Способ обработки стали в ковше

 

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к комплексной внепечной обработке металла в ковше для последующей непрерывной разливки стали. Технический результат - повышение степени десульфурации и нагрева стали. Способ обработки стали в ковше включает выпуск стали из сталеплавильного агрегата (СА) в ковш, подачу в ковш в процессе выпуска стали шлаковой смеси (ШС). Расход (ШС) устанавливают по зависимости: G = K₁(S₁ - S₂)MT, (кг/т стали), где S₁ - содержание S в стали, сливаемой в ковш из СА, мас.%; S₂ - необходимое содержание S в стали после ее обработки в ковше, мас.%; М - масса стали в ковше, т; Т - температура стали в (СА) перед выпуском, ^oС; К₁ - эмпирический коэффициент, равный 0,0026-0,0074, кг/т²%°С. Затем в ковш подают алюминиевую проволоку (АП) и продувают сталь кислородом сверху с расходом, определяемым по зависимости: Q = K₂MGq(S₁-S₂)/t, м³/минт стали, где - время продувки стали кислородом, мин; q - расход (АП), кг/т стали; t -температура стали в ковше при начале обработки, °С; K₂ - эмпирический коэффициент, равный 0,06-130, м³°С/тмин²%кг². В качестве (ШС) используют твердую (ШС), состоящую, мас.%: известь 50-90, гранулированный алюминий 1-30; плавиковый шпат - остальное. 1 табл.

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к комплексной внепечной обработке металла в ковше для последующей непрерывной разливки стали.

Наиболее близким по технической сущности является способ обработки стали в ковше, включающий выпуск стали из сталеплавильного агрегата в ковш, подачу в ковш в процессе выпуска стали шлаковой смеси, последующую подачу в ковш алюминиевой проволоки, продувку стали в ковше кислородом и нейтральным газом сверху через погружную фурму. В качестве шлаковой смеси используют жидкий известково-глиноземистый шлак (Технология производства стали в современных конвертерных цехах. С.В. Колпаков и др. М.: Машиностроение, 1991, с. 212).

Недостатком известного способа является низкая эффективность обработки стали в ковше, в том числе процесса десульфурации и нагрева стали. Это объясняется применением жидкого известково-глиноземистого шлака, а также нерегламентированными расходами алюминия, кислорода и шлака. В этих условиях жидкий известково-глиноземистый шлак имеет низкую сульфидную емкость, т.к. нерегламентированные расходы алюминия и кислорода не позволяют поддерживать шлак в жидкоподвижном состоянии при оптимальной температуре, что снижает кинетику процесса десульфурации металла. Кроме того, нерегламентированная подача кислорода и алюминия не позволяет эффективно и полно протекать экзотермическим реакциям взаимодействия кислорода и алюминия.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в повышении степени десульфурации и нагрева стали.

Указанный технический эффект достигают тем, что способ обработки стали в ковше включает выпуск стали из сталеплавильного агрегата в ковш, подачу в ковш в процессе выпуска стали шлаковой смеси, последующую подачу в ковш алюминиевой проволоки, продувку стали в ковше кислородом и нейтральным газом сверху через погружную фурму.

Расход шлаковой смеси устанавливают по зависимости: G = K₁(S₁ - S₂)MT; где G - расход шлаковой смеси, кг/т стали; S₁ - содержание серы в стали, сливаемой в ковш из сталеплавильного агрегата, мас.%; S₂ - необходимое содержание серы в стали после ее обработки, мас.%; M - масса стали в ковше, т; T - температура стали в сталеплавильном агрегате перед выпуском в ковш, ^oC; K₁ - эмпирический коэффициент, учитывающий физико-химические закономерности обработки стали в ковше шлаковой смесью, равный 0,0026 - 0,0074, кг/т²%^oC.

В качестве шлаковой смеси используют твердую шлаковую смесь, состоящую, мас.%: известь - 50 - 90 гранулированный алюминий - 1 - 30
плавиковый шпат - остальное
После подачи твердой шлаковой смеси в ковш подают алюминиевую проволоку и продувают сталь кислородом сверху с расходом, определяемым по эмпирической зависимости:
Q = K₂MGq(S₁-S₂)/t,
где Q - расход кислорода, м³/минт стали;
- время продувки стали кислородом, мин;
q - расход алюминиевой проволоки, кг/т стали;
t - температура стали в ковше при начале обработки, ^oC;
K₂ - эмпирический коэффициент, учитывающий физико-химические закономерности взаимодействия твердой шлаковой смеси и стали в процессе ее продувки кислородом, равный 0,06 - 130, м^3oC/тмин²%кг².

Повышение степени десульфурации и нагрева стали будет происходить вследствие использования твердой шлаковой смеси и необходимых расходных и временных параметров обработки стали в оптимальных пределах. Наличие в шлаковой смеси гранул алюминия предопределяет образование легкоплавкой эвтектики соединений на основе Al₂O₃. При этом обеспечивается быстрый перевод извести в жидкое состояние вследствие образования и присутствия в расплаве Al₂O₃ и необходимых локальных температур по объему стали в ковше.

Диапазон значений эмпирического коэффициента K₁ в пределах 0,0026 - 0,0074 объясняется физико-химическими закономерностями взаимодействия твердой шлаковой смеси и стали в процессе ее выпуска из сталеплавильного агрегата. При больших значениях не будет происходить десульфурация стали в необходимых пределах. При меньших значениях будет происходить перерасход шлаковой смеси без дальнейшего снижения содержания серы в стали.

Указанный диапазон устанавливают в зависимости от разницы необходимого содержания серы в стали после ее обработки и содержания серы в стали, выпускаемой из сталеплавильного агрегата, а также емкости ковша.

Диапазон значений эмпирического коэффициента K₂ в пределах 0,06 - 130 объясняется физико-химическими закономерностями процесса десульфурации стали при ее обработке в ковше под слоем шлака. При меньших значениях будет происходить перерасход кислорода. При больших значениях расход кислорода будет ниже необходимых значений.

Указанный диапазон устанавливают в зависимости от величины необходимого содержания серы в готовой стали и емкости ковша.

Диапазон величин содержания компонентов в твердой шлаковой смеси в заявляемых пределах объясняются физико-химическими закономерностями десульфурации стали. При меньших и больших значениях не будет обеспечиваться необходимая эффективность удаления серы из стали. При больших значениях будет происходить перерасход твердой шлаковой смеси.

Указанные диапазоны устанавливают в зависимости от содержания серы в стали, выпускаемой из сталеплавильного агрегата.

Анализ научно-технической и патентной литературы показывает отсутствие совпадения отличительных признаков заявляемого способа с признаками известных технических решений. На основании этого делается вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

Ниже дан вариант осуществления изобретения, не исключающий другие варианты в пределах формулы изобретения.

Способ обработки стали в ковше осуществляют следующим образом.

Пример. В процессе обработки сталь с химическим составом, мас.%: C = 0,02 - 0,30; Si = 0,02 - 1,0; Mn = 0,10 - 2,0; Al = 0,02 - 0,10; S = 0,010 - 0,035 выпускают из конвертера в ковш. В процессе выпуска в ковш подают твердую шлаковую смесь. После наполнения металлом ковш подают на установку доводки металла, где в ковш подают алюминиевую проволоку при помощи трайбаппарата диаметром 8 - 12 мм со скоростью 5 - 10 м/с и одновременно продувают кислородом сверху через погружную фурму. После продувки кислородом сталь в ковше продувают нейтральным газом, например, аргоном с расходом 0,3 - 2,0 м³/тмин в течение 2 - 15 мин.

Расход шлаковой смеси устанавливают по зависимости:
G=K₁(S₁-S₂)MT,
где G - расход шлаковой смеси, кг/т стали;
S₁ - содержание серы в стали, сливаемой в ковш из сталеплавильного агрегата, мас.%;
S₂ - необходимое содержание серы в стали после ее обработки в ковше, мас.%;
M - масса стали в ковше, т;
T - температура стали в конвертере перед выпуском, ^oC;
K₁ - эмпирический коэффициент, учитывающий физико-химические закономерности процесса обработки стали в ковше шлаковой смесью, равный 0,0026 - 0,0074, кг/т²%^oC.

Затем в ковш подают алюминиевую проволоку и продувают сталь кислородом сверху с расходом, определяемым по зависимости:
Q = K₂MGq(S₁-S₂)/t;
где Q - расход кислорода, м³/минт стали;
- время продувки стали кислородом, мин;
q - расход алюминиевой проволоки, кг/т стали;
t - температура стали в ковше при начале обработки, ^oC;
K₂ - эмпирический коэффициент, учитывающий физико-химические закономерности взаимодействия шлаковой смеси и стали в процессе ее продувки кислородом, равный 0,06 - 130, м^3oC/тмин²%кг².

В качестве шлаковой смеси используют твердую шлаковую смесь, состоящую, мас.%:
известь - 50 - 90
гранулированный алюминий - 1 - 30
плавиковый шпат - остальное
В процессе обработки стали в ковше под слоем шлака при подаче алюминия и кислорода в сталь протекают окислительные экзотермические реакции взаимодействия кислорода и алюминия. Эти реакции протекают с большим выделением тепла. Это позволяет нагреть металл и шлак до оптимальных температур и повысить жидкоподвижность и активность шлака, что повышает кинетические процессы десульфурации стали.

В таблице приведены примеры осуществления способа обработки стали в ковше с различными технологическими параметрами.

В первом и пятом примерах не обеспечивается необходимое снижение содержания серы в обработанной стали и ее нагрев.

В оптимальных примерах 2 - 4 обеспечивается необходимая десульфурация стали при одновременном ее нагреве.

Применение изобретения позволяет повысить выход годной стали для непрерывной разливки по химсоставу и температуре на 50 - 60%.

Формула изобретения

Способ обработки стали в ковше, включающий выпуск стали из сталеплавильного агрегата в ковш, подачу в ковш в процессе выпуска стали шлаковой смеси, последующую подачу в ковш алюминиевой проволоки, продувку стали в ковше кислородом и нейтральным газом сверху через погружную фурму, отличающийся тем, что расход шлаковой смеси устанавливают по эмпирической зависимости
G = К₁(S₁-S₂)МТ,
где G - расход шлаковой смеси, кг/т стали;
S₁ - содержание серы в стали, сливаемой в ковш из сталеплавильного агрегата, мас.%;
S₂ - необходимое содержание серы в стали после ее обработки в ковше, мас.%;
М - масса стали в ковше, т;
Т - температура стали в сталеплавильном агрегате перед выпуском в ковш, ^oC;
К₁ - эмпирический коэффициент, учитывающий физико-химические закономерности обработки стали в ковше шлаковой смесью, равный 0,0026 - 0,0074, кг/т²%^oC,
при этом в качестве шлаковой смеси используют твердую шлаковую смесь, состоящую, мас.%:
Известь - 50 - 90
Гранулированный алюминий - 1 - 30
Плавиковый шпат - Остальное
после подачи твердой шлаковой смеси в ковш подают алюминиевую проволоку и продувают сталь кислородом сверху с расходом, определяемым по эмпирической зависимости:
Q = K₂MGq(S₁-S₂)/t,
где Q - расход кислорода, м³/минт стали;
- время продувки стали кислородом, мин;
q - расход алюминиевой проволоки, кг/т стали;
t - температура стали в ковше при начале обработки, ^oC;
К₂ - эмпирический коэффициент, учитывающий физико-химические закономерности взаимодействия твердой шлаковой смеси и стали в процессе ее продувки кислородом, равный 0,06 - 130, м^3oC/тмин²%кг².

РИСУНКИ

Рисунок 1