Способ производства стали

 

Союз Советскнк

Соцналнстнчесннк

Республик

О П И С А Н И Е (,99646)

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. санд-ву (22) Заявлено 15.07.81 (2) ) 3325103/22-02 (5) ) Q )(л

С 21 С 5/52 с присоединением заявки РЙ

Гесуаарстеекавй квинтет

СССР (23)Прнорнтет4

Опубликовано 15.02.83. Бюллетень Мч 6 ае авааи кмаретевкк н еткрыткк (53) УДК669.18. .27 (088.8) Дата опубликования описания 17.02.83

Е. Ф. Мазуров, В.В. И ахнович, А. Ф. Каблуковск

В.И.Игнатьев, B.Ã.Çîpèí, А. Ф.Козлов, В. П.М

В.А.Литвак и Л.К Пыхтарь (72) Авторы изобретения центральный научно-исследовательский институт. им. И. П. Бардина (71) Заявитель лургни ii ъъ „ / (54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству стали в сочетании с внепечным подогревом и рафинированием металла в ковше.

Известен способ производства стали в электродуговой печи с использованием в, качестве рафинировочного агрегата "уста новок ти а A5EA-SKF. Способ заключается в расплавлении и частичном рафи- нировании металла в дуговой сталеплавильной печи под двумя шлаками, выпуске металла со шлаком в ковш, вакуумировании в течение 10-15 мин, 50-60 мин подогрева с перемешиванием металла, электромагнитным полем 1 g.

Недостатками э ого способа являются низкая степень десульфурапии в ковше (30-35%); длительное время подогрева. металла после вакуумной обработки, что приводит к увеличению содержания газов ю в нем; низкая стойкость футеровки шлакового пояса из-за большого количества шлака в пропессе подогрева и вакууми рования и длительной обработки.

Известен также способ рафинирования металла по методу Бофорс, при котором металл из сталеплавильного агрегата выпускают в промежуточный ковш, отсекают печной шлак (переливом -иэ ковша в ковш или скачиванием шлака из ковша), нагревают металл и расплавляют известь,. присажнвают легирующие добавки, вакуумируют, раскисляют металл, добавляют мишметвлл, нагревают и раскисляют металл и шлак 523

Известному способу частично присущи недостатки предыдущего, а т акже высокая стоимость мишметаллов, в частности ферроперия (5090 руб/т), ухудшение

MazpocTpyKTypbt стали в виде периевой пористости".

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изо бретению является способ производства стали в сталеплавильной печк, включающий расплавление, рафинирование металла под окислительным шлаком, выпуск метал3 906461 4 ние алюминием и об ковша в рафинировочный ковш, отсекают становительным шла- ковшевой шлак, а при заполнении 1/3в металла, десуль- 1/2 объема рафинировочного ковша мье, перелив в проме-. талл окисляют присадками извести и жевочный ковш и ваку- 5 лезной руды в соотношении 1:(0,1-0,2).

Металл дополнительно окисляют газоном способе ваку- . образным кислородом в процессе подогреный алюминием и ва в течение 5-15,мин. сюда скорость уда- 3а 5-30 мин до вакуумировання в скисленного металла 16 шлак вводят углеродсодержащее вещество, чины межфазной по- например карбид кальция. на. Для достижения В процессе вакуумирования при достидорода, не превыша- женин Ро . 40 мм рт.ст. металл проду, необходима дли- вают аргойом и вакуумируют.при интеьтная дегазация ме- 15 сивности газовыделения 0,5-2 кг/мин в од кой а оном. течение 5-15 мин. ла в;ковш,. раскисле работку металла вос ком в ковше, подогре фурацию и легировани жуточный и рафиниро умированив 3 $

Однако при извест умируется раскислен кремнием металл, от ления водорода из ра из-эа неболыпой вели верхности неэначитель уровня содержания во ющего 2 см /100 г тельная или многокра талла с интенсивной пр ув рг

Степень удаления .азота снижается с 40% (при вакуумировании нераскисле нного металла до 10%) для случая обработки раскислениого металла. При разливке стали, щ раскисленной кремнием и алюминием, в крупные слитки возникает макросегрега пия V-типа. Наблюдается более высокая степень загрязненности стали неметаллическими включениями. в том числе кРупными,по сравнению с раскисленным углеродом металлом поп вакуумом; повышенный расход шлакообразующих (по .5% от веса металла), необходимый для достижения низких (до 0,003%) содержаний сер ц увели- з© ченный износ футеровки в зоне шлакового пояса ковша, связанный с длительным и интенсивным перемешиванием металла со шлаком аргоном под вакуумом; снижение производительности установки изза длительного периода рафинирования; увеличенный расход энергоносителей (аргона, пара), связанный с многократным вакуумирова нием.

Целью изобретения является повыше40 ние качества стали и производительности внепечной вакуумной установки.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу производства стали, включающему расплавление, рафинирование металла под окислительным шлаком, at

15 пуск металла в ковш, раскисление алюми .вием и обработку металла восстановител ным шлаком в ковше, подогрев металла, десульфурацию и легирование, переплав в промежуточный и рафинировочный ковш и вакуумирование, десупьфурацию металла производят присадкой извести и фторсО держащего вещества в соотношении 1:

:(0,1 0,3) в пропесм выпуска его в промежуточный ковш, в конце выпуска 55 металла иэ печи в ковш нли сразу по его окончании выпускают окислительный шлак, при переливе металла из промежуточного

В результате раскисления металла иа выпуске алюминием и присадки шлакообразующей смеси из извести и фторсодержащего вещества,,а также хорошего перемешивания во время выпуска металла с образующимся шлаком, происходит интенсивная десульфурация.

Присадка смеси извести с фторсодержащим веществом в указанном соотноше нии позволяет сформировать известковый шлак с содержанием Сар2 в пределах

10-20%. Уменьшение содержания СаР2 ниже 10% не позволяет получить достаточно жидкоподвижный шлак. В свою очередь, увеличение содержания СаР2 в шла-. ке выше 20% практически не снижает вязкость шлака, увеличивая при этом разъединение футеровки ковша и общую стоимость шлакообраэующих.

Отсечка ковшевого шлака во время перелива из промежуточного ковша в рафинировочный позволяет избежать реек» ций рефосфорации и ресульфурации во время окисления, подогрева н вакуумирования металла.

Присадка в рафинировочный ковш смеси извести и железной руды с одной стороны требуется для образования жидкоподвижного окислительного известковожелеэистого шлака, необходимого для окисления остаточного алюминия в металле и повышения содержання в нем раотворимого кислорода, а также для сокращения потерь тепла во время перелива эа счет теплового излучения с поверкнос ти ванны металла.

Указанные соотношения смеси извести и железной руды позволяют сформировать известковый шлак с содержанием окислов железа на уровне 10-15%, обладающего низкой температурой плавления. Снижение содеркания окислов железа в шлаке ниже

81 4

Время продувки металла аргоном под вакуумом обусловлено необходимым- конечным уровнем содержания газов и се» ры в металле. Для марок стали с содержанием водорода менее 2 см /100 г з металла и серы менее 0,005% - 15мин, а для остальных - 5-10 мин. При сии женин времени продувки аргоном под вакуумом менее 5 мин содержание водорода в металле может быть выше допустимого уровня (2,5-3 см /100 r метад»

"Э ла}, а увеличение времени продувки сверх

15 мин влечет неоправданное дополнитель. ное размывание футеровки ковша.

Пример 1. Сталь 10ГН2МФА выплавляют в 140-т мартеновской печи.

После проведения окислительного периода металл выпускают в промежуточный ковш.

На борту ковша на штанге подвешивают чушковый алкминий в количестве 1,5кг/т.

Через 3 мин после начала выпуска металла в ковш начинают прнсаживать известь . и плавнковый шлат в соотношении 1:0,1 в количестве 4 т. В конпе выпуска металла в промежуточный ковш выливают окислительный шлак. В результате содержание серы в металле снижается с О,ОЗО до 0,010%. Затем металл иэ промежуточного ковша через разлнвочный стакан ф 80 мм переливают в рафинировочный ковш. При наполнении металлом рафини-ровочного ковша на I/3 в него присаживают известь и железную руду s cooT ношении 1:0,2 вколичестве 1,,1 т,,пооле чего ковш с металлом помешают на установку электродугового нагрева. Во время нагрева расплав в течение 15мин продувают газообразным кислородом через трубку и корректируют химический о . состав. По достижении Е =1620 С за 5 мин до вакуумирования на шлак присаживаю г молотый кокс в количеств ве 100 кг и металл вакуумируют. Прн этом начиная с Р . 40 мм рт. ст. рас плав продувают аргоном и легируют феррованадием. При интенсивности гаэовыде ления 0,5 кг/мин металл вакуумируют в течение 5 мин. Затем разливают в ва . кууме. Перед разливкой содержание водо рода находится в пределах 1,5-2,0 см Ф/100 r металла и 5 - (О,ООФ-0,006%).

Пример 2. Сталь 38XHSN,ФА выплавляют s 100-т дуговой печи. После.проведения окислительного периода металл выпускают в промежуточный ковш и ведут обработку по примеру 1, но со следуюшийи особенностями; во время вынуока присаживают известь и плавиковый шпат в соотношении 1:0,15 в количестве.. В процессе вакуумирования до дости .жения разрежения 40 мм рт. ст. происхо- дит наиболее интенсивное кипение ванны и связанное с.этим газовыделение. В этот период происходит удаление боль шей части водорода, азота и кислорода из металла. При дальнейшем снижении давле-» ния ийтенсивность гаэовыделений резко уменьшается и скорость удаления водо рода и азота падает. Для поддержания скорости удаления газов на высоком уровне металл при разрежении менее

Рос 40 мм. рт. ст. продувают аргоном, опт поддерживая интенсивность газовыделения на уровне 0,5-2 кг/мин. При снижении интенсивности гаэовыделений ниже вышеуказанного уровня снижается скорость

55 удаления газов. Увеличение интеисивноо ти газовыделения более 2 кг/мин приводит к черезмерно сильному перемешиваиию металла со шлаком. указанного уровня существенно повышает температуру плавления смеси, а повышение требует дополнительного расхода раскислителей шлака.

: Присадка смеси извести и железной руды при наполнении ковша менее 1/3 вызывает сильное снижение температу ж металла .и тем саМым затрудняет расплавление шлакообразующих. Присадка после заполнения металлом половины ков -10 ша не приводит к сушественному повышению уровня окисленности металла.

Продувка металла кислородом во время нагрева позволяет повысить содержание растворенного кислорода до уровня нерас-15, кисленного металла, а также увеличить, скорость нагрева.

Продолжительность продувки металла кислородом обусловливается содержанием углерода выплавляемой марки стали. Ста-10 ли с содержанием углерода 0,20% и ниже продувают кислородом в течение 15 мин .средне- и высокоуглеродистые

- 5-10 мин.

Введение перед началом вакуумироваиия в шлак углеродсодержащего вещества позволяет восстановить окислы железа из шлака, а также компенсировать снижение содержания углерода под вакуумом во время углеродного раскисления метал- 30 ла»

Введение углеродсодержаших добавок в шлак менее чем за 5 мин до начала вакуумирования влечет эа .собой неполное раскисление шлака, а присадка более чем за 30 мин до вакуумирования влечет за собой повторное окисление шлака.

Известный 0,006 1,0- 0,0040

0,003 2,0

0,0022 .32-56 6,7- 3,30,0034 -3,3 -4,0

0,0010- 32-36 0 4,0

-0,001 5

3,3 38-91

1,5 15«25

Предлагаемый 0,003 1-2 0,0025

0,005

35 ,Таким образом, предлагаемый способ имеет существенные преимущества: вопервых, по уровню рафинирования стали от кислорода и азота при одинаковой степени рафинирования от S,й,О и Н; во-вторых, имеет меньший расход извести, боксита, алюминия; в=третьих, время вакуумной обработки в 2-3,5 раза меньше чем по прототипу. вакуумной установки, десульфурацию металла производят присадкой извести и фгорсодержащего вещества в соотношении

1:(0,1-0,3) в процессе выпуска его в промежуточный ковш, в конце выпуска м талла иэ печи в ковш или сразу по его окончании выпускают окислительный шлак, при переливе металла иэ промежуточного ков в рафинировочный ковш отсекают ковшевой шлак, а при заполнении 1/31/2 объема рафинировочного ковша металл окисляют присадками извести и железной руды в соотношении 1:(0,1-0,2).

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что металл дополнители но окисляют газообразным кислородом в цроцессе подогрева в течение 5-15 мин.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч аю шийся тем, что эа 5-30 мин до вакуумирования в шлак вводят углеродсодержащее вещество, например карбид кальция.

4. Способ по пп. 1-3, о т л и ч аю шийся тем, что в процессе вакуФормула изобретения

1. Способ производства стали, включающий расплавление, рафинирование металла под окислительным шлаком, выпуск металла в ковш, раскисление алюминием и обработку металла восстановительным шлаком в ковше, подогрев металла, десульфурацию и легирование, перелив в промежуточный и рафинировочный ковши и вакуумирование, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения качества стали и производительности внепечной

7 М6461 8

3 т. В рафинировочный ковш присажива- дом в течение 10 мин,присаживают изют известь и железную руду в соотно- весть и плавиковый шпат в количестве шенин 1:0,15. Во время нагрева металл 2,т и за 30 мин до начала вакуумировапродувают кислородом в течение 5 мин. ния в шлак вводят 300 кг карбида кальЗа 17 мин до начала вакуумирования в 5 ция. Во время вакуумирования после дошлак вводят 200 кг молотого карбида стижения P. =40 мм рт.ст. металл рас ocr кальция. Вакуумируют и продувают ме- киеляют алюминием в количестве 1 кг/т, талл аргоном с интенсивностью гаэовы- продувают аргоном, поддерживая интенделений 1,2 кг/мин в течение 10 мин. сивность газовыделения на уровне2кгlмнн

В результате обработки содержание (Н + iO в течение 1 5 мин. В результате обработки

1,5 см /100 r и 353 (0,003-0,005). содержание водорода в металле перед раз3

П р им е р 3. Сталь 20ГС выплав- ливкой 1 см /100 r и серы - 0,002%. ляют по примеру 1, но во время выпус- Таким образом, способ применим для ка присажнвают известь и плавиковый производства высококачественной стали, шпат в соотношении 1:0,3 в количестве 15 идущей на производство роторов, требую3 т и раскисляют металл алюминием в щей одновременно низких содержаний гаколичестве 1 кг/т. В рафинированный ковш зов, серы н неметаллических включений. при наполнении его на 1/2 объема присаживают известь и железную руду в соо Сравнительные. технико-эконом ические

; ношении 1.:0,1 в количестве 2 т. Во вре-20 показатели известного и предлагаемого мя подогрева металл продувают кислород- способов приведены в таблице. !

9 996461 . 10 умирования при достижении Рос> 40мм. :Srqxn i„td."ЭготиааЪ ап8 ЬФиеР еаК", рт.ст. металл продувают аргоном и ваку- 1977, 4, N.2, 66-71, умируют при интенсивности газовыделения б,8 2 кгlмин в течение 5-15 мин. 2. Десульфурация стали с применением

Источники информаций, . > способа ASEA - SKF (метод Бофорс). принятые во wrasse при экспертизе Перевод % 6438, а, б,в.

1 К гВу Н., Plnder Е. Asea- sos 3. Патент США 34 4069039, ЬаВе гейер process М Г ИФ, кл. 75-12 (С21 C5/52), ьпублнк. 1978.

Составитель А. Шербаков

Редактор Л. Повхаи Техред О.Heue Корректор Г. Огар

Заказ 846/38 Тираж 566 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