Способ выплавки стали в электропечи

 

"«T H но т „н,, .:элиот

Союз Советских

Социалистических

Республик о п и с хл-й-"

ИЗОБРЕТЕНИЯ

«п740838 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51)М. Кл. (22) Заявлено 2301.78 (21} 2571865/22-02

С 21 С 5/52 с присоединением заявки № (23) Приоритет—

Государственный коиитет

СССР по делан изобретений и открытий

Опубликовано 15068Q Бюллетень ¹ 22

Дата опубликования описания 1506.80 (53) УДК 669, 187. . 25 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Я.A.Шнееров, М.И.Гасик, И.Г.Узлов, Б.К.Андреев,Е.М.Огрыэкин, В.В.Кашкуль,Н.Г.Мирошниченко, С.И.Лавренко, В.M.Êèðñàíîâ, М.И.Староселецкий и lO,С.Пройдак

Институт черной металлургии, Днепропетровский металлургический институт и Нижнепнепровский трубопрокатный завод им, К.Либкнехта (71) Заявители (54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В ЭЛЕКТРОПЕЧИ

Способ выплавки стали в электропечи относится к области металлургии и может быть использован при выплавке стали в электропечах с вакуумированием.

Известен способ выплавки стали в электропечи, включающий операции расплавления шихты, наводки кислого окислительного шлака, продувки металла до заданного содержания углерода и фосфора, скачивания шлака, наводки кислого восстановительного шлака (1) °

ИзВестен способ выплавки стали, включающий операции расплавления ших-15 ты, наводки основного восстановительного шлака и выдержки металла до получения заданного состава стали (2) .

Наиболее близким к предлагаемому 20 способу по технической сущности и достигаемому эффекту является способ выплавки стали в электропечи для последующего выкуумирования, включающий операции расплавления шихты, на- 25 водки основного окислительного шлака,; продувки металла кислородом до заданного содержания углерода и фосфора, скачивания шлака, наводки основного восстановительного шлака и выдержки 30 до получения в металле заданного содержания серы (3).

При этом в известном способе указанные операции осуществляются в изложенной последовательности.

В состав шихты входят лом легковесный и тяжеловесный чугун, шихтовая паспортная болванка, недоливки и др.

Продолжительность плавления шихты с применением кислорода составляет

l ч 30 мин — 1 ч 50 мин, без применения кислорода 2 ч 30 мин — 3 ч (для печи емкость 20-25 т) .

Основной окислительный шлак наводится путем присадки в печь извести в количестве 2Ъ от веса садки, О, 3% плавикового шпата и 1Ъ железной руды, После расплавления шлакообразующей смеси производится. продувка металла кислородом с интенсивностью 8001600 нм /ч до содержания углерода в металле к моменту окончания продувки на О,ОЗЪ ниже нижнего ïðåдела в готовой стали.

Содержание фосфора в конце продувки металла кислородом должно быть не выше 0,0154.

За период продувки кислородом должно быть окислено не менее О,ЗЪ углерода со скоростью окисления угле740838 рода не менее 0,40% в 1 ч.Общая продолжительность окисления должна быть не более 1 ч 30 мин.

После достижения указанного содержания углерода и фосфора производитс я операция скачивания окисли- 5 тельного шлака. Эта операция продолжается 10-15 мин.

Наводка основного шлака осуществляется путем подачи на зеркало металла извести, плавикового шпата и шамота в соотношении примерно 5:1:1 по весу в количестве 2-ЗЪ от веса металла. После распавления шлака производится его ракисление смесями порошка ферросилиция, кокса и мелкораздробленной извести с плавиковым шпатом. Раскислительные смеси присаживаются лопатами равномерно по всей поверхности ванны примерно через 810 мин в течение всей операции выдержки до получения в металле заданного 2Q содержания серы (т.е. менее 0,020%).

Для ускорения удаления серы иэ металла включают установку электромагнитного перемешивания. Последняя раскислительная смесь присаживается за

8-10 мин до выпуска и может содержать алюминий и ПАМ. Общая продолжитеяьность выдержки металла должна составляет 1 ч - 2 ч 15 мин. Процесс выдержки металла под восстановительным шлаком сопровождается образованием в стали глинозема и кремнезема и снижением содержания растворенного кислорода в металле.

После достижения заданного содержания серы в металле производят выпуск стали из печи в ковш. После выпуска ковш с металлом транспортируют в вакуумной установке и производят вакуумирование стали.

Недостатками известного способа 40 выплавки стали в электропечи являются пониженные значения ударной вязкости и усталостной прочности получаемого металла, обусловленные повышенным содержанием оксидных включений в стали.45

Вакуумироваиие раскисленной кремнием или алюминием стали не сопровождается значительным снижением содержания кислорода в металле из-за того, что эти раскислители образуют с кислоро- О дом окислы, на разрушаемые углеродом стали под вакуумом, а устранение операции выдержки металла под восстановительным шлаком не позволяет снизить содержание серы в стали.

Сера в свою очередь, образует в стали сульфидине неметаллические включения, также снижающие ударную в яэ кость. цель изобретения - повышение ударной вязкости и усталостной прочности ) стали.

Поставленная цель достигается тем, что наводку восстановительного шлака с выдержкой до получения в металле заданного содержания серы осуществляют после расплавления шихты, а после скачивания восстановительного шлака наводят окислительный шлак и продувают металл . кислородом до заданного содержания углерода и фосфора.

Эффект предлагаемого способа выплавки стали в электропечи заключает-. ся в том, что вакуумированию подвергают металл, не содержащий кремния и алюминия, т.е. металл беэ прочих окислов. При этом под вакуумом растворенный кислород (или непрочные окислы железа и марганца) взаимодействуют с углеродом стали, образуя газообразные окислы углерода, удаляемые из металла, а последующая присадка в сталь кремния или .алюминия не сопровождается образованием оксидных включений из-эа малого содержания кислорода в металле. Вследствие пониженного содержания кислорода в стали уменьшается также вероятность образования вторичных и третичных окисных выделений по границам зерна (Яновский В,И. и др, Сталь, Р 1, 1975)

У что существенно влияет на рост значений ударной вязкости и усталостной прочности.

Сульфидине включения в стали не образуются иэ-эа того, что концентрация серы в металле снижается во время операции выдержки под восстановительным шлаком после расплавления шихты и наводки восстановительного шлака.

Способ выплавки стали в электропечи для последующего вакуумирования включает следующие операции.

После расплавления шихты на зеркале металла наводят шлак из извести, плавикового шпата и шамота и раскисляют шлак порошками ферросилиция, кокса в смеси с мелкораздробленной известью и плавиковым шпатом.

Выдержку стали под восстановительным шлаком производят до получения в металле заданного содержания серы.

Удалению серн в этот период способствует повышение содержания углерода в стали и раскислениость металла (Крамарова A.Ä. Производство стали в электропечах. М., Металлургиздат, 1968 с.137) .

После достижения заданного содержания сИры производят скачивание восстановительного. шлака (содержащего серу) и наводят окислительный шлак путем присадки в печь извести, плавикового шпата и железной руды. После расплавления шлакообразующей смеси производится продувка металла кислородом до заданного содержания углерода и фосфора, после чего s металл присаживается марганец и производится выпуск стали совместно с окислительиым шлаком в ковш. Ковш с ме740838!

Формула изобретения

Составитель Л.Магаюмова

Техред A.Ùåïàíñêàÿ Корректор Г.Решетник

Редактор Е.Хорина

Заказ 3157/31 Тираж 608 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 таллом транспортируют с вакуумной установки и проиэводят вакуумирование стали. Кремний или алюминий присаживают в металл в конце вакуумирования.

Пример. В печи (1,5 т) выплавлялась сталь для последующего вакууми- 5 рования в ковше.

Состав стали, %: С 0,50-0,65;

S до 0,015у Р до 0,030.

Шихта, состоящая иэ легковесного и тяжеловесного лома и чугуна (из расчета получения в металле после расплавления 0,95% углерода), плавилась в электропечи. После расплавления в металле содержалось (%). 93 С;

0,042 S; 0,042 Р. 15

В него присадили известь, плавиковый шпат и шамот в соотношении 5: 1: 1 по весу в количестве 2, 5% от веса металла. После расплавления шлака производили его раскисление смесями порошка ферросилиция, кокса и мелкораздробленной извести и плавиковым шпатом. Раскислители присаживали лопатками равномерно по. всей поверхности ванны примерно через 8-10 мин.

Шлак и металл перемешивали гребками.

Через 18 мин содержание серы в металле составляло 0,013%. Затем восстановительный шлак скачали и на зеркале металла навели шлак из извести в количестве 2% от веса осадка, 0,3% плавикового шпата и 1% железной руды. После расплавления шлакообразующей смеси производили продувку металла кислородом с интенсивностью

90 нм /ч. Через 8 мин продувки в ме- 35

3 талле содержалось 0,48% С и 0,018% P.

При этом в металл присадили марганец из расчета получения его в металле

О, 70% и выпустили сталь в ковш. Ковш с металлом поместили в вакуум-камеру 4р и производили вакуумирование стали в ковше под разрежением 8 мм рт.ст. в течение 8 мин. После сброса вакуума и съема крышки вакуум-камеры в металл присадили. ферросилиций (из 45 расчета получения в стали 0,30% Si) и алюминий (300 г/т) на штанге. В . процессе раскисления металл продувки аргоном через пористые пробки, установленные в днище ковша. Металл. (С 0,53; Si 0,28; Nn 0,63; S 0,015;

P 0,022%,. разливали в слитки весом

20 кг, прокатывали на пруток 30х х30 мм и из поковок изготавливали образцы для испытания на ударную вязкость и усталостную прочность ° При

+20 С ударная вязкость образцов колео балась от 4,2 до 5,9 кгм/см (в среднем 5,5 кгм/см ) °

Металл, изготовленный по способупрототипу, с близким химическим составом, имел ударную вязкость от 2,1 до

3,1 кгм/см (в среднем 2,25 мгм/cM ).

При температуре испытания -20С ударная вязкость стали, выплавленной предлагаемым способом составляла

2,6 кгм/см (1,8-3,2), ударная вязкость стали-прототипа 1,1 кгм/см (0,6-1,4) ° усталостная прочность опытной стали оказалась выше на 15%, чем стали, выплавленной по способу-прототипу: предел усталости нормализованных образцов соответственно был равен

28,0 и 24,3 кг/мм .

Способ выплавки стали в электропечи, включающий операции расплавления шихты, наводки шлака, продувки металла кислородом до заданного содержания углерода и фосфора, скачивания шлака, наводки нового шлака и выдержки до получения в металле заданного содержания серы, выпуска металла и вакуумирования, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения ударной вязкости и усталостной прочности стали, после расплавления шихты наводят основной восстановительный шлак, выдерживают под ним металл до получения заданного содержания серы, а после его скачивания наводят основной окислительный шлак и продувают металл кислородом до заданного содержания углерода и фосфора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Каблуковский A.Ô. и др ° Сталевар электропечи. N., Металлургиэдат, 1961, с ° 240-246.

2. Там же, с.224-227.

3, Там же, с ° 151-211.