Спосіб розкислення сталі

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано для выплавки стали в мартеновских и электропечах, а также конвертерных и двухванных сталеплавильных агрегатах. Известен принятый за прототип способ раскисления стали с использованием кислородной ячейки, погружаемой в жидкую ванну, которая показывает производную ЭДС по времени в процессе ввода раскислителей. Способ заключается в том, что предварительно определенное количество раскислителей вводят в ванну после достижении максимального значения dE/dt. Время дополнительного введения раскислителей сверх необходимого количества для полного раскисления определяется заданным содержанием их в стали. По данному те хническому решению количество вводимых раскислителей определяется раскислительностью металла [1]. Такой способ позволяет получить заданное содержание данного раскислителя в стали, так как вторая, заранее определенная порция раскислителя, вводится после снижения содержания кислорода в ванне до минимального значения. Недостаток этого способа заключается в том, что это т способ не позволяет использовать раскислитель нестабильного состава, так как из-за нестабильности состава нельзя заранее определить количество раскислителя, вводимого после достижения dE/dt максимального значения для получения заданного его содержания в готовом металле. В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать способ раскисления стали таким образом, чтобы можно было использовать раскислители как стабильного, так и нестабильного состава за счет того, что он позволит учесть раскислительную способность любого раскислителя в конкретных условиях данной плавки и снизить расход раскислителя путем получения в расплаве перед выпуском плавки заданной активности кислорода. Поставленная задача решается благодаря тому, что в способе раскисления стали, включающем ввод в ванну перед выпуском в 2 этапа раскислителя и измерение активности кислорода в процессе ввода раскислителя, согласно изобретению, вводят раскислители нестабильного состава, при этом первую порцию раскислителей вводят в количестве 1 - 5кг/т стали, определяют момент усвоения раскислителя путем измерения величины изменения активности кислорода, а во второй порции раскислитель вводят в количестве, обратно пропорциональном величине изменения активности кислорода до и после ввода первой порции в степени 1,01 - 1,04 и прямо пропорциональном расходу раскислителя в первой порции и разнице активностей кислорода после усвоения первой порции и заданной. Разработаны и применяются способы предварительного раскислителя стали различными слабыми раскислителями. Характеристика применяемых раскислителей приведена в табл.1. Применение отходов производства может быть эффективным при раскислении стали только в случае, когда технология их ввода обеспечивает гарантированное получение заданной активности кислорода перед выпуском плавки. Ни один из применяемых способов такой гарантии не обеспечивает. Это связано с тем, что наряду с нестабильностью химического и гранулометрического состава известные способы при определении расхода материалов не учитывают окисленность металла, окисленность и вязкость шлака и требуемый уровень окисленности металла. Предлагаемый способ основан на том, что до и после присадки первой порции слабого раскислителя производится измерение окисленности жидкой стали. Это дает возможность учесть конкретные условия каждой плавки и раскислительную способность материала конкретной партии, используемой в данный момент в сталеплавильном агрегате при определении расхода материала для достижения требуемого уровня окисленности металла. Требуемая (заданная) окисленность металла - это величина активности кислорода, ниже которой данный параметр практически не влияет на величину угара раскислителей. Кроме того, оптимальная и стабильная окисленность стали обеспечивает стабильный химический состав готовой стали и минимальный расход ферросплавов на его получение. Получение металла с заданной окисленностью перед выпуском обеспечивает производство кипящей и полуспокойной стали с высоким качеством поверхности слитков и минимальной головной обрезью. При этом оптимальная величина активности кислорода находится в пределах 0,03 - 0,09% и определяется маркой стали и условиями разливки. Для спокойной стали эта величина составляет 0,005 - 0,03%. При вводе первой порции менее 1кг/т слабого раскислителя не обеспечивается достаточная достоверность информации о состоянии ванны и раскислительной способности материала из-за недостаточного снижения окисленности ванны, что приводит к повышению ошибки определения расхода материала во второй порции. При этом ухудшается стабильность раскисления, что приводит к необходимости повышения расхода ферросплавов для обеспечения заданного содержания элементов раскислителей в готовой стали. При выплавке кипящей и полуспокойной стали возрастание ошибки в оценке состояния ванны и раскислительной способности материала приводит к отклонению активности кислорода от оптимальных значений, а следовательно, к ухудшению качества и повышению головной обрези слитков. При вводе в первой порции более 5кг/т слабого раскислителя нестабильного состава увеличивается время его растворения, что приводит к потере производительности сталеплавильного агрегата. Кроме того, повышение расхода материала в первой порции может привести к избыточному раскислению стали, т.е. необоснованному перерасходу материала и отклонению активности кислорода от оптимального значения. В первом приближении можно считать, что снижение активности кислорода в металле обратно пропорционально расходу раскислителя, однако при практической обработке способа установлено, что отношение расходов материала в первой и второй порциях обратно пропорционально отношению изменения активностей в степени 1,01 - 1,04, что связано с воздействием масштабного фактора, а также необходимостью некоторого увеличения расхода раскислителя при снижении активности кислорода на каждую единицу снижения. Таким образом, для точного получения требуемой по условиям раскисления активности кислорода при минимальном расходе материалов и максимальной производительности агрегата расход раскислителя должен быть установлен следующим образом где Q1 - расход раскислителя в первой порции; Q2 - расход раскислителя во второй порции; a[O]-снижение активности кислорода в металле после присадки первой порции раскислителя, O; a1[O] - активность кислорода после присадки порции раскислителя, %; a3[O] - заданная активность кислорода перед присадкой основных ферросплавов (обычно составляет 0,005 - 0,02%); N - эмпирический безразмерный коэффициент, равный 1,01 - 1,04. При величине коэффициента менее 1,01 фактическая величина активности кислорода после присадки второй порции превышает заданную величину, что ведет к повышению угара и расхода ферросплавов. При величине коэффициента более 1,04 активность кислорода получается меньше заданной, при этом угар ферросплавов не изменяется, а вследствие ввода избыточного количества слабого раскислителя необоснованно увеличивается его расход, повышается вязкость шлака, что ведет к повышению вероятности ошлакования ферросплавов, что препятствует и х растворению в шлаке. Кроме того, ввод избыточного количества раскислителя ведет к снижению производительности печи, увеличению расхода топлива, перерасходу раскислителя и снижению экономичности процесса. При выплавке кипящей и полуспокойной стали металл перераскисляется и вяло кипит в изложнице, что ведет к увеличению головной обрези и уменьшению толщины беспузыристой корочки. Пример 1. Сталь выплавляют в двухванном сталеплавильном агрегате 2 ´ 300т. Интенсивность продувки кислородом 7000м 3/ч. После достижения заданных температуры и содержания углерода в металле в ванну вводят шлак производства вторичного алюминия. Перед присадкой шлака производят замер окисленности стали с использованием установки непрерывного измерения температуры и окисленности стали. После полного растворения присадки, о чем судят по прекращению падения активности кислорода в металле, производят присадку второй порции шлака в количестве, определяемом указанным уравнением. В табл.2 приведены результаты использования предлагаемого способа. Применение предлагаемого способа обеспечивает достаточно точное и стабильное получение заданной активности кислорода перед выпуском плавки, что создает условия для снижения расхода раскислителей за счет стабилизации их угара. Расход раскислителя минимален, а производительность агрегата максимальная. Пример 2. Сталь марки Вст 08КП выплавляют в тех же условиях, что и в примере 1. В предварительном эксперименте установлено, что оптимальным уровнем окисленности стали, при котором обеспечивается минимальная головная обрезь и удовлетворительное качество поверхности слитков, является величина 0,065 - 0,075%. Раскисление производится 70% - м доменным ферромарганцем, содержащим 1% кремния. Результаты опытных плавок представлены в табл.3. Анализ результатов эксперимента показывает. что предлагаемый способ обеспечивает стабильное попадание в заданный интервал окисленности стали, что обеспечивает минимизацию головной обрези и количества слитков с дефектами поверхности.