Способ производства кипящей стали

 

Изобретение относится к области черной металлургии. Цель изобретения - повышение выхода годного за счет снижения брака по рванинам. Способ производства кипящей стали включает выплавку в сталеплавильном агрегате углеродистого полупродукта, слив его в ковш, подачу оксидных марганцевых и алюминийсодержащих материалов и извести, обеспечивающей основность шлака 2,0 - 3,5. После выпуска в ковш полупродукта в количестве 25 - 30% его массы в процессе слива начинают присадку предварительно термообработанных при 900-1250°С оксидных марганцевых материалов с удельным расходом 10 - 15 кг/мин <SP POS="POST">.</SP> м<SP POS="POST">2</SP> при общем расходе закиси марганца 3-5 кг/т металла, а после подачи 2/3 массы марганцевого материала вводят алюминий в количестве 0,3 - 0,32 кг на каждые 0,1% марганца в готовой стали. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

rsvp)s С 21 С 7/00, 5/52

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ в готовой стали. 2 табл.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4187048/02 (22) 09.02.87 (46) 15.07.91. Бюл. N 26. (71) Донецкий политехнический институт (72) А.Я.Наконечный, М.Ж.Толымбеков, В,Н,Радченко, А.Г.Пономаренко, В.Ю.Табунщиков, Н.А.Гуров, В.Г.Мизин, Г.Ç.Гизатулин, В.И.Панковец, А.А,Ларионов, Л,Н.Кологривова, А.А.Троянский, В.M.Ïåâцова, С.П.Ефименко, А,А.Ьулянда, С.З.Афонин и С.В.Лепорский (53) 621.745(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N . 1044641, кл. С 21 С 7/00, 1982. (54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА КИПЯЩЕЙ

СТАЛИ (57) Изобретение относится к черной металлургии. Цель изобретения — повышение выИзобретение относится к черной металлургии, в частности к производству кипящей стали.

Цель изобретения — повышение выхода годного за счет снижения брака по рванинам, Согласно способу производства кипя-. щей стали, включающему выплавку в сталеплавильном агрегате углеродистого; полупродукта, выпуск его в ковше, после выпуска в ковш полупродукта B количестве

25 — 30;4 его массы в процессе слива начинаet присадку предварительно термообработанных при 900 — 1250 С оксидных марганцевых материалов с расходом 10 — 15 (кг/мин) м при общем расходе эакиси марганца 3-5 кг/т металла, а после подачи.2/3 массы марганцевого материала вводят алюминий в количестве 0,30-0,32 кг на каждые. Ы, 1663031 А1 хода годного за счет снижения брака по рванинам. Способ производства кипящей стали включает выплавку в сталеплавильном агрегате углеродистого полупродукта, слив его в ковш, подачу оксидных марганцевых и алюминийсодержащих материалов и извести, обеспечивающей аснавность шлака 2,0-3,5. После выпуска в ковш полупродукта в количестве 25-30% его массы в процессе слива начинают присадку предварительно термообработанных при 900—

1250 С оксидных марганцевых материалов с удельным расходом 10-15 кг/мин.м при

2 общем расходе закиси марганца 3 — 5 кг/т металла, а после подачи 2/3 масса марганцевого материала вводят алюминий в количестве 0,3 — 0,32 кг на каждые 0,1 марганца

0,1% марганца в готовой стали, и извести, обеспечивающей основность шлака 2,0-3,5.

Для ввода марганца в сталь предлагается использовать предварительно термообработанные при 900-1250 С оксидные марганцевые материалы — агломерат, окатыши и др.

При использовании нетермообработанных или термообработанных при температуре менее 900 С оксидных марганцевых материалов, содержащих марганец в виде .МпО2 (пиролюзит), Мпа04 <гаусманит) и кар. бонатные формы минералов МпСОз СэСОз происходит во время присадки в ковш, разложения этих минералов с выделением кислорода и двуокиси углерода соответственно, которые перемешивают слой шлакового расплава, что приводит к интенсивному окислению алюминия кисло1663031

10

20 родом воздуха и снижает содержание марганца в стали и тем самым увеличивает брак по рванинам. При содержании марганца в стали ниже значений требуемого марочного состава наблюдается очень интенсивное кипение металла в изложнице, что приводит к низкой плотности.корковой зоны слитка и при деформации подобных слитков резко увеличивается брак по рванинам.

При использовании термообработанных при температуре более 1250 С оксидных марганцевых материалов снижается содержание кислорода в металле, вследствие того, что зти материалы имеют пониженную восстановимость, которая объясняется образованием трудновосстановимых силикатов — тефроит MnzSi04 и родонит МпЯ!Оз.

Оксидные марганцевые материалы, термообработанные при 900-1250 С, содержат в основном марганец в виде МпО и не содержат карбонатные формы минералов, а также не образуюттрудновосстановимые силикаты.

Таким образом, использование подобных оксидных материалов не способствует повышенному окислению алюминия кислородом. атмосферы и снижению марганца в стали из-за отсутствия интенсивного перемешивания шлака и расплава, а также не способствуют снижению кислорода в металле из-за отсутствия трудновосстановимых силикатов, вследствие чего практически исключается взаимодействие восстановителя с металлом, т.е. присутствие легкоразрушаемых и легковосстэновимых оксидов марганца насыщает кислородом, в виде МпО, поверхность металла, обогащенного восстановителем, и способствует взаимодействию восстановителя, практически только с кислородом шлакового расплава.

Присадка оксидного марганцевого материала на поверхность металла, после выпуска в ковш полупродукта в количестве

25 — 30% его массы, в процессе слива позволяет по мере наполнения ковша в результате конвективных потоков металла равномерно распределить восстановленный марганец в объеме металла, что исключает отрицательный фактор для кипящей стали — продувку металла в ковше аргоном, приводящую к снижению кислорода в стали и увеличению брака по рванинам.

Присадка оксидного марганцевого материала с удельным расходом 10 - 15 (кг/мин) м позволяет поддерживать оптимальное количество твердых, нерасплавившихся,- легковосстановимых- оксидов по

>5 ( всей поверхности ковша в процессе выпуска металла, В атом случае локальное развитие зкзотермических реакций подавляется отбором тепла на ускоренное плавление этих материалов и снижается угар алюминия, что обеспечивает получение требуемого содержания марганца в стали и повышает выход годного, Присадка оксидных марганцевых материалов с удельным расходом менее 10 (кг/мин) м не позволяет поддерживать присутствие твердых нерасплэвившихся оксидов марганца по всей поверхности ковша s процессе выпуска металла, что приводит к образованию локального перегрева в зоне реакции окисления алюминия и высокому его угару и соответственно к низкому содержанию марганца в стали, что в свою очередь увеличивает брак по рванинам

В случае присадки оксидного марганцевого материала с удельным расходом более

15 (кг/мин) м происходит увеличение теп2 лопотерь, что требует перегрева полупродукта в сталеплавильном агрегате и приводит к снижению выхода годного.

Общий расход закиси марганца 3 — 5 кг/т стали позволяет ввести в сталь заданные значения марганца (ГОСТ 1050 — 74, ГОСТ 380 — 71) путем восстановления его из оксидного материала алюминием с расходом 0,30-0,32 кг на каждый 0,1% марганца в готовой стали.

Количество алюминия 0,30 — 0,32 кг на каждый 0,1% марганца в готовой стали обеспечивает восстановление только 8085% марганца из оксидного материала, что позволяет исключить остаточное содержание алюминия в металле. При расходе алюминия менее 0,3 кг на 0,1% марганца происходит снижение степени восстановления марганца менее 80 — 85% и соответственно снижение содержания марганца в готовой стали, что приводит к увеличению брака по рванинам, а при расходе более 0,32 кг на 0,1% марганца в готовой стали появляется возможность увеличения остатоЧного содержания алюминия в металле, что снижает содержание кислорода в стали и приводит к увеличению брака по рванинам.

Ввод алюминия после подачи 2/3 массы оксидного марганцевого материала позволяет исключить взаимодействие алюминия с металлом, вследствие того, что поверхность металла насыщена избыточным содержанием кислорода в виде легковосстановимого

МпО, и тем самым исключает снижение содержания кислорода в стали, что приводит к уменьшению брака по рванинам.

При вводе алюминия до подачи 2/3 массы оксидного марганцевого материала по1663031 является возможность взаимодействия алюминия с металлом, вследствие того, что на поверхности металла присутствует малое количество кислорода в виде МпО и в этом случае образующийся избыток расплавленного алюминия раскисляет сталь, что приводит к увеличению брака по рванинам, При вводе алюминия после подачи более 2/3 массы оксидного марганцевого материала происходит окисление алюминия кислородом воздуха, что приводит к увеличению брака по рванинам из-за низкого содержания марганца в стали.

Ввод извести в ковш, обеспечивающей основность шлакового расплава 2,0-3,5, позволяет повысить степень восстановления оксидов марганца.

При вводе извести. обеспечивающей основность менее 2,0, снижается активность марганца в шлаке, что приводит к снижению извлечения марганца и увеличению брака по рванинам. B случае ввода извести с расходом, обеспечивающим основность более 3.5, происходит загущение шлака, снижение извлечения марганца и повышение теплопотерь, что приводит. к снижению выхода годного.

Пример. Выплавку кипящей стали марки 08КП по предлагаемому способу проводили в 60-килограммовой основной индукционной печи. В качестве оксидных марганцевых материалов использовали агломерат, спеченный из марганцевого концентрата Никопольского месторождения.

Химический состав концентрата,%: МпО основа; SION 18,56; FezOg 2,4; АЬОз 2,86; СаО

4,3; MgO 2,1; Р 0,016; S 0,016; п.п.п. 24,0.

Спекание концентрата проводили в лабораторной аглочаше площадью 0,050 м при высоте слоя 250 мм и при 850, 900. 1100, 1250, 1300 С.

Химический состав агломерата, термообработанного в процессе спекания при указанных температурах, приведен в табл,1, Расплав в индукционной печи продували кислородом до содержания углерода в металле, равного 0,05%, и температуры

1610 С. После чего металл сливали в ковш диаметром 35 см и высотой 40 см и после выпуска в ковш полупродукта в количестве

25,27, 30%, а также менее 25% и более 30 его массы, в процессе слива начали присаживать агломерат, термообработанный при

850, 900, 1100, 1250, 1300"С,, с удельным расходом 7,5; 10,0: 12.5; 15; 17,5 (кг/мин)м при общем расходе зэкиси марганца

2,3,4,5,6 кг/т металла, а после подачи менее

2/3, 2/3 и более 2/3 массы ввели алюминий

- в количестве 0,29; 0,30; 0,31;0,32: 0;33 кг на

40 общей площади карты. Выход годного оценивали как площадь карты в %, лишенную

45 каких-либо дефектов с учетом головной и

55

35 каждые 0,1% марганца в готовой стали, а также присаживали известь, с содержанием

СаО + MgO 90%, обеспечивающем основность 1,5; 2,0; 3,0: 3,5; 4,0. После выпуска металла в ковш сталь разливали в две изложницы рэзвесом по 30 кг. Полученная сталь имеет следующий химический состав,%: С 0,05-0,07; Мп 0,21 — 0,45; S! следы;

Р 0,015 — 0,020; S 0,024- 325, Слитки проковывали на карты толщинои 20 MM.

Результаты плавок приведены в табл.2 (плавка 1 — 19), Выплавку кипящей стали марки 0,8 КП по способу согласно прототипу проводили в

60-килограммовой основной индукционной печи.

Расплав в индукционной печи продували кислородом до содержания углерода в металле, равного 0,05%„, и температуры

1610 С, После того металл сливали в ковш диаметром 35 см и высотой 40 см и в конце выпуска подавали на поверхность металла малофосфористый марганцевый шлак ферросплавного производства следующего химического состава, %: MnO; SION

25,5; СаО 4,5; FeO 0,2; АЬОз 2,2; MgÎ 2.3; P

0,01, в количестве 5 кг, алюминий в количестве 0,9 кг и известь в количестве, обеспечивающем основность 3,0. При этом количество алюминия соответствовало 0,36 кг на каждые

0,1 марганца в готовой стали.

Поверхность металла обдували кислородом в течение 5 с, а потом продували аргоном в ковше через погруженную фурму с расходом 0,6 м /т. После чего сталь разлиз вали в изложницы развесом по 30 кг, Получен ная сталь имела следующий химический состав,%: С 0,05; Мп 0,25; Я следы; P 0,014; S 0,025. Слитки проковывали нэ карте толщиной 20 мм. Результат плавки приведен в табл.2 (плавка 20).

Брак по рванинам оценивали как площадь. пораженную этим дефектом, в % от донной обреэи слитка, На плавках 1,6,8,11,12,14 — 16,18 из-за низкого содержания марганца в стали от заданного марочного состава наблюдалось очень интенсивное кипение металла в изложнице, что привело к низкой плотности корковой зоны слитка и при деформации слитков увеличился брак по рванинам и соответственно снизился выход годного.

Плавки 2-4 проводили по предлагаемому способу на металле, по этим вариантам получили пониженный брак по рванинам, вследствие чего увеличился выход годного.

1663031

На плавках 5,10,13,19 иэ-за образования избыточного содержания алюминия снизилось содержание кислорода в стали, что привело к вялому кипению металла в изложнице и тем самым привело к увеличению брака по рванинам, что в конечном счете снизило выход годного.

Формула изобретения

Способ и оизводства кипящей стали, P включающий выплавку в сталеплавильном агрегате углеродистого полупродукта, слив

5 его в ковш, подачу оксидных марганцевых и алюминийсодержащих материалов и иэвести, обеспечивающей основность шлака

2,0-3 5, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода годного эа счет

На плавках 7,9,17 процесс сопровождался высокими теплопотерями, что привело к заметалливанию шлакового расплава, снижению содержания кислорода и марганца в стали, что соответственно привело к снижению выхода годного.

Плавка 20 выплавлена по технологии прототипа, где из-эа пониженной восстановимости МФШ, а также из-за подачи алюминия в конце выпуска металл был раскислен, что привело к повышению брака по рванинам и понижению выхода годного.

15 снижения брака по рванинам, после выпуска в ковш полупродукта в количестве 2530ф его массы в процессе слива начинают присадку предварительно термообработанных при 900-1250 С оксидных марганцевых материалов с удельным расходом 10-15 (кг/мин) м при общем расходе эакиси марг ганца 3-5 кг/т металла, а после подачи 2/3 массы марганцевого материала вводят алю.миний в коЛичестве 0,3-0,32 кг на каждые

20 0.1 марганца в готовой стали.

Таблица 1

Темпера- Химический состав агломерата, 2 тура термообработ- ««»0 8iO< Fe2 03 Л12 О>«Сао кн

И но С . P S

»оо

1ЗОО г,46

2,5

2,5

2 6

2>76

2,8 3,40 5,1

2,9 3,45 5>24

2,9 3,5 5,3

3,0 3,6 5,4

3,17 3,80 5,71

22,0

22,6

23 1 гэ,з

24,61

Основа

11

If

1>

0>27 о,г8

0,28

0,29

0,31

0,18 0,018

О,!9 0,018

О, 19 0>020

0,20 0,020

0 > 21 0,021

10,49

8,25

6,70

5,39

Таблица 2

Брак по рв анинам, 2 пл

>кади

Выход годного, 2

Основ ность юнака

Расход

««ф«и> кг/обцнй расход

Нло бщий ас ход

ИпО нз гломеата, г

Удельный расход агломерата, (кг/мин

>и>

Плавка оличес о оксндого материала в овше от го массы момент рисадкн алюминия> часть асход люмння на а>алые ,!2 Ип гото ой ст и, кг емпеолиество етала от го ассы моент начала присадки оксндных иатериалов, 0,29

0,30

0,31

0,32

0>33

0 ° 31

0i31 о,з!

0,Э1

0,31

0>31

0,29 о,зэ

0>31

О, 31

О 31

0,31

0>3l

0,3!

1450 36 58 з,о

1,0

0,36

5/Э>3 !00

1 2

2 3

З 4

4 5

5 6

6 2

7 6

8 4

9 4

10 а

12 4

13 4

14 4

15 4

16 4

17 4

18 4

19 4

20(прототип) 7,5 22,5

1О 25>0

12>5 27,5

15,0 30,0

17,5 32,5

12,5 27,5

12,5 27,5

7,5 27,5

17,5 21,5

12,5 22,5

12,5 32,5

12,5 27,5

12,5 27,5

12,5 27,5

12,5 21,5

12 5 27>5

12,5 27,5

12,5 27,5

12>5 27,5

Иенее 2/3

2/3

2/3

2/З

Более 2/3

2/3

2/3 г/э

2/3

2/3 г/3

2/3

2/3

Иенее 2/Э

Волее. 2/3

2/3

2/3

2/Э г/э

1 5 г,о э,о

3 5

4;О з,о . з,о з,о э,о э,о з,о з,о з,о э,о з,о

1>5

4>0 з,о з,о атура ермобраотки ксидого марганцевого мате"

Риала> ос

»00

1 300

»00

»00

»оо

»00

»00

»00

»00

»00

1100 ! 100

»оо

1300

11. 81

6 89

5 90

6 88

15. 79

17 75

1З 77

19 75

14 74

24 69

16 16

18 77

33 60

29 65

24 69

22 70

». 79

19 75

30 63