Спосіб виробництва низьковуглецевої киплячої сталі

1. Спосіб виробництва низьковуглецевої киплячої сталі, який включає виплавку напівпродукту із вмістом вуглецю до 0,12%, випуск його в ківш, розкиснення в ковші феромарганцем та подальше розливання у виливниці, який відрізняється тим, що на початку вип уску із сталеплавильного агрегату в ківш вводять вуглецевмісний матеріал фракцією 3...15мм в кількості, яку визначають окисленістю сталі та вмістом вуглецю в ній, по формулі: 2 (19) 1 3 34972 ня металу в зливки з хімічним закупорюванням або без нього, у якому з метою підвищення однорідності зливків за вмістом вуглецю, кисню і неметалічних включень розкиснення металу в ковші при розливання зливків без хімічного закупорювання припиняють після досягнення добутку концентрацій вуглецю та кисню [С]×[О] = 0,0040-0,0045, а при розливанні зливків з хімічним закупорюванням після досягнення добутку концентрацій вуглецю та кисню [С]×[О] = 0,0030-0,0034 [А.с. №978892, С21С7/06]. До основних недоліків відомого способу відноситься те, що він не враховує вплив температури металу в ковші та вміст марганцю в металі на умови кипіння і формування безпузирчастої скориночки в зливку, а також можливість застосування інтенсифікаторів кипіння при розливанні киплячої сталі в крупні зливки. Найбільш близьким до способу, що заявляється, та прийнятий за найближчий аналог, є спосіб виробництва киплячої сталі, який включає виплавку напівпродукту із вмістом вуглецю 0,03-0,06% (до 0,12%), випуск його в ківш, розкиснення в ковші феромарганцем і подальше розливання у виливниці, при цьому під час випуску під струмінь металу, з метою підвищення його якості, вводять алюміній, кількість якого при вмісті вуглецю в металі перед випуском 0,06% складає 20г/т сталі та збільшується на 10г/т на кожні 0,01% знижень концентрації вуглецю, а у виливниці під час розливання рівномірно присаджують порошкоподібні вуглецеві матеріали в кількості 0,006-0,06% від маси зливка, при цьому відношення кількості алюмінію, введеного в ківш, до кількості введеного у виливницю вуглецевого матеріалу підтримують в співвідношенні 1:(3-12) [А.с. №1375657, С21С7/06]. Відомий спосіб сприяє підвищенню якості сталі, але має ряд недоліків. До них відносяться значне винесення порошкоподібних вуглецевих матеріалів під час розливання, великі коливання степені засвоєння вуглецю при введенні під струмінь в ході розливання крупних зливків зверху, а також те, що окисленість металу при одному і тому ж вмісті вуглецю може бути різною і залежить від ряду факторів, зокрема, температури сталі, вмісту в ній марганцю та інших. Тому введення в ківш алюмінію, витрата якого не враховує вміст кисню в конкретній плавці, не дозволяє отримати оптимальну окисленість металу, таку, яка забезпечує достатньо інтенсивне його кипіння у виливницях і, відповідно, мінімальний витратний коефіцієнт при прокатці зливків. А присадки порошкоподібних вуглецевих матеріалів у виливницю не дозволяють отримати зливки, однорідні за вмістом вуглецю в об’ємі, що приводить до різної інтенсивності кипіння металу, погіршення макроструктури зливків і збільшення витратного коефіцієнта при їх прокатці. В основу корисної моделі поставлено задачу досягнення однорідної щільної макроструктури зливків, за рахунок отримання оптимального і відповідного заданому вмісту вуглецю, кисню та марганцю в металі, зменшення числа зливків з незадовільною поверхнею (з надмірно опуклою, рівною або вгнутою поверхнею з перерозкисненого та 4 погано прокипілого металу), яки характеризуються підвищеною головною обріззю і, як наслідок, зниженими витратними коефіцієнтами при прокатці, зниження браку і відсортовування прокату по поверхневих дефектах, а також економія розкислювачів для хімічного закупорювання . Поставлена задача вирішується тим, що в способі виробництва низьковуглецевої киплячої сталі, який включає виплавку напівпродукту із вмістом вуглецю до 0,12%, випуск його в ківш, розкиснення в ковші феромарганцем та подальше розливання у виливниці, згідно корисної моделі, на початку випуску із сталеплавильного агрегату в ківш вводять вуглецевовмісний матеріал фракцією 3...15мм в кількості, яку визначають окисленістю сталі та вмістом вуглецю в ній, по формулі: g c = (0,075 × (a é0 ù - a опт ) [C] зад - [C] факт 100 × G + )× К со К сc C пр де gc - кількість вуглецевовмісного матеріалу, який присаджують в ківш, кг; а é0ù - фактично виміряна активність кисню в металі (окисленість сталі) в печі перед випуском, ррm; аопт - оптимальна активність кисню в металі (окисленість сталі) в печі перед випуском, ррm; [С]зад - заданий вміст вуглецю у готовій сталі, %мас; [С]факт - фактичний вміст вуглецю в металі перед випуском, % мас; Ксо, Ксс - емпіричні коефіцієнти, яки характеризують засвоєння вуглецю, у разі його зв’язку з надмірним киснем у металі і доведення вмісту вуглецю до потрібного значення, %; G - маса металу в ковші, т; Спр - вміст вуглецю у вуглецевовмісному матеріалі, % мас, при цьому розкиснення сталі в ковші проводиться після введення вуглецевовмісного матеріалу феромарганцем, витрата якого забезпечує в готовому металі співвідношення [Мn]/[С]=4...5. А величину окисленості металу визначають розрахунком за наслідками експрес-аналізу вмісту вуглецю та вимірювання температури металу відповідно до формули: ln а[о]=m 0+m 1×T-1+m 2×1n [С], де а[0] - фактично виміряна активність кисню в металі (окисленість сталі) в печі перед випуском, ррm; T - абсолютна температура металу в печі, К; [С] - фактичний вміст вуглецю в металі по даним експрес - аналізу, % мас; m 0, m 1, m 2 - емпіричні коефіцієнти. При чому вміст вуглецю в металі визначають розрахунком по виміряних величинах окисленості та температури металу відповідно до формули: ln [C] = n 0+n1×T-1+n 2×Іn a[0] , де [С] - розрахунковий вміст вуглецю в металі перед випуском, % мас; Т - абсолютна температура металу в печі, К; а[0] - фактично виміряна активність кисню в металі (окисленість сталі) в печі перед випуском, ррm; 5 34972 n0, n1, n2 - емпіричні коефіцієнти. Активність кисню в металі (окисленість сталі) в печі перед випуском визначається, як правило, прямим виміром за допомогою спеціальних приладів, а фактичний вміст вуглецю в цей же період методом експрес-аналізу проби металу на квантометрі. Одночасно термопарою занурення (або приладом для виміру окисленості) визначається і температура металу в печі. У випадку, якщо окисленість сталі або вміст вуглецю у ній визначати прямим виміром не вдається, вказані параметри можуть бути обчислені по одній з приведених вище емпіричних формулах. Остаточне розкиснення металу проводиться в ковші після присадки вуглецевовмісного матеріалу за рахунок введення в метал феромарганцю або брикетів на його основі в кількості, яка забезпечує співвідношення вмісту марганцю та вуглецю в готовій сталі в межах [Мn]/[С]=4...5. Загальними з найбільш близьким аналогом істотними ознаками запропонованого способу є виплавка напівпродукту із вмістом вуглецю до 0,12%, випуск його в ківш, розкиснення у ковші феромарганцем та наступне розливання сталі у виливниці. Відмінним від найбільш близького аналогу істотними ознаками є присадка в ківш вуглецевовмісного матеріалу визначеної фракції і в кількості, яка строго дозується, залежно від окисленісті металу в печі перед випуском, вмісту в ньому вуглецю та його температури. При цьому вказані параметри можуть визначатись як прямими виміром, так і по емпіричних формулах, згідно опису корисної моделі, а витрата розкиснювача в ківші (феромарганця або брикетів на його основі) вибирають з умови забезпечення співвідношення вмісту марганцю та вуглецю в готовій сталі в межах [Мn]/[С]=4...5. Між істотними ознаками запропонованого способу та те хнічним результатом, який досягається, є причинно-наслідковий зв’язок. Присадка вуглецевовмісного матеріалу визначеної фракції в ківш в кількості, яка строго дозується, з урахуванням окисленості металу в печі перед випуском, вмісту в ньому вуглецю та його температури, а також регламентована присадка розкиснювача в ківш з урахуванням необхідного вмісту вуглецю та марганцю в готовій киплячій сталі значно стабілізує її окисленість і вміст в неї основних хімічних елементів. Це істотно покращує умови кипіння сталі у виливницях після розливання, що сприяє досягненню однорідної щільної макроструктури зливків, зменшенню числа зливків з незадовільною поверхнею і зниженню об’ємів додаткової головної обрізі прокату, зниженню витратних коефіцієнтів при прокатці, браку та відсортовування прокату по поверхневих дефектах, а також економії розкиснювачів (алюмінію, феросиліцію та інших) для хімічного закупорювання. Запропонований спосіб виробництва здійснено при виплавці низьковуглецевої киплячої сталі марки 08кп в стаціонарній основній мартенівській печі ємністю 650т. У кінці виплавки перед випуском із печі вимірюють окисленість та температуру металу з вико 6 ристанням датчиків окисленості типу "Сеlох", а також визначають вміст вуглецю в металі експресаналізом проби, яку відібрали із печі. При цьому фактично визначені значення основних початкових параметрів металу склали: а) активність кисню (окисленість) a[o] = 530ppm; б) вміст вуглецю в металі [С]=0,06%; в) температура металу Т=1630°С (1903К). Під час випуску плавки з печі у два 350-тонні ковші, яки прийняли по 325т металу, в кожен ківш присаджували вуглецевовмісний матеріал (вугілля марки АШ фракції 5-10мм, яке містить 80% вуглецю, засвоєння якого складало відповідно 90 та 80% для процесів зв’язування надмірного кисню металу та доведення вмісту вуглецю до заданого значення 0,08%) в кількості, яку визначають по формулі: (530 - 400) 0,08 - 0,06 100 × 325 g c = (0,075 × + )× = 44кг 400 88 80 Контрольні розрахунки окисленості металу та вмісту в ньому вуглецю перевіряли по приведених в описі винаходу емпіричних формула х. 1. Розрахункова окисленість металу по фактичному значенню вмісту вуглецю склала: In а[0] = 21,111-31574*T-1-0,624*ln[С]= =21,111-31574*1903-1-0,624*1n0,06=-6,275, звідки a[o]=531ppm, що близько до результату прямого виміру. 2. Розрахунковий вміст вуглецю по фактичному значенню окисленості металу склав: ln[C]=8,684-13524*T1-0,69*1na[о]= =8,684-13524*1903-1–0,69*ln530=-2,751, звідки [С]=0,064%, що близько до результату прямого виміру. Після присадки вугілля марки АШ у ківш присаджували по 1,6 тонни феромарганцю з розрахунку отримання в металі 0,32...0,40% Мn, що відповідало співвідношенню [Мn]/[С]=4...5. Подальші експерименти показали, що відхилення фактичних параметрів плавок від заданих новим способом умов приводять до зниження показників, яки досягаються при цьому. Використання вуглецевовмісного матеріалу (зокрема, вугілля марки АШ або антрациту) фракції менш 3мм призводить до зниження його засвоєння і значного забруднення навколишнього середовища унаслідок підвищеного пилоутворення. При фракції цього матеріалу більш 15мм знижується швидкість його засвоєння металом, а це збільшує вигар вуглецю. При відхиленні кількості присадки вуглецевовмісного матеріалу в меншу або більшу від розрахованого по формулі значення приводить до відхилення окисленjсті сталі від оптимального значення, в відповідно, більшу або меншу сторону, що помітно знижує позитивний ефект, який досягається. Якщо присадка розкиснювача (в даному випадку феромарганцю) в ківш не забезпечує в готовій сталі заданого співвідношенню [Мn]/[С]=4...5, кипіння сталі у виливницях не відповідає оптимальній інтенсивності, що погіршує поверхню зливків, збільшує головн у обрізь прокату та ви тратний коефіцієнт металу на прокатному переділі. 7 34972 Таким чином, оптимальний технологічний ефект, який виражається в досягненні однорідної щільної макроструктури зливків, зменшенні числа зливків з незадовільною поверхнею, оптимальній головній обрізі прокату та знижених витратних коефіцієнтах при прокатці, скороченні об’ємів браку та відсортовування прокату по поверхневих дефектах, а також економії розкиснювачів для хімічного закупорювання (по порівнянню до аналогічних характеристик прототипу), досягається повною мірою тільки при збігу фактичних параметрів виробництва низьковуглецевих киплячих сталей з ознаками запропонованого способу. Комп’ютерна в ерстка Л.Литв иненко 8 Очікуваний економічний ефект від впровадження запропонованого способу, який забезпечується за рахунок зниження витратних коефіцієнтів металу при прокатці унаслідок поліпшення якості зливків та зниження головної обрізі, браку на першому переділі, приросту об’єму виробництва зливків в мартенівському цеху та економії розкиснювачів для розкинення сталі у ковші (феромарганцю або брикетів на його основі) та хімічного закупорювання зливків киплячої сталі (алюмінію, феросиліцію та ін.), складає біля 1,5...2,5млн. грн на рік. Підписне Тираж 28 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