Способ производства стали

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(Д) С 21 С 5/52

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 3503542/22-02 (22 ) 22. 10. 82 (46) 15.01.84» Бюл. 9 2 (72 ) Е.Ф. Мазуров., А. Р. Камалов, A.Ô. Каблуковский, В.В. Шахнович, С.П. Ефименко, В.Л. Пилюшенко, Б.П. Крикунов, Г.Г. Житник, Г.С. Легостаев и А.Г. Бондаренко (71) Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.,П. Бардина (53) 669 ° 18.17(088.8) (56) 1. Сперанский В.Г« В помощь электросталеплавильщику. М., Металлур ги здат, 19 62, с. 10 3.

2. Каблуковский A. Ф. и др. Производство стали в крупных электропечах. М,, "Металлургия", 1976, с. 127. (54) (57) 1. СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ, включающий расплавление металлической шихты, совмещенное с дефосфорацией металла, шлаковые операции. скачивания высокожелезистого окисленного шлака и наведения известко„„Я0„„ 1067055 А вого восстановительного шлака, выпуск металла совместно с восстановительным шлаком в ковш. о т л ич а ю шийся тем. что, с целью повышени- производительности дуговой печи, отношение содержания углерода в металлической шихта к содержанию его в готовой стали поддерживают в пределах 0,65-0,85, шлаковые операции скачивания высокожелезистого окисленного шлака и наведения высокоизвесткового восстановительного шлака производят до начала интенсивного окисления углерода, а после выпуска в ковш металл вакуумируют., 2. Способ по и. 1, о т л и ч аю ta и и с я тем, что высокоизвестковый шлак наводят присадками извести, магнезит-, глинозем-, флюорити углеродсодержащих материалов в соотношении 5:1:1:(1-1,5): (0,5-1,0), при этом известь, флюоритсодержащий и углеродсодержащий материалы присаживают порциями в 2-5 приемов в течение 5-30 мин.

1067055

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к способам производства стали в сверхмощных электродуговых печах.

Известен способ выплавки стали, включающий завалку и расплавление 5 шихты с содержанием углерода на

10-40% выше марочного состава, наведение известково-железистого шлака с полным его скачиванием в конце периода окисления углерода, наведе- )0 ние затем нового восстановительного шлака присадками извести, плавикового шпата и шапота, раскисление шлака порошкообразными материалами: ферросилицием, алюминием и коксом, легирование и выпуск металла из пе(чи вместе со шлаком в ковш (13.

Однако данный способ отличается большой продолжительностью окислительного периода (до 90 мин) и, следовательно, всей плавки, а также значительным угаром легирующих элементов: кремния, марганца, хрома и других, а также железа, что приводит к повышенному расходу ферросплавов, раскислителей и шихты. Большая длительность плавки приводит к снижению стойкости футеровки и увеличению рас. ходов огнеупоров.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ производства стали, включающий расплавление металлической шихты, совмещенное с дефосфорацией металла, шлаковые операции скачивания высо- 35 кожелезистого окисленного шлака и наведение известкового восстановительного шлака, выпуск металла совместно с восстановительным шлаком в ковш C2). 40

Недостатками такого способа явЭ ляются необходимость применения в качестве металлошихты только отходов, причем близких по химическому составу к выплавляемой марке, высо- 45 кое содержание в стали газов и неметаллических включений, особенно глобулярных (очень нежелательных, например, для подшипниковых сталей), повышение содержания ФосфоРа, большая длительность плавки.

Целью изобретения является повышение производительности дуговой печи.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу производ. ства стали, включающему расплавление металлической шихты, совмещенное с дефосфорацией металла, шлаковые операции скачивания высокожелезистого окисленного шлака и наведения из- 6О весткового восстановительного шлака, выпуск металла совместно с восстановительным шлаком в ковш, отношение содержания углерода в металлической шихте к содержанию его в готовой ста-65 ли поддеРживают в пределах 0 65-0 85 шлаковые операции сплачивания высокожелезистого окисленного шлака и наведения высокоизвесткового восстановительного шлака производят до начала интенсивного окисления углерода, а после выпуска в ковш металл вакуумируют.

Высокоизвестковый шлак наводят присадками извести, магнезит-, глинозем-, флюорит- и углеродсодержащих материалов в соотношении 5г1:1:(11,5):(0,5-1,0), при этом известь, флюоритсодержащий и углеродсодержащий материалы присаживают порциями в 2-5 приемов в течение 5-30 мин.

Отношение времени вакуумирования (в минутах) к логарифму отношения заданного и начального содержания

-водорода находится в пределах 0,020,1.

Использование металлошихты с содержанием углерода на уровне 60-80% от марочного состава позволяет без операции предварительного окисления последнего, используя дешевые углеродистые ферросплавы, легко попадать в заданные пределы химического состава.

Скачивание окислительного шлака и наведение восстановительного до начала интенсивного кипения ванны позволяют сократить продолжительность наведения восстановительного шлака и получить весьма активный по физико-химическим свойствам вы окоизвест. ковый шлак с гарантированным содержанием окиси магния 8-12%.

Так как в промышленных электропечных шлаках, наводимых без присадки магнезитсодержащих материалов, количество окиси магния, переходящей в шлаки в результате эрозии огнеупорной футеровки печи, составляет

10-12В, то введение таких матеркалов в состав шлакообразующих в указанном количестве уменьшает поступление окиси магния из футеровки из-за снижения одной из составляющих термодинамической силы, обуславливающей развитие эрозионного процесса и, таким образом, стабилизирует состав и физико-химические свойства образующихся шлаков.. Увеличение количества окиси магния выше указанных пределов нежелательно из-за того, что шлаки становятся более вязкими. Введение глиноземсодер>кащих материалов позволяет быстро сформировать активный шлак, но увеличение таких материалов снижает сульфидную емкость шлака.

Добавки флюоритсодержащих материалот позволяют поддерживать низкую вязкость шлаковой фазы с необходимыми физико-химическими свойствами, увеличение их количества нежелательно в связи с высокой стоимостью. Углеродсодержащие материалы раскисляют

10 67055 шлак, что позволяет получать шлаки с низким ((1Ъ) содержанием закиси железа, обладающих высокой десульфурирующей способностью.

Вакуумирование металла после выпуска плавки позволяет провести дегазацию (более эффекТивную, чем в окислительный период) и удаление неметаллических включений непосредственно перед разливкой, а также сократить длительность плавки эа счет переноса операций корректировки химического состава в ковш или вакуумкамеру. Вакуумирование проводят с отношением времени обработки вакуумом к логарифму отношения заданного и конечного содержания водорода в пределах 0,02-0,1„ Это позволяет получать гарантированное рафинирование от водорода до заданных значений. Уменьшение отношения менее 0,02 ..технически сложно, а увеличение свыше 0,1 не дает воэможности достижения заданных значений концентраций.

Пример 1. Подшипниковую сталь выплавляют в 100-тонной дуговой печи Загружают хромсодержащие и углеродистые отходы с расчетным содержанием углерода 854 (или 0,85) от нижнего предела марочного состава. Одновременно в эавалку дают

7000 кг извести и 2000 кг руды. Расплавляют по максимальной мощности трансформатора.

По расплавлению получают химаналиэ углерода 0,80%. При 1520ОС окисленный высокожелезистый шлак скачивают "начисто" и в металл присаживают 350 кг 45%-ного ферросилиция, а затем при 1520-1530ОC бросковой машиной в зону электрических дуг задают магнезитовый порошок 500 Kl боксита 300 кг, известь в два приема по 1250 кг, плавиковый шпат в три приема по 170 кг с интервалом 10 мин и по 100 кг молотого кокса в пять-приемов через каждые 5 мин.

По расплавлению шлакообраэующих шлак раскисляют дополнительнцми присадками порошков ферросилиция

400 кг и перед выпуском алюминия

60-80 кг.

В процессе наведения шлака и нагрева металла проводят корректировку химического состава по углероду, хрому и марганцу присадками углеродистых ферросплавов на нижний предел марочного состава.

При температуре ванны 1600-1610 С металл вместе со шлаком выпускают в ковш и отбирают пробу на полный химический анализ состава, а ковш с металлом подают на установку вакуумной обработки. Во время вакуумирования проводят углеродное раскисление, которое сопровождается удалением газов и рафинированием металла ат неметаллических включений.

Время вакуумирования для отношеС ния ll/HxTbl = 0,85 при исходном сомирочное держании водорода в данной марке стали и данном сталеплавильном агрегате 5 см /100 r и заданном конечном 2 см /100 г составляет 27 мин

В конце вакуумирования проводят точную корректировку химсостава и металл дополнительно раскисляют алюминием в количестве 10 кг. Затем сталь разливают с защитой струи от атмосферы.

II р и м е р 2. Выплавляют подшипниковую сталь в 100-тонной дуго15 вой печи.

Иеталлошихта из углеродистых отходов составляется на расчетное со. держание углерода 65е (или 0,65) от верхнего предела марочного состава.

20 По расплавлению получают 0,68%

Углерода. Плавку проводят, как в примере 1, но вместо боксита задают

500 кг шамота, а во время нагрева

"под высокоосновным восстановитель25 ным шлаком в металл присаживают

2150 кг углеродистого феррохрома и 300 кг углеродистого ферромарганцЙо

Во время вакуумирования в металл дополнительно вводят 100 кг углеродсодержащего материала, а также ферросилиций, феррохром и ферромарганец для корректировки химсостава . Металг. вакуумируют 60 мин для снижения содержания водорода от б г/см до

1,5 г/см

Пример 3. Конструкционную сталь типа 40Х выплавляют в 100-тонной сверхмощной дуговой печи. Шихта на углеродистых отходах составляется

4О с расчетом получения 0,32% углерода по расплавлению (0,65) от предела марочного состава. Расплавляют на максимальной мощности трансформатора с присадками извести и руды. По рас45 плавлению получают О,ЗОЪ углерода.

При 1520 C окисленный шлак скачивают "начисто", в металл присаживают

800 кг силикохрома и бросковой машиной в зону электрических дуг задают шлакообразующие по схеме, как в примере 1. В процессе нагрева металла присаживают дополнительно

600 кг 70Ъ-ного ферромарганца и

400 кг 60%-ного .. феррохрома. Перед выпуском шлак дополнительно раскисляют 60 кг порошкообразного алюминия. Разливку и вакуумирование производят, как в примере 1, в течение

30 мин для получения остаточного содержания водорода 2 cM /100 г.

Преимуществом предлагаемого способа по сравнению с известным является возможность использования при выплавке шихты любого качества, т.е.

65 или углеродистых, или, напротив, ле1067055

Составитель A. Прусс .

Редактор A. Гулъко Техред О.Неце Корректор В. Гирняк

Заказ 11156/30 . Тираж 540 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР цо делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 е е Ф Ю « ю < ° еа е Ее е» ее ю Е филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 гированных отходов, а также любого их соотношения, что облегчает органиэацию подготовки шихтовых материалов и удешевляет стоимость стали.

Пониженное содержание углерода в металлошихте позволяет отказаться от 5 применения карбюризаторов в завалке и резко снизить удельный расход чу. — . гуна и газообразного кислорода. При ведении процесса с наведением высокоиэвесткового восстановительного 10 шлака до начала интенсивного окисления углерода .существенно снижают-. ся потери легирующих элементов и железа. Примененйе магнезитсодержащих материалов в составе шлакообразу- 5 ющих снижает эрозию огнеупорной футеровки, сокращает потребность в заправочных материалах и огнеупорах и уменьшает простои, оборудования.

Вакуумирование металла после выпуска позволяет произвести глубокую дегаэацию его эа счет углеродного раскисления в вакууме беэ последуsxqez о повышения перед разливкой со«« держания газов и продуктов осадочЙого раскисления. Вакуумирование по

-предлагаемому режиму позволяет проввсти глубокую дегазацию от водорода с точным расчетом времени для достижения заданного уровня водорода.

Таким образом, вместе взятые перечисленные преимущества данного способа выплавки стали могут дать значительный экономический эффект.