СПОСОБ ВНЕПЕЧНОГО ЛЕГИРОВАНИЯ ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫХ СПЛАВОВ В КОВШЕ
Область техники
Изобретение относится к черной металлургии, а именно - к способам внепечной обработки и легированию выплавленных железоуглеродистых сплавов в ковше при помощи комплексных лигатур.
Предшествующий уровень техники
Наиболее близким по технической сути является способ внепечного раскисления стали карбидом кремния фракции 0,1÷10мм, содержащего 80-
90% чистого карбида кремния, 2÷5% мае. свободного углерода, примеси ос- тальное, - раскислители подают в процессе выпуска с расходом 1÷5 кг/т расплава по зависимости:
После выпуска дополнительно подают раскислители в пределах 0,2÷0,4 кг/т расплава и алюминий с расходом в пределах Q,1÷1 ,5 кг/т рас- плава, при этом раскислитель дают по зависимости:
где Qi - расход раскислителя в процессе вылуска, кг/т; Q
2- расход раскислителя после выпуска, кг/т;
C1 и C2 - содержание углерода в расплаве вначале выпуска и необходи- мое содержание углерода в готовой стали, % мае;
Si-i и Si2 - содержание кремния в расплаве вначале выпуска и необходимое содержание кремния в готовой стали, % мае; K1 и K2 - эмпирические коэффициенты, характеризующие физико- химические закономерности при раскислении стали, равные 1 ,6÷10,0 и 0,33÷8,0 соответственно, кг/т;
После чего расплав легируют алюминием в виде катанки с расходами в пределах 0,3÷0,7 кг/т расплава и продувают аргоном в течение 1÷5 минут
с расходом 0,5÷2,0 л/мин на тонну стали. (Пат. России Na 2219249, C21C7/00. Опубл. 20.12.2003.)
Недостатком указанного способа является невозможность корректировки соотношения кремний/углерод при выплавке спокойных или полуспо- койных сталей, что сужает диапазон сортамента выплавляемых марок сталей и затрудняет получение марочного содержания кремния и углерода в готовой стали. Кроме того, карбид кремния по патенту N22219249 используется только как раскислитель, а не как лигатура.
Раскрытие изобретения
Техническая задача заявляемого изобретения заключается в достижении комплексного легирования железоуглеродистых сплавов кремнием и углеродом с обеспечением возможности получения большого диапазона сортамента выплавляемых марок сталей, а также снижение содержания серы в готовом расплаве, снижение себестоимости готового продукта.
Технический результат достигается за счет того, что способ внепечного легирования железоуглеродистых сплавов в ковше включает выпуск железоуглеродистого расплава из сталеплавильного агрегата в ковш, подачу в ковш в процессе выпуска расплава раскислителей и легирующих, при этом расплав легируют брикетами, содержащими карбид кремния 5÷80 мac.%, углеродистый материал 10÷85 мac.%, связующее остальное, а после выпуска расплав раскисляют алюминием и доводят по химическому составу ферросплавами, причем брикет дополнительно содержит некондиционную мелочь ферромар- ганца при соотношении кремния к марганцу 1:(2,2÷3,7), а в качестве карбида кремния металлургического используют его шламы, в качестве же углеродистого материала используют материалы термообработанные углеродсодер- жащие электродного производства.
Брикет может дополнительно содержать некондиционную мелочь ферромарганца при соотношении кремния к марганцу - 1:(2,2÷3,7), а в качестве карбида кремния металлургического можно использовать его шламы. В качестве углеродсодержащей смеси могут быть использованы материалы термообработанные углеродсодержащие электродного производства.
Насыщение железоуглеродистого сплава кремнием и углеродом проходит за счет взаимодейстивия карбида кремния с расплавом по реакции:
SiCтв+ Fe = [Si] Fθ + [c]Fβ
С ассимиляцией кремния и углерода расплавленным металлом. Совместное введение кремния и углерода в соединении, которое является химически инертным, обеспечивает достижение заданных параметров по химсоставу.
Комбинация углеродсодержащих материалов с карбидом кремния обеспечивает достаточность процесса науглераживания. Углеродсодержащие материалы по TУ1914-01827208846-99 и/или
TУ914-00194042-026-01 как и карбид кремния являются продуισами хими- котермических реакций чистых компонентов, поэтому они не содержат вредных примесей (сера, фосфор, цветные металлы), которые негативно влияют на качество стали. Снижение себестоимости железо - углеродистого сплава осуществляется за счет того, что углеродсодержащие материалы и шламы карбида кремния являются вторичным сырьевыми материалами, обладающими ценными металлургическими свойствами при сравнительно низкой цене.
Незначительное содержание вредных примесей также позволяет сэко- номить материально-энергетические ресурсы на их удаление из расплава, что также снижает себестоимость продукта.
Пределы введения механической смеси карбида кремния металлургического и/или его шламов с материалом углеродистым (TУ1914- 01827208846-99) и/или материалом термообработанным углеродсодержа- щим электродного производства (TУ1914-00194042-026-01) объясняются физико-химическими закономерностями легирования спокойных и полуспокойных марок сталей, а также их конечным химическим составом и выбрано эмпирическим путем.
При меньших значениях сталь будет недостаточно раскисленная и не будет соответствовать марочному химическому составу. Большее количество давать экономически не целесообразно, что также не обеспечит необходимый состав стали и снизит температуру расплава.
Введение механической смеси или брикетов в указанных пределах снижает окисленность стали и позволяет получить достаточно раскислен-
ный металл (спокойный, полуспокойный) заданного химического состава при экономии алюминия.
Введение алюминия в качестве раскислителя объясняется физико- химическими закономерностями раскисления сталей. При меньших значе- ниях сталь будет недостаточно раскисленной, кипящей.
При больших значениях в стали будет избыточный алюминий и сформируются корундовые (альфа - AI2O3 ) неметаллические включения строчечного типа, и как следствие, снижение физико-механических свойств стали. Использование смеси в несбрикетирорванном виде приводит к выносу материала конвективными потоками и увеличивает расход материала, что отражается на себестоимости конечного продукта.
Введение механической смеси в виде брикетов позволяет избежать выноса мелкой фракции и более эффективно использовать действующие компоненты, строго соблюдая их заданные соотношения.
Пределы содержания компонентов в составе брикета объясняются физико-химическими закономерностями легирования железо - углеродистых расплавов и химическим составом стали.
Лучшие варианты осуществления изобретения
ПРИМЕР 1
Опытные плавки проводили на 250 - тонном конвертере при выплавке спокойных и полуспокойных марок сталей. После окончания плавки металл из конвертера, содержащий С - 0,04% Si - 0,0015% сливали в ковш. По наполнении 1/3 ковша под струю металла вводили брикеты. Подачу брикетов завершали после выпуска примерно 70% металла. Доводку металла по марганцу осуществляли путем дачи в ковш ферромарганца ФMн78. Окончательное раскисление металла проводили чушковым алюминием AB 87. Данные опытных плавок приведены в таблице 1.
Таблица 1
*) - полученные сплавы не соответствуют заданным марочным сталям
При содержании в составе брикета карбида кремния или его шламов (могут быть также в смеси) в количестве 5 - 80 мае. % обеспечивается марочное содержание кремния в стали. При меньших значениях содержание кремния не будет соответствовать марочному. При больших значениях появится избыток кремния, неотвечающий марочному, способствующий образованию силикатных неметаллических включений.
При содержании в составе брикета материала углеродистого и/или материала термообработанного углеродсодержащего электродного производ- ства в пределах 10 - 85 мае. % обеспечивается необходимое содержание
углерода. При меньших значениях не будет обеспечиваться необходимое снижение окисленности стали, при больших значениях будет возникать избыток углерода сверх необходимых значений.
Связующее в количестве - остальное, обеспечивает необходимую прочность брикетов при транспортировке и перегрузках. В качестве связующего можно использовать все известные связующие (цемент, мука, жидкое стекло, брикетин и т.д.).
Заявляемые брикеты позволяют легировать сталь в ковше, строго соблюдая соотношение Si/С. Соотношение компонентов брикета варьируется исходя из конкретных производственных условий и содержанием Si' и С в готовом металле заданной марки.
ПРИМЕР 2
Опытные плавки проводили на 250-ти тонном конвертере при выплав- ке спокойных и полуспокойных марок сталей. После окончания плавки металл из конвертера, содержащий С - 0,04% Si - 0,0015% Mn - 0,065% сливали в ковш. По наполнении 1/3 ковша под струю металла вводили брикеты дополнительно содержащие мелочь ферромарганца при соотношении кремния к ферромарганцу 1:(2,2÷3,7). Подачу брикетов завершали после выпуска примерно 70% металла. Дополнительную доводку металла по марганцу не проводили. Окончательное раскисление металла проводили чушковым алюминием AB 87. Данные опытных плавок приведены в таблице 2.
Таблица 2
Анализ таблицы 2 показывает, что при соотношении в составе брикета кремния к марганцу 1 :(2,2÷3,7) обеспечивается оптимальная технологичность процесса и получение заданного химического состава стали. Использование в составе брикета некондиционной мелочи ферромарганца позволит снизить себестоимость выплавляемой стали.
Анализ научно-технической и патентной литературы показывает отсутствие совпадений отличительных признаков заявляемого способа по сравнению с известными техническими решениями в данной области.