Спосіб обробки сталі

м і / і 7 УКРАЇНА (14) UA (5i>5 С 21 С 5/28 ДЕРЖАВНЕ ПАТЕНТИ* ВІДОМСТВО НА ВИНАХІД (54) СПОСІБ ВИПЛАВКИ СТАЛІ В КОНВЕРТЕРІ 1 (20)95230009,23,03.93 (21J4801365/SU (22)23.03.90 (46)29.09.95. Бюл. № З (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 910779. кл. С 21 С 5/28, 1981. 2. Авторское свидетельство СССР 1Ь 1013409, кл. С 21 С 5/28, 1983. \ (71) Донецький політехнічний Інститут (72) Наконечний Анатолій Якович, Табунщиков Віталій Юрійович, Зайцев Олександр Юрійович, Афоній Сєрафім Захаровіч (RU). Колпаков Васілій Сєрафімовіч (RU), Бродський Сергій Сергійович. Вяткін Юрій Фьодоровіч (RU), Дерипаско Володимир Олексійович, Брагииець Юрій Федороаіч, Махницький Віктор Олександрович, Толимбеков Манат Жаксибергенович. Радченко Володимир Миколайович (73) Наконечний Анатолій Якович (UA) (57) Способ выплавки стали в конвертере, включающий продувку металла кислородом сверху и снизу, скачивание окислительного шлака, наведение нового шлака путем добавки марганцевых материалов и извести, перемешивание металла и шлака продуакой нейтральным газом снизу и выпуск, отличаю щ и й с я тем, что скачивание окислительного шлака проводят при температуре на 0,6-1.0% превышающей температуру выпуска, в качестве марганцевых материалов используют марганцепый агломерат с расходом 12-15 кг закиси марганца на тонну металла, перемешивание металла и нового шлэка производят смесью азота и природного газа, одновременно в конвертер вводят алюминиевую стружку о количестве 2,0-5,0 кг/т металла и углеродсодержащий материал D количестве 6,0-7,0 кг/т металла. Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее, к способам выплавки стали в конвертерах. Известен способ выплавки стали в конвертере [1]. оключающий продувку металла кислородом, скачивание окислительного шлака, нзредение нового шлака подачей извести и мзрганецсодержащих компонентов, обработку его восстановителем, причем марганецсодержащие материалу вводят до получений содержания марганца на 10-15% больше, чем в готовой стали, известь подают до получения основность шлака 2-3, продуаку металла до заданного содержания углерода осуществляют с расстояния 20-12 приведенных калибров от урооня спокойно го металла, а с вводом посстаиовителя в'количестве 2-10 кг/т бария на тонну металла. после чего перемешивают шлак и металл. Недостатками известного способа являются: 1. Перемешивание металла и шлэка перед выпуском путем продувки кислородом приводит к окислению металла и шлака и образованию большого количества неметаллических включеним в етапи. 2. Раскисление алюминием и делегирование металла в КОВОІЄ ферросплавами приводит к образованию неметаллических включений и снижению механических характеристик стали. _ •* * * 7488 кг/т металла и углсродсодержащий материНаиболее близким по технической ал в количестве 6,0-7,0 кг/т металла. сущности к заявляемому является способ В конвертере с комбинированной провыплапки стали в конвертере с комбинидувкой получают углеродистый полупродукт рованной продувкой [2], включающий получение углеродистою полупродукта, 5 заданного химического состава, скачивают окислительный шлак и наводят новый шлак скачивание окислительного шлака, наведепутем добавки марганцевых материалов и ние нового шлака путем добавки марганцеизвести. Скачивание шлака из конвертера вых материалов и извести, в котором после производят при температуре, на 0,6-1,0% загрузки марганцевого материала и алюминия осуществляют продувку инертным га- 10 превышающей температуру выпуска, после чего о конвертер загружают марганцевый аом. агломерат с расходом 12-15 кг закиси марНедостатками известного способа являганца на тонну металла, затем металл продуются: вают через донные фурмы смесью азота и 1. Применение малофосфористого марганоцсодержащего шлака ферросплавного 15 природного газа и одновременно в конвертер вводят алюминиевую стружку с произоодства не позволяет достичь высоких расходом 2,0-5.0 кг/т металла и'углеродсопоказателей извлечения марганца, гак как держащии материал с расходом 6,0-7.0 кг/т МФШ является плавленным материалом с металла, после чего металл и шлак продувавысоким содержанием 5Юг (около 25%), изза чет о закись марганца связана с кремнезе- 20 ют инертным газом. Скачивание окислительного шлака из мом в соединениях типа пМпО х mSI02 и конвертера при температуре, превышаюимеет пониженную активность в расплаве. щей температуру выпуска на 0,6-1,0% позво2, Применяемый D качестве восстановиляет снизить количество шлака в конвертере теля ферросилиций не может обеспечить высокую степень восстаноиленил марганца 25 для обработки металла, снизить расход окислителя - алюминия и, тем, самым, сниБВИДУ относительно малого по сравнению с зить при раскислении поступление в металл алюминием сродства к кислороду. Кроме тоглиноземи, а также позволяет более эффекго, продукт реакции окисления кремния тивно и полно восстановить марганец из аг(БЮг) требует для своей нейтрализации присадок извести, чго удлиняет процесс форми- 30 ломерата. Ввод марганцевого агломерата э колировэния шлака. При этом часть кремния честве 12-15 г г закиси марганца на тонну растворяется а металле и, из-за процесса металла обеспечивает образование доставторичного окисления, образуете нем немоточного количества шлака для обработки меіаллическиз оключения, талла и ввод марганца в количествах, 1 .чозу изобретения положена задача 35 3 необходимых для попадания в заданный масоздания такого способа выплавки стали о рочный состав стали. конвертере, в котором новые параметры Продувка через донные фурмы смесью технологических операций обеспечивают азота и природного газа с одновременной снижение количества неметаллических включений и за счет этого позволяют повы- 40 присадкой алюминиевой стружки с расходом 2,0-5,0 кг/т стали и углеродсодержащих сить механические характеристики стали. материалов с расходом 6,0-7,0 кг/т стали Поставленная задача решается тем, что позволяет быстро сформировать жидкоподв способе выплавки стали о конвертере, вижный гомогенный шлак с высокой ассимивключающем продувку металла кислородом 45 лирующей способностью. Природный газ сверху и снизу, скачивание окислительного позволяет поддерживать температуру в шлака, наведение нового шлака путем доконвертере на заданном уровне, что полобавки марганцевых материалов и извести, жительно сказывается на процессах формиперемешивание металла и шлака продувкой рования шлака и удаления неметаллических нейтральным газом снизу и выпуск, соглас- 50 включений путем флотации с пузырями газа. но изобретению, скачивание окислительноВвод алюминиевой стружки с расходом го шлака проводят при температуре на 2,0-5,0 кг/т металла обеспечивает высокую 0,6-1.0% превышающей температуру выпустепень раскисления шлака и восстановлеска, а качестве марганцевых материалов исния марганца, о также позволяет поднять пользуют марганцевый агломерат с 55 степень усвоения углерода металлом. Алюрасходом 12-15 кг закиси марганца на тонну миниевая стружка ввиду малой плотности не металла, перемешивание металла и нового может погружаться в металл через шлакошлака производят смесью азота и природвый слой и раскисляет только шлак, восстаного газа, одновременно в конвертер вводят навливая из него марганец, который алюминиевую стружку в количестве 2,0-5,0 раскисляет металл у границы раздела шлак 7488 металл. При этом образующаяся закись марганца ассимилируется шлаком, а н«окисленный марганец усваивается металлом. За счет раскисленности металла ниже равновесной с углеродом, последний практически без угара усваивается металлом. Донная продувка позволяет поддерживать кинетический режим этого процесса. Реакция окисления алюминия в шпаке экзотермическая, что позволяет поддерживать высокую температуру шлака, а образующийся глинозем снижает вязкость, что способствует увеличению ассимилирующей способности шлзка. Расход углерода 6,0-7,0 кг/т необходим для попадания о заданный химический состав по углероду. Кроме того, углерод является по отношению к металлу "чистым" раскислителем - он не образует неметаллической фазы в металле при раскислении, что способствует улучшению механических характеристик стали. П р и м е р . Высокоуглеродистую сталь марки к74 получали D 250-Т конвертере с комбинированной продувкой. В конвертере получали углеродистый полупродукт с содержанием углерода 0,2% и температурой на ОД 0,6, 0.8, 1,0, 1,2% выше температуры выпуска, после чего проводили скачивание окислительного шлака. По окончании скачивания шлака в конвертер загружали марганцеворудный агломерат производства Орджонмкидзепского ГОКа (ТУ 1'1-9-324-87) 5 10 15 20 25 30 с содержанием марганца 40% и основностью 1,5 с расходом 10, 12, 13.5, 15 и 17 кг закиси марганца на тонну металла совместно с известью с расходом 15 кг/т металла. после чего начинали продувку через донные фурмы смесью азота и природного газа с расходом 6,0 нм /т и одновременно начинали подачу алюминиевой стружки с расходом 1.0, 2,0. 3,5, 5,0, 6.0 кг/т металла и кокез (С-87%) с расходом углерода 5.0, 6,0, 6,5, 7,0, 8,0 кг/т металла, а по окончании загрузки металл и шлак продували инертным газом. Готовый металл разливали в слитки массой 5,5 т и прокатывали, на квадратную заготовку 250 мм, от которой отбирали пробы на исследования. Химический состав контролировали экспресс-методом. Результаты плавок приведены в таблице (N?f\fc 1-13). Из таблицы видно, что наименьшая загрязненность с гали и механические характеристики с максимальными значениями получены на плавках №N? 2-А, где были соблюдены все заявляемые параметры. Нарушение всех (плавки №.№ 1,5) или хотя бы одного (плавки №f\fc 6*13) из заявляемых параметров влечет за собой ухудшение механических характеристик и увеличение степени загрязненности стали неметаллическими включениями, Плавка №14, выплавленная поіехнологии прототипа, значительно уступает по всем характеристикам плавкам N*Ns 2-4, Результаты опытных плавок Переплавок Расход Расход грев закиси алюми- углеро Расход Содержание мар- Усвое над тем- марган- ниевой да, кг/т перату- ца, кг/т рой ганца, % ки, кг/т после ботки струж до обра обра ние Усвое жание ние уг марган- углеро- лерода, ца, % да после ботки выпу Содер обра ска, % ботки . 1 0,4 10 1.0 5,0 0.05 0,63 74,5 0,60 80,0 2 O.G 12 2,0 6,0 0,07 0,96 95,3 0,72 86.7 3 0,8 13,5 3.5 6,5 0,05 1,03 94,5 0,76 86,2 4 1,0 15 13,0 7,0 0,04 1,04 86,2 0,70 82,8 5 1,2 17 6.0 3.0 0.05 0.97 69.8 0.85 81,2 6 0,4 13,5 3,5 6.5 0,06 0,86 76,9 0,72 80,3 7 1,2 13,5 3,5 •6,5 0,05 0,88 79.8 0,73 I 81.1 1 Замовлення 4519 Ты па i 7488 Продолжение таблицы Г Расход закиси Расход Расход Содержание мар- Усвоеалюми- углероганца, % ние Содер Усвое жание ние уг UA УКРАЇНА 7488 С 5/28 ДЕРЖАВНЕ ПЛТЕНТНГ ВІДОМСТВО НА ВИНАХІД (54) СПОСІБ ВИПЛАВКИ СТАЛІ В КОНВЕРТЕРІ 1 (20)95230009,23 03.93 (21J4801365/SU (22)23.03 90 (46)29.09.95. Бюл. Г З Ф (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 910779.кл. С 21 С 5/28,1981 2. Авторское свидетельство СССР № 1013489,кл. С 21 С 5/28,1983. (71) Донецький політехнічний Інститут (72) Наконечний Анатолій Якович, Табунщикоо Віталій Юрійович, Зайцев Олександр Юрійович, Лфонін Сєрафім Захаровіч (RU), Колпаков ВасІлІй СєрафІмооІч (RU), Бродський Сергій Сергійович, Вяткін Юрій Фыэдоровіч (RU), Дєриласко Володимир Олексійович, Брагинець Юрій Федоровіч, Махницький Віктор Олександрович, ТолимБеков Манат Жаксибергенович. Радченко Володимир Миколайович (73) Наконечний Анатолій Якович (UA) Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее, к способам выплавки стали в конвертерах. Известен способ выплавки стали в конвертере [1], включающий продувку металла кислородом, скачивание окислительного шлака, наведение нового шлака подачей извести и марганецсодержащих компонентов, обработку его восстановителем, причем марганецсодержащие материалы вводят до получения содержания марганца на 10-15% больше, чем в готовой стали, известь подают до получения основность шлака 2-3, продувку металла до заданного содержания углерода ос/ществляют с расстояния 20-12 приведенных калибров от уровня спокойно (57) Способ выплавки стали о конвертере, включающий продуочу металла кислородом сверху и снизу, скачивание окислительного шлака, наведение нового шлака путем до бавки марганцевых материалов и извести, перемешивание металла и шла^а продувкой нейтральным газом снизу и выпуск, отличаю щ и й с я тем, что скачивание окислительного шлака проводят при температуре на 0,6-1.0% превышающей температуру выпуска, в качестве марганцевых материалов используют марганцевый агломерат с расходом 12-15 кг закиси марганца из тонну металла, перемешивание металла и нового шлака производят смесью азота и природного газа, одновременно в конвертер вводят алюминиевую стружку о количестве 2,0-5,0 кг/т металла и углеродсодержащий материал в количестве 6,0-7,0 кг/т металла. го металла, э с поодом восстановителя в количестве 2-10 кг/т бария иэ тонну металла, после чего перемешивают шлак и металл. Недостатками известного способа являются: 1. Перемешивание металла и шлака перед выпуском путем продувки кислородом приводит к окислению металла и шлака и образованию большого количества неметаллических включений о стали. 2. Раскисление алюминием и долегирование металла в ковоіе ферросплзвам^ приводит к образованию неметаллических включений и снижению механических характеристик стали. С з 7488 кг/т металла и углородсодержащий материНаиболее близким по технической ал в количестве 6,0-7,0 кг/т металла. сущности к заявляемому является способ В конвертере с комбинированной провыплаики стали в конвертере с комбинидуокой получают углеродистый полупродукт рованной продувкой [2], включающий получек и в углеродистого полупродукта, 5 заданного химического состава, скачивают окислительный шлак и наводят новый шлак скачивание окислительною шлака, наведепутем добавки марганцевых материалов и ние нового шлака путем добавки марганцеизвести Скачивание шлака из конвертера вых материалови извести, в котором после производят при температуре, на 0,6-1,0% загрузки марганцевого материала и алюминия осуществляют продувку инертным га- 10 превышающей температуру выпуска, после чего в конвертер загружают марганцевый зом. агломерат с расх^чом 12-15 кг закиси марНедостатками известного способа являганца на тонну металла, затем металл продуются: вают через донные фурмы смесью азота и 1. Применение малофосфористого маргансцсодержащего шлака ферросплавного 15 природного гзза и одновременно в конвертер вводят алюминиевую стружку с производства не позволяет достичь высоких расходом 2.0-5,0 кг/т металла и углеродсопоказателей извлечения марганца, гак как держащии материал с расходом 6,0-7,0 кг/т МФЩ является плавленным материалом с металла, после чего металл и шлак продувавысоким содержанием 5Юг (около 25%), изза чего закись марганца связана с кремиезе- 20 ют инертным газом. Скачивание окислительного шлака из мом о соединениях чипа nMnO x тЭЮг и конвертера при температуре, превышаюимеет пониженную активность в расплаве. щей і емпературу выпуска на 0.6-1,0% позво2. Применяемый о качестве восстановиляет снизить количество шлака в конвертере теля ферросилиций не может обеспечить высокую степень восстановления марганца 25 длл обработки металла, снизить расход окислителя - алюминия и, тем, самым, сниввиду относительно малого по сравнению с зить при раскислении поступление в металл алюминием сродства к кислороду. Кроме тоглинозема, а также позволяет более эффекго, продукт реакции окисления кремния тивно и полно восстановить марганец из аг(SiO2)ipe6yeTAan своей нейтрализации присадок извести, чго удлиняет процесс форми- ЗО ломерата Ввод марганцевого агломерата з колирования шлака. При этом часть кремния честве 12-15 г г закиси марганца на тонну расгеоря&тся в металле и. из-за процесса металла обеспечивает образование доставторичного окисления, образует в нем неметочного количества шлака для обработки металлические включения. В * ,-чову изобретения положена задача 35 талла и ввод марганца в количестпах, необходимых для попадания в заданный масоздания такого способа выплавки стали в рочный состав стали. конвертере, в котором новые параметры технологических операций обеспечивают Продувка через донные фурмы смесью снижение количества неметаллических азота и природного газа с одновременной включений и за счет этого позволяют повы- 40 присадкой алюминиеаой стружки с расхосить механические характеристики стали. дом 2,0-5,0 кг/т стали и углеродсодержащих материалов с расходом 6,0-7,0 кг/т стали Поставленная задача решается тем, что позволяет быстро сформировать жидкоподв способе выплавки стали в конвертере, вижный гомогенный шлак с высокой ассимивключающем продувку металла кислородом 45 лирующей способностью. Природный газ сверху и снизу, скачивание окислительного позволяет поддерживать температуру в шлака, наведение нового шлака путем доконвертере на заданном уровне, что полобавки марганцевых материалов и извести, жительно сказывается на процессах формиперемешивание металла и шлака продувкой рования шлака и удаления неметаллических нейтральным газом снизу и выпуск, соглас- 50 включений путем флотации с пузырями таза. но изобретению, скачивание окислительноВвод алюминиевой стружки с расходом го шлака проводят при температуро на 2,0-5,0 кг/т металла обеспечивает высокую 0,6-1.0% превышающей температуру выпустепень раскисления шлака и восстановлеска, в качестве марганцевых материалов исния марганца, а также позволяет поднять пользуют марганцевый агломерат с 55 степень усвоения углерода металлом. Алюрасходом 12-15 кг закиси марганца на тонну миниевая стружка ввиду малой плотности не металла, перемешивание металла и нового может погружаться в металл через шлакошлака производят смесью азота и природвый слой и раскисляет только шлак, восстаного газа, одновременно в конвертер вводят навливая из него марганец, который алюминиевую стружку в количестве 2,0-5 0 раскисляет металл у границы раздела шлак 7483 металл. При этом образующаяся закись марганца ассимилируется шлаком, а неокисленный марганец усваивается металлом. За счет рзскисленности металла ниже равновесной с углеродом, последний практически 5 без угара усиаивается металлом. Донная продувка позволяет поддерживать кинетический режим этого процесса. Реакция окисления алюминия о шпаке экзотермическая, что позволяет поддерживать высокую тем- 10 пературу шлака, а образующийся глинозем снижает оязкость, что способствует увеличению ассимилирующей способности шлака. Расход углерода 6,0-7,0 кг/т необходим для попадания в заданный химический со- 15 став по углероду, Кроме того, углерод является по отношению к металлу "чистым" раскислителем - он не образует неметаллической фазы в металле при раскислении, что способствует улучшению механических ха- 20 рактеристик стали. П р и м е р . Высокоуглеродистую сталь марки к74 получали о 250-т конвертере с комбинированной продувкой. В конвертере получали углеродистый полупродукт с со- 25 держанием углерода 0,2% и температурой на 0,4. 0,6, 0.8, 1,0, 1.2% выше температуры выпуска, после чего проводили скачивание окислительного шлака. По окончании скачиванил шлака в конвертер загружали марган- 30 цеворудиый агломерат производства Орджомикидзеоского ГОКа (ТУ 14-9-324-87) с содержанием марганца 40% и основностью 1,5 с расходом 10 12 13.5. 15 и 1 7 «г закиси марганца на тонну металла совместно с известью с расходом 15 кг/т металла, после чего начинали продувку через донные фурмы смесью азота и природного газа с расходом 6,0 нм /т и одновременно начинали подачу алюминиевой стружки с расходом 1,0, 2,0, 3,5. 5,0, 6,0 кг/т металла и коксэ (С-87%) с расходом углерода 5,0, 6,0. 6,5, 7,0, 8,0 кг/т металла, а по окончании загрузки металл и шлак продували инертным газом Готовый металл разливали в слитки массой 5,5 т и прокатывали на квадратную заготовку 250 мм, от которой отбирали пробы на исследования. Химический состав контролировали экспресс-методом. Результаты плавок приведены в таблице (Nsfsb 1-13). Из таблицы видно, что наименьшая загрязненность с гали и механические характеристики с максимальными значениями получены на плавках N?N? '/-А, іде были соблюдены все заявляемые параметры. Нарушение всех (плавки fsfcN; 1,5) или хотя бы одного (плавки №№ 6-13) из заявляемых параметров влечет за собой ухудшение механических характеристик и увеличение степени загрязненности стали неметаллическими включениями. Плавка №14, выплавленная по технологии прототипа, значительно уступает по всем характеристикам плавкам rsfcKfe 2-4. Результаты опытных плавок I4N. плавок Пере Расход Расход грев закиси алюми- углеро Расход Содержание мар- Усвоеганца, % над тем- марган- ниевой да, кг/т до обраперату- ца, кг/т стружрой ботки ки, кг/т после обра ние Усвое жание ние уг- | марган- углеро- лерода, ца, % да после ботки выпу Содер обработки. ска, % 1 0,4 10 1,0 5,0 0.05 0.63 74.5 0,60 2 0.6 12 2,0 6,0 0,07 0,96 95,3 0,72 80,0 86,7 3 0,8 13.5 3.5 6,5 0,05 1,03 94,5 0,76 86,2 4 1,0 15 5.0 7,0 0,04 1.04 86,2 0,70 82,8 5 1.2 17 6.0 8,0 0.05 0,97 69.8 0.85 81,2 6 0.4 13,5 3,5 6,5 0,06 0,86 76,9 0,72 80,3 7 1.2 13,5 3,5 •6,5 0.05 0,88 79.8 0,73 81.1 і 7488 Продолжение таблицы Расход Содержание мар- Усвое Mrfsfc Пере Расход Расход плаеок грев закиси алюми- углеро ганца, % ниевой да, кг/т до обраперату- ца, кг/т стружботки рой ки, кг/т над тем- марган выпу после обра Усвое жание ние Содер ние уг марган- углеро- лерода. ца. % да по% сле ботки обработки, ска. % 8 0.8 10 3.5 6.5 0.05 0.64 76,5 0,72 80.6 9 0.8 17 3,5 6,5 0,04 0,95 68.9 0.73 80.9 10 0,8 13.5 1.0 6.5 0.06 0.65 65.9 0.67 72,3 11 0.8 13.5 6,0 6,5 0,06 0.87 77,9 0.73 81.4 12 0,8 13.5 3,5 5.0 0.05 0.88 79.8 0,60 79,9 13 0.8 13.5 3,5 8,0 0,05 0,86 77.9 0.84 80,0 14 16,2 0,04 0,84 64,0 0.75 • прототип Продолжение таблицы Количество неметаллических плааок Механические характеристики включений, средний балл по ГОСТ 1778-70, метод Ш11 МПа оксиды сульфиды МПа д. % силикаты (h , 1 2.6 3.5 2.8 900 580 5,3 2 1,5 2.7 1.6 1000 625 9,5 3 1,4 2,3 1,8 1010 620 8,7 4 1,5 2.6 1,5 1010 635 8,4 5 2.8 3,6 2.4 895 595 5.7 6 2,5 3.8 2,6 903 590 5,5 7 2.4 3,5 2.8 940 603 5.4 8 2,6 3.9 2.7 895 605 5,5 9 2,8 3,8 2,5 912 600 5.3 10 2.5 3,7 2.8 890 570 6.2 11 2.5 3.9 2,9 931 600 5.6 12 2,6 3.5 2,9 942 604 5,7 7488 10 Продолжение таблицы Количество неметаллических плавок Механические характеристики включений, средний балл по ГОСТ 1778-70. метод Ш11 оксиды сульфиды силикаты От, МПа МПа % 13 2,5 3,6 2,7 910 615 5,4 14 2,9 3.9 3,1 895 570 5,1 прототип Упорядник В.Ромэненко Замовлення 4519 Техред М.Моргемтал Коректор К. Папп Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл., 8 Виробничо-видавничий комбінат "Патент", м. Ужгород, вул.ГагарІна, 101