Способ выплавки низкоуглеродистой стали в печи с кислой футеровкой

 

1. СПОСОБ ВЫПЛАВКИ НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ В ПЕЧИ С КИСЛОЙ ФУТЕРОВКОЙ, включающий расплавление шихты, кипение и рафинирование металла с перегревом расплава на 100200°С выше температуры его плавления, отличающийся тем, что. с целью повышения качества выплавляемого металла: и стойкости футеровки печи, в период кипения расплав последовательно обрабатывают карбонатами щелочных металлов и смесью порошков хемогенной шунгитовой породы и марганца, вводимой в металл в струе кислорода или сжатого воздуха. 2.Способ поп. 1, отличающий с я тем, что карбонаты щелочных металлов вводят в расплав в количе.стве 2-12% от веса печного шлака за одну продувку. 3.Способ по пп. 1 и 2, от л ичающийся тем, что карбонаты щелочных металлов вводятв расплав в виде поташа и безводной кальцинированной соды, взятых в соотношении

ИЕ (И) СООЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3(5)) С 21 С 5/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЪЙ

К ABTOPGHQMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3435583/22-.02 (22) 25.02.82 (46) 23.08.83. Бюл. 9 31 (72) A..È. Гузенков и С.И. Гузенков (53) 669.183.212(088.8) (56) ). Трубин К.Г. и Ойкс Г.Н. Металлургия стали. М., Металлургия, 1970, с. 162-180, 289-292.

2. Явойский В.И. Теория процессов производства стали. М., Металлург-. издат, 1963, с"..599-646.

3. Авторское свидетельство СССР

9 80854 1, кл. С 21 С 5/52, 12.02.79.

4. Гузенков A.È. и др. Современные проблемы создания высококачественных сталей и уменьшение отходов в черной металлургии. Тезисы докл.

Всесоюзн. :научи-техн. конф. М., МИСИС, 1981, ч. 2, с. 209-210. (54)(57) 1. СПОСОБ ВЫПЛАВКИ НИЭКОУГЛЕРОДИСТОИ СТАЛИ В ПЕЧИ С КИСЛОИ

ФУТЕРОВКОИ, включающий расплавление шихты,. кипение и рафинирование металла с перегревом расплава на 100200 С выше температуры его плавления, отличающийся тем, что, с целью повышения качества выплавляемого металла и стойкости футеровки печи, в период кипения расплав последовательно обрабатывают карбонатами щелочных металлов и смесью порошков хемогенной шунгитовой породы и марганца, вводимой в металл в струе кислорода или сжатого воздуха.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что карбонаты щелочных металлов вводят в расплав в количестве 2-12Ъ от веса печного шлака за одну продувку.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что карбонаты щелочных металлов вводят в расплав в виде поташа и безводной кальцини- Я рованной соды, взятых в соотношении (30-33):(67-70) соответственно.

4. Способ по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что смесь хемоген- ной шунгитовой породы и марганца вводят в расплав после достижения заданного содержания углерода s нем в соотношении (50-60):(40-50) сООт» ветственно при расходе шуигитового порошка 4,5-20,5 кг/т стали.

1036752

Изобретение относится к черной зталлургии и может быть использовано при выплавке ниэкоуглероднстой стали в печах с кислой футеровкой.

Известен способ выплавки низкоугл родистой стали в печи с кислой футеровкой,включающий загрузку шихты, расплавление, доводку и обеспечивающий восстановление кремния в пределах

0,14-0,18% (способ выплавки с частичным восстановлением кремния) и не менее 0,18Ъ (способ выплавки стали с полным восстановлением ;кремния или пассивный процесс) (1 ) и (2 ).

Недостатками способа выплавки стали с частичным восстановлением кремния являются высокая степень загрязненности металла неметаллическими включениями, пониженные механические свойства изделий из него и их высокий брак.

Недостатком способа выплавки стали с полным восстановлением кремния является невозможность получения с помощью него ниэкоуглеродистой стали (с содержанием углерода менее 0,25%), так как после достижения указанного предела содержания углерода восстановленный кремний начинает интенсивно окисляться, загрязняя металл мелкодисперсными включениями кремнеземистого стекла.

Известен способ выплавки стали в печах с кислой футеровкой, включающий раскисление в печи ферротитаном с последующим восстановительным периодом, раскисленне в ковше ферро- 35 марганцем и алюминием с целью получения углеродистой легированной ста" ли с содержанием кремния в узком интервале 0,20-0,40 вес.% Г3 ).

Наиболее близким к изобретению 4() по технической сущности и достигаемому результату является способ выплавки низкоуглеродистой стали в печах с кислой футеровкой, включающий расплавление шихты, кипение и рафи- 45 нирование металла с перегревом расп" лава на 100-200 С выше температуры . его плавления, периодические присадки железной и марганцевой руд и иэ" вестняки, раскисление селякомарганцем и ферросилицием по достижении заданного содержания углерода (4 ).

Недостатки известного способа высокий расход кремнесодержащих ферросплавов, низкая стойкость футеровки иэ-за повышенных присадок руды и известняка, взаимодействующих с нею, воэможность загрязнения металла зкзогенными неметаллическими включениями при разрушении наварки откосов кислой печи. бО

Целью изобретения является повышение качества выплавляемого металла и стойкости футеровки печи °

Укаэанная цель достигается тем, Что согласно способу, включающему 65 расплавление шихты, кипение и рафинирование металва с перегревом расплава на 100"200 С выше температуры его плавления, в период кипения расплав последовательно обрабатывают карбонатами щелочных металлов и смесью порошков хемогенной шунгитовой породы и марганца, вводимой в металл в струе кислорода или сжатого воздуха.

Карбонаты щелочных металлов вводят в расплав в количестве 2-12% от веса печного шлака эа одну продувку.

Карбонаты щелочных металлов вводят в расплав в виде поташа и без(водной кальцинированной соды, взятых в соотношении (30-33):(67-70) соответственно.

Смесь хемогенной шунгитовой породы и марганца вводят в расплав после достижения заданного содержания углерода в нем в соотношении (50-60): (40-50) соответственно при расходе шунгитового порошка 4,5-20,5 кг/т сталя.

Ввод карбонатов щелочных металлов, разлагающихся в жидком металле по реакции

МеСΠ— ъ ИеО + CO2Ф обеспечивает разжижение вязкого кислого шлака ассимилируемыми им окислами, что способствует увеличению массопереноаа кислорода через него и интенсифицирует процесс окисления углерода.

Выделяющийся при диссоциации карбонатов углекислый газ также способствует окислению углерода по реакции

С + СО2 — +2 СОФ

Кроме того, отсутствует взаимодействие окислов щелочных металлов с футеровкой кислой печи, что благоприятно сказывается на ее стойкости.

Введение их в расплав менее 2Ъ от веса печного шлака не оказывает значительного влияния на вязкость шлака и процесс окисления углерода.

Увеличение расхода карбонатов щелочных металлов свыше 12% от веса печного шлака приводит к сильному его разжижению, резкому увеличению скорости окисления углерода, что может привести к выбросам металла из печи, а также к повышенному износу ее футеровки.

Совместное введение в шлак окисей калия и натрия, которые образуются при диссоциации поташа и безводной кальцинированной соды, взятых в соотношении 1:2, сильнее влияет на свойства шлака, чем введение равного количества каждого из укаэанных компонентов в отдельности. Положительное влияние совместного введения

1036752

Время .отбора проб, .ч-мин

1

С Mn Si S Р

Вязкость шлака, MM

Cr Ni Cu

00-00 0,76 0,19

0,017 0,015

0,29

00-30 0,65 0,21 0,01 0,018 О, 015 0,30 3,60 0,09

00-40

Продувка: ИаСО + К СО = 300 кг

01-00 0,39 0,12 0,02 0,016 0,015 0,25 3,60

01-30 0,31 .0,12 0,05 0,016 0,015 0,27

190

Продувка: NaC03 + К C03 = 180 кг

01-40

02-00

0,20 0,10 0,06 0,014 0,015 0,25

100 окисей калия и натрия на свойства стекол, к которым близок кислый шлак, йазывают эФфектом двух щелочей ., Ввод в расплав хемогенной шунгйтовой породы, представляющей собой комплексный материал, содержащий высокодисперсный кремнезем и шунгитовый углерод (50-60% S102 и 27-36% С), в количестве 4,5 кг/т стали обеспе. чивает восстановление кремния из расчетов получения его в металле на нижнем пределе марки стали (с учетом степени извлечения кремния 51%).

Ввод в расплав шунгита в количестве 20,5 кг/т стали обеспечивает восстановление кремния на верхнем пределе марки стали.

Порошок марганца, вводимый в смеси с порошком шунгита, в струе кис-. лорода или сжатого воздуха, окисляясь, компенсирует тепло в микрообьемах металла, затрачиваемое на рекцию восстановления кремния

SiO2 + 2С вЂ” +Si + 2СΠ— Q

Уменьшение содержания порошка марганца в смеси менее 40Ъ приводит к .охлаждению. сталеплавильной ванны, что нежелательно, так как последующая разливка холодного металла в изложницу ведет к массовому браку слитков.

Увеличение содержания порошка марганца в смеси более 50% приводит к сильному разжижению шлака всплывающими окислами марганца и насыщению стали газами, что после достижения заданного содержания углерода в металле. отрицательно сказывается на его качестве.

Способ. выплавки стали осуществляют следующим образом.

В печи с основной футеровкой выплавляют жидкий полупродукт, который затем выпускают в ковш и переливают

02-05 Продувка: шунгит + Nn = 980 кг

02-10 ФМп 75-880 кг в кислую печь. Перед переливом на подину кислой печи заваливают оборотный кислый шлак в количестве 4,56,0% от массы всей металлической шихты.

5 После того,- как ванна закипит, производят периодические продувки металла карбонатами щелочных металлов в количестве 2-12% от веса печного шлака. Карбонаты вводят в ме" (О талл в виде поташа и безводной каль" цинированной соды, взятых в соотношении 1:2.

После получения в металле задан" ного содержания углерода производят пРодувку его смесью порошков хемогенной шунгитовой породы и марганца в соотношении (50-60):(40-50) соот" ветственно при расходе шунгитового порошка 4,5-20,5 кг/т стали s завис

20 мости от количества восстановленног кремния в металле. Через 5-15 мин после ввода смеси производят раскис-, ление металла ферромарганцем и дальнейшее легирование. Металл выпускает ся с перегревом 100-200 С над темпе" .25 ратурой плавления марки стали.

Пример. Предлагаемым способом выплавляли сталь марки 20Х2Н4А с химическим составом.по ГОСТ 4543-71 %:

С Mn Si SP Cr Ni Cu

0,16 0,30 0,17 r4 1,25 3,25 «с

0,22 0,60 0 37 0,025 1 65 3 65 0,30

В основной мартеновской печи выплавлен жидкий полупродукт следую35 щего химического состава, Ъ:

С Mn S P Cr Ni

0,82 0,40 0,017 0,015 0,28 3,25

Никель был отдан в завалку ос-. новной мартеновской печи из расчета

4() получения его в пределах заданного химического состава.

Ход плавки в кислой мартеновской печи приводится ниже.

1036752! 02-13

ФХ 0,25-1600 кг

02-45 Выпуск

S P Ск Ni Cu

Окончательный состав

0,18 0,50 0,25 0,014 0,015 1,48 3,60 0,08 таблица 1 л ю ьм ва Вмй @ кгм/„„2 кг/мм к г/мм В

Способ м а@a еiйм Механические свойства продольных образцов

Иэвестный 87 0 79 0 21 0 72 0 21 0

Предлагаемый 87,0 78,0 22,0 75,0 25,0

Механические свойства тангенциальных образцов

Известный 85,0 74,0 19,0 63,0 12,0

Предлагаемый 84,0 75 0 21,0 67,0 14,0

Таблица 2

Расход Расход ферроматериа- сплавов, кг/т лов,кг/т стали стали

Способ

Известный 20,0 12gO

Предлагаемый 15,5 00,0

Составитель Ю. Аникин

Редактор Н. Джуган Техред И.МетеЛева Корректор М. Демчнк

Ю В

Тираж 568 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, K-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 5942/25

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Из стали опытной плавки аглято

25 слитков массой 3,7 и 5,2 т.

В табл. 1 приведены результаты исследований влияния технологии. вып« лавки стали 20Х2НЧА на механические свойства иэделий иэ нее> в табл.2 расход кремнесодержащнх ферросплавов в пере чете на ферросилиций марки

ФС2.5 и расход огнеупорных материалов для наварки подины печи. как видно из табл. 1 и 2 использование предлагаемого способа Выплавки стали обеспечивает высокое ее качество, снижение расхода кремнесодержащих Ферросплавов и огнеупорных

15 материалов. Кроме того по ходу опыт" ных плавок наблвдалОсь некоторое снижение содержания серы в металле в результате взаимодействия окислов щелочных металлов с серой.