Способ выплавки стали в конвертере

 

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано при производстве стали с повьнпенным содержанием азота в конвертерах с комбинированной продувкой . С целью повьшения содержания азота в стали и снижения ее себестоимости предложено одновременно с подачей азота снизу подавать азот сверху. Общий расход азота 1-5 им /т. Оптимальное соотношение расходов йзота сверху и снизу (1-50):1 позволяет избежать чрезмерного охлаждения металла, повысить содержание азота в стали до 0,035-0,040% без введения специальных добавок. 1 табл. i сл со ю 00 ел ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1323572 Д1 (51)4 С 21 С 5/28 5/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ к двтоесномм свиддтельстам

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 396049У/22-02 (22) 12.08.85 (46) 15.07.87. Бюл. Ф 26 (7 1) Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина (72) П.И. Югов, Ю.В. Липухин, Ю.И. Жаворонков, О.Е. Молчанов, В.П. Кириленко, Ю.А. Пак, JI.П, Климов, С.Д. Зинченко и И.В. Белоусова (53) 669. 184.244.66(088.8) (56) Заявка ФРГ У 2237498, кп. С 21 С 5/28, 1974.

Заявка Японии У 53-3377, кл. С 21 С 5/28, 1979.

Заявка Японии Р 55-50445, кл. С 21 С 5/34, 1980.

Патент США У 4445933, кл. С 21 С 5/34, 1984. (54) СПОСОБ BMUIABKH СТАЛИ В KOMBEPТЕРЕ (57) Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано при производстве стали с повышенным содержанием азота в конвертерах с комбинированной продувкой. С целью повышения содержания азота в стали и снижения ее себестоимости предложено одновременно с подачей азота снизу подавать азот сверху. Общий расход азота 1-5нм /т.

Оптимальное соотношение расходов азота сверху и снизу (1-50): 1 позволяет избежать черезмерного охлаждения металла, повысить содержание азота с в стали до 0,035-0,040Х без введеЯ ния специальных добавок. t табл.

1 13235

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к выплавке стали с комбинированной продувкой, и может быть использовано в конвертерных цехах. 5

Цель изобретения — повышение содержания азота и снижение себестоимо сти с тали.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в повышении содержания азота эа счет изменения его парциального давления в газовой фазе.

Известно, что растворимость азота в металла подчиняется закону,квад15 ратного корня (И" = K P< или в реальных условиях сталеплавильных процессов с учетом температуры и химического состава металла

0,75)1s g

lg(N) 1 Зо

"г где P> — парциальное давление, ати, И2 f — коэффициент активности, и учитывающий влияние других элементов на растворимость азота. 30

По ходу конвертерной плавки парциальное давление азота значительно меньше единицы, а предел его раство-. римости изменяется в широком диапазоне. Кроме парциального давления растворимость азота значительно зависит от химического состава и температуры металла. Наиболее благоприятные условия для поглощения металлом азота возникают во второй половине плавки при достаточно высокой температуре и относительно низких содержаниях кислорода, серы, углерода, фосфора.

Однако низкие значения парциального давления азота в полости конвертера не позволяют полностью испол:ьзовать зти условия и получить содержание азота в металле, близкое к пределу его растворимости. 50

Использование только нижней продувки азотом не обеспечивает значения его парциального давления в полости конвертера, равного единице.

Повышение степени усвоения азота за счет увеличения общего расхода или продолжительности обработки нецелесообразно, что связано как с уменьшеннем поверхности контакта гаэ

72 г металл и переходу продувки к пробойному режиму, так и черезмерному переохлаждению металла.

Использование только верхней продувки металла азотом не обеспечивает эффективного поглощения азота вследствие неразвитой поверхности контакта металл — газ, а также наличие поверхностно-окисной пленки на металле, препятствующей диффузии атомов азота через поверхностный слой слой металла.

Одновременная продувка металла азотом сверху и снизу, устраняя недостатки только нижней или верхней продувки, позволяет получить содержание азота в металле, близкое к пределу его растворимости с учетом термодинамики сорбции азота. Кроме того, одновременная продувка ванны инертным газом позволяет получить инертную атмосферу в полости агрегата.

Однако лишь при определенном соотношении нижнего и верхнего дутья создаются наиболее благоприятнйе условия кинетической диффузии для атомов азота.

Кроме того, следует учитывать ограничение общего расхода нейтраль" ного газа, что связано с технологией конвертерной плавки для осуществления предлагаемого способа.

В результате проведенных исследований установлено, что для обеспечения максимального насыщения металлом азота необходимо после окончания продувки кислородом одновременно с подачей азота снизу дополнительно подавать азот сверху выше уровня металла при соотношении расходов сверху и снизу (1-50): 1 с общим расходом 1-5 м /т.

Причем продувку кислородом предпочтительнее заканчивать при температуре на 5-20% выше требуемой для данной марки стали.

Соотношение расходов при продувке сверху и снизу более 50 не позволяет получить развитую поверхность гаэ — металл, и адсорбция атомов азота по поверхности металла, не получая широкого развития, становится лимитирующим звеном поглощения азота из газовой фазы.

Соотношение расходов менее 1 нецелесообразно, что связано с возможностью перехода нижней продувки от

1323572

С Mn S P

0 05

О, 12 0,018 О, 009

После расплавления металла и нагрева его до 1655 С начинают вдувать через пористую вставку в днище тигля азот, одновременно подавая его и сверху. Продувку сверху и снизу ве- 40 дут в течение 3-5 мин. Продувку заканчивают после израсходования

1-5 нм /т. Кроме того, расход на з плавках изменяют с выходом поочередно каждого параметра эа верхнее и 45 нижнее граничное значения. После обработки азотом замеряют температуру, охлаждают плавку, отрезают образец для пузырькового режима к пробойному, резко снижает поверхность контакта газ — металл, приводит к выносам металла и шлака.

Увеличение расхода более 5 м /т

3 приводит к снижению коэффициента использования азота, значительному переохлаждению плавки. Расход менее

1 м З/т не обеспечивает заданного повышения содержания азота в стали. !О

Целесообразность ограничения температуры после продувки кислородом связана с необходимостью компенсации тепловых потерь при азотировании металла газообразным азотом. 15

Для оценки оптимальности параметров способа проведена серия опытных плавок с выходом поочередно каждого параметра за верхнее и нижнее граничное значение. 20

Кроме того, проведены плавки при нижнем, верхнем и среднем значении предлагаемых и известных параметров.

Пример. Предлагаемый способ осуществляют на 100-килограммовой ин- 25 дукционной печи. В тигель загружают

100 кг металла .соответствующего по химическому составу металла после продувки кислородом в конвертере, %:

30 для его экспресс-анализа химического состава.

В процессе металл-холодный температура металла после легирования азотом составляет 1630 С, что не позволяет в промышленных условиях осуществлять доводку плавки беэ додувки на температуру (требовалось не ниже 1640 С).

Опытные плавки показывают воэможность получения содержания азота после легирования 0,038-0,041%. (см. таблицу). Содержание азота от общего расхода зависит от соотношения расходов и расход через днище, что объясняется получением более развитой поверхности контакта металл — гаэ. В примере 2 расход снизу 0,5 нм /т, оказывает решающую роль на содержание азота в металле после легирования газообразным азотом.

Результаты опытных плавок показали, что использование предлагаемого способа при соблюдении предлагаемых параметров позволяет получить требуемую концентрацию азота в металле, снизить себестоимость стали. Для рас-. чета ожидаемого экономического эффекта от внедрения предлагаемого способа за базовый объект принята технология производства стали 17Г2АФ.

При использовании предлагаемого способа сойращается расход азотированных ферросплавов.

Формула изобретения

Способ выплавки стали в конвертере, включающий продувку расплава кислородом и подачу азота снизу после прекращения продувки кислородом, отличающийся тем, что, с целью повышения содержания азота и снижения себестоимости стали, по окончании продувки расплава кислородом азот дополнительно подают сверху выше уровня металла при соотношении расходов сверху и снизу (1-50): 1 при общем расходе 1-5 нм /т стали.

1323572

Расход сверху, м /т

Содержание азота после обработки, Х

СоотношеОбщий расход азота, м /т

Способ по примеру

Расход снизу, м /т

Примечание ние расходов сверху и снизу

2,89

0,041

0,040

0,030

0,029

0,028

0,12

0,5

0,5

0,1

3,94

0,06

0,5

Выносы металла и шлака

0,68

0,7 0,026

6,73

0,27

0,028

Металл-холодный

Известный

2,4 0,023

2,4

Составитель М.Прибавкин

Техред Л.Олийнык .

Редактор М.Недрлуженко

Корректор E. Po«

Заказ 2931/29

Тираж 549

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4