Способ раскисления стали в ковше

СПОСОБ РАСКИСЛЕНИЯ СТАЛИ В КОВШЕ Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к технологическим приемам производства высококачественной низкоуглеродистой стали. Согласно изобретению способ раскисления стали в ковше заключается в введении посредством высокоскоростного потока в струю расплава в процессе его слива из технологического агрегата в ковш гранулированного или кускового раскислителя, имеющего плотность ниже плотности расплава в ковше и направляемого в расплав с возможностью проникновения его внутрь струи, при этом раскислитель в струю расплава вводят с импульсом потока, не превышающим 318,6 Н и обеспечивающим проникновение раскислителя непосредственно внутрь расплава со скоростью, определяемой из условия равновесия динамического напора высокоскоростного потока и статического давления внутри металла на глубине проникновения раскислителя в струю расплава, осуществляемого изменением импульса потока. Возможны варианты выполнения способа раскисления, предусматривающие, что раскислитель вводят в струю расплава, сливаемого в ковш из технологического агрегата, с помощью дробеструйной установки или в качестве раскислителя используют гранулированный или кусковой алюминий с размером гранул или кусков 3,0-12,0 мм, который вводят в струю расплава,сливаемого в ковш из технологического агрегата, с помощью дробеструйной установки, при этом место внедрения алюминия в струю металла устанавливают в зависимости от его фракционного состава: чем мельче размер гранул, тем ближе место внедрения потока в струю к поверхности расплава в заполняемом ковше. Применение предложенного изобретения позволяет снизить угар раскислителя, повысить его усвоение и улучшить качество металла.(MD), Лозин Геннадий Аркадьевич (UA),Деревянченко Игорь Витальевич (MD),Хлопонин Виктор Николаевич (RU), Туровский Владимир Константинович (LV),Савьюк Александр Николаевич (MD),Дорн Константин Филиппович (DE),Яковенко Владимир Владимирович (LV),Францки Рената, Хшеле Александр (DE) 014276 Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к технологическим приемам производства высококачественной низкоуглеродистой стали. Неизменным и особенно важным процессом, используемым при производстве высококачественных сталей, является процесс раскисления или удаления из подготовленного к разливке расплава избыточного кислорода. Наиболее распространенным приемом ввода раскислителя - алюминия является прием ввода алюминия в ковш в виде кусков или в чушках или соизмеримых с ними кусках. При таком вводе материала раскислителя степень усвоения полезного элемента раскислителя расплавом находится на крайне низком уровне (например, для алюминия 5-20%) и отличается крайней нестабильностью. Сам метод ввода требует значительных затрат ручного труда. Для уменьшения угара раскислителей применяются методы ввода раскислителей в ковш в измельченном кусковом или гранулированном виде. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ раскисления стали в ковше, включающий ввод в расплав в процессе его слива из технологического агрегата в ковш гранулированного или кускового раскислителя, имеющего плотность ниже плотности расплава в ковше (Ю.Ф.Вяткин, В.А. Вихревчук, В.Ф. Поляков и др. "Ресурсосберегающая технология раскисления стали алюминием в ковше", Бюллетень "Черметинформация",6, 1990, с. 53-55 и патент Великобритании 1153117, 1968). Однако известные методы при всех их преимуществах не исключают возможность потерь раскислителя ввиду того, что часть его сгорает за счет кислорода воздуха, не успевая раствориться в металле,что приводит к потерям раскислителя и понижает качество металла. Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение качества металла за счет обеспечения полного усвоения раскислителя путем стабильного во времени и пространстве проникновения в струю раскислителя, в частности, гранул алюминия размером гранул или кусков 3-12 мм с импульсом (i) от 40 до 318,6 Н при условии обеспечения равновесия динамического напора изменением импульса концентрированного высокоскоростного потока раскислителя в зависимости от высокоскоростного потока и статического давления внутри металла струи. Кроме того, такое решение позволяет варьировать точным количеством раскислителя, используемого для формирования требуемых свойств стали, и обеспечить снижение угара раскислителя. Технический результат достигается тем, что в известном способе раскисления стали в ковше, включающем введение посредством высокоскоростного потока в струю расплава в процессе его слива из технологического агрегата в ковш гранулированного или кускового раскислителя, имеющего плотность ниже плотности расплава в ковше и направляемого в расплав с возможностью проникновения его внутрь струи, раскислитель в струю расплава вводят с импульсом потока, не превышающим 318,6 Н и обеспечивающим проникновение раскислителя непосредственно внутрь расплава, со скоростью, определяемой из условия равновесия динамического напора высокоскоростного потока и статического давления внутри металла на глубине проникновения раскислителя, в струю расплава, осуществляемого изменением импульса потока. Возможны другие варианты осуществления способа раскисления, согласно которым необходимо,чтобы условие равновесия динамического напора высокоскоростного потока и статического давления внутри металла достигало бы при выполнении соотношения 21/2=l2g,где- скорость потока реагента; 1 и 2 - плотность потока реагента и жидкой стали;l - глубина погружения реагента в расплав, обеспечиваемая для этой гранулы, при этом раскислитель используют с размером гранул или кусков 0,5-12 мм; раскислитель вводили бы в струю расплава, сливаемого в ковш из технологического агрегата, с помощью дробеструйной установки, которая была бы установлена с возможностью изменения своего положения относительно струи и обеспечения тем самым проникновение раскислителя непосредственно внутрь расплава в зависимости от размера раскислителя и дальности расположения установки от струи. Особенностью изобретения является определение учета при определении количества раскислителя,требуемого для получения определенного качества стали импульса потока раскислителя. направляемого в струю жидкого металла, поскольку величина импульса потока определяет силу воздействия струи раскислителя на массу жидкого металла. От импульса потока зависят процессы перемешивания, т.е. относительно равномерного рассредоточения раскислителя по массе жидкого металла, и его количество. Согласно изобретению, для того чтобы ввести гранулы непосредственно внутрь расплава с импульсом потока, не превышающим 318,6 Н, требуемого количества, необходимо придать гранулам или кускам скорость импульса, обеспечивающую для этой гранулы условие равновесия динамического напора высокоскоростного потока и статического давления внутри металла-1 014276 21/2=l2g, где- скорость потока реагента; 1 и 2 - плотность потока реагента и жидкой стали;l - глубина погружения реагента в расплав. Проведенные расчеты показывают, что для обеспечения условий внедрения гранулированного алюминия фракцией 3-12 мм непосредственно в струю сливаемого из сталеплавильного агрегата в ковш раскислитель необходимо подавать с импульсом потока (i), определяемым из диапазона 40-318,6 Н. Приведенные сведения не исчерпывают все возможные значения импульса потока и определены только для алюминия, при этом применение только дробеструйной машины позволяет достигать погружения раскислителя в расплав как в струю, так и под зеркало металла в ковше. Обычно такие машины оборудуются дозирующими устройствами и позволяют вдувать раскислитель порциями от 50 до 200 кг. Другой особенностью изобретения является то, что место внедрения алюминия в струю устанавливают в зависимости от его фракционного состава, при этом чем мельче размер гранул, тем ближе место внедрения потока в струю к поверхности расплава в заполняемом ковше. При грануле размером менее 3,0 мм гранулы расплавляются в момент соприкосновения со струей металла, что приводит к значительному окислению раскислителя кислородом воздуха. Подача раскислителя фракцией свыше 12 мм приводит к возникновению трудностей работы дробеструйной установки по внедрению раскислителя в расплав и также дополнительному сгоранию раскислителя на воздухе. При движении расплава от среза выпускного отверстия или носка желоба металл дробится, захватывает при своем движении кислород из воздуха, что приводит к его угару. Мощности перемешивания струи так велики, что если давать на срез желоба раскислитель мелкой фракции, то он практически в ковш не попадает, а, следовательно, при подаче реагента в струю для каждого реагента необходимо определить величину импульса потока, количество и место внедрения в струю, при котором потери реагента раскислителя минимальны. Пример 1. Способ реализован при выплавке стали марки 20 в дуговой печи. Металл раскисляли марганцем и кремнием. При выпуске металла в ковш вводили алюминий в виде дроби фракцией 6 мм порциями по 100 кг при помощи дробеструйной установки производительностью 400 кг/мин. Давление воздуха в трассе 5 атм. Транспортировочная трасса была выполнена из металлической трубы, которая обеспечивала подачу потока алюминия в струю расплава на удалении от нее около 1,5-2,0 м. Расплав выпускали из печи с температурой 1545 С. Алюминий вводится в расплав металла с импульсом 200 Н в количестве, определяемом из расчета не более 1,5 кг на 1 т стали. При раскислении стали заявленным способом содержание кислорода в ней составило 0,005-0,006% при остаточном содержании алюминия 0,022%. В той же стали, выплавленной по известному способу,содержание кислорода равнялось 0,006-0,007% при остаточном содержании алюминия 0,01%. Применение предложенного изобретения позволяет снизить угар раскислителя, повысить его усвоение, существенно улучшить качество металла и, как следствие, уменьшить энергетические затраты на эксплуатацию установки. Немаловажным при эксплуатации установки является выполнение условия безопасности персонала при введении раскислителя в струю жидкого металла за счет точного дозирования его количества, исключающего возникновение излишек раскислителя и, как следствие, их разбрызгивание. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ раскисления стали в ковше, включающий введение посредством высокоскоростного потока в струю расплава в процессе его слива из технологического агрегата в ковш гранулированного или кускового раскислителя, имеющего плотность ниже плотности расплава в ковше и направляемого в расплав с возможностью проникновения его внутрь струи, отличающийся тем, что раскислитель в струю расплава вводят с импульсом потока, не превышающим 318,6 H и обеспечивающим проникновение раскислителя непосредственно внутрь расплава со скоростью, определяемой из условия равновесия динамического напора высокоскоростного потока и статического давления внутри металла на глубине проникновения раскислителя в струю расплава, осуществляемого изменением импульса потока. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что условие равновесия динамического напора высокоскоростного потока и статического давления внутри металла достигают при выполнении соотношения 21/2=l2g,где- скорость потока реагента; 1 и 2 - плотность потока реагента и жидкой стали;l - глубина погружения реагента в расплав, обеспечиваемая для этой гранулы, при этом раскислитель используют с размером гранул или кусков 0,5-12 мм, а импульс (i) - от 40 до 318,6 Н (Н - Ньютон,равный кгм/с 2).-2 014276 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что раскислитель вводят в струю расплава, сливаемого в ковш из технологического агрегата, с помощью дробеструйной установки. 4. Способ но п.3, отличающийся тем, что дробеструйная установка установлена с возможностью изменения своего положения относительно струи и обеспечения тем самым проникновения раскислителя непосредственно внутрь расплава в зависимости от размера раскислителя и дальности расположения установки от струи.