Спосіб виробництва низьковуглецевої киплячої сталі
Номер патенту: 87412
Опубліковано: 10.07.2009
Автори: Комар Сергій Михайлович, Кладіті Георгій Олександрович, Чичкарєв Євген Анатолійович, Фентісов Ігор Миколайович, Прахнін Вячеслав Леонідович, Годинський Олександр Анатолійович, Куракін Юрій Миколайович, Гапонов Борис Петрович, Шебаніц Едуард Миколайович, Омельяненко Микола Іванович, Стефанець Артем Вікторович, Коваль Сергій Олексійович, Матвієнков Сергій Анатолійович
Формула / Реферат
1. Спосіб виробництва низьковуглецевої киплячої сталі, який включає виплавку напівпродукту із вмістом вуглецю до 0,12 мас. %, випуск його в ківш, розкиснення в ковші феромарганцем та подальше розливання у виливниці, який відрізняється тим, що на початку випуску напівпродукту з сталеплавильного агрегату в ківш вводять вуглецевмісний матеріал фракцією 3-15 мм в кількості, яку визначають окисленістю сталі та вмістом вуглецю в ній по формулі:
,
де gc - кількість вуглецевмісного матеріалу, який присаджують в ківш , кг,
а[0] - фактично виміряна активність кисню в металі (окисленість сталі) в печі перед випуском, ррm;
aoпт - оптимальна активність кисню в металі (окисленість сталі) в печі перед випуском, ррm,
[С]зад - заданий вміст вуглецю в готовій сталі, мас. %,
[С]факт - фактичний вміст вуглецю в металі перед випуском, мас. %,
Ксо, Kcc - емпіричні коефіцієнти, які характеризують засвоєння вуглецю, %,
G - маса металу в ковші, т,
Спр - вміст вуглецю у вуглецевмісному матеріалі, мас. %,
при цьому розкиснення сталі в ковші проводять після введення вуглецевмісного матеріалу феромарганцем, витрата якого забезпечує в готовому металі співвідношення вмістів [Мn] / [С] = 4-5.
2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що величину окисленості металу визначають розрахунком за наслідками експрес-аналізу вмісту вуглецю та вимірювання температури металу відповідно до формули:
ln a[0] = m0+m1.T-l+m2.ln [C],
де а[0] - розрахункова активність кисню в металі (окисленість сталі) в печі перед випуском, ррm,
Т- абсолютна температура металу в печі, К,
[С] - фактичний вміст вуглецю в металі по даних експрес-аналізу, мас. %,
m0, m1, m2 - емпіричні коефіцієнти.
3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що вміст вуглецю в металі визначають розрахунком по виміряних величинах окисленості та температури металу відповідно до формули:
ln [C] = n0+n1.T-l+n2.ln a[0],
де [С] - розрахунковий вміст вуглецю в металі перед випуском, мас. %,
Т- абсолютна температура металу в печі, К,
a[0] - фактично виміряна активність кисню в металі (окисленість сталі) в печі перед випуском, ррm,
n0, n1, n2 - емпіричні коефіцієнти.
Текст
1. Спосіб виробництва низьковуглецевої киплячої сталі, який включає виплавку напівпродукту із вмістом вуглецю до 0,12 мас. %, випуск його в ківш, розкиснення в ковші феромарганцем та подальше розливання у виливниці, який відрізняється тим, що на початку випуску напівпродукту з сталеплавильного агрегату в ківш вводять вуглецевмісний матеріал фракцією 3-15 мм в кількості, яку визначають окисленістю сталі та вмістом вуглецю в ній по формулі: C2 2 (19) 1 3 Винахід відноситься до чорної металургії, зокрема, до виробництва киплячих сталей, і може бути використано на металургійних підприємствах. Відомий спосіб одержання зливків киплячої сталі, що включає розкиснення металу в печі, випуск його в ківш, визначення концентрацій кисню і вуглецю в металі, розкиснення в ковші і розливання 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 розливанні 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 розкиснення припиняють (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 прототип, 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 ступенюзасвоєння вуглецю при введенні під струмінь в ході розливання крупних зливків зверху, а також те, що окисленність 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 окисленність 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 87412 4 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 винаходу поставлена задача - досягнення однорідної щільної макроструктури зливків, за рахунок одержання 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 погано прокипілого металу), який характеризуються підвищеною головною обріззю і, як наслідок, зниженими витратними коефіцієнтами при прокатці, зниження браку і відсортовування прокату по поверхневих дефектах, а також економія розкиснювачів 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 винаходу, на початку випуску із сталеплавильного агрегату в ківш вводять вуглецевмісний матеріал фракцією 3...15мм в кількості, яку визначають окисленістю сталі та вмістом вуглецю в ній, по формулі: ( ) [С]зад - [С]факт æ a [0] - a опт gC = ç 0,075 × + ç K со K сс è ö 100 × G ÷× ÷ Спр ø де gc - кількість вуглецевмісного матеріалу, який присаджують в ківш, кг; a[o] - 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, які 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 вуглецевмісному матеріалі, мас %, при цьому розкиснення сталі в ковші проводиться після введення вуглецевмісного матеріалу феромарганцем, витрата якого забезпечує в готовому металі співвідношення вмістів [Мn] / [С] = 4-5. А величину окисленості металу визначають розрахунком за наслідками експрес-аналізу вмісту вуглецю та вимірювання температури металу відповідно до формули: In а[о]= m0 + m1×T-1 + m2×ln[С], де а[0] - розрахункова активність кисню в металі (окисленість сталі) в печі перед випуском, ррm; Т - абсолютна температура металу в печі, К; 5 [С] - фактичний вміст вуглецю в металі по даним експрес-аналізу, мас %; m0, m1, m2 - емпіричні коефіцієнти. При чому вміст вуглецю в металі визначають розрахунком по виміряних величинах окисленості та температури металу відповідно до формули: ln [С] = n1 + n1 × T-1 + n2 × lna[0], де [С] - розрахунковий вміст вуглецю в металі перед випуском, мас %; Т - абсолютна температура металу в печі, К; a[0] - фактично виміряна активність кисню в металі (окисленість сталі) в печі перед випуском, ррm; 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 вуглецевмісного 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 вуглецевмісного матеріалу визначеної фракції і в кількості, яка суворо дозується, залежно від окисленості металу в печі перед випуском, вмісту в ньому вуглецю та його температури. При цьому вказані параметри можуть визначатись як прямим виміром, так і по емпіричних формулах, згідно опису винаходу, а витрата розкиснювача в ківші (феромарганцю 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 технічним результатом, який досягається, є причинно-наслідковий зв'язок. Присадка вуглецевмісного матеріалу визначеної фракції в ківш в кількості, яка суворо 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 ній основних хімічних елементів. Це істотно покращує умови кипіння сталі у виливницях після розливання, що сприяє досягненню однорідної щільної макроструктури зливків, зменшенню числа зливків з незадо 87412 6 вільною 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 використанням 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) а[0] = 530 ррm; 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 вуглецевмісний матеріал (вугілля марки АШ фракції 5-10мм, яке містить 80% вуглецю, засвоєння якого складало відповідно 90 та 80мас % для процесів зв'язування надмірного кисню металу та доведення вмісту вуглецю до заданого значення 0,08мас %) в кількості, яку визначають по формулі: (530 - 400 ) + 0,08 - 0,06 ö × 100 × 325 = 44кг. æ gC = ç 0,075 × ÷ 90 88 80 è ø Контрольні розрахунки окисленості металу та вмісту в ньому вуглецю перевіряли по приведених в описі винаходу емпіричних формулах. 1. Розрахункова окисленість металу по фактичному значенню вмісту вуглецю склала: ln a[0] = 21,111 - 31574×T-1 - 0,624×ln[C]= 21,111 – 31574×1903-1 - 0,624×ln0,06= - 6,275, звідки a[0] = 531ppm, що близько до результату прямого виміру. 2. Розрахунковий вміст вуглецю по фактичному значенню окисленості металу склав: ln[C]= 8,684 - 13524×T-1 - 0,69×ln[0]= 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 одержання в металі 0,32-0,40мас% 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 вуглецевмісного 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 вуглецевмісного матеріалу в меншу або більшу від розрахо 7 87412 ваного по формулі значення приводить до відхилення окисленості 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 головну обрізь прокату та витратний коефіцієнт металу на прокатному переділі. 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 Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко 8 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. 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 розкиснення 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 освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюMethod for production of low-carbon unkilled steel
Автори англійськоюMatviienkov Serhii Anatoliiovych, Prakhnin Viacheslav Leonidovych, Shebanyts Eduard Mykolaiovych, Fentisov Ihor Mykolaiovych, Omelianenko Mykola Ivanovych, Haponov Borys Petrovych, Kurakin Yurii Mykolaiovych, Hodynskyi Oleksandr Anatoliiovych, Komar Serhii Mykhailovych, Koval Serhii Oleksiovych, Kladiti Heorhii Oleksandrovych, Chychkarev Yevhen Anatoliiovych, Stefanets Artem Vyktorovych
Назва патенту російськоюСпособ производства низкоуглеродистой кипящей стали
Автори російськоюМатвиенков Сергей Анатольевич, Прахнин Вячеслав Леонидович, Шебаниц Эдуард Николаевич, Фентисов Игорь Николаевич, Омельяненко Николай Иванович, Гапонов Борис Петрович, Куракин Юрий Николаевич, Годинский Александр Анатольевич, Комар Сергей Михайлович, Коваль Сергей Алексеевич, Кладити Георгий Александрович, Чичкарев Евгений Анатольевич, Стефанец Артем Викторович
МПК / Мітки
МПК: C21C 5/00, C21C 7/06, C21C 5/28, C21C 5/04, C21C 7/00, C21C 5/52
Мітки: киплячої, спосіб, низьковуглецевої, сталі, виробництва
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/4-87412-sposib-virobnictva-nizkovuglecevo-kiplyacho-stali.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб виробництва низьковуглецевої киплячої сталі</a>
Попередній патент: Спосіб вирощування озимого ріпаку в посушливих умовах півдня україни та степової зони криму
Наступний патент: Заміщені 3-(2′-амінофеніл)-1,2,4-триазин-5(4н)-они
Випадковий патент: Спосіб одержання 5-форміл-17-{(e)-[(3e)-3(4-метоксибензиліден)-2-оксоциклопентиліден]метил}-25,27-дипропокси-26,28-дигідроксикалікс[4]арену