Способ выплавки стали в мартеновской печи

 

Использование: черной металлургия, выплавка стали в мартеновских печах. Сущность изобретения: способ выплавки стали в мартеновской печи включает плавление, продувку кислородом, доводку, скачивание шлака, раскисление металла и шлака в печи за 5-20 мин до выпуска и последующее раскисление металла в ковше. После окончания доводки плавки прекращения подачи кислорода в ванну и в факел на шлак, осталенный в печи после скачивания в количестве 5-25 кг/т стали, вводят углеродистый материал, содержащий 65-100% нелетучего углерода, и отработанный известково-глиноземистый шлак, содержащий 40-55% СаО, в количестве 0,2-1,0 кг/т стали и 0,5-10,0 кг/т стали соответственно. 4 табл. сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l 9) (1! ) 1726531 А1 (я)s С 21 С 5/28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4731246/02 (22) 03.05.89 (46) 15,04.92. Бюл,- ¹ 14 (71) Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им, И.П. Бардина и Украинский научно-исследовательский институт металлов (72) И,Н. Симонов, В.А. Плохих, Ф.И. Гуджен, М.С. Гордиенко, Н.Т. Висторовский, Б.В, Харченко, В.М. Долгань, В.И. Рубан и С.И, Танцюра (53) 669.183.558(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 551372, кл. С 21 С 5/04, 1977.

Авторское свидетельство СССР № 1211300, кл. С 21 С 5/04, 1986.

Изобретение относится к металлургии и может применяться при выплавке различных марок стали в мартеновских печах.

Известен способ выплавки стали в мартеновских печах, включающий плавление, доводку, раскисление шлака в печи отходами производства ферросилиция и последующее раскисление металла в ковше.

Отходы производства ферросилиция не пригодны для раскисления шлака кипящих марок стали,. объем производства которых составляет около 40% от общего производства стали в стране. Кроме того, они увеличивают загрязненность стали силикатными неметаллическими включениями.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ выплавки стали в (54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В МАРТЕНОВСКОЙ ПЕЧИ (57) Использование: черной металлургия, выплавка стали в мартеновских печах. Сущность изобретения: способ выплавки стали в мартеновской печи включает плавление, продувку кислородом, доводку, скачивание шлака, раскисление металла и шлака в печи за 5 — 20 мин до выпуска и последующее раскисление металла в ковше. После окончания доводки плавки прекращения подачи кислорода в ванну и в факел на шлак, осталенный в печи после скачивания в количестве 5 — 25 кг/т стали. вводят углеродистый материал, содержащий 65 — 100% нелетучего углерода, и отработанный известково-глиноземистый шлак, содержащий 40 — 55% СаО, в количестве 0,2-1,0 кг/т стали и 0,5 — 10,0 кг/т стали соответствен но. 4 табл. мартеновской печи, включающий плавление, доводку, стабилизацию окисленности металла и шлака за 5-20 мин до выпуска плавки отходами образивного производства, вводимыми в печь одновременно со шлаком электрошлакового переплава, и последующее раскисление металла в ковше.

Однако при расходе отходов абразивного производства в количестве 2 — 10 кг/т и шлака ЭШП в. количестве 1 — 6 кг/т в ванну вводят 0,35 — 4,1 кг/т основных и 1,26 — 11,1 кг/т кислых оксидов, образующих смесь основностью 0,3 — 0,4, что приводит к ухудшению качества металла, в частности, и рефосфорации и дополнительному расходу шлакообразующих для повышения основности.

1726531

Металл загрязняется силикатными неметаллическими включениями, снижающими его качество.

Как и отходы производства ферросилиция, отходы образивного производства, содержащие кремний, не пригодны для раскисления металла и шлака кипящих марок сталей, из-за чего происходит повышенный расход ферросплавов.

Целью изобретения является сокращение расхода ферросплавов и снижение содержания неметаллических включений, серы и фосфора в металле за счет снижения окисленности жидкой фазы в печи и повышения основности шлака.

Поставленная цель достигается тем, что в способе выплавки стали в мартеновской печи, включающем плавление, доводку, скачивание шлака в печи за 5-20 мин до выпуска плавки и последующее раскисление металла в ковше, после окончания доводки плавки, прекращения подачи кислорода в ванну и факел, на шлак, оставленный в печи после скачивания в количестве 5 — 25 кг/т стали, вводят углеродистый материал, содержащий 65 — 100 нелетучего углерода, и отработан н ый известково- глинозем истый шлак, содержащий 40 — 55, в количестве

0,2 — 1 кг/т стали и 0,5 — 10 кг/т стали соответственно.

В предлагаемом способе раскисление металла и его рафинирование додстигается за счет формирования высокоосновного раскисляющего шлака, на свойства которого, кроме предлагаемых материалов и их расходов, оказывает влияние количество печного шлака, оставленного в печи после дводки, которое определено в пределах

5 — 25 кг/т стали.

Выбор материалов, присаживаемых на шлак, основан на следующих положениях.

Раскисление металла и шлака углеродосодержащим материалом происходит без образования оксидных неметаллических включений. Однако при вводе их в ванну сильно вспенивается шлак, что значительно снижает скорости тепломассообменных процессов в ванне. Использование отработанного известково-глиноземистого шлака связано с необходимостью быстрого повышения основности шлака в сочетании с хорошей его жидкоподвижностью, улучшения его раскисляющей способности и устранения вспенивания шлака, Отработанный известково-глиноземистый синтетический шлак имеет в своем составе 40 — 52 СаО, 30-40 А120з, 10 — 16 Я!Ог, 1 — 1,5 FeO, 0,1—

0,2 Al, 0,03-0,06 S, остальное МпО, Р О и др. Компоненты шлака находятся в сплавленом виде, поэтому металл оксидными

50 включениями не загрязняется. Температура плавления шлака 1310 — 1400 С, Все это обеспечивает при присадке его на оставленный в печи шлак при отсутствии кипения ванны быстрое формирование жидкоподвижного высокоосновного шлака, что необходимо для устранения его вспенивания и повышения скорости диффузии кислорода и коэффициентов распределения фосфора и серы (табл. 1), наличие в отработанном известковоглиноземистом шлаке небольшого количества растворенного алюминия, которое обусловлено большим расходом алюминия (2 5 — 3 кг/т стали при обработке металла синтетическим шлаком), а также корректировкой содержания алюминия в металле на установках доводки металла (УДМ). Небольшое содержание в шлаке растворенного алюминия улучшает раскисленность шлака и устраняет резкое его вспенивание в первоначальный момент ввода углеродосодержащего материала за счет связывания кислорода шлака.

Отработанный известково-глиноземистый шлак и углеродосодержащий материал вводят в печь на шлак за 5 — 20 мин до выпуска плавки, предварительно прекратив подачу кислорода в ванну и в факел и скачав шлак до требуемого количества (табл. 2), B качестве углеродосодержащего материала можно применить, например, отработанную футеровку алюминиевых электролизеров, антрацит и другие малосернистые марки каменного угла, коксик и т,д., содержащие 65 — 100 нелетучего углерода. При уменьшении содержания нелетучего углерода в углеродистом материале ниже 65 стабилизации окисленности металла не происходит, так как летучие компоненты при нагревании до 350 С быстро переходят в атмосферу печи и удаляются из нее. Поэтому для снижения окисленности шлака и повышения эффективности рас.сматриваемой технологии раскисления необходимо иметь в углеродосодержащем материале не менее 65 нелетучего углерода (табл, 3).

Данные по расходам компонентов представлены в табл. 4, которые обусловлены рядом факторов, Снижение расхода углеродистого материала менее 0,2 кг/т стали и отработанного известково-глиноземистого шлака менее

0,5 кг/т стали не обеспечивает снижение содержания и стабилизацию С в металле, так как масса шлака увеличивается всего лишь на 5, что не достаточно для защиты от сгорания углеродосодержащего материала и повышения основности шлака, Поэтому скорость выгорания углерода остается вы1726531 содержащего материала менее 0,2 кг/т стали снижает раскислительную способность формирующегося шлака, К тому же большое . количество отработанного известково-глиноземистого шлака удлиняет период фор- 10

20

25 производственных условиях.

Углеродистый материал и отработанный известково-глиноземистый синтетиче- 45

50 сокой и к концу выпуска плавки его содержание достигает ниже марочного.

Увеличение количества отработанного известково-глиноземистого шлака более 10 кг/т стали в печи и уменьшение расхода углеродомирования шлака в печи. Поэтому на весь загруженный шлак успевает расплавляться и принять участие в рафинировании металла.

При увеличении расхода углеродосодержащего материала более 1 кг/т стали имеет место непрогнозированное науглероживание и рефосфорация металла, а также невозможность нагрева металла до требуемой температуры, связанная со вспениванием шлака. Устранить эти отрицательные эффекты присадкой отработанного известково-глиноземистого шлака невозможно, Наилучшие результаты достигаются при расходе углеродосодержащего материала в количестве 0,8 кг/т стали и отработанного известково-глиноземистого шлака 4 кг/т стали, при оставлении шлака в печи 5 кг/т стали. При таких расходах компонентов масса шлака в печи возрастает почти в 2 раза, соответственно снижается FeO в шлаке, увеличивается концентрация СаО в шлаке, что и обеспечивает рост коэффициентов распределения фосфора и серы, уменьшение их содержания в металле, снижается окисленность металла перед раскислением в ковше, и, как следствие, уменьшается количество неметаллических включений в готовом прокате.

Указанные пределы расходов обуславливают и соотношение компонентов в широком диапазоне, что весьма удобно в ский шлак необходимо присаживать за 5 — 20 мин до выпуска плавки, Это врамя является оптимальным для формирования рафинирующего шлака и завершения процесса раскисления и рафинирования металла в печи.

При вводе их в печь ранее 20 мин до выпуска плавки к моменту выпуска происходит выгорание углерода и повышение окисленности ванны.

Выдержка в печи перед выпуском плавки указанных материалов более 20 мин приводит к выгоранию углерода и повышению окисленности ванны и угару раскислителей в ковше. При присадке материалов позже, чем за 5 мин перед выпуском, не успевает

40 сформироваться рафинирующий шлак и неполно раскисляется ванна металла, что также приводит к ухудшению качества металла и увеличению угара раскислителей (табл. 4).

Эффективность ввода в печь углеродистого материала вместе с отработанным известково-глиноземистым шлаком повышается с уменьшением массы печного шлака в ванне до оптимальных пределов, находящихся в интервале 5 — 25 кг/т стали и толщине слоя 10 — 50 мм. С увеличением массы печного шлака выше указанного предела возрастает расход материалов и растет длительность формирования высокоосновного жидкоподвижного шлака, снижается скорость и степень диффузионного раскисления металла.

При оставлении в печи шлака менее

5 кг/т стали даже при хорошем его раскислении углеродистым материалом и разбавлении отработанным известково-глиноземистым шлаком, в сформировавшемся шлаке слоем менее 10 мм практически весь углеродистый материал быстро выгорает, а при его расходе более 1 кг/т печного шлака наблюдается нестабильное поведение углерода в металле. Кроме того, имеет место оголение металла факелом горелок подводящих головок, на который попадает углеродистый раскислитель и науглероживает металл.

Способ осуществляются следующим образом.

В 450-т качающейся мартеновской печи для получения рельсовой стали марки

М-76т выплавили металл, содержащий

0,77О/, С, 0,06 / Мп, 0,032 S 0,021, P c температурой 1575 С. После периода доводки плавки из печи. скачали шлак до остаточного количества 15 кг/т стали и прекратили подачу кислорода в ванну и факел, На шихтовом дворе в две мульды насыпали по 900 кг отработанного известково-глиноземистого шлака, а сверху — по 150 кг коксика, Затем по одной мульде ввели во второе и шестое завалочные окна. При раскантовке мульд на поверхность шлака в печи первым попал коксик, а на коксик — отработанный известково-глиноземистый шлак и закрыл его, Через 10 мин после ввода материалов металл выпустили поочередно в 2 ковша, в которые присадили все количество ферромарганца, силикомарганца и кремниймагнийтитановой лигатуры, требуемое для получения химического состава рельсового металла марки М-76т.

Формула изобретения

Способ выплавки стали в мартеновской печи, включающий плавление, продувку кислородом, доводку, скачивание шлака, 1726531 раскисление металла и шлака в печи за 5-20 мин до выпуска плавки и последующее раскисление металла в ковше, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью сокращения расхода ферросплавов и снижения содержания неметаллических включений, серы и фосфора в металле за счет снижения окисленности жидкой фазы в печи и повышения основности шлака, после окончания доводки плавТаблица 1

Содержание СаО в отработанном известково-глиноземистом шлаке, Показатели

56

15

15

15

0,8

0,8

0,8

0,8

0,8

4,0

2,4

4,0

2,7

4,0

2,6

4,0

2,5

4,0

2,8

0,021

0,026

0,020

0,021

0,021

0,022

0,020

0,024

0,021

0,022

0,030

0,025

0,031

0,025

0,030

0,029

0,031

0,029

0,032

0,027

Таблица 2

В емя вво а мате иалов в печь пе е вып ском, мин

Показатели

20

2,6

2,6

2,5

2.4

0,030

0,024

0,031

0,026

0,030

0,029

0,032

0,030

69,4

14,0

69,0

10,0

70,0

29,0

68,6

23,0

По кипание спокойное

Состояние ванны спокойное подкипание

20

Количество шлака в печи, кг/т стали

Расход углесодержащего материала, кг/т стали

Расход отработанного известково-глиноземистого шлака, кг/т стали

Основность шлака

Содержание фосфора в металле до и после раскисления, %

Содержание серы в металле до и после аскисления, Основность шлака перед выпуском

Содержание серы в металле до и после раскисления, Содержание в металле активного кислорода до и после раскисления, PPM ки, прекращения подачи кислорода в ванну и в факел на шлак, оставленный в печи после скачивания в количестве 5 — 25 кг/т стали, вводят углеродистый материал, со5 держащий 65 — 100% нелетучего углерода, и отработанный известково-глиноземистый шлак, содержащий 40 — 55% СаО, в количестве 0,2 — 1,0 и 0,5 — 10,0 кг/т стали соответственно, 10

1726531

Таблица 3

Показатели

65

100

15

15

0,65

0,65

0,65

0,65

9,0/6,9

9,1/8,9

0,78/0,70

9,0/7,2

0,78/0,75

9,1/6,8

0,78/0,78

0,78/0,77

69,0/23,0

68,0/11,0

68.5/8,8

68,8/9,5

Сабли ва 4

Кол-во влака,оставленного в лечи,кг/т стали

Прототил

Расход углеродист,натернала,кг/т стали

1,0

1,О

0,8

0,5 4,0 10,0 10,1

0,15 0,2

0.8

Расход отработанного иввесткого-глиновен. алака, кг/т стали

4,0

0,5 10,0

4,0 0,5

10,0 O,k

Показатели

О 021 О 021

-1--- х

0,027 0,025

Содерм.Фосфора в «еталле до/лосле раск,.2

О 021

0,028

0,028

0 Р22 0,021

0,О28 8,024

О 021

6,8Б

О 021

А

0,025

О 021

0,026

О 021 О 021 0 021 т х = -в-0,025 G,025 0,027

О 021 б

0,028

0,030 0,029 0,027

Содерв.серн ° неталле до/лосле раскин.,Ъ

О 031 х

o,o3Á

О,030

0,030

ОЩ1

0 ° 030

0 030

0,030 о,о3о

0,027

0 033

0,027 о,о3о

0,030

О 032 Ок032 Ох033

О 027 О 026 О 030 в

68 О

31,5 йв

20 О

17,0

ОД6

0,75

68,0

21,0

oo,р

7 "9

18,0

1х.

6 0

20,5

72,0

21,0

62,0 69.4

Оа78 0 Г7

0,77 0,81

68 о

3 ФО

4А

О 78 х.

v.7u

Содерк.активного кис- 66хб лэоода, ррн 40. 3

69хО

70,4

73,о

l7,5

ы

0.77

ОJq

0.7г

О. 77

0 7т б-с

0,76

О 78 х

G. 70

0,71

0,72

Салери.углерода, 2

Салери.неиетамич. вклечен.в рельсах, ррн

18,6

14,0

7,8

19,3

21,0 9,5 8,4 7,6 15,0 18,0 8,9 9,1

21,5

Расход Еерросллавов, кг/т

FeNn

6,95 7,3

6,39 6,5

2,58 2,57

7>3

6,44

2,8

6.49 ,2>79

6,9

6,43

2,5

6,55

6,44

2.59

7,3

6,49

2,79

7,4

6,5

2,8

6,9

6,43

2,8

6,85

6.42

2,54

7,4 6,9

6,51 6,41

2,81 2,6

7,2

6,51

2 83

11л

ФСнгбтн5

Редактор Н.Горват

Заказ 1250 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Количество шлака в печи, кг/т стали

Расход углеродистого материала, кг/т стали

Расход отработанного известково-глиноземистого шлака, кг/т

Содержание FeO в шлаке до/после раскисления, %

Содержание углерода в стали, %

Содержание активного кислорода до/после раскисления, м

Содержание нелетучего углерода в углеродистом материале, о лгт

Составитель И.Симонов

Техред М.Моргентал Корректор Э.Лончакова