Способ выплавки стали

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ие «и.

3m С 21 С 7/10

J .Ъ, Ф" Гт .ЬМЛ.,;," 1 (1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3409950/22-02 (22) 24.03,82 (46) 07.07.83. Бюл. и 25 (72) В.E. Буланкин, Ю.В. Гавриленко, Б.С. Иванов. Э.В. Ткаченко, P.Ì. Мыльников, В.А. Иарышев и Ю.Д. Смирнов (71) Череповецкий ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени металлургический завод им. 50-летия АЗССР (53 ) 669, 046 517 (088. 8 ) (56) 1. Авторское свидетельство СССР и 603674, кл. С 21 С 7/00, 1978, 2. Заявка Франции И 2316334, кл. С 21 С 7/10, 1977. (54)(57 ) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ, включающий расплавление, обезуглероживание расплава газообразным кислородом, скачивание окислительного шлака, и присадку в печь алюминия, кремния, извести и плавикового шпата, легирование в ковше, обработку расплава печным шлаком и вакуумирование с ,одновременной продувкой расплава аргоном, î t.ë и ч а ю шийся. тем, что, с целью повышения качества и магнитных характеристик стали, алюминий и кремний вводят в печь в количестве соответственно 0,100,14 и 0,10-0,15 кг/т стали на

1 кг/т стали шлакообразующих,введенных в печь после скачивания окислительного шлака, а вакуумирование начянают после установления расхода аргона на продувку, обеспечивающего освобождение расплава от шлака на поверхности, равной 1.0-20 ". от всей площади поверхндсти в ковше.

С::

Содержание элементов, вес. 3

Снятие пробы

SiO АЛОЭ Fe

МпО

Mg0СаО

Перед выпуском

В ковше

В ковше после обработки аргоном в вакууме

1 102

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к выплавке кремнистой стали в дуговых печах.

Известен способ выплавки кремнистой стали, при котором вначале выплавляют полупродукт в конвертере, затеи производят раскисление расплава и легирование ферросилициеи в ковше, после чего металл вакуумируют и присаживают при вакууиировании определенное количество алюминия для связывания азота (1 ) .

Недостатком этого способа являет-: ся невозможность удаления серы из расплава, так как при его осуществлении нельзя получить шлак с высокой десульфурирующей способностью.

Присадка ферросилиция в нераскисленный металл (раскисление и легирование происходят в ковше одновременно) приводит к высокому и нерегулируеио" му угару кремния, загрязнению метал-. ла мелкодисперсныии включениями кремнезема, приводящему к ухудшению магнитных характеристик готовой стали.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ выплавки стали, вклю чающий расплавление, обеэуглерожива. ние расплава газообразным кислрродом, скачивание окислительного -шлака, присадку в печь алюминия, кремния, извести и плавикового шпата, легирование в ковше, обработку расплава печным шлаком при выпуске из печи и вакуумирование.,с одновременной продувкой расплава аргоном (2 1.

Однако по известной технологической схеме. сохраняется перелив из ковт ша в ковш и связанные с ним повыше-, ние содержания азота в расплаве при переливе и дополнительное окисление металла кислородом воздуха. Кроме того, наличие в схеме выплавки перелива обработки в два приема затяги17,15 17,0 5,47

17,7 20,0 2,05

21,03 22,63 0,50

7235 2 вает плавку, требует дополнительного перегрева металла в печи, что в свою очередь вызывает повышенный угар легирующих элементов и раскислителей.

Целью изобретения является повышение качества и иагнитных характеристик стали.

Поставленная цель достигается тем, что по способу выплавки стали, включающему. расплавление, обезуглероживание расплава газообразным кислородом, скачивание окислительного шлака, присадку в печь алюминия, кремния, извести и плавикового шпата, 5- легирование в ковше, обработку расплава печныи шлаком и вакуумирование с одновременной продувкой расплава аргонои, алюминий и кремний вводят в печь.в количестве соответственно

0,10"0,14 и 0; 10-0,15 кг/т стали на

1 кг/т стали алакообразующих, введенных в печь после скачивания окислительного шлака, а вакуумирование начинают после установления расхода аргона на продувку расплава в козше, обеспечивающего освобождение расплава от шлака на поверхности, равной

10-203 от всей площади поверхности в ковше.

Способ опробован при выплавке электротехнической стали, легированной 34 кремния, в 100-тонных дуговых печах. На основании проведенных пла-. вок установлено, что достаточно эффективная десульфурация стали печныи шлаком при выпуске из печи и последующей обработке аргоном в вакууме происходит лишь в том случае, если к иоменту выпуска в печи сформирован достаточно химически активный алак по отношению к сере при одновременном .обеспечении содержания в стали алюминия на уровне 0,02-0,034.

Средние данные по содержанию элементов в опытных плавках даны в .

45 табл, 1 и 2. Т а б л и ц а

11,76 1,77 0,058 Остальное

17,0 0,53 .0,218

13,78 0,23 0 34

1027235

Т а б л и ц а 2 е

Содержание элементов, вес.3

Элементы

Перед выпуском

В ковше

0,0235

Сера

О, 011

0,0053

Алюминий (кислоторастворимый ) О 029

0,017

О, 021 использовать в процессе обработки металла шлаком из-эа недостаточной продолжительности контакта шлака и металла. Продолжительность обработки. ограничивается температурными условиями выплавки. Таким образом, больший расход такого дорогостоящего материала, как алюминий,. не оправдывается -при последующем использова30 нии шлака с высоким содержанием глинозема. Кроме того, присадка алюминия более 0,14 кг/т на 1 кг/т шлакообразующих приводит к увеличению остаточных содержаний алюминия в металЗ ле, что приводит к. ухудшению магнитных характеристик стали.

Присадка кремния в количестве менее 0,10 кг/т на 1 кг/т шлакообразующих, введенных в печь после скачи40 вания окислительного шлака, приводит . к недостаточному раскислению металла и шлака, что в свою очередь влеJ чет дополнительныи расход алюминия.

Присадка более 0,15 кг/т на 1 кг/т

45 шлакообразующих приводит к повышен-, ному, содержанию кремнезема в шлаке

1 .вследствие, окисления кремния кислородом металла и шлака, что ухудшает десульфурирующую способность шлака.

Указанное необходимое количество . шлака (45-50 кг/т ) достигают присад- . кой 20-25 кг/т извести и 3-5 кг/т плавикового шпата с учетом остаточного окислительного шлака, количество которого на опытных плавках составляет. 5- 1О кг/т, так как полностью окислительный шлак скачать не удается.

С учетом фактического коэффициента распределения серы для получения конечного содержания серы в стали на уровне 0,005-0,0074 необходимо иметь не менее 45-50 кг/т шлакового расп" лава укаэанного состава. Указанных составов шлака достигают, если в печь после скачивания окислительного шлака присаживают на каждый килограмм введенных после окислительного периода шлакообразующих 0,100, 14 кг/т алюминия и О, 1О 0,15 кг/т кремния. Присаженный алюминий почти полностью окисляется кислородом металла и остаточного шлака, образовывая глинозем, переходящий в шлак.

Из присадки кремния две трети переходит в металл, треть - окисляется образуя кремнезем, .переходящий в шлак. Укаэанные соотношения добавок позволяют сформировать достаточно активный шлак, с помощью которого удаляют серу в процессе выпуска расплава из печи и в период обработки аргонам в вакууме.

Присадка алюминия в количестве менее 0,10 кг/т на 1 кг/т шлакообразующих приводит к недостаточному раскислению шалка и металла, при этом не достигается необходимого содержания глинозема в шлаке, что приводит к получению шлака с меньшей серо" поглотительной способностью.

Присадка алюмния в количестве более 0,1.4 кг/т íà I.. кг/т шлакообразующих способствует улучшению; свойств шлака, увеличению его сероемкости, однако это улучшение свойств шлака не представляется возможным

В ковше после-обработки аргоном в вакууме

5 102

Если количество остаточного шлака (по составу - известково-железистый ) на уровне 5-6 кг/т, то присаживают

25 кг/т извести и 3 кг/т плавиковогошпата.

При большем количестве остаточного шлака (на уровне 7-10 кг/т ) в печь присаживают меньше извести "

20 кг/т и 5 кг/т плавикового шпата.

Наличие некоторого количества остаточного шлака способствует быстрому растворению новой присадки шлакообразующих и формированию нового шлака.

Дефференцированная присадка алюминия и кремния для раскисления в зависимости от расхода шлакообраэующих обеспечивает получение окислов алюминия, кремния и кальция в шлаке в оптимальных соотношениях с точки зрения десульфурирующей способности шлака.

После выпуска металла иэ печи и обработки его печным шлаком при выпуске ковш с металлом устанавливают в вакуумную камеру и не накрывая камеру крышкой подбирают, такой расход аргона для продувки расплава в ковше, который обеспечивает оголение расплава на поверхности, равной

10-20 от всей площади поверхности в ковше. После этого, продолжая продувку аргоном, накрывают камеру крышкой и начинают вакуумирование. Установка оптимального расхода аргона на открытой камере облегчает визуальное наблюдение за поведением металла в ковше. Выполнение этой операции при вакуумировании затруднено, а в некоторых случаях вообще невозможно, так как наблюдению эа поведением расплава в ковше мешает выделяющийся при вакуумировании дым, количество которого значительно, особенно в первые минуты расплава.

Контроль расхода аргона по приборам не обеспечивает объективного контроля, так как на приборе фиксируется общий расход - на продувку и утечки, неизбежные в процессе продувки.

При расходе аргона с оголением поверхности расплава на площади ме нее 10 расплав недостаточно интенсивно перемешивается, не развиваются в полной мере масообменные процессы между металлом и шлаком, металлом . и газовой фазой.

При расходе аргона, сопровождающемся -оголением металла на площади более 20 всей площади поверхности

7235 б в ковше, происходит перемешивание расплава настолько интенсивно, что в процессе вакуумирования может иметь место выброс шлака из ковша.

Как показали опытные плавки, пере мешивание расплава под вакуумом аргоном с расходом, обеспечивающим при атмосферном давлении оголение расплава на,.площади 10-203 площади всей поверхности в ковше, сопровождается эффективным удалением водорода, серы . и неметаллических включений из расплава °

П р и и е р 1 . Сталь выплавляют в 100-тонной дуговой печи. Шихта состоит из стального лома и чугуна.

После расплавления шихты и нагрева ванны до 1600 С печь отключают и проводят окислительный период, проду20 вая расплав газообразным кислородом через сводовую фурму с интенсивностью

2400 нм /ч. При достижении содержа-ния углерода 0,0223 и температуры

1660 С продувку прекращают и скачивают окислительный шлак. Количество остаточного шлака составляет около

700 кг (7 кг/т ). После скачивания шлак в печь.присаживают 2000 кг (20 кг/т ) извести и 500 кг (5 кг/т ) плавикового шпата. Количество раскислителей, присаживаемых в печь, рассчитывают следующим образом.

Йдр = 0,10 (20 + 5) = 2,5 кг/т х х 100 = 250 кг

Ю ; = 0,12 (20 + 5) = 3,0 кг/т х х 100 = 300 кг рв5 ° (ggo/ )=.300: 0,65 = 460 кг, I

После присадки шлакообраэующих и раскислителей включают печь на

5 мин,, затем металл со шлаком перемешивают гребками и плавку выпускают в ковш. К моменту выпуска шлак содержит вес.4: SiO> 12,2; А120 22,1;

СаО 52; FeO 3,23; MgO 10," ; МпО 1,27

$0 051.

На дно сталеразливочного ковша, оборудованного устройством для бесстопорной разливки и пористой фур. мой для продувки аргоном, присаживают 6Я-ный ферросилиций для легирования кремнием (около 4,8 т ). Ковш с металлом устанавливают в камеру, замеряют температуру и устанавливают требуемый расход аргона, регулируя

его подачу вентилем и добиваясь освобождения поверхности расплава в ковше от шлака на площади 10-203 от всей площади поверхности. Устано7 . 10272 вив нужный расход аргона, накрывают камеру крышкой и начинают вакуумирование расплава. Обработку вакуумом проводят в течение 15 мин, постепенно увеличивая разрежение в камере до

3-5 мм рт.ст. Выдержка при указанном давлении составляет 5 мин. По окончании вакуумной обработки ковш с металлом подают на разливку.

Готовый металл содержит,Ф: С 0,032 1в

Si 2,97; Мп О,l7; $ 0,007; Б 0,008;

Al 0,018; О 0,004.

П. р и м е р 2 . Плавку выполняют по технологии, аналогичной примеру 1.

По достижении содержания углерода

0,0194 и температуры ванны 1670 С кислород отключают, скачивают окислительный шлак,.содержащий до 603 FeO.

Остаточное количество шлака составляет около 500 кг (5 кг/т ). Бросковой машиной присаживают 2500 кг 25 кг/т известя и 500 кг (5 кг/т) плавикового шпата. Количество присаживаемых в печь для раскисления алюминия и кремния составляет соответственно:

Яд » 0 14 (25 + 5, ) 412 кг/т х х 100 - =420 кг

Яе„= 0,15 (25 + 5) .= 4,5 кг/т х

35, х 100 = 450- кг

Ре и (659о)=-; 450:0,65 = 690 кг

Для быстрого формирования шлака печь включают на 7 мин, размешивают BBH ну гребками и плавку выпускают в ковш. Вакуумную обработку металла проводят по технологии, аналогичной описанной в примере 1.

Готовый металл содержит,4: С 0,029;

Si 3,02; Мп 0,20, S 0,005, N 0,009;

0 0,0038, Al 0,022.

При внедрении предлагаемой технологии выплавки в электросталеплавильном цехе Череповецкого металлургического завода удалось снизить отбраковку литых слябов и горячекатаного подката по дефектам "газовый пузырь", "трещина", снизить загрязненность металла неметаллическими включениями, улучшить структуру литого металла, повысить выход высших марок электротехнических сталей.

Кроме того, удалось улучшить ряд технико-экономических показателей выплавки в сравнении с ранее применявшейся технологией по схеме с легированием в печи и без вакуумной обработки (табл. 3).

10 м

0 Д х а зо о

63 L L

Э дФ

1(л

О !0

C 1-, 1027235

0О

СО л

ОЪ

ОО

1 л

Ю

С3 л

Ю

0О!

Ч !

Ч

СЭ

-Ф ФЧ

0:> л

СЧ м

Ю л

С7

С) л

Ю л

C) 1

°:Ф

Ю л

С!,Ю

I!

LA

С) Ю

С!

CV

СЭ

С! л

С3

I. 1!! л

СЧ

С3

Ct л

° 1 О

СЭ

С7 л

Ю сО м

С!

Ct л

С! .v R

CV

Ю C!. л

Ю

C) м

С3

ЕР л

СР

Ol

С!

0Э л

СЪ

j X

1лс

0О

СЗ

С! л

СЭ

00 м

Ю л

СЭ О

С!

СЗ л

Э л х о

Р la Э л

С!

C)

CV

С!

I, I

1

0О О

Ю л

С3

Ф с

Ю

С! л

C) ° О

° \

1о

» х

0) Э

CO

1 с о

0!: о а

1 с

Э

1X

° 0 I X t

1- е м о

v n. t- L S о ooо х 8о е х

-Ф л

LA

I

1. 0O м

1

1

1 I

1

I

I !

СЧ

1

I

1 .1

1

1

CA !

Ч

Ct о

S

Э 1 с х

Э ! л

z X ! Х

v т

X О

М». и щ !

0 щ а а Я

Х Y о щ !!!

I !

00 л

Ф S

Y m

V IЭ V

S Y

1- о о m с е о с

r c х

Ф X

I- д«!

Ф r

Б Ф а о э

Io s о

X C! лъ !

Ч О л

С!

LA о

I ! . 1

I со

С3

-а. (Р

t 1 Э

zoz ! в ах

Э X ttt, а Х !0!

I

1 !

1

I..

I

1

1

1 !

1

I !

1- f« о. щ

Ф-о с

Y о

1

1 !

CL (9 с о х х

Ф

IК

L о с

X с х

Ф Б

1- х !!! r

CO Q

Э о е

C

Э 2l

x m

Y о

Ф

3 >х

z o

x r

o o. х о о 1m

Я

Yx v х r

x e

Ф а

I- IX н о ад.

1- о

Ф

m x а а

Щ ttt с й

1

I

I

t

I

L с о о

1

Ф 1

II

1 о

)X

Ф

Э

6;

r

S

S а

C 1

1 !

I

1 о

1=

1

)X о

Ф

m !

0 с

I а

I о

I !

l

t

m б .0 Cf

9 r

6ХХ

1-aS

I" Э

gvm

1=: r c о

m Ф s

S Ю Iх о я х аm с z о с

I о я х Эфй сх»о

Ф S

1 1 !0

S Э S сх=т хо .V Y g

l о о I r

Q.к а с !Оае

Ф X XLA еО О л

o s ta 3 N

1- ю

CI., Э Э 1.с хса

A A Y.!

) Э X

m я ы

Это

Э C L й

0О м ! х

Э !

O a l0

CL 3 и! (: S x

» сГ

mom л=ах

1

I

1

I

1

1

1

I

1

1

1

I

1

l

I

I ! .!

1

1

1

1

Составитель Г. Прусс

Редактор Н. Егорова Техред Л.Пекарь

Корректор 6. Макаренко

Заказ 4675/29 Тираж 568 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 а филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

11 10272

Годовой экономический эффект от снижения расхода раскислителей и легирующих; добавочных материалов, сокращения продолжительности плавки, .расхода электроэнергии, увеличения

35 12 выхода годных слябов в электросталеплавильном цехе и подКата в листопрокатном цехе составляет при годовом производстве в 10 тыс. т около

240 тыс. руб.