Спосіб позапічної обробки сталі газовою сумішшю

Спосіб позапічної обробки сталі газовою сумішшю, що включає попередню продувку рідкої сталі газовою сумішшю при нормальному тиску і/або в процесі вакуум ування з одночасною продувкою газами, який відрізняється тим, що продувку рідкого металу при позапічній обробці в умовах нормального тиску або в процесі вакуум ування виконують газовою сумішшю, що складається з азоту й аргону в співвідношенні 1:3 - 1:2 один до одного. Винахід відноситься до чорної металургії, може застосовуватися при позапічній обробці рідкої сталі. Відомий спосіб обробки металу в ковшах продувним газом (азотом) використовується для усереднення хімічного складу металу і його температури після випуску з печі [Продувка металла в ковше азотом сверху в процессе выпуска плавки из мартеновской печи. Шнееров Я.А., Ботвинский В.Я., Виноградов Н.М. и др./Процессы выплавки стали в конверторных и мартеновских печах. Сб. ст. - 1982. - С.62-65]. Недоліком відомого способу є необхідність ведення строгого контролю часу через можливість насичення металу азотом більш, ніж передбачено хімічним складом готового продукту, з наступним утворенням нітридів при легуванні сталі. Для ста лей неспеціального призначення можливе одержання злитка неоднорідної структури (схожість зі злитком киплячої сталі) при розливанні стали на машинах безперервного лиття заготівок. Відомий спосіб обробки металу в ковшах інертним газом (аргоном), що використовується при вакуумній обробці для інтенсифікації процесу зневуглецьовування, видалення газів і неметалевих включень з низьковуглецевої сталі, а також для усереднення хімічного складу металу і його температури. Недоліком відомого способу є дорожнеча продувного газу тому, що аргон відносно дорогий і використовується у великих обсягах. Відомий так само спосіб обробки металу, взятий за прототип [Продувка стали в ковше азотом через фурму с пористым углеродистым наконеч (19) UA (11) 80358 (21) a200602478 (22) 06.03.2006 (24) 10.09.2007 (46) 10.09.2007, Бюл. №14, 2007р. (72) Пройдак Юрій Сергійович, Камкіна Людмила Володимирівна, Яковлєв Юрій Миколайович, Голуб Ірина Валеріївна, Сав'юк Олександр Миколайович, MD, Деревянченко Ігор Віталійович, MD, Кучеренко Олєг Леонідович, MD (73) НАЦІОН АЛЬНА МЕТАЛУРГІЙНА АКАДЕМІЯ УКРАЇНИ, СЗАТ "МОЛДАВСЬКИЙ МЕТАЛУРГІЙНИЙ ЗАВОД", MD (56) SU, 653 299, A, 28.03.1979 SU, 1 321 753, A1, 07.07.1987 UA, 18 166, A, 31.10.1997 UA, 77 127, C2, 16.10.2006 RU, 2 125 614, C1, 27.01.1999 GB, 1 400 338, A, 09.07.1975 FR, 2 607 829, A, 10.06.1988 WO, 2004/018714, A1, 04.03.2004 CN, 1 556 227, A, 22.12.2004 JP, 61-019727, A, 28.01.1986 JP, 06-017113, A, 25.01.1994 US, 4 990 183, A, 05.02.1991 C2 2 (13) 1 3 80358 ником. [Тимошенко С.Н., Перистый М.М., Приходько В.В./Совершенствование технологии производства стали в конверторах и мартеновских цеха х. 1985. -С.61], при якому ковш металу спершу продувають кілька хвилин продувним газом (азотом), потім продувають інертним газом (аргоном). Використовується як при вакуумуванні, так і в ковші. Для інтенсифікації процесу зневуглецьовування при вакуум уванні, видалення газів, неметалевих включень з металу, а також для усереднення хімічного складу металу і його температури. Недоліком відомого способу є необхідність строгого контролю часу і кількість продувного газу, а також збільшення витрати аргону, що продувається, для десорбції азоту, розчиненого в металі. В основу винаходу поставлена задача економії дорогого газу (аргону), зменшення ймовірності насичення металу азотом за рахунок використання газової суміші, яка дозволяє замінити частину аргону на азот, не змінюючи основних механізмів використання газів при продувці, поліпшення якості злитка шляхом контролю газовиділення з металу при розливанні. Поставлена задача досягається тим, що у використовуваному способі позапічної обробки металу газовою сумішшю, який включає попередню продувку рідкого металу газовою сумішшю при позапічній обробці в умовах нормального тиску і/аба в процесі вакуум ування з одночасною продувкою газовою сумішшю, згідно винаходу продувку рідкого металу при позапічній обробці в умовах нормального тиску або в процесі вакуум ування роблять газовою сумішшю, яка складається з азоту і аргону в межах 1:3 - 1:2. При цьому заощаджується близько 25 - 45% дорогого і дефіцитного аргону; відсутня необхідність суворого контролю часу при продувці спершу азотом потім аргоном; не відбувається насичення металу азотом вище припустимого рівня; одержується якісний злиток, який забезпечує високу якість готового прокату. Використання газової суміші при виробництві нелегованих сталей, в яких допускається вміст азоту, низьковуглецевих з обмеженою концентрацією азоту в продукті або низьколегованих сталей з підвищеною чутливістю металу до нітридоутворенню вимагає особливої уваги до контролю складу газової суміші. Оптимальна витрата азоту у заявляємій газовій суміші дозволяє контролювати процес нітридоутворення при продувці газовою сумішшю і газовиділення при розливання сталі. У залежності від одержуваної марки сталі і технологічної схеми виробництва газову суміш, що складається з азоту і аргону, вибирають окремо в межах 1:3 - 1:2. Використання газової суміші, що заявляється, при позапічній обробці дозволить одержати сталь необхідного хімічного складу і злиток потрібної якості. Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 4 Обране співвідношення газової суміші є оптимальним для досягнення поставленої задачі, тому що зменшення частки азоту при продувці підвищує витрати дорогого аргону, а підвищення частки азоту в газовій суміші приводить до підвищених концентрацій азоту в сталі, нітридоутворенню і погіршенню механічних властивостей сталі (старіння). Таким чином, використання газової суміші дозволяє заощадити частину дорогого і дефіцитного аргону, спростити контроль часу при продувці різними газами і забезпечити належні умови технологічного процесу позапічної обробки (усереднення хімічного складу металу і його температури, видалення неметалевих включень, одержання якісного злитка). Здійснення технічного рішення, що заявляється, ілюструється наступним прикладом конкретного способу використання газової суміші. Виробничі випробування газової суміші проводилися при виплавці низьковуглецевої сталі марки C4D. Метал, виплавлений в електродуговій сталеплавильній печі з температурою в ковші 1634°С, відправляють на установку вакуумування, де одночасно зі зниженням тиску у вакуум-камері відбувається продувка газовою сумішшю азот-аргон у співвідношенні 1:2,15. Тривалість вакуум ування знаходиться в межах 20-40 хвилин. При досягненні глибокого вакуум у у вакуум-камері продувку на якийсь час (2-7хв.) припиняють через вспінювання металу. Продувку газовою сумішшю відновлюють після зменшення інтенсивності процесу вспінювання. Через завантажувальне вікно в метал додають раскислювачі. Після зняття вакууму ківш відправляється на установку «ківш-піч», де при наведенні рафінуючого шлаку здійснюється продувка через пористу пробку азотом. Після наведення шлаку і при першому корегуванні металу по хімічному складу (сірки не більш 0,03%) здійснюють перехід продувки металу з азоту на газову суміш азотаргон у співвідношенні 1:2,75. При доведені металу до потрібного марочного складу ківш відправляють на машину безперервного розливання. Витрата газової суміші на плавку складає 6,67м 3/годину. Встановлено, що обробка металу газовою сумішшю приводить до економії дорогого аргону у середньому на 40%, та до зниження вмісту неметалевих включень приблизно на 15 - 20% (відн.). Вміст азоту в металі не перевищує припустимого. Заготовки, одержані на машині безперервного лиття, мають монолітну структур у. Так само спостерігалося помітне зниження кисню, водню, сірки і фосфор у у випадку використання схеми виплавки без застосування вакуум-камери. При використанні винаходу, що заявляється, економічна ефективність складає близько 100 тисяч гривень. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601