Способ выплавки стали в мартеновской печи

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К ABTQPGHQMY СВИДЕТЕЛЬОТБУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

l (21) 3734011/22-02 (22) 23.04.84

:(461 15.02.86; Бюл. Ф 6 (71) Ждановский. металлургический институт

172) Л.Ю. Назюта,Г.З. Гиэатулин, А.М.Овсянников,А.Ф.Папуна,И.В.Куликов,Г,И. Налча и И.Н. Симонов (53) 669.183.558(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 361202, кл. С 21 С 5/04, 1961.

Авторское свидетельство СССР

В 551372, кл. С 21 С 5/04, 1975, (54)(57) CIIOCOS BbEJIABKH CTAJIH 3

МАРТЕНОВСКОЙ ПЕЧИ, включающий плавление, доводку, стабилизацию окис„„SU„„1211300 A ленности металла и шлака за 5-20 мин до выпуска из печи и последующее раскисление металла в ковше, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения расходов ферросплавов и повышения качества стали, стабилизацию окисленности металла и шлака осуществляют отходами абразивного производства, содержащими 20-45Х карбида кремния и 10-257 углерода, вводимыми в печь в количестве 2. 10 кг/т стали одновременно со шлаком электрошлакового переплава в количестве 1-6 кг/т стали при соотношении данных материалов в пределах (1:1) — (2:1).

1211300

Изобретение относится к металлур- гии,аименно к производству стали в мартеновских печах.

Цель изобретения — уменьшение расхода ферросплавов и повышение ка- 5 чества металла.

Предлагаемый способ осуществляют следуюшим образом, Отходы абразивного производства совместно со шлаком электрошлакового переплава ЭШП вводят,в печь за 5"

-20 мин до пыпуска йз нее металла.

Отходы абразивного производства со-. держат 20-45% карбида кремния, 1025% углерода, от,30 по 40% кремнезема и менее 5% основных окислов, Они кусковаты, размер кусков от 5 до !

00 мм. Образуются при производстве черного карбида кремния, Как показали результаты полупро- - 20 мышленного исследования (табл.1) среди ряда вторичных материалов этого производства отходы с указанным составом наиболее пригодны для стабилизации окисленности ваниы, так 25 как наряду с сильным раскислителемкарбидом кремния, содержат элемент, при окислении которого выделяется достаточное количество газообразного вещества. 30

При загрузке отходов абразивного производства. менее чем за 5 мин до выпуска плавки раскисление ванны и разжижение шлака протекают не полностью. Снижение окисленности шлака незначительно (менее 1%), а степень десульфурации практически равна нулю (табл.З). Высокая окисленность ванны обусловливает повьппение расхода раскислителей, вводимых в ковш для окончательного раскисления металла. Снижение расхода ферросплавов и повьш ение качества металла не достигаются.

При загрузке указанных материалов более чем за 20 мин до выпуска металла повьппается вероятность его вторичного окисления кислородом из атмосферы печи, что ведет к дополнительному расходу ферросплавов.

Расход смеси и соотношение в ней основных составляющих (отходов браэивного производства и шлака Э!11П) взаимосвязаны и во многом зависят от состояния ванны в конце доводки. Однако в любых условиях при расходе отходов абразивного производства менее 2 кг/т стали (табл,2) 35

55 в результате недостаточного обессеривания поставленная цель не достигается. Расход отходов абразивного производства 2 кг/т стали является критическим, начиная с которого резко возрастает раскисляюшая способность указанного материала и за счет значительного снижения окисленности шлака создаются благоприят-< ные условия для десульфурации металла.

При увеличении расхода предлагаемого раскислителя более 2 кг/т стали указанные изменения накапливаются и при расходе 6 кг/т стали достигают наибольших величин. Расход б кг/т стали является оптимальным для достижения поставленной цели, так как обеспечивает наиболее высокую экономию ферросплавов при максимальной степени десульфурации металла. Дальнейшее увеличение рас" хода предлагаемого раскислителя сопровождается некоторым ухудшением условий массопереноса серы. Это связано с возникающей гетерогенностью шлака и понижением его температуры в результате протекания эндотермических реакций его раскисления углеродом и карбидом кремния. Коэффициент массопереноса серы и степень десульфурации металла снижаются, несмотря на более низкое содержание в шлаке

Fe0.Уменьшение расходаферросплавов и повьппение качества металла согласно предлагаемому способу обеспечивается только одновременным вводом с отходами абразивного производства (210 кг стали) 1-6 кг/т стали шлака

ЭШП, причем соотношение указанных материалов может колебаться от 1:! до 2:1. Такое соотношение компонентов обеспечивает достижение поставленной цели независимо от абсолютного значения их расходов. Олак

ЭШП содержит 30 — 65 CaF, 20-407

A1 0>, 0,2 — 2% Fe0, менее 64 кремнезема, Материал кусковой, размер кусков может достигать 300 мм и получается при отработке флюса АНФ-6 электрошлакового переплава, Наличие в составе шлака Э1пП сильно разжижаюших компонентов (А1 03 и СаГ ) способствует повышению жидкоподвижности шлака в период предварительного раскисления и снижению его межфазного натяжения, что в совокупности с низким содержанием окислов железа соз1211300 дает благоприятные условия для удаления серы из металла в шлак. Степень десульфурации металла в рассматриваемый период снятия переокисленности в 1,5-2 раза больше, чем на плавках базовых вариантов с использованием для снятия переокисленности 257. ферросилиция ° По сравнению с прото-, типом повышение качества металла согласно предлагаемому способу достигается одновременным снижением окислен", ности и вязкости шлака, что значительно повышает коэффициент распределения серы между шлаком и металлом.

Как следует из представленых в табл,2 данных, при соотношении отходов абразивного производства и шлака

ЭШП 1:1 снижение расхода ферросплавов не достигается, так как, несмотря на высокую жидкоподвижность шлака содержание в нем окислов железа достаточно велико и не предохраняет металл от окисления в период его обработки указанными материалами. Степень десульфурации металла в рассматриваемый период стабилизации акисленности также невелика, что связано с термодинамическими условиями протекания этой реакции: повышением равновесной концентрации серы в металле с увеличением окисленности шлака.

При соотношении отходов абразивного производства и шлака ЭШП более 2:1 поставленная цель не достигается, Чрезмерное снижение окисленности шлака, его гетерогенность и оголение отдельных участков металла являются причинами вторичного окисления металла газообразным кислородом и ведет к повышенному угару ферросплавов, Резкое уменьшение коэффициента массопереноса серы в гетерогенном шлаке снижает степень десульфурации металла, что также противоречит поставленной цели — повышению качества металла.

Предлагаемый способ опробован в условиях мартеновского цеха. В 650тонную мартеновскую печь, работающую скрапрудным процессом, при выплавке стали 3 сп за 15 мин до выпус" ка плавки для стабилизации окисленности шлака и металла вводят отходы абразивного производства и шлак ЭШП в количествах 6 и 3 кг/т стали соот10 ветовенно, В.период выдержки металла в печи вторичного окисления ванны не наблюдалось, Раскисление металла производилось в ковшах в соответствии с технологической инструкцией, 15

Указанная последовательность действия сохраняется при изменении расхода отходов абразивного производства и шлака ЭШП, 20 B табл.3 представлены технологи-, ческие показатели опытно-промышленных плавок согласно предлагаемой технологии.

В табл.4 представлены технологи25 ческие показатели опытных плавок в сравнении с базовым вариантом, В качестве базового варианта выбрана технология раскисления стали в 650-тонных мартеновских печах до

H«ÀÐeH« разрабатываемой технологии, Технология базового варианта предусматривает стабилизацию окисленности шлака и металла 257. ферросилиция, Как следует иэ представленных данных, в условиях мартеновского производства предлагаемый способ выплавки стали в мартеновской печи позволяет снизить расход силикомарганца

4 на 0,9 кг/т стали с одновременным ловышением качества металла путем увеличения степени десульфурации металла в период стабилизации окисленности шлака в 2 раза, Использо4 вание вторичных относительно дешевых материалов вместо дефицитных ферросплавов снижает себестоимость стали и повышает ее качество, 1211300

Т а б л 1 ц а 1

Показатели

0,26

0,26

0,26

0,28

0,27

0,16

0,16

0917

0,15 О,!6

0 12

0 15

0,17

Ое!5 Оэ12

Содержание серы, % в конце доводки

6,4

6,0

6,0 6,2 в: конце доводки

5г

3,2

3,2

2,6 2,0

Силикомарганец

7,4

6,6

6,6

6,4 7,2

4,9

5,2

4,6

0,9

Алюминий

0 9

0,9

П р и м е ч а н и е. Расход отходов абразивного производства, вводимых в печь для стабилизации окисленности металла и шлака, равен 6 кг/т.

Скорость окисления углерода.в конце доводки, %/ч

Содержание углерода,% в конце доводки в конце периода стабилизации в конце периода стабилизации

Окисление шлака (РеО), % в конце периода стабилизации

Расход. Ферросплавов в ковшах, кг/т стали ферросилиций (45%%) Соцержание в отходах карбида кремния, %

8 20 35 45 4

1 8

0,048 0,046 0,048 0,045 0,046

0,048 0,046 0,047 0,044 0,046

4,7 5 0

0,9 .0,9

i 211300

В !

° ° а 1 а

СЧ

< \ а л а

СЧ л а а О Ф

Ю а

СЧ л а а О . 3 о о а а л а

° *

CO

1 ) O ! со О

О Е

Ю а

CV а

О е а О .Л а а

° О

СЧ а

С Ъ

»»

° е

CV I О

Кф а ч5

° Ф

00 а О

<Ч

an о а

<»Ъ ь а сО 0 фс а а я> aat

I Caa

1. (0 . C» а. а О Ф ь в Ol л an

an сЧ а а л an ь л

ФЧ а . а а

ГЛ сч an

la л

Ф а

»Ф и л (Ч а л

О а

1 х

Ц

v ф

gn 1» Я о

IC C! l" u

О

g Cl

Ое ф

Ol Х

И g э 8

«С !!! !»

1 о

М

Р

Э Х

1 км

Се !

Ффг мо ф

О, а

Ф Ф

Ц CI

fv3, I а 0 аО Ц э

4I 2 CE

5 Ф I4 о!

»

g I» Д\ а ф »

6 5 а Ц ф О

Ф Ф

2 ь

О !а

О,О ! Й» ф о а 0 .3

3 Ф

О

De О

1 1 е е! о м ф д Ca, ca

III «aI ю 3С О3 CI.

Ch !

Ч а О !!

4Ч а ° а О ю

1211300

Таблица 3

Продолжительность предварительного раскисления ванны (снятия переокисленности), мин

Показатели

15 20 22

Скорость окисления углерода в конце доводки, 7./ч 0,24 0,25

0,23

0,25

0,25 шлака ЭШП

0,15

0,16

0,16

0,15

0,16

0,12

0 15

0 15

Оэ15 0 ° 12

0,048 0,048

0,048 0,042

6,4

6,4

6,2

6,2

6,3

4,8

3,2

3,2

6,6

7,2

6,6

6,6

7,2

5 0

4,7

4,7

5,0

Алюминий

0,9

0,9

0,9

0,9

0,9

Расход в печи, кг/т стали отходов абразивного производства

Содержание углерода, 7 в конце довод.— ки в конце периода стабилизации

Содержание серы, Х в конце доводки в конце периода стабилизации

Окисленность шлака

Fe0, Ж в конце доводки в конце периода стабилизации

Расход ферросплавов в ковшах, кг/т стали

Силикомарганец

Ферросилиций (45X) 0,046 0,046 0,048

0,034 0,034 0,030

1211300

Таблица 4

Базовый вариант

Предлагаемый вариант

Показатели

Скорость окисления углерода в конце доводки, /ч

0,25

0,27

Расход в печи для стабилизации окисленности, кг/т стали

5,4

Ферросилиций

Отходы производства ферросилиция

Отходы абразивного производства

Илак ЭШП

Расход ферросплавов в ковшах, кг/т стали

6,6

Силикомарганец

Ферросилиций (45X)

Алюминий

7,5

4,7

3,5

0,9

0,9

Содержание углерода, Ж

0,15

0,12 в конце доводки в конце периода стабилизации

0,15

0,12

Содержание серы, 70,048

0,046 в конце доводки в конце периода стабилизации

0,036

0,042

Окисленность шлака (FeO), Е

6,2

6,2 в конце доводки в конце периода стабилизации

3,2

4,8

ВНИИПИ Заказ 612/32 Тираж 552 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород,уп.Проектная,4