Спосіб позапічноі обробки сталі

Винахід відноситься до чорної металургії, а саме до поза-пічної обробки сталі. Відомо, що існує спосіб позапічної обробки сталі, по якому розкиснення металлу в ковщі спочатку проводять силікокальцієм, а потім алюмінієм (авт.свід.СРСР №447434). Цей спосіб вибрано в якості прототипа. Спосіб має ряд суттєвих недоліків. Попереднє розкиснення металу силікокальцієм і кінцеве розкиснення алюмінієм зменьшують ливарні властивості сталі в наслідок затягування стакану глиноземом АІ 2Оз, який, як відомо, при температурах розливання перебуває в твердому стані і в наслідок великого вигару кальцію трансформується в алюмінати кальцію mСаО пАІ 2О3 які перебувають в рідкому стані при температурах розливання. Крім того, в способі не враховується вміст сірки в металі і температура оброблюваної сталі, що може привести до утворення сульфідів кальцію, які також адсорбуються на поверхні розливних стаканів, що приводить до їх заростання. В основу винаходу поставлено задачу удосконалити спосіб позапічної обробки сталі шляхом зміни послідовності обробки сталі реагентами, а також урахування вмісту сірки в металі і температури сталі в період її обробки з тим, щоб установити для конкретних умов таке співвідношення між вводимим в розплав кальцієм та вмістом алюмінію і сірки в металі, яке забезпечило би потрібне розкислення сталі, глобуляризацію неметалевих включень і хороші ливарні властивості сталі. Суть винаходу полягає в тому, що в способі позапічної обробки сталі, який містить в собі введення в розплав алюмінію та матеріалів, що містять у своєму складі кальцій, алюміній вводять в розплав перед введенням матеріалів, що містять в собі кальцій, а витрати матеріалів, що містять в собі кальцій, установлюють із урахуванням ступені засвоювання кальцію в залежності від засвоєння алюмінію, вмісту сірки в розплаві та температури розплаву, при цьому нижня межа вмісту кальцію в розплаві становитиме від [Са] = 0,0015 + 0,01 [АІ] до [Са] = 0,0016 + 0,01 [АІ], а верхня межа визначатиметься від співвідношення: від [Са] = 0,0023 + 0,02 [АІ] - 0,00001 (1600-t) до [Са] = 0,036 [АІ] + 0,0026 при вмісті сірки в розплаві в інтервалі значень до 0,014%; [Са] = 0,0023 + 0,02 [АІ] - 0,00001(1600-t) при вмісті сірки в розплаві від 0,014% до 0,017%, або в інтервалі значень від [Са] = 0,0037 + 0,042 [S] до[Са] = 0,0045-0,045 [S] - 0,00001(1600-t) при вмісті сірки більше 0,017%, де [Са] -кількість кальцію, розчиненого в металі, % [Аl] -кількість алюмінію, розчиненого в металі, % [S]- кількість сірки, розчиненої в металі, %. В якості матеріалів, що містять в собі кальцій, бажано використовувати силікокальцій і вводити його в розплав у вигляді порошкового дроту. Такий спосіб введення в розплав матеріалів, що містять в собі кальцій, забезпечує можливість тонкого регулювання кількості потрібного кальцію в залежності від вмісту алюмінію і сірки в металі, а також температури, при якій відбувається обробка розплаву. Загально з прототипом суттєвою ознакою є введення в розплав алюмінію та матеріалів, що містять в собі кальцій. Відрізняючими від прототипу суттєвими ознаками винаходу є: - введення алюмінію в розплав перед введенням матеріалів, що містять в собі кальцій; - установлення кількості матеріалів, що містять в собі кальцій, в перерахунку на засвоєний металом кальцій по залежностям: нижня межа від [Са] = 0,0015 + 0,01 [А1] до [Са] = 0,0016 + 0,01 [Аl], а верхня межа від [Са] = 0,0023 + 0,02 [А1] - 0,0001 (1600-t) до [Са] = 0,036 [Аl] + 0,0026 при вмісті сірки в розплаві в інтервалі значень до 0,014%; [Са] = 0,0023 + 0,02 [Al] - 0,00001 (1600-t) при вмісті сірки в розплаві від 0,014% до 0,017% ,або в інтервалі значень від [Ca] = 0,0037 + 0,042 [S] до [Са] = 0,0045 - 0,045 [S] - 0,00001 (1600-t) при вмісті сірки більш 0,017%. Приведені вище суттєві ознаки є необхідними і достатніми для всіх випадків, на які поширюється область застосування винаходу. Альтернативними ознаками винаходу є: - використання в якості матеріалів, що містять в собі кальцій, силікокальцію; - введення в розплав матеріалів, що містять в собі кальцій, у вигляді порошкового дроту. Між суттєвими ознаками і технічним результатом - підвищенням ливарних і механічних властивостей сталі - існує причин-но-наслідковий зв'язок, який пояснюється наступним. Як показали дослідження, введення кальцію в попередньо розкислену алюмінієм сталь перетворює глинозем в алюмінати кальцію, які залишаються рідкими при температурах розливу сталі. При цьому вміст кальцію в системі СаО-А12 О3 має бути в певних співвідношеннях з глиноземом. Як недолік, так і надлишок кальцію можуть перешкоджати утворенню рідких алюмінатів кальцію. При вмісті сірки в металі менш ніж 0,017% повинно витримуватись означене співвідношення між розчиненими кальцієм та алюмінієм, при чому при вмісті сірки в металі менш ніж 0,014% воно повинно бути одним, а при вмісті сірки від 0,014% до 0,017% іншим за рахунок того, що в цьому інтервалі при де-яких температурах металу вже може починатись утворення сульфіда кальцію. Крім того, при вмісті сірки в металі 0,017% і більше надлишок кальцію в металі завжди приводить до утворення сульфіда кальцію, який залишається твердим при температурах розливання. Таким чином, для забезпечення потрібних ливарних і меха-ничних властивостей сталі необхідно введення в розплав певної кількості кальцію, що і досягається при визначенні кількості кальцію по приведеним вище співвідношенням. Приклад1. Виплавлена в кисневому конвертері і доведена в агрегаті доводки сталі (АДС) сталь 09Г2ФБ перед введенням порошкового дроту з матеріалами, що містять в собі кальцій, містила в собі сірки і алюмінію 0,006 і 0,040% відповідно. Температура металу в ковші перед віддачею його на машину безперервного розливання заготовок (МБРЗ) була 1580°С. Верхню і нижню межу допустимої кількості матеріалів, що містять в собі кальцій, визначали наступним чином. По залежностям [Са] = 0,0023 + 0,02 [Аl] - 0,00001 (1600-t) та [Са] = 0,036 [Аl] + 0,0026 визначали максимально допустиму кількість засвоєного металом кальцію, при якій ще не утворюються тверді алюмінати кальцію і сульфіди кальцію. Верхня межа вмісту кальцію в розплаві становитиме від [Са] = 0,0023 + 0,02 x 0,040 - 0,00001 (1600-1580) = 0,0029% до [Са] = 0,036 х 0,04 + 0,0026 = 0,00404. В якості матеріалів, що містять кальцій, використовували силікокальцій СК-30. Максимальна кількість потрібного силікокальцію, при коефіцієнті засвоєння кальцію металом 0,09 має бути Мінімально допустиму кількість засвоєного металом кальцію, при якій вже не утворюються тверді алюмінати кальцію, визначали по залежності [Са] = 0,0015 + 0,1 [Аl] та [Са] = 0,0016 + 0,01 [Аl] Мінімальна кількість потрібного силікокальцію СК -30 має бути В ківш було введено 0,95кг/т силікокальцію у вигляді порошкового дроту з силікокальцієм СК30. Залишковий вміст кальцію в металі був 0,00256%. Температура металу в проміжному ковші була 1540°С. При швидкості розливання 0,7м/хв. метал був розлитий повністю без втрат і заростання стаканів. Якість металу по поверхневим дефектам і неметалевим включенням відповідала вимогам нормативної документації. При цьому обсяг зачищення поверхні металопрокату склав 3,2 % проти 24,3% металовиробів із сталі, роз-кисненної спочатку кусковим силікокальцієм, а потім алюмінієм (прототип). Приклад 2. Виплавлена в кисневому конвертері і доведена на АДС сталь St52,3 перед введенням порошкового дроту містила в собі сірки і алюмінію 0,020 і 0,030% відповідно. Температура металу в ковші перед віддачею його на МБРЗ була 1585°С. Верхню і нижню межу допустимої кількості матеріалів, що містять в собі кальцій, визначали наступним чином. По залежностям [Са] = 0,0045 + 0,045 [S] - 0,00001 (1600-t) та [Ca] = 0,0037 + 0,042 [S] визначали максимально допустиму кількість засвоєного металом кальцію, при якій ще не утворюються тверді алюмінати кальцію. Вона становитиме від [Са] = 0,0045 - 0,045 х 0,020 - 0,00001(1600-1585) = 0,00345% до [Са] = 0,0037 + 0,042 x 0,02 = 0,00454%. Максимально допустима кількість силікокальцію при коефіцієнті засвоєння 0,09 має бути Мінімально допустиму кількість засвоєного металом кальцію, при якій вже не утворюються тверді алюмінати кальцію, визначали по залежності [Са] = 0,0015 + 0,01 [Аl] та [Са] = 0,0016 + 0,001 [Аl] Мінімально допустима кількість засвоєного металом кальцію становить від [Са] = 0,0015 + 0,01 х 0,030 = 0,0018% до [Са]= 0,0016 + 0,01 x 0,030 = 0,0019% Мінімальна кількість потрібного силікокальцію СК-30 має бути В ківш у вигляді порошкового дроту було введено 1,05кг/т сталі силікокальцію СК-30. Залишковий вміст кальцію в металі був 0,0028%. Температура металу в проміжному ковші була 1550°С. При швидкості розливання 0,74м/хв. Метал був розлитий повністю без втрат і заростання стаканів. Якість металу по поверхневим дефектам і неметалевим включенням задовільна. Обсяг зачищення поверхні металопрокату склав 4,1% поти 23,3% в прототипі. Побічна обробка сталі по запропонованому способу дозволяє обробляти сталь алюмінієм і кальцієм при оптимальних витратах кальцію, при яких забезпечуються в комплексі технологічні і експлуатаційні вимоги.