Способ выплавки стали

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 06,07.79 (21) 2792218/22-02 (Я)М. Кл

С 21 С 5/52 с присоединением заявки йо (23) Приоритет. Государственный комитет

СССР

ho делам изобретений н открытий

Опубликовано 15.0481. Бюллетень Но 14 (53) УДК 669.18. . 27 (088. 8) Дата опубликования ollHcsHH$I 25. 04. 81

В.Т. Сосипатров, О. Е. Молчанов, Э. В. Ткаченко, А. Е. Магер, П. П. Баклан, Ю. В. Зайцев, В. F.. Буланкин и Ю.И.Иванов (72) Авторы изобретения

t, завод с

Череповецкий ордена Ленина металлургический им. 50-летия СССР

) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при выплавке качественной стали, например, в конвертерах, дуговых и мартеновских- печах.

Известен способ выплавки качественной стали, при котором с целью получения низкого содержания вредных примесей, например серы; фосфора, хрома, применяют специально подготовленные чистые исходные шихтовые материалы (слябы и блюмы конвертерного производства), а в качестве шлакообразующих вводят в печь свежеобожженную известь, богатую железную руду, дефицитный и дорогой плавиковый шпат j1J °

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эфАекту к изобретению является способ выплавки низкоазотистой стали в дуговой печи, включающий завалку шихтовйх материалов, расплавление, продувку ванны газообразным кислородом, окисление примесей твердыми окислителями, скачивание окислительного шлака и выпуск металла. Для получения концентраций азота и стали менее

0,010% окисление примесей кислородом производят со скоростью обезуглероживания 0,5-1,5% С/ч до получения концентраций углерода менее

0,04% частично скачнвают окислитель ный шлак, оставляя его в печи в количестве 0,8-2,5% от веса металла, затем окисление примесей производят твердыми окислителями, вводимыми с превышением стехиометрически необходимого для снижения углерода на 0,02-0,15 (2(.

Недостатком данного способа является отсутствие благоприятных условий для удаления вредных примесей, например АосАора, хрома, серы, 1.з азота и водорода в период плавления металла и кислородной продувки ванны, вследствие чего применяются дорогие и дефицитные исходные материалы плавки. Это обусловлено

20 тем, что наиболее эффективное удаление вредных примесей (дефосАораци, дехромация) происходит при низкой температуре металла и шлака, высокой его основности, жидкоподвижности и окислительной способности. Обеспечить зфАективное удаление фосфора, хрома и серы в данном способе только путем окисления примесей кислородом со скоростью

30 обезуглероживания 0,5-1,5% С/ч не

821503 представляется возможным, так как окисел фосфора не может существовать в шлаке в свободном состоя, нии, а тугоплавкие шлакообраэующие материали (известняк, известь, руда) проплавляются медленно, что ведет к низкой активности образующегося шлака. Медленный рост основности и окислительной способности шлака в период плавления сдерживает переход вредных примесей из металла в шлак, а это приводит к повышен" ному содержанию вредных примесей в металле к моменту расплавления шихты, увеличению продолжительности плавки.

Цель изобретения — повышение качества стали путем ускорения шлакообразования, повышение дефосфорации и дехромации металла в период плавления и кислородной продувки ванны.

Поставленная цель достигается тем, что в способе производства стали, включающем эавалку шихтовых материалов, расплавление, продувку .ванны газообразным кислородом, окисление примесей твердыми окислителями и выпуск металла, в завалку вводят однородный и легкоплавкий сплав феррита кальция. Возможен ввод сплава феррита кальция в период кислородной продувки ванны совместно с глиноземсодержащими материалами, например бокситом, и с твердыми окислителями.

Ло мере плавления лома и чугуна (при твердой завалке) или рафинирования чугуна, феррит кальция будет диссоциировать на составляющие

СаО и Fe 03, окислы железа будут взаимодействовать с углеродом жидкого металла, а освободившаяся СаО вступит во взаимодействие c SiOZ,,РО и А1203, Сг 0 .. Поэтому в период плавления с целью максималь2 ного удаления:Aochopa и хрома иэ металла необходимо исключить присадки боксита или других кремнеземи глиноземсодержащих материалов.

Присадка боксита допускается только при выплавке стали из высокохромистого лома и чугуна для разжижения шлака, когда в нем значительно возрастает концентрация хромитов и повышается вязкость шлака.

В период плавления при условии низкой температуры металла и шлака дефосйорирование и дехромирование легкоплавкого сплава феррита кальция возможно не только за счет свободной

СаО, но и за счет образования трифосфата железа, устойчивого при низкой температуре. следовательно, чтобы обеспечить высокую степень дефосфорации и дехромации, одновременно в период плавления, необходимо вводить в завалку в период плавления легкоплавкий сплав феррита кальция с низким содержанием

Фосфор 0,003-0,008, хром 0,01-0,02.

При выплавке стали в качестве шлакообраэующего материала в печь вводят однородный и легкоплавкий сплав феррита кальция, имеющего в своем составе В: окись кальция 35-37, Si02 и А120 . Лействие низкой, но достаточной для расплавления феррита кальция, температуры в сталеплавильной ванне на протяжении процессов дефосфорации и дехромации металла подтверждается тем, что реакции окисления фосфора и хрома экэотермические..Лля осуществления дефосфорации и дехромации при низкой .температуре требуется значительно меньшая основность шлака, т.е. меньшее количество окиси кальция и более высокое содержание окислов железа.

Исследования, проведенные на Че реповецком металлургическом заводе, показали, что требуемым условием эффективной дефосфорации и дехромации металла отвечает легкоплавкий и однородный сплав феррита кальция с содержанием окиси кальция 23-37%, кремнезема — 3-5%, остальные оки20 слы железа и примеси (окислов алюминия, магния, марганца и др.). Температура плавления данного материала не превышает 1200 С.

Следует ограничить содержание кре 5 мнезема в сплаве феррита кальция, так как прочная связь окиси кальция с окисью фосфора может быть нарушена присутствием свободной окиси кремния. Низкое содержание азота в стали по расплавлении и соответственно в готовом металле (см. таблицу) обусловлено быстрым расплавлением легкоплавкого (до 1150 С) сплава феррита кальция в начальный период плавления шихты. Следовательно, на подине печи, в начале плавки, образуется слой жидкоподвижного расплава ферритов кальция с высоким содержанием окислов кальция и железа. По мере плавления

40 твердой шихты под дугами будет образовываться жидкий металл, который, опускаясь на подину, непосредственно пройдет через слой жидкоподвижного сплава феррита кальция. При этом

45 вследствие хорошего контакта жидких металла и сплава феррита кальция происходит рафинирование стали от вредных примесей. Кроме того, легкоплавкий и жидкоподвижный расплав феррита кальция предохраняет жидкий металл от проникновения в него газов (азота и водорода) из атмосферы печи в период плавления.

Пример. Проводится выплавка стали в дуговой электропечи с интенсивной продувкой ванны кислородом.

Выплавляется, легированная электротехническая сталь с содержанием, %: углерод 0,01-0,3, кремний 1 5-2,0. марганец 0,20-0,35, сера 0,005-0,015, 821503

Табл и ц а 1

Содержание в металле, Ъ

Период плавки

С, Mn S P Cr N н 100

Расплавление 0,35 О, 10 О, 020 О, 002 О, 01 О, 003 2, 6

0,45 0,15,0,025 0,005 0,05 0,004

Окончание кислородной про- 0,015 0,03 0,015 0,002 0,01 0,004 3,0 дувки

0,020 0,05 0,020 0,004 0,03 0,005

Т а б л и ц а 2

Содержание в металле, Ъ

Период плавки

С Mn S P Cr N Н см

4ООг

0,35 0,13 О 026 0,015 0,06 0,005 4,1

0,45 0,17 0,030 0,020 0,10 0,006

0,015 0,03 0,023 0,010 0,05 0,006 4,9

0,020 0,04 0,027 .0,014 0,09 0,007

Расплавление

Окончание кислородной продувки окись кремния 3-5, окислы железа 5055. Расход сплава составляет ?5 кг/т. стали.

Завалку шихты производят в 2 приема. Перед подвалкой в печь присаживают;-: т: 5

Легкоплавкий сплав феррит а кальция 2,0

Курковая известь 1,0.

Расплавление шихты ведут с применением газокислородной горелки, производят подрезку шихты кислородом с интенсивностью 800 м /ч.

После полного расплавления шихты и достижения температуры ванны .

1540-1560 С, отбирают пробу металла и шлака на полный химический анализ и производят удаление максимально возможного количества шлака.

Содержание элементов в металле после расплавления, следующее, Ъ:

Углерод 0,4-0,5 20

Фосфор 0,005

Азот 0,004

Хром 0,02.

Последующие периоды плавки проводят с интенсивной продувкой ванны кислородом. Для поддержания высокой реакционной способности шлака в ванну присаживают 1-1,5 т легкоплавкого сплава феррита кальция.

Технико-экономическая зффектиВ30 ность способа обусловлена повыше.чием производительности сталеплавильного агрегата при выплавке.высококачественной стали и повышением ее улучшение услОвий дефосфора-35 ции, деазотации, дехромации и десульфурации позволяет использовать при выплавке качественной стали низкосортного дешевого лома и чугуна (табл. 1). Кроме того, при выплавке стали по предложенному спосо бу на 50-60Ъ снижается расход дефицитного и дорогостоящего плавикового шпата, так как легкоплавкий сплав феррита кальция обладает достаточно высокой жидкотекучЕстью при.температурах сталеплавильного производства.

Экономическая эффективность от применения железофлюса при выплавке качественной стали за счет изменения затрат на материалы, на 1 т стали: известный способ: затраты на плавиковый шпат 0,054 10=0,54 р/т, так как замена шпата на 50Ъ, то экономия составит 0,27 р/т, затраты на известь 0,030 ° 17=0,51 р/т, где

0,030 — расход извести, 17 — цена извести, затраты на агломерат:

0,009 ° 17=0,16 р/т, где 0,009 — расход агломерата, 17 — цена агломерата, предлагаемый способ: расход железофлюса 35 кг/т стали. Затраты составят 0,035 20=0,70 р/т, где 0,35 — расход железойлюса, 20 — цена железофлюса.

Экономический эффект в расчете на год при производстве 100 тыс. т.стали с применением железофлюса составит: (О, 27+0,51+0,16-0,70) ° 100000=

=24000 р.

Результаты испытаний по предлагаемому способу, (обычная шихта) приведены в табл 1

Результаты испытаний по известному способу (чистая шихта) приведены в табл. 2.

821503

Формула изобретения

-Составитель A.Ùåðe àêîâ

Редактор Н.Ромжа,ТехредЖ.Кастелевич Корректор В. Синицкая

Заказ 17 2 1 Тираж 6 8 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

1. Способ выплавки стали, включающий завалку шихтовых материалов, расплавление, продувку ванны газообразным кислородом, окисление примесей твердыми окислителями и выпуск металла, отличающийся тем, что, с целью повышения качества стали и снижения содержания вредных примесей, в завалку вводят од нородный и легкоплавкий сплав феррита кальция.

2. Способ по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что.сплав феррита кальция вводят в период продув.ки ванны кислородом.

3. Способ по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что сплав меррита кальция вводят в сталеплавильный агрегат совместно с бокситом.

4. Способ по п., 1, о т л и ч аю шийся тем, что сплав феррита кальция вводят совместно с твердыми окислителями.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Чуйка Н.М., Мошкевич Е.И, и др. Трансформаторная сталь. М., "Металлургия", 1970, с. 47.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 582300, кл. С 21 С 7/02, 1977.