Способ выплавки стали

 

СОЮЗ СОНЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (191 ()11 (51) 4 С 21 С 5 52

OllHCAHHE HSOEPETEHHR

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3714776/22-02 (22) 02,01.84 (46 ) 23. 08. 86. Бюл. ¹ 31 (71) Уральский ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский институт черных металлов (72) 3. Я. Сидел ько вс:<ий, В.Л. Шагалов, С.Д. Вяткин, Д.Е. Андреев и и В,А. Алявдин (53) 669.185.25 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 781217, кл. С 21 С 5/52, 1980.

Авторское свидетельство СССР

Ф 726177, кл. С 21 С 5/52, 1980. (54) (57) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАПИ, включающий загрузку широты и ванадиевого металлоотсева, расплавление металла, скачивание шлака, легирование, раскисление и выпуск, о т— личающийся тем,что,с целью повышения качества стали и снижения ее себестоимости, после скачивания окислительного шлака в печь присаживают ванадиевый металлоотсев в расчетном по .ванадию количестве, известь из расчета получения шлака основностью 1,5-2,0 и железорудные окатыши в количестве 2-20 кг/т стали с последующим раскислением шлака и металла в печи . и ковше сплавом, содержащим кремний, магний, кальций и алюминий, или алюмомагниевым сплавом, или брикетированной стружкой из этого сплава в количест- ве 0,75-2,5 кг/т стали.

Изобретение относится к области металлургии черных металлов и может быть использовано при выплавке стали в электродуговых сталеплавильных печах, Цель изобретения — повышение качества стали и снижение ее себестоимости, Сущность способа заключается в том, что после скачивания окислительного шлака и обесфосфориваиия в печь присаживают ванадиевый металлоотсев из расчета получения в стали 0,04-0,15Х ванадия, известь или известняк для обеспечения основности шлака более 1,5, железорудные окатыши (ЖРО), чистые по фосфору, сере и цветным примесям, что определяет высокое содержание окислов железа в шлаке и интенсивность кипа со скоростью окисления углерода более 0,5X/÷ и его окислением не менее

0,10-0,50Х и последующее раскисление металла и шлака традиционными раскислителями: коксом и ферросплавами и нетрадиционным: сплавом, содержащим кремний, магний, кальций, алюминий, или алюминиевым сплавом, содержащим магж й, или брикетами из стружки такого сплава, в котором отношение алюминия и магния должно быть 1:(0,03-0,08), вводимым в печь перед выпуском и в ковш равными порциями иэ расчета 0,75-2,5 кг на 1 т жидкого металла.

Использование предлагаемого спосо6а выплавки ванадийсодержащей стали предусматривает подогрев ванадиевого металлоотсева на 600-1000 С перед его присадкой в печь с одновременной присадкой извести и последующей присадкой ЖРО порциями в два-три приема для обеспечения суммарного содержания окислов железа в печном шлаке не менее 10Х. В ванадиевом металлоотсеве содержание окислов железа колеблется от 6 до

15Х, а в ЖРО - от 75 до 85Х. С учетом того, что металлоотсев вводится в ограниченном количестве, необходимое суммарное количество окислов железа в печной пщак поступает в основном за счет ЖРО, что обеспечивает интенсивный кип, и составляет не менее 2 кг/т стали. При интенсивном кипении металла, высокой основности шлака более глубоко протекают процессы дегазации и удаления неие5

55 шлака.

Таким образом, окислительный шлак переводится в восстановительный с меньшим суммарным расходом ферросплавов. Последующее раскисление в печи и ковше осуществляется сплавом, содержащим кремний, магний, кальций, алюминий, или алюмомагниевым сплавом, или брикетированной стружкой из этого сплава. Раскисление шлака в печи таким сплавом обеспечивает полное восстановление ванадия, частичное — титана, снижение расхода алюминия и ферросплавов и повышение обессеривающей способности шлака. Одним иэ преимуществ использования такого сплава, содержащего магний, является сохранение высокой основности шлака, так как уменьшаются присадка ферросилиция и общее количество печного шлака.

Раскисление металла в ковше алюмомагниевым сплавом обеспечивает побочный положительный эффект, включающий общее суммарное уменьшение количества НВ в металле, диспергирование и равномерное распределение их в нитридной, карбонитридной фазе в casse с барботирующим воздействием за счет парообраэования магния и дополнительное связывание и перевод серы в шлаковую фазу.

Пример. В дуговой сталеплавильной печи проводят 11 плавок стали с использованием металлоотсева по известному и предлагаемому способам. Использованный металлоотсев имеет следующий состав, Х: металлическая фаза 73; шлаковая — 27. В шла" ковой фазе содержимое окислов ванадия составляет 16,7X,а окислов железа 37Х.

Металлоотсев вводят в количестве 40 кг/т стали иэ расчета получения в металле О,IХ ванадия. Таким образом, с металлоотсевом поступает около 4 кг окислов железа на 1 т металла. В плавках, выполненных по предлагаемому способу, окатьппи вводятся а количестве 1,8-22 кг/т, что в сумме обеспечивает концентрацию окислов железа в печном шлаке около и более 10Х. При этом изменяют количество вводимой извести для обеспечения различной основнос252351 2 таллическнх включений (НВ), а также восстановление окислов железа из

4 1252351 4

30 ти шлака. Параметры способа выплавки и влияние их на содержание компонентов в стали приведены в табл, Окончательное ра-.ьцсление шлака в печи и металла в ковше производят 5 порциями алюмомагниевого сплава.

Могут быть также использованы кремниймагнийкальциевые лигатуры, содержаппге,7.: кремний 40-55; магний 3-12; кальций 8-20; барий

3-9; алюминий 1 — 10.

Из табл. 1 выявляются закономерности, связанные с предлагаемыми параметрами способа выплавки стали.

При этом во всех гпавках вводят одинако- <5 вое количество ванадиевого металлоотсева, что обеспечивает одинаковую исходную окисленность металла за счет содержания окислов железа в пшаке, балластных окислов, в том 20 числе кремнезема и пятиокиси ванадия, Изменение вводимого количества окатышей от минимального до максимального определяет скорость ки- 25 пения металла, уровень его окис-генности и, как следствие, содержание кислорода, HB и расход ферросплавов. Из вариантов 2-4 табл. 1 видно, что при введении окатышей 1,8 и

2 кг/т скорость кипа низкая, несмотря на низкую и высокую основность. В этом случае раскисление металла минимальным и максимальным количеством сплава не оказывает

35 большого влияния на химический состав стали, содержание в нем кислорода и НИ. Незначительно меняется расход раскислителей. Механические свойства и чувствительность к надрезу низкие.

Свойства сталИ, выппавляемой известным и предлагаемым способами, после нормализации при 920 С привео, дены в табл. 2. Показатели чувствительности к надрезу приведены в

45 табл. 3.

При оптимальном количестве вводимых окатышей (варианты 5-7) обеспечивается интенсивный кип, что позволяет уменьшить содержание окислов

50 железа в шлаке, окисленность металла, улучшить его нагрев и однородность, а при оптимальной основности и последующем раскислении шлака и металла сплавом получить высокие механические свойства и низкую чувствительность к надрезу (табл.2 и 3) В этом случае достигаются самые благоггриятные сочетания по составу металла, низкому содержанию в нем кислорода, НВ и высоких физико-механических характеристик, а также наилучшее диспергирование структуры.

Введение окатьппей на верхнем уровне предлагаемьгх количеств и выше (варианты 8-11) вызывает интенси ьчгьп кип с одновременным г ереокислением металла, необходимость введения относительно повьппенных количеств кокса, ферросилиция, ферромарганца и алюмомагниевого сплава, так как возникают трудности с раскислением металла через большие объемы переокисленного шлака и диспергированием структуры, а также не достигается высокий уровень механических свойств и хладостойкости, низкая чувствительность к надрезу (табл. 2 и 3). При сопоставлении влияния различных присадок сплава выявляется закономерность, когда экономия ферросплавов и снижение содержания кислорода и НВ в металле определяются увеличением его присадок. Однако эффективность присадок сплава уменьшается, если количество окатьппей и основность шлака на верхнем и вьппе верхнего уровня. При этом не уменьшается расход раскислителей (процесс становится менее экономичным) и ухудшаются механические свойства металла.

Изменение осиовности в предлагаемых пределах обеспечивает оптимальные количества шлака при повьппении активности окислов железа, когда количество окатышей вводится в указанных пределах. Это обеспечивает низкий уровень НВ в металле.

Иэ сопоставления всех вариантов плавок с присадками окатышей, ванадиевого металлоотсева, получением определенной основности шлака и последующим раскислением металла различнъгми количествами алюмомагниевого сплава выявлено, что по мере увеличения количества присаживаемых окатышей необходимо повышение основности шлака и увеличение присадок раскислителей (ферромарганца и ферросилиция), особенно алюминиеного сплава, присадки которого в оптимальных количествах в сочетании с оптимальным количеством окатышей и основностью обеспечивают экономию ферросплавов и высокие механические свойства металла. При низких концентрациях окислов железа в шлаке низка скорость кипа, и это не исправляется основностью и количеством раскислителей, так же, как и при высоких — переокисленность отрицательно сказывается напроцессе плавки.

Основность шлака в предлагаемых пределах позволяет исключить переокисленность металла и в сочетании с глубоким раскислением присадки сплава обеспечивает высокое качество металла.

1252351

Присадка сплава для окончательного раскисления металла в предлагаемых пределах поз воля ет сни зить содержание кислорода и НВ в металле, снизить расход традиционных раскислителей (ферросилиция и ферромарганца) - и получить высокую хладостойкость (механические свойства) и низкую чувствительность к надрезу.

10 Экономический эффект от использования изобретения складывается иэ экономии ферросплавов на 1 т стали, снижения брака по трещинам, вызываемых чувствительностью стали к

15 литейным дефектам и надрезам, а также эксплуатационной надежности при низких температурах.

f и о

1О

Ю о

»Ф

Ю

С»4 ь

Ю

С»Ъ о

D

Ю

Ю иЪ о

Ю о л

Ю

D л

О

Ю о

О

Ю о

Ф о о

Ю о ь о

Ю о ю

Ю

О

О1

О

О

Ю о

Ю о

Ю о

СЧ

С 4

О

Ю о

С»4

СЧ о

СЧ

СЧ о о

СЧ

Ю о

CV

С 4

О

Ю о

СЧ

С4

Ю

С»4

СЧ

Ю

Ю о

С Ъ

СЧ ь

Ю ь

О

СЧ

4

СЧ о

Ю о

CO о

Ю о о

СЧ

Ю

Ю о

Ф

СЧ

Ю

CQ с б

О

Ю о

С4Ъ

СЧ о

Ю о

СЧ

С» 4 о

Ю о о

Ю о о

СЧ

Ю о о

СЧ

О

Ю о о

СЧ

Ю

Ю о

1Г\

Ю о со

Ю

Ю

Ю

О СЪ

Ю о

О

Ю

СО

Ch

Ю

Ю

D со о1 о

Ю

CO

О1 о

Ю

О

<7ь о

Ю ь

С Ъ о\

О

Ю о

О фЬ ь

Ю

ССЪ

Ol

Ю

Ю

D О

О1

D л

Ю о

00 О

С"Ъ л

Ю

ССЪ л

Ю о

С Ъ л

Ю о йЪ л

Ю о о л

Ю

О л

Ю о

СФЪ

Ch о о

Ю

Ch

Ю

С Ъ

СС о

ФЪ

Ю о О

СО

О

СЧ

Ю

О

СС1

СЧ

С Ъ

Ю ь

СЧ

С Ъ о

СЧ

С»Ъ

Ю о

СюЪ

Ю о

С»Ъ

Ю о

РЪ

Ю о

С»Ъ

О

С Ъ

Ю о

Ю

Ю о

Ю

ССЪ

Ю о

СЧ

СЧ

Ю О

Ю ь

СЪ о\

D

Ю о

Ф

Ю ь оь

Ю О

Ю о о\

° 1

РЪ

Ю о

Ю о

44Ъ

Ю о

Ю

Ю о

ССЪ

Ю о

Я1

Ю о ф 1

Ю о

3/Ъ о мЪ

Ю о

СЧ

СЧ

ВСЪ

СЪ

64Ъ

°л

СЪ л

Ю О

Ю

° СЪ

Ill

СЧ

ССЪ

° /l

СЧ о

Ю

СЧ о

444 Х ф v

3 х а 444 о

Ф Ф

v o, 444 V

ы о

D v о х

v z

Й я

4- О е а

X c ф

O X ф Э

1 Х

СЧ и 4

5 CI

V 4C W о х х

4 Фб

vzx

O 4C Z х а и Ф с4

O 444 Z о х5х о

5 ф

44 а

Ф ф

Z 4C

Ц

I йс

С1ЭХ е х абсф

va.х ай о

СЧ

Х 44

Ф4-Х

Зов

aZ 444

444 444 O а о а ф о

zoX ххх

1 фа файф

I

D

Ю о.3

Ю о

Vl

Ю

ССЪ

Ю

С>

Ю

СЪ

ЪСЪ

Ю

Ю

Ю

О ь

Ф о

С\

CV

Ю

Ю о

РЪ

CV

Ю о

С 4

СЧ

Ю

Ю о о

СЧ

Ю

Ю о

СО

Ю о

EV

CV

Ю о

Ю

С 1 о

Ю О

Ю о

СЧ о

CO

ОЪ

Ю о л

О\

Ю

Ю

ОЪ

Ю о

Ф л

Ю о л

Ю о

CO о х х ф

М а

41

Ц о и

С Ъ

ОЪ

СЪ

Ю

CO

ОЪ

Ю

С 4

С Ъ

С Ъ

С Ъ

Ю

О\

Ю

СО

CD о

Ю о

Ф о

ОЪ

Ю о

Ю

СЧ

2 х

ЪСЪ

Ю /Ъ

СЧ

С>

С 4 ь

1252351

ЕфЪС

Ф E ф

yves фо> х о Е хо э х х tf х5ф оох ф х ф х

Е ф а о а

Е ф а Е ф Э х к

4I а и а

Ю ф а

O.

Ф

X ф ф

С б( х ф о а

> о

Q х

ЪС а

12

1252351

Таблица 2

568 361 20,3

585 378 21, 4

601 396 23, I

602 392 22,9

511

200

528

220

612

260

630

275

607

401

23,8

631

280

607 400 23,5

607 402 23, 7

601 403 23, 3

605 405 2),8

605 402 23,2

653

305

620

270

562

235

594

240

640

260

630 410

20,6

536

2I0

Таблица 3

1 511 430 270 450 390 250 370 330 210 200 180 90

2 528 470 310 470 430 270 410 370 230 220 190 110

3 612 550 330 550 490 310 480 430 260 260 210 120

4 630 572 355 570 530 328 495 462 290 275 230 150

5 631 560 340 560 510 320 480 440 290 280 230 140

653 585 360 580 536 340 505 460 300 305 245 160

7 620 555 340 560 520 320 490 430 280 270 230 140

13

14

1252351

Продолжение табл.З

8 562 505 320 480 465 280 420 390 250 235 200 125

9 594 520 320 490 475 285 438 390 250 240 210 120

10 640 550 340 560 510 310 490 420 300 260 220 140

11 536 490 310 540 490 280 460 380 240 210 200 120

Составитель А. Прусс

Редактор А. Шишкина Техред Л.Сердюкова Корректор С, Шекмар

Заказ 4589/27 Тирам 552 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1) 3035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 . Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4