Способ выплавки стали и сплавов

 

С. Н. Петрухин, М. М. Клюев, В. В. Топилин, А

К. Я. Федоткин, А. П.Сисев и И. А. Крас (72) Авторы изобретения (7!) Заявитель (54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ И СПЛАВОВ

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к технике получения стали и сплавов в основных электропечах методом сплавления под одним шлаком.

Известен способ выплавки стали и сплавов в дуговых печах, заключающийся в том, что расплавление и окислительное рафинирование ведут под известково-глиноземистым шлаком, а после его скачивания наводят известковый или иэвестковошамотный шлак (1).

19

Недостатком этого способа выплавки является неустойчивый шлаковый режим в период плавления, науглероживание, газонасыщение металла и, кроме того, повышение угара металлошнхты вследствие ска33 чивания известково-глиноземистого шла-. кае

Известен также способ выплавки сплавов методом сплавления под одним известково-глиноэемистым шлаком, заключаюшийся в использовании механической смеси иэ извести и технического глинозема до 100 кг каждого для получения пример2 ного расчетного состава шлака 50%

АО< Сф50% СаО. Через 5-7 мин после включения печи начинают присадку этой смеси в печь под электроды. Bcs шлакоaas смесь должна быть задана в печь в начале периода плавления. На подину и в корзину шлаковую смесь не присаживают (2).

Недостатком этого способа выплавки является малая эффективность раннего (через 5-7 мин после включения печи) введения механической шлаковой смеси под электроды.

Известно,. что известково-глиноземный шлак состава 5O% CaO+50% AR Оз составляечся иэ механической смеси изве, сти размером фракции около 30 мм (применение пушоики запрещено) и технического глинозема порошкообразной фракции

Г-00. Введение .шлаковой смеси под электроды, когда нет еще цроплавленных ко лодцев, приводит к протеканию глинеее ма, вследствие его высокой текучести, на поднну я откосы печи и оседанию из

865922 о

l5

r0

2$ зо

55 вести сверху шихты. После проплавления колодцев, в них образуется известковоглнноэемистый шлак состава, далекого от состава 50% Са0+50% АРу 0, следовательно, тугоплавкого, гетерогенного шлака. Неровное горение дуг при таком шлаковом режиме приводит к газонасыщению, науглероживанию и повышенному угару металлошихты. Попадание значительного количества высокотекучего глинозема механической шлаковой смеси не под электроды, а на откосы и подину печи приводят к их зарастанию вследствие образования тугоплавких алюмомагнеэиальных шпинделей с температурой плавления 2150 С и удо линению времени плавки из-за трудоемкой очистки заросших откосов в подины печи.

Цель изобретения - снижение содержания углерода, гаэонасыщения, угара металлошихты, повышение качества вынлавляемого металла и технико-экономических показателей плавки.

Поставленная цель достигается тем, что 20-60% шлаковой смеси вводят в корзину с шихтой и (или) на подину печи перед эавалкой шихты в виде предварительно сплавленной смеси, а оставшуюся часть шлаковой смеси вводят в печь после проплавления колодцев порпиями 0,52 кг/т завалки в каждый колодец, а после расплавления основной массы завалки в распад электродов, и прекращают за 1030 мин до конца периода плавления.

В процессе плавления в шихте проплавляются колодцы и образуются лужицы" жидкого металла. Из присаженного в корзину с шихтой и (или) на подину церед эавалкой шихты предварительно сллавленного шлака 50% Са0+50% А3 », на подине образуется известково-глиноземистый шлак близкий по составу к шлаку 50%

СаСН-50% АС О», имеющему низкую температуру плавления (л, 1390 С). Это очень важно, так как незначительное отклонение от вышеприведенного состава в сторону большего содержания одного из составляющих приводит к гетерогенному шлаку ввиду значительного его повьппения температуры плавления и, как следствие, к нестабильному горению дуг, науглерожнванию металла, гаэонасыщению и повышению угара металлошихты. С момента щюплавления колодцев, что определяется устойчивым горением дуг и остановкой движения электродов вниз, в каждый колодец или распад электродов после расплавления основной массы завалки вводят нюх анически перемешанную известковоглиноэемистую смесь. Введение шлаковой смеси в проплавленный колодец способствует полному усвоению смеси, особенно глинозема ванной, сохранению состава шлака, очень близкого к составу 50% Са0 +

50% Ag < О», предотвращению заращивания подииы и откосоь, Количество сплавленного шлака, вводимого в корзину с шихтой и (или) на подину печи перед завалкой шихты, определяется химическим составом шихты, ее габаритностью, состоянием футеровки печи и находится в пределах 20%-60% От общего количества шлака, вводимого в печь в период плавления.

При введении в печь менее 20% шлаковой смеси количество шлака недостаточнО для образования шлакОвОго IIGEpoBG в начале периода плавления, предохраняю» щего жидкий металл от науглероживания, газонасыщения и повышенного угара. Кроме того, при малом количестве шлака дуга горит нестабильно, что увеличивает время плавления металла. При количестве сплавленного шлака, вводимого в корзину с шихтой и (или) на.подину печи перел завалкой шихты, более 60%, создаются большие трудности в раннем получении жидкоподвижного шлака в начальный период плавления, а вследствие нарушения теплообмена в печи увеличивается время периода плавления.

Присадка оставшейся части шлаковой смеси в период плавления после проплавления колодцев диктуется необходимостью введения шлака в колодцы на жидкий металл для получения шлака, очень близкого по составу 50% CaO+50% А9 О», и исключением протекания глинозема на подину и откосы печи, и, как следствие, Мх эарашивания

Порции шлаковой смеси, присаживаемой после цроплавлеияя колодцев, определяются условиями проведения периода плавления, что определено экспериментально иа промышленцых плавках. При мелких кусках шихтовых материалов процесс плавления протекает форсированно, в этом случае порции присаживаемой смеси должны быть ие более 2 кг/т. эавалки, вводимых в каждый колодец или в распад электродов. При крупногабаритной шихте и затяжном периоде плавления количество шлаковой смеси составляет не менее

0,5 кгlт завалки.

С момента проплавления колодцев на зеркало металла можно присаживать как механически смешанную известково-гли 6М22 ноэемистую шлаковую смесь, так и предварительно сплавленную.

Ограничение конечного времени присадки шлаковой смеси обусловлено получением к концу периода плавления (началу рафинирования) жидкоподвижного, гомогенного шлака.

Время последней присадки шлаковой смеси составляет до конца плавления 1030 мин.. При введении в печь порций шлаковой смеси 0,5 кг/т эавалки в каждый колодец, а после расплавления основной массы шихты в распад электродов, время введения шлаковой смеси составляет не менее 10 мин. При введении в печь порций шлаковой смеси 2 кг/т завалки « не более 30 мин.

Способ опробован при выплавке хромо1 никелевого металла с содержанием углерода до 0,10% в 5-т дуговой печи с основной футеровкой с использованием в шихте 50% собственных отходов.

Пример 1. В корзину печи вводят

32 кг шлаковой смеси, что составляет

20% от общего количества этой смеси, вводимой в период плавления, предвари» тельно сплавленной шлаковой смеси состава 50% Са0+50% А0,2 0 . После проплавления колодцев,в каждый колодец, а после расплавления основной массы эавалкя в распад электродов, порциями по

2 кг/т завалки вводят механическую иао вестково-глиноземистую шлаковую смесь в количестве 128 кг на плавку. Механическую шлаковую смесь прекращают вводить в печь за 30 мии до конца периода плавления. Далее металл рафинируют и выпускают иэ печи по действующей на заводе технологии.

Пример 2. Плавку ведут так же, как и в примере 1, только в корзину вводят 96 кг/т завалки (60%) предварительно сплавленной известково-глиноземиотой смеси. Затем, после проплавления колодцев в печь вводят механическую известково-глиноземистую смесь порциями по 0,5 кг/т завалки в количестве 64 кг на плавку. Механическую шлаковую смесь прекращают вводить в печь эа 10 мин до конца периода плавления.

Пример 3. Плавку ведут так же, как и в примере 1, только предварительно сплавленную известково-глиноэемистую смесь вводят в корзину в количестве

64 кг (40%), после проплавления колодцев в печь вводят механическую извесь ково-глиноземистую смесь порциями по

1,25 кг/т эавалки в количестве 96 кг на плавку.

Пример 4. Плавку ведут так же, как и в примере 3, только предварительно сплавленную известково- глиноэемистую смесь дают на подачу печи.

Для сравнения проведены плавки этого же металла на такой же шихте по дейст

io. вующей на заводе технологии. После завалки шихты, через 5-7 мин по ле вклк» чения печи начинают присадку механической известково-глиноземистой шлаковой смеси, состоящей из 80 кг технического глинозема и 80 кг извести, в печь под электроды. Всю шлаковую смесь вводят в печь в начале периода плавления. В корзину и на подину шлаковую смесь не вводят. Далее металл рафинируют и выпускащ ют из печи.

В таблице приведены усредненные данные по предлагаемой и известной технологиям выплавки сплава ЭП-199, иэ которой видно, что предлагаемый способ поэр воляет снизить содержание углерода, газонасыщенн сть и угар металлошихты, по, высить качество металла и технико-экономические показатели плавки.

Повышение усвоения металлошихты .и стабилизация маркировки позволич рабо тать на нижесредних пределах по дефицитным, дорогостоящим элементам, что существенно улучшает технико-экономические показатели плавки.

Расчет показывает, что выплавка, на35 пример сплава ЭП-109 за счет повышения усвоения шихты в среднем от 6,5 до

3,75 кг/т металла позволит экономить никеля 2,4 кг/т, хрома 0,70 кг/т, вольфрама 0,35 кг/т, что составит, при цене за 21 кг никеля H-19 3,92 руб., хрома Х-1-1,07 руб., вольфрама металлического - 14,45 руб., 15,2 руб./т металла.

Стабильность маркировки при выплавке по предлагаемому способу позволит снизить расчетное содержание хрома и вольфрама с 19,70 до 19,50%, с 10,0 до

9,70% соответственно, что даст экономию

45,5 руб/т.

В сумме это обеспечит экономический эффект порядка 60 руб/т сплава.

Предлагаемый способ выплавки стали и сплавов может быть осуществлен при производстве высокочастотнь х сталей и сплавов на заводах качественной метал865922

Предлагаемая технология

0,011 9 4,5

15,5

14,5

0,050

0,052

0,045

0,040

3,75 170

37 8 175

37,8 170

37,6 170

4,5

3,0

0,011 3

0,0108

0,0115

15,5

16,0

3,0.Известная технология

13,5 36,8 180

0,01 24

0,06-0,10

П р и м е ч а и и е: При получении углерода по расплаву 0,07 металл бракуется ввиду последукицей неудовлетворительной пластичности

Формула изобретейия шлаковой смеси вводят в печь после проплавления колодцев порпиями 0,5-2 кг/т завалки в каждый колодец, а после расплавления основной массы завалки - в распад электродов, и прекрашают за 1030 мин до конца периода плавления.

Составитель Л. Магаюмова реаа р Г, Кугр)ышева Уехреа З.фанта Корректор Л. Бокшан

Заказ 7992/39 Тираж 621 Подписное

ВНИИПИ 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

Способ выплавки стали и сплавов, вклю чаюший выплавку металла под известково д глиноземистым шлаком с присадкой механической шлаковой смеси в период плавления в печь, отличающийся тем, что, с целью снижения содержания углерода, газонасыщенности и угара металлошихты, повышения качества металла и технико-экономических показателей плавки, 20-60% шлаковой смеси вводят в корзину с шихтой и (или) на подину печт. перед завалкой шихты в виде. предваритель

3S но сплавленной смеси, остальную часть

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 520406, кл. С 21 С 5/52, 1976.

2. Сборник технологических инструкций по выплавке стали и сплавов в основных дуговых электропечах. Завод ЭлектРосталь/, 1973, с. 348.