Способ выплавки рельсовой стали в дуговой электропечи

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к способам выплавки рельсовой стали в дуговой электропечи. В печь заваливают металлолом, заливают жидкий чугун и присаживают известь. Расплавляют металлошихту, окисляют углерод газообразным кислородом. Проводят дефосфорацию путем присадки железной руды и извести. Известь вводят в составе смеси, содержащей известково-магнезиальный ожелезненный флюс и известь, при соотношении флюса и извести (0,15-0,50):1 в количестве 25-40 кг/т стали до получения в шлаке концентрации MgO=8-15%, а СаО не менее 35%. Осуществляют продувку газообразным кислородом для получения концентрации FeO в шлаке не менее 15%. Скачивают окислительный шлак через порог рабочего окна. Выпускают сталь в ковш с отсечкой печного шлака. Во время выпуска присаживают в ковш смесь извести и плавикового шпата в количестве соответственно 15-20 кг/т и 3-5 кг/т стали и силикомарганец в количестве 0,8-1,0 кг/т стали. Осуществляют доводку стали по химическому составу на агрегате типа «печь-ковш». Изобретение позволяет увеличить стойкость футеровки печи, снизить расход ферросплавов, повысить уровень механических свойств стали.

 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам выплавки рельсовой стали в дуговой электропечи.

Известен выбранный в качестве прототипа способ выплавки рельсовой стали, включающий завалку в дуговую электросталеплавильную печь металлолома, чугуна и извести, расплавление металлошихты, окисление углерода газообразным кислородом, дефосфорацию путем присадки железной руды и извести, скачивание окислительного шлака через порог рабочего окна, раскисление стали и шлака в печи, последующий выпуск стали под печным шлаком в ковш, присадку в ковш во время выпуска смеси, состоящей из извести, плавикового шпата, силикокальция и феррованадия, отличающийся тем, что в завалку дополнительно присаживают железную руду в количестве 4-5% от веса завалки, известь подают в количестве 4-8% от веса завалки, чугун присаживают в виде жидкого чугуна, который заливают сверху в печь после проплавления металлолома при расходе электроэнергии 220-320 КВт·ч/т металлолома в количестве 30-35% от веса завалки со скоростью 6-12 т/мин, при этом газообразный кислород подают с расходом 15-30 нм³·ч/т стали, а температуру в печи при окислении углерода поддерживают не более 1680°С, железную руду и известь для дефосфорации присаживают с расходом 70-120 кг/т в соотношении соответственно (1-2):(2,5-3,5) с последующим спуском окислительного шлака, а расход присаживаемой в ковш во время выпуска стали смеси поддерживают в пределах 18-27 кг/т стали при соотношении в ней извести, плавикового шпата, силикокальция и феррованадия (1÷1.50):(0,30÷0,40):(0,50÷0,65):(0,07÷0,15) соответственно [1].

Существенными недостатками данного способа получения стали являются:

- высокий износ футеровки в связи с пониженной концентрацией оксидов магния в первичном шлаке и насыщением шлака оксидами магния из огнеупорной кладки печи;

- значительная концентрация фосфора в стали в связи с поздним шлакообразованием в печи и рефосфорацией в связи с раскислением печного шлака и выпуском стали под печным шлаком;

- повышенная концентрация кислорода в стали в связи с попаданием окисленного печного шлака в ковш;

- высокий расход ферросплавов в связи с введением последних в печь и контактом с окисленным шлаком;

- повышенная загрязненность стали неметаллическими включениями эндогенного и экзогенного характера и в связи с этим низкий уровень механических свойств.

Известен также способ выплавки стали в конвертере, включающий ввод в конвертер металлического лома, заливку чугуна, продувку металла кислородом, присадку извести и в качестве шлакообразующего материала ожелезненного известково-магнезиального флюса [2].

Существенными недостатками изобретения являются:

1. Количество вводимого MgO с ожелезненным известково-магнезиальным флюсом приводит к получению в шлаке более 15% MgO, вследствие чего формируются густые магнезиальные шлаки, снижающие степень дефосфорации стали и способствующие увеличению загрязненности стали неметаллическими включениями экзогенного характера. Кроме того, густые магнезиальные шлаки способствуют оголению зеркала металла и насыщению стали газами (азотом, кислородом и водородом), при этом уровень механических свойств стали заметно снижается.

2. Использование заявляемой для кислородного конвертера шлаковой системы для дуговых электросталеплавильных печей приводит к низкой вспенивающей способности шлака, в результате чего снижается экранирование дуг шлаком, за счет чего интенсивное излучение дуг приводит в ряде случаев к прогару водоохлаждаемых панелей и эрозии футеровки печи.

Желаемыми техническими результатами изобретения являются: увеличение стойкости футеровки печи, снижение расхода ферросплавов, повышение степени дефосфорации стали, снижение уровня загрязненности стали неметаллическими включениями и повышение уровня механических свойств стали.

Для этого предлагается способ выплавки рельсовой стали в дуговой электропечи, включающий завалку в печь металлолома, заливку жидкого чугуна, присадку извести, расплавление металлошихты, окисление углерода газообразным кислородом, дефосфорацию путем присадки железной руды и извести, скачивание окислительного шлака через порог рабочего окна, выпуск стали в ковш, присадку в ковш во время выпуска смеси извести, плавикового шпата и ферросплавов, отличающийся тем, что известь вводят в составе смеси, содержащей известково-магнезиальный ожелезненный флюс и известь, при соотношении флюса и извести (0,15-0,50):1 в количестве 25-40 кг/т стали до получения в шлаке концентрации MgO=8-15%, а СаО не менее 35%, причем осуществляют продувку газообразным кислородом для получения концентрации FeO в шлаке не менее 15%, при выпуске стали в ковш осуществляют отсечку печного шлака, известь и плавиковый шпат в ковш присаживают в количестве соответственно 15-20 кг/т стали и 3-5 кг/т стали, а в качестве ферросплава вводят силикомарганец в количестве 0,8-1,0 кг/т стали, и осуществляют доводку стали по химическому составу на агрегате типа "ковш-печь".

Заявляемые пределы подобраны исходя из следующих предпосылок.

Для формирования требуемого для плавки шлака и обеспечения концентрации MgO÷8-15% и СаО не менее 35% соотношение смеси, содержащей известково-магнезиальный ожелезненный флюс и известь должно быть в пределах соответственно (0,15÷0,50):1.

Количество смеси менее 25 кг/т не обеспечивает требуемый уровень дефосфорации, а также требуемое "укрывное" свойство шлака от проникновения газов из атмосферы печи в сталь.

При количестве смеси более 40 кг/т стали значительно увеличивается количество печного шлака, что приводит к потерям тепловой энергии на нагрев шлака и повышению эксплуатационных затрат.

При концентрации FeO менее 15% в связи с высокой вязкостью шлака снижается степень дефосфорации и повышается загрязненность стали неметаллическими включениями экзогенного характера.

Исключение операции раскисления стали и шлака в печи позволяет исключить восстановление фосфора из шлака и переход его в сталь, в связи с чем в сочетании с отсечкой шлака общий уровень фосфора в стали, выплавленной без раскисления значительно ниже, чем с раскислением стали и шлака в печи.

Для формирования в ковше шлака с целью снижения загрязненности стали неметаллическими включениями и десульфурации в период выпуска плавки в ковш присаживаются известь и плавиковый шпат. При присадке в ковш извести менее 15 кг/т стали и плавикового шпата менее 3% не удается обеспечить требуемые рафинировочные свойства шлака, а при увеличении присадки извести более 20 кг/т стали и плавикового шпата более 5% возрастают тепловые потери и эксплуатационные затраты.

С целью снижения окисленности стали и легирования стали марганцем осуществляется присадка силикомарганца на нижний предел выплавляемой стали, что составляет 0,8-1,0 кг/т стали. С целью снижения "угара" ферросплавов легирование стали в печи и в ковше перенесено на агрегат типа "ковш-печь".

Заявляемый способ выплавки рельсовой стали в дуговой электропечи был реализован при выплавке рельсовой стали марок НЭ76Ф и Э76Ф в дуговых электросталеплавильных печах типа ДСП-100И7 с трансформаторами 95 МВА.

На опытных плавках использовался известково-магнезиальный флюс, содержащий, мас.%: FeO_общ=5,0-9,0%; СаО_общ>51,0%; MgO>28,0%; SiO₂<5,0%; S<0,06%; P<0,06%; ппп - менее 3%. Размер кусков - 13-60 мм. Температура флюса - 1300-1380°С.

Выплавка осуществлялась по следующей схеме. Завалка состояла из металлолома и жидкого чугуна. В печь в период плавления присаживалась смесь, состоящая из известково-магнезиального ожелезненного флюса и извести в количестве 2500-4000 кг на плавку в соотношении (0,15-0,50):1. При этом обеспечивалась концентрация MgO=8-15%, СаО>35%, FeO>15%. Шлак и сталь в печи не раскислялись. Выпуск был организован с отсечкой печного шлака, в ковш во время выпуска присаживались 1500-2000 кг извести и 300-500 кг плавикового шпата, а также в зависимости от концентрации марганца в стали 800-1000 кг силикомарганца МнС17. Дальнейшую доводку стали (присадку феррованадия, силикокальция и других ферросплавов) проводили на агрегате "ковш-печь".

Заявляемый способ позволил увеличить стойкость футеровки на 6-8%, повысить степень дефосфорации стали в среднем на 3,7%, снизить расход ферросплавов: кремнийсодержащих на 15-18%, марганецсодержащих на 1,5%, ванадийсодержащих на 1,5-3,0%, кальцийсодержащих - в 1,5-2,5 раза, снизить длину строчки оксидных включений на 0,1-0,2 мм; повысить ударную вязкость рельсовой стали в среднем на 0,05 МДж/м².

Источники информации

1. Пат. РФ №2197536, кл. С 21 С 5/52, 7/06.

2. Пат. РФ №2164952, кл. С 21 С 5/28.

Способ выплавки рельсовой стали в дуговой электропечи, включающий завалку в печь металлолома, заливку жидкого чугуна, присадку извести, расплавление металлошихты, окисление углерода газообразным кислородом, дефосфорацию путем присадки железной руды и извести, скачивание окислительного шлака через порог рабочего окна, выпуск стали в ковш, присадку в ковш во время выпуска смеси извести, плавикового шпата и ферросплава, отличающийся тем, что известь вводят в составе смеси, содержащей известково-магнезиальный ожелезненный флюс и известь, при соотношении флюса и извести (0,15-0,50):1 в количестве 25-40 кг/т стали до получения в шлаке концентрации MgO=8-15%, а СаО не менее 35%, причем осуществляют продувку газообразным кислородом для получения концентрации FeO в шлаке не менее 15%, при выпуске стали в ковш осуществляют отсечку печного шлака, известь и плавиковый шпат в ковш присаживают в количестве соответственно 15-20 кг/т и 3-5 кг/т стали, а в качестве ферросплава вводят силикомарганец в количестве 0,8-1,0 кг/т стали и осуществляют доводку стали по химическому составу на агрегате типа "печь-ковш".