопряжено со вскипанием стали.

При появлении признаков вскипания жидкой стали, выражающихся в подъеме уровня металла, подача Nno< прекращается. Расход может превысить

440 г/т, если температура стали на о ° выпуске больше 1600 С, для которой построена номограмма расхода интенсификаторов.

Следовательно, в рассмотренном случае высокой окисленности низкоуглеродистой кипящей стали восполнить весь окислившийся марганец полностью не удается.

Пример 2. При том же составе стали, но низкой окисленности металла, равной, например (Oj =0,03%, следует ожидать меньшего окисления марганца. Пусть окисление его составит 0,02 мас.X.Ïo данным фиг. 2 это требует ввода МпО< в количестве

530 г/т.

11 1093388 12

С другой стороны, по новому на 0,00025):0,0024:G,00025=9,6 100 .содержанию кислорода (С) ГО) = 0,0021Х =96G г/т ° достижение предельной интенсифи- В этом случае расход определенкации по условию вскипания будем ный окислением МпО = 530 г/т, 2 иметь при вводе кислорода с интенси- 5 полностью восполнит уровень ковше,.фикатором и дос: кении 6 С1 (О вого содержания марганца, не достиравным 0,0049-0, 0021=0,0024, или гая предельной интенсификации, три расходе Мп02 (100 г т изменяет (960 г/т)..

3Ма, /е о.ов ооб аоу оо2 — РОСНОд htndz, r/ò чиа1

Составитель Г.Борисов

Редактор В.Иванова Техред Т.Маточка Корректор Ю.Макаренко

Заказ 3343/7 Тираж 775 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4