СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В МАРТЕНОВСКОЙ ПЕЧИ Российский патент 1995 года по МПК C21C5/04 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к мартеновскому производству стали.

Известен способ выплавки стали в сталеплавильной печи, включающий завалку шлакообразующих, стального скрапа, состоящего из легковесного и тяжеловесной частей, заливку чугуна, последующее плавление, доводку и выпуск. Перед завалкой тяжеловесной части стального скрапа на легковесную укладывают ковшевые отходы производства чугуна в количестве 1,2-2,2% от массы садки, при этом ковшевые отходы производства чугуна содержат, мас. Кремний 0,5-2,4 Марганец 0,4-1,7 Углерод 3,8-5,1 Сера 0,02-0,05 Фосфор 0,05-0,1 Ковшевые составляющие 2,0-6,0 Железо Остальное [1]
Недостатком способа является тот факт, что при повышении расхода ковшевых отходов выше 2,2% от массы садки приводит к заметному повышению содержания фосфора в металле, а интенсивность процесса плавления и шлакообразования растет недостаточно для компенсации этого явления.

Известен способ выплавки стали в основных мартеновских печах скрап-процессом на твердой завалке. На плавку устанавливается следующий состав шихтовых материалов и порядок завалки: чистая стальная стружка, мелкий стальной лом 30-35 т; коксовая мелочь (карбонизатор) 2-4 мульды; пакеты 60-70 т; известняк 20-24 т; металлолом 50-60 т; чугун передельный (50%) 50-60 т; металлолом 95-70 т; чугун передельный (50%) 65-50 т.

Итого: 350±5 т.

Расход коксовой мелочи (карбонизатора) устанавливается в зависимости от расхода чугуна передельного в завалку:
расход расход коксовой
чугуна 120 т мелочи 2 мульды
-"- 100 т -"- 4 мульды
-"- 80 т -"- 6 мульд
Расход чугуна и углеродсодержащих материалов (коксовая мелочь, отходы электродного производства, уголь, антрацит) должен обеспечить содержание углерода в жидком металле по расплавлении ванны выше среднезаданной массовой доли его в готовой стали не менее, чем на 0,35% [2]
Недостатком данного способа является низкое усвоение углерода при указанной выше шихтовке. Коксовая мелочь, электродный бой, антрацит плохо науглероживают металл вследствие низкой пористости и высокой упорядоченности атмосферных решеток в их структуре, что приводит к перерасходу передельного чугуна. К тому же указанные карбюризаторы изготавливаются из дефицитных и дорогостоящих материалов.

Цель изобретения экономия твердого чугуна и окислителей.

Цель обеспечивается тем, что в качестве высокоуглеродистого железосодержащего материала используют шихтовый материал, содержащий высокоуглеродистый железистый сплав с минеральной составляющей и графитом, который вводят в количестве 10-40% от массы шихты в зависимости от заданного превышения содержания массовой доли углерода в расплаве. Высокоуглеродистый железистый сплав содержит минеральную составляющую, графит и высокоуглеродистую железистую составляющую при следующем содержании компонентов, мас. Минеральная составляющая 7,0-15,0 Графит 0,2-3,5 Высокоугле- родистая железистая составляющая Остальное Указанный выше сплав получают после соответствующей обработки шлаковых отвалов, в которых находятся отходы доменного производства, при этом высокоуглеродистая составляющая имеет следующий химический состав, мас. Углерод 2,200-5,000 Марганец 0,200-1,200 Кремний 0,500-3,000 Фосфор 0,040-0,140 Сера 0,008-0,070 Железо Остальное, а минеральная составляющая имеет следующий химический состав, мас. CaO 40-43 SiO₂ 38-42 MgO 7-9 Al₂O₃ 8-11 MnO 0,1-0,4 FeO 0,23-0,3 S 0,7-1,3
Высокоуглеродистый железистый сплав с минеральной составляющей и графитом вводят в металлошихту в количестве 10-40% которое определено экспериментально. К тому же введение высокоуглеродистого железистого сплава менее 10% приводит к замедлению темпов плавления шихты и шлакообразования, к снижению экономии твердого чугуна, а также снижает содержание углерода в расплаве.

Повышение расхода высокоуглеродистого железистого сплава выше 40% металлошихты приводит к разъеданию, в разной степени, набивки задней стенки и шлакового пояса из-за крайне низкой основности 1,2-1,6. При этих условиях увеличивается расход магнезита.

К тому же высокоуглеродистый железистый сплав с минеральной составляющей и графитом, находясь сверху легковесной части стального скрапа, в процессе прогрева твердой завалки плавится в первую очередь. Высокоуглеродистая железосодержащая составляющая сплава, расплавляясь, попадает на легковесный стальной скрап и передает ему дополнительное тепло и, науглероживая, снижает температуру плавления.

Были проведены опытные плавки с применением в металлошихте высокоуглеродистого железистого сплава с минеральной составляющей при выплавке различных марок сталей.

П р и м е р. Выплавку стали по предлагаемому способу осуществляли в 350 т мартеновской печи (выплавляемая марка стали Ст 3сп по ГОСТ 380-88).

Были проведены опытные плавки с применением в металошихте высокоуглеродистого железистого сплава вместо передельного чугуна.

Состав шихтовых материалов и порядок завалки: обрезь, мелкий металлолом 30 т; коксовая мелочь 1 мульда; пакеты 60 т; известняк 20 т; пакеты 50 т; высокоуглеродистый железистый сплав 70 т; металлолом 70 т; чугун передельный 50 т Итого: 350 т.

Расход высокоуглеродистого железистого сплава варьировался в пределах 10-40% от общей массы шихты (завалки).

После завалки начинали прогрев шихты, ее расплавление, скачивание шлака и доводку металла до заданного состава и температуры согласно действующей технологической инструкции. Результаты плавок по известной и предлагаемой технологии приведены в таблице.

В качестве окислителя применяли коксовую мелочь.

По расплавлении содержание углерода было достаточным и для проведения полировки не было необходимости производить науглероживание ванны путем вдувания углеродсодержащих материалов.

Использование в металлошихте высокоуглеродистого железистого сплава с минеральной составляющей и графитом позволяет экономить твердый передельный чугун до 50% и окислители до 75% при этом обеспечить содержание углерода по расплавлении ванны выше среднезаданного в готовой стали на 0,35-0,8%

Использование: в черной металлургии, в частности в мартеновском производстве. Сущность изобретения: способ выплавки стали в мартеновской печи преимущественно скрап-процессом включает завалку скрапа и высокоуглеродистого железосодержащего материала в количестве, обеспечивающем содержание углерода в жидком металле по расплавлении ванны выше среднезаданной массовой доли его в готовой стали на 0,35 0,8% ввод шлакообразующих, прогрев, плавление, доводку и выпуск металла. В качестве высокоуглеродистого железосодержащего материала используют шихтовый материал, содержащий высокоуглеродистый железистый сплав с минеральной составляющей и графитом, который вводят в количестве 10 40% от массы шихты в зависимости от заданного превышения содержания массовой доли углерода в расплаве. Высокоуглеродистый железистый сплав содержит минеральную составляющую, графит и высокоуглеродистую железистую составляющую при следующем содержании компонентов, мас. минеральная составляющая 7,0 15,0; графит 0,2 3,5; высокоуглеродистая железистая составляющая остальное. Использование в металлошихте высокоуглеродистого железистого сплава с минеральной составляющей и графитом позволяет полностью исключить в ней предельный твердый чугун, обеспечить содержание углерода в жидком металле по расплавлении ванны выше среднезаданного в готовой стали на 0,35 0,8% и сократить расход окислителей. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В МАРТЕНОВСКОЙ ПЕЧИ преимущественно скрап-процессом, включающий завалку скрапа и высокоуглеродистого железосодержащего материала в количестве, обеспечивающем содержание углерода в жидком металле по расплавлении ванны выше среднезаданной массовой доли его в готовой стали на 0,35 0,8% ввод шлакообразующих, прогрев, плавление, доводку и выпуск металла, отличающийся тем, что в качестве высокоуглеродистого железосодержащего материала используют шихтовый материал, содержащий высокоуглеродистый железистый сплав с минеральной составляющей и графитом, который вводят в количестве 10 40% от массы шихты в зависимости от заданного превышения содержания массовой доли углерода в расплаве. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что высокоуглеродистый железистый сплав содержит минеральную составляющую, графит и высокоуглеродистую железистую составляющую при следующем содержании компонентов, мас.

Минеральная составляющая 7,0 15,0
Графит 0,2 3,5
Высокоуглеродистая железистая составляющая Остальное