Способ производства стали

 

Союз Советских

Социалист ичвсмих республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 27. 06. 79 (23) 2784140/22-02 (ii}821501 рцм. к,.

С 21 С 5/52 с присоединением заявки ¹â€”

Государственный комитет ссср но делам изобретений н открытий.(23) Приоритет—

Опубликовано 150481. Бюллетень № 14

Датаопубликованияописания 18 04.81 (53) УДК 669. 187. .25(088.8) В.А. Салаутин, О.Е. Молчанов, E.З. Кацов, C.Â. Климов, A.Ã. Саленек, Я.A. Гильдебрандт и E.È. Аренкин (72) Авторы изобретения

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к произ.водству нелегированных,низколегированных и легированных сталей конструкционного, электротехнического или другого типа.

Известны способы получения стали в электропечах, характеризуемые проведением плавки без скачивания шлака. Эти способы включают расплавление шихты, окисление фосфора и углерода, частичное раскисление.шлака и металла в печи и выпуск металла со шлаком в ковш, куда .предварительно загружают в необходимом количестве раскислители и легирующие (1(и (2

Однако данные способы не обеспечивают проведение десульфурации металла, а следовательно, при исполь- 20 эовании недостаточно чистой по сере шихты готовый металл сохраняет вы» сокое содержание серы в металле. В . свою очередь, высокое содержанке серы не позволяет получать качественные литые заготовки на УНРС.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ производства стали, согласно, которому в электропечи расплавляю З0 шихту, окисляют примеси и выпускают металл в ковш, а в процессе выпуска в металл последовательно вводят десульфурирующую смесь, состоящую иэ углеродосодержащего соединения щелочных металлов, например натрия, окиси кальция и силикокальция в соотношении (1-5) : (3-20} : (1-5) в количестве 4-16 кг/т; данный способ предполагает также дачу 20-50% количества десульфурирующей смеси в процессе внепечной обработки, например вакуумом или такого же количества в процессе выпуска металла из ковша при разливке} (3 .

Однако необходимость обработки металла после окончания плавки либо внепечным способом, например в вакууме, либо введением большого количества шлакообраэующей смеси непосредственно в металл в процессе era выпуска иэ печи или из ковша (при разливке), усложняет общую технологическую схему и увеличивает количество используемого оборудования.

Кроме того, влечет за собой еще дополнительный перегрев металла в печи до выпуска с целью обеспечения нормальной разливки готового металла. Также для подготовки метал821501 ла к обработке необходимо в печи проводить предварительное раскисление и легирование металла кремнием и марганцем. Необходимость обеспечения определенного перегрева металла в совокупности с проведением предварительного раскисления и легирования металла в печи обуславливает удлинение периода рафинирования в печи и является главным недостатком.

Цель изобретения — сокращение длительности рафинирования металла в печи, улучшение качества непрерывнолитых слитков за счет уменьшения содержания н металле серы и кислорода.

Указанная цель достигается тем, что в печь после окончания окисления примесей присаживают смесь, состоящую из извести, алюминия и глиноэемсодержащего материала, взятых в соотношении (6-20) : (2-6): (1-4) при суммарном расходе 225750 кг/т шлака, находящегося в пе-. чи к моменту присадки смеси.

Сущность предлагаемого способа основывается на формировании в печи шлака с максимально возможной серопоглотительной способностью, . для чего необходимо поддержинать в нем содержание СаО н пределах 4055%, à FeO — менее 3,0%. Кроме того, лабораторными экспериментами установлено, что шлак наилучшим образом рафинируется металл от серы и кислорода тогда, когда н нем поддерживается соотношение молярных концентраций А120 и Si02 в пределах

0,6-$,0,Ïðàêòè÷åñêè поддержание з "oro соотношения возможно лишь при целенаправленном регулировании состава шлака. Обычно к концу окислительного периода в печи сохраняется порядка 3,0-4,5 т шлака, в котороМ содержится FeO до 20-25%, S1О2 и Mg0 до 15-20%, Alp,O и ИпО по 2-7Ъ, СаО до 38%. Управление формированием состава шлака сводится к восстановлению легковосстановимых окислов Fe и Ип алюминием (с соответствующим повышением содер-. жания А12 03в шлаке и величины отношения молярных содержаний A120 к

SiO2), дополнительному вводу глиноземсодержащего материала (с той же целью), а также повышению содержания СаО в шлаке за счет присадки извести. При этом используется большой тепловой эффект от раскисления шлака алюминием, благодаря чему ускоряется растворение извести и сокращается расход электроэнергии на формирование шлака. С учетом минимальных значений количества и содержания отдельных компонентов. шлака подсчитано, что для восстановления закисей железа и марганца

65 алов и т.п, в любом сочетании или по отдельности. Предпочтительно, чтобы в такого рода материалах отношение содержаний

А1203 к S102 фыло не менее 1,7:1 т.е. молярные : содержания названных требуется алюминия не менее 50 кг/т шлака, с другой стороны, расход этого раскислителя более 150 кг/т шлака приводит к риску черезмерного легирования им металла (более 0,03%) и осложнения условий непрерывной разливки. Глиноземсодержащий материал должен иметь в своем составе

А120, который по своему весовому содержанию не менее чем и 1,7 раза превосходит весовое содержание Si02 в том же материале. Такое соотношение целесообразно поддерживать потому, что в конечном шлаке необходимо также обеспечивать его значение в пределах 1-1,7 (что соответствует отношению молярных концентраций названных компонентов в пределах 0,6-1,0). Расход глиноземсодержащего материала определяется фактическим составом шлака, но сог20 ласно практическим данным, для обеспечения минимального значения (0,6) отношений А120 /S 10 требуется его присадка не мейее 25 кг/т шлака.

Вместе с тем, избыточная присадка

25 подобного материала ведет к ухудшению вязкости шлака и не позволяет о"уществлять нормальную обработку металла шлаком. Аналогичный результат наблюдается также при избыточном расходе присаживаемой н шлак извести.

Установлено, что присадка извести в количестве более 500 кг/т шлака не оправдывает себя, так как не позволяет сформировать жидкоподнижный эффективный шлак. Минимальное количество присаживаемой извести определяется по фактическим свойствам шлаков окислительного периода, причем установлено, что дача менее чем

150 кг/т извести не гарантирует

40 получение в конечном шлаке содержания СаО не менее 40Ъ. Следовательно, расход предлагаемой смеси из изнести, глиноэемсодержащего материала и алюминия должен составлять, 45 как минимум, (150+50+25)=225 кг/т шлака, а максимум (500+150+100)=

=750 кг/т шлака. Содержание отдельных компонентов в такой смеси соответственно определяется следующим соотношением:(6-20) (2-6), Полученный таким образом шлак имеет высокую серопоглотительную способность, что реализуется при выпуске металла нместе со шлаком в ковш, когда обеспечено развитие большой межфазной поверхности раздела металлшлак. В качестве глиноземсодержащих материалов могут быть использонаны боксит, каолин, отходы высокоглиноземистых огнеупорных матери821501 компонентов должны быть по меньшей мере равны.

Пример 1. При выплавке стали СТЗ в стотонную дуговую печь загружают скрап, чугун, известь (20 кг/т), железорудные материалы (15 кг/т). По расплавлении для проведения окисления фосфора и углерода присаживают.железорудные материалы (15 кг/т), известь (10 кг/т) и плавиковый шпат (1 кг/т). После достижения температуры металла

1580ОC продувают металл кислородом (40 нм /мин) в течение 5 мин. При этом шлак вспенился и частично сошел самотеком через порог. После окончания продувки кислородом .металл имеет состав, Ъ: С 0,14; Мп 0,10;

Р 0,008 и S 0,025. Количество шлака в печи составляет 3,45 т, а его состав следующий, В: FeO 17,95;

SiO2 15,18; СаО 34,45; Al<03 5,1;

NgO 17,9; МпО 6,15, т.е. молярноЕ отношение А1203.. SiO@ составляет

0,19 ° В печь присаживают смесь из извести (150 кг/т шлака), алюминия (50 кг/т шлака) и боксита (25 кг/т шпака), соотношение компонентов смеси составляет 6:2:1. После заведения нового шлака последний имеет следующий состав: FeO 2,1;

SiOg 15,0; СаО 4 7,4; Al@O> 15,3;

MgO 17,5; МпО 1,3. Молярное отношение А12О>- .S О возрастает до 0,60.

Длительность периода заведения шла18,0 17,0 0,9 0,78

До присадки смеси

Перед выпуском из плавки

29,35 14,44 27,17 3 7 17,1 6,7

0,15

0,98

13,1 44,5 22 2 17,3 0,4

О 6

До присадки смеси 23,43 14,27 29,52

Перед выпуском из печи 1 3 13,1 45,5

П р и и е р 3.. Плавку стали марки 20 ведут в стотонной дуговой печи аналогично плавке в примере 2. Состав металла после продувки кислородом, Ъ: С 0,15р Мп 0,10р Р 0,009;

S 0,,029. Количество шлака оценивают в 3,0 т. Состав шлака приведен в табл. 2 ° В печь присаживают смесь следующего состава: известь 500 кг/т шлака, алюминий 150 кг/т шлака, боксит 100 кг/т шлака; соотношение ка — 15 мин, после чего металл выпускается в кОвш вместе со шлаком.

На дно ковша загружают 350 кг FeHn (углеродистого) 65-300 кг FeSi.

Проба металла, взятая иэ ковша, со-. держит, Ъ: С 0,17; Мп 0,35;

Si 0,24р А1 0,018р 5 0,013;

P 0,014. Металл разливают на УНРС на сортовую заготовку, макроструктура заготовок характеризуется баллом по трещинам 0,5.

Пример 2. Плавку стали марки 20 ведут в стотонной дуговой печи аналогично плавке в примере 1. Состав металла после продувки кислородом, Ъ| С 0 15; Мп 0 11; Р 0 007;

15 5 0,023.Количество шлака оценивают в 3,85 т. Состав шлака приведен в табл. 1. В печь присаживают смесь иэ извести (330 кг/т шлака), алюминия (100 кг/т шлака) и отходы

2р высокоглиноземистых (75% Al> Q) огнеупоров (60 кг/т шлака); соотношение компонентов в смеси составляет 13:4:2,4. Состав полученного шлака приведен в табл. 1. Через 20 мин после присадки смеси металл вместе со шлаком выпускают в ковш, где на дно загружены ферросплавы. Проба металла из ковша показывает содержание, Ъ: S 0,0100; Al 0,023.

Металл разливают на УНСР в сортовую

З . заготовку, макроструктура заготовок характеризуется баллом по трещинам (0,5.

Таблица 1 бк93 19кб 4g14 Ор29

45 компонентов смеси составляет 20:6:4.

Состав полученного шлака приведен в табл. 2. Через 20 мин после присадки смеси металл вместе со шлаком выпускают в ковш, где на дно

50 загружены ферросплавы. Проба металла из ковша после выпуска, %:

5 0,008; AI 0,030. Металл разливают на уНРС в сортовую заготовку, макроструктура заготовок характеризуется баллом менее 0,5.

Т а б л и ц а 2

821501

Составитель Л. Баркевич

Редакто Н. Ромжа Техред Е. Гаврилешко Корректор В. Синицкая

Заказ 722 41 Тираж 618 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал IIIIII Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Таким образом, в соответствии с предлагаемым способом при выплав. ке стали в электродуговой печи уда ется быстро формировать к моменту выпуска эффективный рафинировочный шлак с содержанием СаО более 40%, FeO менее .3,0% и отношением молярных содержаний AI203 к S iOZ в пределах 0,6-1,0. Обработка металла на выпуске шлаком обеспечивает снижение содержания серы до 0,008-0,015% (s зависимости от исходного содержания) и соответствующее раскисление металла при сохранении остаточного содержания алюминия в пределах 0,0150,030%. Разливка выплавленного таким способом металла на УНРС радиального типа обеспечивает получение высококачественных литых заготовок.

Длительность периода рафинировки металла в печи сокращается с 40 (при сравнительной технологии) до

20 мин. Такое ускорение плавки дает сокращение удельного расхода электроэнергии на 40-50 квт-ч/т, повышение сквозного усвоения ферросплавов.

Формула изобретения

Способ производства стали в электродуговых печах, включающий расплавление шихты, окисление примесей кислородом, присадку шлакообразующих, выпуск металла вместе со шлаком и легирование в разливочном ковше, отличающийся тем, что, с целью сокращения длительности рафинирования металла в печи и улучшения качества непрерывнолитых слитков за счет уменьшения содержания серы и кислорода, в печь после окончания окисления примесей присаживают смесь, состоящую из извести, алюминия и глиноземсодержащего материала, взятых в соотношении (6-20).: (2-6) : (1-,4) при суммарном расходе 225-750 кг/т шлака, 15 находящегося в печи к моменту присадки смеси.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Щ 1. Авторское свидетельство СССР

Р 378316, кл. С 21 С 5/52, 1972.

2. Stahl und Eisen. 1964, Р 19, 1197.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 558944, кл. С 21 С 5/52, 1977.