Спосіб виробництва сталей з ультранизьким вмістом вуглецю

Реферат: Спосіб виробництва сталей з ультранизьким вмістом вуглецю включає здобуття розплаву і рафінування. Рафінування розплаву ведуть в конвертері з донним продуванням, при цьому спочатку продування здійснюють киснем із захисним (природним) газом до здобуття вмісту вуглецю в розплаві 0,03-0,04 %, потім продовжують продування аргоно-кисневою сумішшю з вмістом кисню в дутті 10-15 % до здобуття вмісту вуглецю в розплаві 0,007-0,009 %, після чого продувають чистим аргоном до здобуття вмісту вуглецю в розплаві не більше 0,002 %. UA 94624 U (54) СПОСІБ ВИРОБНИЦТВА СТАЛЕЙ З УЛЬТРАНИЗЬКИМ ВМІСТОМ ВУГЛЕЦЮ UA 94624 U UA 94624 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до чорної металургії, до способів здобуття сталей типу IF з ультранизьким вмістом вуглецю, і може бути використана в сталеплавильних цехах металургійних заводів. Відомий спосіб виробництва сталей з ультранизьким вмістом вуглецю, згідно з патентом SU № 1038368 "Способ производства малоуглеродистой стали", МПК С21С 7/10, публ. 30.08.83 p. Відомий спосіб виробництва маловуглецевої сталі, що містить 0,002-0,01 % вуглецю, включає здобуття напівпродукту з вмістом 0,03-0,20 % вуглецю, випуск напівпродукту в стані, що не розкислює, в ковш, коректування системи метал - шлак перед вакуумуванням, вакуумне зневуглецювання розплаву з його продуванням інертними газами, розкислювання зневуглецьованого розплаву алюмінієм. Відомий спосіб дозволяє отримувати сталь з вмістом вуглецю не більше 0,0020.- 0,01 %. Найістотнішим недоліком відомого способу є необхідність використання дорогої вакуумної установки, що знижує економічну і технологічну ефективність відомого технічного рішення. Крім цього до недоліків відомого способу слід віднести складність багатостадійного процесу виробництва маловуглецевої сталі. Відомий спосіб виробництва сталей з ультранизьким вмістом вуглецю, згідно з патентом RU № 2437942 МПК С21С7/10 "Способ производства низкоуглеродистой стали". МПК С21С7/10, публ. 27.12.2011 р. Відомий спосіб включає здобуття розплаву в сталеплавильному агрегаті і рафінування. Виплавку металу, згідно з відомим способом, здійснювали в кисневому конвертері, в якому проводили попереднє рафінування з частковим зневуглецюванням. Подальша обробка розплаву здійснювалася на установці вакуумування сталі в два етапи. На першому етапі вакуумування встановлювали розрідження 150 мбар при витраті аргону для перемішування 10000 л/хвил протягом 5-8 хвилин. На другому етапі встановлювали розрідження у вакуумкамері не більше 10 мбар при витраті аргону для перемішування 1500 л/хвил протягом 13-16 хвилин. Використання відомого технічного рішення дозволяє отримувати сталь з вмістом вуглецю не більше 0,0020 %. Недоліками відомого способу виробництва низковуглецевої сталі є необхідність використання дорогої і технологічно складної вакуумної установки, що знижує ефективність технології здобуття сталей типу IF з ультранизьким вмістом вуглецю. Задачею запропонованої корисної моделі є підвищення ефективності способу виробництва сталі з ультранизьким вмістом вуглецю за рахунок використання технології рафінування металу в конвертері з донним продуванням. Поставлена задача вирішується тим, що в способі виробництва сталі з ультранизьким вмістом вуглецю, що включає здобуття розплаву і рафінування, згідно з корисною моделлю, рафінування розплаву ведуть в конвертері з донним продуванням, при цьому спочатку продування здійснюють киснем із захисним (природним) газом до здобуття вмісту вуглецю в розплаві 0,03-0,04 %, потім продовжують продування аргоно-кисневою сумішшю з вмістом кисню в дутті 10-15 % до здобуття вмісту вуглецю в розплаві 0,007-0,009 %, після чого продувають чистим аргоном до здобуття вмісту вуглецю в розплаві не більше 0,002 %. Конвертер з донним продуванням забезпечує стабільність ходу процесу і дозволяє досить точно виконати програму рафінування з гарантованим отриманням сталі необхідного складу. Тривалість продувки визначається вмістом вуглецю в розплаві шляхом аналізу проб. На першому етапі ведуть продування киснем із захисним (природним) газом до здобуття вмісту вуглецю в розплаві 0,03-0,04 %. Лише при вмісті вуглецю в металі на рівні 0,03-0,04 % починається окислення заліза металевої ванни. В шлаку з’являються оксиди заліза, що сприяє розчиненню вапна і початку дефосфорації металевої ванни. Щоб уникнути сильного переокислення конвертерної ванни подальше рафінування слід проводити сумішшю кисню та аргону. При цьому процес дефосфорації проходить досить активно, але істотно поліпшуються умови зневуглецювання. Внаслідок цього, наступний етап продування розплаву аргоно-кисневою сумішшю з вмістом кисню в дутті 10-15 % забезпечує активний процес зневуглецювання, не допускаючи при цьому переокислення заліза. На цьому етапі процес зневуглецювання доводять до здобуття вмісту вуглецю в розплаві 0,007-0,009 %. Вміст кисню в дутті 10-15 % є найбільш оптимальним. Вміст кисню менший, ніж 10 % веде до більшого терміну продувки і збільшення теплових витрат. Вміст кисню більше, ніж 15 % веде до збільшення угару заліза. 1 UA 94624 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 На останньому етапі зневуглецювання продування здійснюють чистим аргоном. Зневуглецювання відбувається за рахунок кисню окисленого заліза FeO, що знаходиться головним чином у шлаку, по реакції: FeO=Fe + О. Таким чином процес надходження кисню в метал для зневуглецювання іде через шлакову фазу та її розкладення. Емпірично встановлено, що управління заключною стадією рафінування досить точно залежить від часу продувки чистим аргоном і достатньо точно описується рівнянням [С]к = 0,0085-0,00036 т; де [С]к - кінцевий вміст вуглецю в металі;  - час продувки, хвилин. На заключному етапі процес зневуглецювання ведуть до здобуття вмісту вуглецю в розплаві не більше 0,002 %. Слід відмітити, що введення аргону в металеву ванну в процесі зневуглецювання створює хімічний вакуум для цього процесу. Аргон створює додаткову міжфазну поверхню метал - пузир аргону, де проходить основний фронт реакції окислення вуглецю. Таким чином за рахунок виконання програми процесу рафінування в конвертері з донним продуванням запропоноване технічне вирішення способу виробництва сталей з ультранизьким вмістом вуглецю виконує поставлена задача одержання сталі типу IF з ультранизьким вмістом вуглецю - до 0,002 %. Спосіб не вимагає використання дорогої вакуумної установки, що підвищує ефективність технології і знижує вартість здобуття високоякісної сталі. 3 Це підтверджується прикладом здобуття сталі в конвертері з донним дуттям об'ємом 0,85 м з трьома фурмами в донній його частини. В конвертер заливали чавун наступного хімічного складу, %: С - 4,20-4,27; Si-0,52-0,55; Мn - 0,40-0,47; Р- 0,062-0,066; S-0,014-0,015, Fe - решта. Тривалість продувки визначали, контролюючи вміст вуглецю в розплаві. На першому етапі розплав продували сумішшю кисню із захисним (природним) газом. При вмісті вуглецю в розплаві 0,03-0,04 % почалося інтенсивне окислення заліза - утворення FeO і залізо-вапняного шлаку. При цьому забезпечуються умови для глибокої дефосфорації розплаву. Фосфористий шлак видаляють. На наступному етапі продування розплаву аргоно-кисневою сумішшю понизили вміст кисню в дутті до 10-15 %. При цьому, як наслідок, знизилася швидкість окислення заліза. Процес зневуглецювання на цьому етапі доводили до отримання вмісту вуглецю в розплаві 0,0070,009 %. Подальше зневуглецювання проводили за відсутністю кисню у складі дуття. Продування чистим аргоном вели до здобуття вмісту вуглецю в розплаві не більше ніж 0,002 %. Регулювання витратою дуття здійснювалось вручну. Проводили експрес-аналіз проб металу по ходу процесу. Починаючи з моменту досягнення в металі концентрації вуглецю на рівні 0,007-0,009 %, проби металу відбирали засмоктуванням в кварцову трубку через кожні 2-4 хвилини продувки. Технологія рафінування в конвертері з донним продуванням дозволяє отримати залізовуглецеві сталі з наднизьким вмістом вуглецю в металі. При цьому раціонально вирішуються питання температурного режиму плавки і питання дефосфорації металу без використання дорогої і технологічно складної вакуумної установки. Кінцевий хімічний склад одержаного металу становить, %: С - не більше ніж 0,002 %.; Si- сліди; Мn - 0,025; Р - 0,012; S - 0,012; Fe - решта. Таким чином запропоноване технічне вирішення способу здобуття високоякісної сталі типа IF з ультранизьким вмістом вуглецю є економічно і технологічно ефективним. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб виробництва сталей з ультранизьким вмістом вуглецю, що включає здобуття розплаву і рафінування, який відрізняється тим, що рафінування розплаву ведуть в конвертері з донним продуванням, при цьому спочатку продування здійснюють киснем із захисним (природним) газом до здобуття вмісту вуглецю в розплаві 0,03-0,04 %, потім продовжують продування аргоно-кисневою сумішшю з вмістом кисню в дутті 10-15 % до здобуття вмісту вуглецю в розплаві 0,007-0,009 %, після чого продувають чистим аргоном до здобуття вмісту вуглецю в розплаві не більше 0,002 %. 2 UA 94624 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3