(54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ(54) METHOD OF MANUFACTURE OF LOW-CARBON STEEL
Изобретение относитс к черной металлургии конкретнее, к выплавке низкоуглеродистой стали с вакуумной обработкой металла. Известен способ выплавки стали, при осуществлении которого струйному рафинированию в потоке подвергают нераскислеиную сталь, содержащую 0,11-0,08% С и 0,25-0,40% Мп 1 Однако этот способ не пригоден дл получени низкоуглеродистой спокойной стали, так как не обеспечивает получение стабильного химического состава при низком содержании (0,02-0,05%) углерода. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому вл етс способ производства стали, включающий выплавку в сталеплавильном агрегате полупродукта , частичное раскисление и легирование и непрерывное вакуумирование 2. К недостаткам известного способа относитс неполное использование раскисл ющих способностей углерода, содержащегос в расплаве, и, как следствие, наблюдаетс повышенна окисленность металла после завершени процесса порционного вакуумировани из-за натекани кислорода из атмосферы, футеровки ковща и шлака, наход щегос в ковше, трудность вписани этого способа в услови непрерывной разливки металла, особенно плавка на плавку. Цель изобретени - ускорение процесса вакуумировани , повышение глубины рафинировани стали и улучшение качества металла. Поставленна цель достигаетс тем, что в способе производства стали, включающем выплавку в сталеплавильном агрегате полупродукта , частичное раскисление н легирование и непрерывное вакуумирование, в расплаве, непрерывно подаваемом в вакуумную камеру, поддерживают отношение концентрации углерода к концентрации кислорода в 1,1-2,1 раза выше стехиометрического, а давление в камере измен ют от 0,65-1,25 до 5,40-6,0 кПа пропорционально изменению отношени произведени исходных концентраций углерода и кислорода к произведению их равновесных концентраций от 1,2-1,3 до 1,7-1,8. Поддержание в металле, подаваемом в вакуммную камеру, отношени в 1,1 2 раза выше стехиометрического, которое 3947 дл реакции ICJ + f0 СО составл ет 12/J 6-0,75, позвол ет реализовать то условие, что концентраци кислорода на границе раздела фаз выше среднеобьемной, так как кислород поверхностно активное вещество. Выполнение этого услови позвол ет ускорить протекание процесса вакуумированн металла и достичь большей глубины рафинировани . Изменение давлени в камере в зависимости от изменени отношени гги/гпр от 1,2-1,3 до 1,7-1,8 позвол ет создать оптимальные кинематические услови процесса и уменьшить вьшос металла и пы ли из вакуумной камеры, что способствует сушествешюму повышению стойкости оборудован и .уменьшению эксплуатационных затрат при осуществлении предлагаемого способа. Все приемы и параметры определены в ус-. лови х лабораторных и опытно-промышленньтх экспериментов. Установлено, что дл ускорени процесса вакуумировани необходимо, чтобы отношение tCJ / превышало стехиометрическое в 1,1 раза, когда нужно получить низкие значени концентрации углерода в готовом металле . Дальнейшее уменьшение этой величины нецелесообразно из-за сильного возрастани концентрации кнслорода, так как их взаимосв зь имеет нелинейный характер. Максимальна величина (2,1) превышени этого отношени целесообразно, когда нужно получить низкое значение концентрации кислорода в готовом металле. .Дальнейшее возрастание этой величины нецелесообразно, так как это может привести к повышению концентрации углерода, выше, чем это требуетс дл большого класса низкоуглеродистых марок сталей. Определено, что дл улучшени кннетических условнй процесса вакуумировани целесоо разно иметь давление (0,65-1,25 кПа или 4,99 ,4 мм рт. ст.), когда отношение ппф /т р составл ет (1,2-1,3). Дальнейшее уменьшение этих параметров нецелесообразно, так как это увеличивает вынос металла и пыли из вакуумной камеры, что резко ухудшает услови эксплуатации оборудовани и снижает его стойкость. Максимальное давление (5,40-0,6 кПа или 40-45 мм рт. ст.) целесообразно иметь при отношении (1,7-1,8), увеличивать более значение этих параметров нецелесообразно, так как это приводит к уменьшению глубины рафинировани металла из-за затухаюшего харак ра процесса и вызывает необходимость увеличени времени пребывани металла в вакуумн камере и, следовательно, снн кение ее производительности . Изменение давлени в вакуумной камере целесообразно производить пропорционально изменению олюшени т /тр.. Изменение этих отношений в пределах (1,2-1,3) (1,7-1,8) обеспечивает спокойное проте| :ание процесса и достижение необходимой глубины рафинировани . Нижний предел (1,2-1,3) лимитируетс термодинамикой процесса, а ве1)хний предел (1,6-1,7) - повышением угара железа в. сталеплавильных агрегатах. Пример 1. При выплавке в 300-тонном конвертере стали марки 05КП в конвертер загружают лом и заливают чугун, затем металл продувают кислородом. Во врем продувки в конвертер присаживают известь и плавиковый шпат. Металл в конвертере продз вают до содержани углерода 0,06%. Во врем выпуска расплава из конвертера в ковш присаживают марганец и алюминий из расчета снижени концентрации кислорода до 0,060%. После продувки металла аргоном ковш подают на стенд МНЛЗ, затем стыкуют с вакуумной камерой, котора устанавлива(;тс между основным и промежуточным ковшом. В вакуумную камеру подаетс металл, в котором отношение превышает стехиометрическое в 1,31 раза, при этом отношение тф/п1р составл ет 1,41 и, исход из него, в камере создают давление, равное 2,3-2,9 кПа. За счет контакта с окислительным шлаком и снижени температуры металла содержа «се углерода уменьшаетс с 0,06 до 0,05%, а отношение ( будет в 1,1 раза вьш1е стехиометрического , и отношение mJm снизитс до 1,2. Соответственно этому значение давлени в вакуумной камере уменьшают до 0,65-1,25 кПа и при таком давлении заканчивают разливку плавки. Пробы металла, отобранные от сл бов, показали , что в литом металле концентраци тлерода составл ла 0,03, а кислорода 0,025%, что свидетельствует о высоком качестве металпа, т. е. полученна сталь по своим свойствам соответствует классу полуспокойных сталей, предназначенных дл ВГВ. Пример 2. В 100-тошюй электродуговой печи выплавл ют марку стали 08ПС, предназначенную дл производства белой жести. В печь заваливают 100 т металлического лома. 5 чушкового чугуна, 800 кг коксика и 3 т извести. После расплавлени металл продувают кислородом с одновременным спуском первичвичного шлака. Продувку металла заканчивают при содержании углерода в расплаве 0,085%. Во врем выпуска расплава в ковш присаживают ферросилиций из расчета снижени концентрации кислорода 0,053%. В вакуумную камеру подают металл, в котором-отношение С / 0 превышает стехиометрическое в 2,Граза, а отнршение гПф/ ШрThe invention relates to ferrous metallurgy, more specifically, to the smelting of low carbon steel with vacuum processing of metal. There is a method of steelmaking, in the implementation of which non-alkaline steel containing 0.11-0.08% C and 0.25-0.40% Mp 1 is subjected to jet refining in a stream. However, this method is not suitable for producing low-carbon calm steel, since does not provide a stable chemical composition with a low content (0.02-0.05%) of carbon. The closest in technical essence and the achieved result to the proposed method is the production of steel, including smelting in the steel intermediate product, partial deoxidation and alloying and continuous vacuuming 2. The disadvantages of this method include the incomplete use of deoxidizing melted carbon and as a result, an increased oxidation of the metal is observed after the completion of the batch evacuation process due to the leakage of oxygen from the atmosphere, uterovki kovscha and slag present in the ladle, the difficulty refinement of this method under the conditions of continuous casting of metal, particularly for smelting melting. The purpose of the invention is to accelerate the evacuation process, increase the depth of refining of steel and improve the quality of the metal. The goal is achieved by the fact that in the method of steel production, which includes smelting in the steelmaking aggregate, partial deoxidation and doping and continuous vacuuming, in the melt continuously fed into the vacuum chamber, the ratio of carbon to oxygen concentration is 1.1-2.1 times the stoichiometric, and the chamber pressure varies from 0.65-1.25 to 5.40-6.0 kPa in proportion to the change in the ratio of the product of the initial concentrations of carbon and oxygen to the product of their equilibrium end Indications from 1.2-1.3 to 1.7-1.8. Maintaining a ratio of 1.1 to 2 times the stoichiometric ratio in the metal supplied to the vacuum chamber, which 3947 for the reaction ICJ + f0 CO is 12 / J 6-0.75, makes it possible to realize that the oxygen concentration at the interface phases are higher than volume-average, since oxygen is a surfactant. Fulfillment of this condition allows to accelerate the process of the evacuated metal and to achieve a greater depth of refining. The change in pressure in the chamber, depending on the change in the ratio ggi / gpr from 1.2-1.3 to 1.7-1.8, creates optimal kinematic conditions of the process and reduces the metal durability equipped and. reduction of operating costs in the implementation of the proposed method. All techniques and parameters are defined in US-. fishing laboratories and experimental industrial experiments. It has been established that to speed up the vacuuming process, it is necessary that the tCJ / ratio be 1.1 times higher than the stoichiometric, when it is necessary to obtain low values of the carbon concentration in the finished metal. A further decrease in this value is impractical due to a strong increase in the concentration of the oxygen, since their interrelationship is nonlinear. The maximum value (2.1) exceeding this ratio is advisable when it is necessary to obtain a low value of the oxygen concentration in the finished metal. A further increase in this value is impractical because it can lead to an increase in carbon concentration, higher than that required for a large class of low carbon steel grades. It has been determined that, in order to improve the conditions of the vacuum process, it is advisable to have a pressure (0.65-1.25 kPa or 4.99, 4 mmHg), when the ratio PPP / t p is (1.2-1 3). Further reduction of these parameters is impractical because it increases the removal of metal and dust from the vacuum chamber, which drastically worsens the operating conditions of the equipment and reduces its durability. The maximum pressure (5.40-0.6 kPa or 40-45 mmHg) is advisable to have with the ratio (1.7-1.8), to increase more the value of these parameters is impractical, as this leads to a decrease in the refining depth metal due to the damped nature of the process and necessitates an increase in the residence time of the metal in the vacuum chamber and, therefore, a decrease in its performance. The change in pressure in the vacuum chamber should be carried out in proportion to the change in the solution t / tr .. The change in these relations within (1.2-1.3) (1.7-1.8) provides a quiet prote | : process and achievement of the necessary depth of refining. The lower limit (1.2–1.3) is limited by the thermodynamics of the process, while the upper limit (1.6–1.7) is limited by the increase in the iron's carbon loss. steelmaking aggregates. Example 1. When smelting in a 300-ton converter of steel grade 05КП, scrap is loaded into the converter and cast iron is poured, then the metal is blown with oxygen. During the purge, lime and fluorspar are planted in the converter. The metal in the converter is prodded to a carbon content of 0.06%. During the discharge of the melt from the converter, manganese and aluminum are seated in the ladle at the rate of reducing the oxygen concentration to 0.060%. After purging the metal with argon, the ladle is fed to the caster stand, then docked to the vacuum chamber, which is installed (; between the main and intermediate buckets. Metal is fed into the vacuum chamber, in which the ratio exceeds the stoichiometric ratio by 1.31 times is 1.41 and, starting from it, a pressure of 2.3-2.9 kPa is created in the chamber. Due to the contact with the oxidizing slag and the reduction of the temperature of the metal containing ce carbon decreases from 0.06 to 0.05% and the ratio (will be 1.1 times the stoichiometric, and the ratio mJm will decrease c. to 1.2. Accordingly, the pressure in the vacuum chamber is reduced to 0.65-1.25 kPa and the casting of the melt is completed at this pressure. Metal samples taken from slabs showed that the concentration of hydrogen chloride in cast metal was 0 , 03, and oxygen is 0.025%, which indicates the high quality of the metalpack, i.e., the resulting steel corresponds in its properties to the class of semi-quiescent steels intended for HBV. Example 2. production of tinplate. 100 tons of scrap metal is poured into the furnace. 5 pig iron, 800 kg of coke and 3 tons of lime. After melting, the metal is purged with oxygen while simultaneously descending the primary slag. Blowing metal finish when the carbon content in the melt 0,085%. During the release of the melt, ferrosilicon is applied to the ladle at the rate of a decrease in the oxygen concentration of 0.053%. Metal is supplied to the vacuum chamber, in which the C / 0 ratio exceeds the stoichiometric value by 2, Graza, and the hpf / Wp ratio