Способ производства стали

 

Сущность изобретения: в дуговой печи проводят плавление, окисление и легирование металла, пред выпуском из печи металл с содержанием углерода, равным 1,2 - 1,8 от верхнего марочного предела, перегревают выше температуры ликвидус на 90 - 150°С, и при переливе в ковш обрабатывают жидким синтетическим шлаком или твердыми шлакообразующими материалами с продувкой сухим окислительным газом. Определяют химический состав и массу металла в ковше и переливают обратно в печь с отсечкой шлака. Доводят металл до заданного содержания углерода, удаляют окислительный шлак и металл сливают в ковш с твердыми шлакообразующими и одновременно проводят продувку нейтральным газом. 3 табл. СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 21 С 5/52

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4739302/02; 4739301/02 (22) 21.09.89 (46) 23.06.92. Бюл. М 23 (71 Украинский научно-исследовательский институт специальных сталей, сплавов и . ферросплавов (72) В.П.Денисенко, Ю,Г.Сметанин, Е.И.

Мошкевич и А.В. Черный (53) 669.187,2,26(088.8) (56) Мурин P,В., Лысенко И,Д„Хитрик А.И.

Производство .подшипниковой стали с внепечным рафинированием в вакууме и столбе шлака, — В сб. "Инструментальные и подшипниковые стали". — M,: Металлургия, 1980, М5, с.44-59.

Меджибожский M.ß., Сельский В.И., Купершток В.E. Порошкообразные материалы в сталеплавильном производстве. — Киев;

Техника, 1975, с. 184, Воинов С.Г., Шалимов А.Г., Косой А,Ф.

Рафинирование стали синтетическими шлаками. — M,: Металлургия, 1970, с. 204- 231, Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам выплавки и в н е и еч ной обработки стали, к которой предъявляются повышенные требования к чистоте стали по сере и фосфору.

Известны способы внепечной обработки стали: ввкуумшлаковая и с использованием продувки порошкообразными материалами.

Однако согласно этим способам затраты для получения низкого содержания серы очень велики, причем при невысокой производительности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ внепечной обработки металла в ковше ос„„5g„„1742340 А1 (54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ (57) Сущность изобретения; в дуговой печи проводят плавление, окисление и легирование металла, пред выпуском из печи металл с содержанием углерода, равным 1,2 — 1;8 от верхнего марочного предела, перегревают выше температуры ликвидус на 90 — 150 С, и при переливе в ковш обрабатывают жидким синтетическим шлаком или твердыми шлакообразующими материалами с продувкой сухим окислительным газом. Определяют химический состав и массу металла в ковше и переливают обратно в печь с отсечкой шлака, Доводят металл.до заданного содержания углерода, удаляют окислительный шлак и металл сливают в ковш с твердыми шлакообразующими и одновременно проводят продувку нейтральным газом. 3 табл. новным восстановительным шлаком. В результате получается металл с суммарной массовой долей серы и фосфора около

0,030ф„ что неудовлетворяет потребителей качественного металла;

Целью предлагаемого изобретения является повышение производительности и качества металла за счет снижения массовой доли серы и фосфора.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу перед выпуском из печи металл с содержанием углерода„равным 1,2 — 1,8 от верхнего марочного предела перегревают выше температуры ликвидус на 90 — 150 С и при выпуске в ковш обрабатывают жидким синтетическим шлаком или тверды1742340 ми шлакообразующими материалами с продувкой сухим окислительным газом, определяют химический состав и массу металла в ковше и переливают обратно в печь с отсеч-. кой шлака, доводят металл до заданного .содержания углерода, удаляют окислительный шлак и металл сливают в ковш с твердыми шлакообразующими и одновременно проводят продувку нейтральным газом, Предлагаемый способ производства стали позволяет в сравнении с известным повысить степень десульфурации на 12 абс. и степеньдефосфорации на17абс, ..

В предлагаемом способе предлагается в процессе выплавки металла по классической технологии в дуговой печи осуществлять перед проведением окислительного периода дополнительную десульфурацию и дефосфорацию металла реагентов с созданием черезвычайно развитой поверхности контакта фаз и эффективным перемешиванием.

Улучшение кинетических условий десульфурации и дефосфорации металла происходит за счет обработки расплава в ковше с продувкой газом на сливе. Интенсивное взаимодействие металла с твердыми шлакообразующими: известью, плавиковым шпатом, оксидами железа и сухим окислительным газом, приводит к заметному снижению содержания серы и особенно фосфора в металле. Так, степень десульфурации достигает 40, а степень дефосфорации 70 .

Пределы температур обработки подобраны так, что температурный фактор не является лимитирующим звеном процесса. . При температуре металла менее, чем на

90 С ниже температуры ликвидус, происходит ухудшение процесса десульфурации, а при более, чем на 150 С выше температуры ликвидус, ухудшается удаление фосфора из металла.

Уменьшение или увеличение массовой доли углерода, по сравнению с предлагаемыми пределами (1,2 — 1,8 от верхнего марочного предела выплавляемой марки стали) нецеиесообразно: при уменьшении ухудшается процесс удаления серы и последующий окислительный период, а при увеличении черезмерно затягивается окислительный период, что приводит к потере производительности и ухудшению качества металла.

После обратного перелива металла из ковша в печь и начала второго, вовсе не обязательиого периода продувки, имеется следующая информация о металле: извесгна масса металла, гарантированный химический состав элементов металла и

3000 + 7,5 х 73 + 3,0 х 73 + 3,0 х 73 =

=3985,5 кг = 4000 кг, где 30000 — масса шлака из печи, кг;

40 7,5 — масса извести, кг/т;

3,0 — масса шпата, кг/т;

3,0 — масса окалины, кг/т;

73 — масса металла, т.

После перелива в печь шлак в ковше

45 отсекают и в печи наводят новый из извести и шпата массой 2 т, Химический состав металла и шлака приводится в табл. 1 и 2, Повышение производительности дости50 гается при работе в комплексе четырех электропечей (ЭП), иэ которых три работают в режиме расплавления — окисления, а одна— в режиме рафинирования.

При этом затраты времени следующие, 55 ч-мин

Заправка печи

Завалка

0 — 10

0 — 05 Осуществляется в ЭП-1,2,3

1 — 15

Расплавление отсутствие в печи отработанного печного шлака. . Если содержание углерода и фосфора в металле выше требуемого уровня, то прово5 дят заключительную окислительную продувку расплава в печи, после чего осуществляют доводку и рафинировку металла в ковше основным восстановительным шлаком, аргоном и (или) вакуумом.

10 Если содержание углерода и фосфора в металле находится на требуемом уровне, то окислительную продувку металла в печи не производят.

Полная отсечка шлака при переливе по15 зволяет определить точную массу металла, исключить дефосфорацию и десульфурацию при дальнейшей обработке металла, получить желаемую степень десульфурации и дефосфорации путем повторной обработки

20 металла в печи после перлита шлаком соответствующего состава, Для растворения смеси твердых шлакообразующих материалов достаточно нагреть металл до предлагаемых пределов

25 температуры. При этом полное усвоение происходит через 1,5 — 2 мин после начала " слива металла в ковш.

Масса металла до слива в ковш, после выдержки в ковше и после перелива в печь

30 остается практически неизменной и равна (в среднем) 73 т.

Масса шлака в печи до слива в ковш составляет 3 т. Масса шлака в ковше после слива расплава и дачи шлакообразующих

35 материалов равна

1742340

Окисление

Итого;

Выпуск в промежуточный ковш

0 — 25

1 — 55

0 — 05

Осуществляется 5 в ковше

Отбор пробы

Перелив в печь

Рафинировка

0 — 10

Проводится в 10

ЭП-4

0 — 30

Выпуск в разливочный ковш. 0 — 10

Итого: 0 — 40

ЭП-4 работает в режиме плавка-на- 15 плавку, т.е. после приема металла из ЭП-1, которая проводит очередной цикл расплавления — окисления, в ней проводят рафинирование металла, принимаемого последовательно из всех печей. К моменту 20 выпуска в разливочный ковш металла, принятого из ЭП-3, завершается очередной цикл расплавления — окисления в ЭП вЂ” 1 и т.д.

Дополнительный слив в печь остатков 25 разливаемого металла параллельных плавок по химическому составу, близких выплавляемой марке стали, позволяет значительным образом ускорить процесс плавления твердой шихты. Проведение дан- 30 ной операции и последующие операции в печи (после перелива металла из ковша в печь) над металлом известной массы, гарантированного химического состава и при отсутствии отработанного печного шлака, 35 положительно сказывается на повышении производительности процесса.

Пример, Выплавляют сталь ШХ15 в

70-тонной дуговой печи СПЦ вЂ” 3, После полного расплавления шихты и 40 нагрева металла до температуры на 70—

170 С выше температуры ликвидус металл в ковше при сливе обрабатывают твердыми шлакообразующими; известью, плавиковым шпатом, оксидами железа и сухим акис- 45 лительным газом, Твердые шлакообразующие присажи- . вают в ковш из подвесного бункера через 5 — 20 с после начала выпуска металла. Сухой окислительнйй газ (воздух, кислород) под- 50 ают в расплав через шиберное отверстие в ковше.

После выпуска металла в ковш отбирают пробу стали на полный химический анализ, взвешивают расплав и переливают металл в печь с отсечкой шлака. Металл переливают через разливочный стакан диаметром 120 мм и желоб печи специальной конструкции, В зависимости от полученных результатов по содержанию углерода и фосфора в металле производят заключительную окислительную продувку металла в печи, а затем доводку и рафинирование металла в ковше основным восстановительным шлаком и аргоном или, если массовые доли углерода и фосфора находятся на заданном уровне, производят в печи только нагрев, доводку и рафинировку металла.

Во время выплавки металла в печи (в период плавления производят дополнительный слив в печь через желоб специальной конструкции остатков разливаемого металла (1,0 — 2,5 т) параллельных плавок по химическому составу, близких выплавляемой марке стали.

Данные влияния предлагаемых признаков на цель изобретения представлены в табл. 3, Формула изобретения

Способ производства стали, включающий плавление, окисление и легирование стали в дуговой печи, выпуск в ковш, обработку шлаком, нейтральным газом и (или) вакуумом в ковше, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и качества металла за счет снижения массовой доли серы и фосфора, перед выпуском из печи металл с содержанием углерода, равным 1,2 — 1,8 от верхнего марочного предела, перегревают выше температуры ликвидус на 90 — 150 С и при выпуске в ковш обрабатывают жидким синтетическим шлаком или твердыми шлакообразующими материалами с продувкой сухим окислительным газом, определяют химический состав и массу металла в ковше и переливают обратно в печь с отсечкой шлака, доводят металл до заданного содержания углерода, удаляют окислительный шлак и металл сливают в ковш с твердыми шлакообразующими и одновременно проводят продувку нейтральным газом.

1742340

Таблица1

Та бл и ца2

Таблица 3

Степень дефос" форации, Продувки окисСтепень десульфурации, ф бзвеш. металл

Способ производства

Температура обработки, С, превышение над температурой ликви/ ус

Общая длительность плавки, мин

Обработка металла

Нассовая доля уГ лерода, ф лительным га твердым шлакооб разным

Жидким шлаком

80

Соответствует марке

l 50 120

Известный

Заявляемый

+

+

+ 85 245

+ 87 245

+ 87 245

+ 87 .245

170

1,50 t, 50

1,50

1,50

+

fl p и м е ч а н и е. н+" - есть; "-" — нет

+

+

+

1,50

1,10

1 IZ0

1,50

1,80

1,90

1,50

1,50

89

92

92

94

92

92

Аварийная

92

92

67

74

77

68

68 ситуация

77

&7 245

83 245

87 245

87 245

87 250

87 250

86 270

85 245