СПОСОБ ВЫПЛАВКИ НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ Российский патент 1997 года по МПК C21C5/28 C21C5/04 

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к конвертерно-кислородному процессу.

Известны способы выплавки стали, включающие ввод в металл углерода и углеродсодержащих материалов (авторское свидетельство СССР N 540922, кл. C 21 C 5/04 аналог).

Известен также способ выплавки стали в кислородном конвертере, включающий завалку металлического лома, заливку жидкого чугуна, ввод в конвертер твердого топлива и продувку кислородом, при котором 70-90% твердого топлива фракцией 6-25 мм от его общего расхода вводят в конвертер до начала продувки, а остальную часть вводят в интервале 10-40% продолжительности продувки при общем расходе топлива 0,5-3,5% от веса металлошихты (авторское свидетельство СССР N 594179, C 21 C 5/28 прототип).

Существенным недостатком указанных выше способов являются значительные потери в производительности агрегата.

Технической задачей изобретения является повышение выхода годного и снижение концентрации углерода в ванне.

Технический результат достигается тем, что в способе выплавки низкоуглеродистой стали, включающем завалку лома, заливку жидкого чугуна, продувку кислородом, загрузку шлакообразующих и углеродсодержащих материалов, углеродсодержащие материалы вводят в виде твердой заготовки, состоящей из сыпучего углеродсодержащего материала, залитого железоуглеродистым сплавом, при достижении концентрации углерода в расплаве менее 0,3% и температуре 1630-1730^oC в количестве 5-100 кг на 1 т расплава.

Способ содержит следующие операции.

Заготовка содержит сыпучий углеродсодержащий материал и железоуглеродистый сплав при следующем соотношении компонентов, мас.

сыпучий углеродсодержащий материал 0,1-12,0
железоуглеродистый сплав остальное
Заготовка дополнительно содержит оксидный материал, при следующем соотношении компонентов, мас.

сыпучий углеродсодержащий материал 0,1-12,0%
оксидный материал 0,2-25,0
железоуглеродистый сплав остальное
Количество кислорода в оксидном материале заготовки на 10-90% меньше значения, необходимого для полного окисления всех элементов, содержащихся в железоуглеродистом сплаве и обладающих большим сродством к кислороду по сравнению с железом.

Углеродсодержащий материал вводят двумя порциями: первую в виде сыпучего углеродсодержащего материала на поверхность расплава в количестве 1-15 кг на 1 т расплава, а остальное количество вводят во второй порции через 5-60 сек в виде заготовки.

В качестве сыпучего углеродсодержащего материала используют коксик, бой электродов, термоантрацит, кокс.

В качестве оксидного материала используют железосодержащие оксиды из группы окалина, руда, окатыши, агломерат, окускованная пыль и шлам.

В конвертер загружают металлолом, заливают жидкий чугун. Затем ведут продувку кислородом. При достижении концентрации углерода в расплаве менее 0,3% и температуре 1630-1730^oC вводят углеродсодержащие материалы, залитые железоуглеродистым сплавом. Получают углеродсодержащие материалы на разливочной машине чугуна, предварительно загружая в мульды коксик, бой электродов, термоантрацит, кокс, а затем заливают в мульды передельный чугун. Углеродсодержащие добавки вводят в твердом виде в количестве 5-100 кг на 1 т расплава. При вводе заготовки менее 5 кг не получают должного эффекта. При вводе свыше 100 кг заготовки по ее расплавлении содержание углерода в расплаве получается выше требуемого (превышает заданное его содержание).

Твердая заготовка содержит углеродсодержащий материал и железоуглеродистый сплав при следующем отношении компонентов, мас.

сыпучий углеродсодержащий материал 0,1-12,0
железоуглеродистый сплав остальное
При введении в расплав твердой заготовки, содержащей сыпучий углеродсодержащий материал 0,1-12,0% достигаются наилучшие результаты. При количестве материала менее 0,1% не достигается должного эффекта.

Если количество сыпучего углеродсодержащего материала в твердой заготовке более 12% то при ее расплавлении будет велико содержание углерода в расплаве.

Заготовка дополнительно содержит оксидный материал, при следующем соотношении компонентов, мас.

сыпучий углеродсодержащий материал 0,1-12,0
оксидный материал 0,2-25,0
железоуглеродистый сплав остальное
Если количество оксидного материала в заготовке менее 0,2% не достигается требуемое содержание углерода в ванне из-за недостатка введенного кислорода.

Если количество оксидного материала в заготовке более 25% то количество введенного кислорода превышает количество, необходимое для окисления всего углерода, имеющегося в ванне.

Количество кислорода в оксидном материале заготовки на 10-90% меньше значения, необходимого для полного окисления всех элементов, содержащихся в железоуглеродистом сплаве и обладающих большим сродством по сравнению с железом.

Пределы количества кислорода в оксидном материале заготовки на 10-90% менее значения, необходимого для полного окисления всех элементов, содержащихся в железоуглеродистом сплаве, и выбраны экспериментальным путем.

Углеродсодержащий материал вводят двумя порциями: первую в виде сыпучего углеродсодержащего материала на поверхность расплава в количестве 1-15 кг на 1 т расплава, а остальное количество вводят во второй порции.

В первой порции в виде сыпучего углеродсодержащего материала на поверхность расплава давали коксик в количестве 7 кг на 1 т расплава, а остальное количество ввели через 25 сек в виде заготовки в количестве 60 кг на 1 т расплава.

В кислородном конвертере потребность ванны в кислороде по ходу плавки непрерывно уменьшается в связи с окислением Si, Mn и части углерода. Казалось бы, можно сократить расход вдуваемого газообразного кислорода, однако при этом резко увеличивается продолжительность плавки и уменьшается производительность. Причина уменьшение скорости выгорания углерода из-за слабого перемешивания ванны. Поэтому мы вынуждены сохранять расход кислорода по ходу плавки практически неизменным. Превышение расхода кислорода над необходимым для окисления углерода по ходу плавки постепенно нарастает и при [C] <0,3% в ванне все большая часть кислорода начинает расходоваться на окисление железа. Вследствие этого возрастает угар железа, снижается выход годного, увеличивается количество шлака и его окисленность (содержание кислорода в шлаке в виде FeO и Fe₂O₃), снижается стойкость футеровки, повышается расход кислорода.

Чтобы избежать этого, мы даем на шлак и ванну углерод в разлагающем виде с тем, чтобы восстановить оксиды железа шлака.

Пример конкретного выполнения.

Твердая заготовка изготовляется на машине непрерывной разливки чугуна: предварительно в мульды загружается сыпучий углеродсодержащий материал фракцией 10-25 мм.

Затем в мульды заливаем железоуглеродистый расплав (чугун) и охлаждаем заготовки (чушки) водой.

Твердая заготовка второго типа имеет кроме сыпучего углеродсодержащего материала оксидный материал (железорудные окатыши, агломерат, окалина, руда и др.) фракцией 5-25 мм в количестве 0,2-25% которые затем заливаются чугуном.

Химический состав твердой заготовки типов I и II показан в таблице.

Использование: в области черной металлургии, конкретно, в кислородно-конвертерном процессе выплавки стали. Сущность изобретения: в способе выплавки низкоуглеродистой стали, включающем завалку лома, заливку жидкого чугуна, продувку кислородом, загрузку шлакообразующих и углеродсодержащих материалов, углеродсодержащие материалы вводят в виде твердой заготовки, состоящей из сыпучего углеродсодержащего материала, залитого железоуглеродистым сплавом, при достижении концентрации углерода в расплаве менее 0,3% и температуре 1630-1730^oC в количестве 5-100 кг на 1 т расплава. Регламентировано соотношение сыпучего углеродсодержащего материала и железоуглеродистого сплава, а также дополнительного оксидного материала. Количество кислорода в оксидном материале заготовки на 10-90% меньше необходимого для полного окисления всех элементов, содержащихся в железоуглеродном материале и обладающих большим сродством к кислороду, чем железо. Углеродсодержащий материал можно вводить двумя порциями: вначале в виде сыпучего компонента, а затем - в виде твердого, с регламентацией технологии ввода. Указаны конкретные материалы, используемые в способе. Способ позволяет повысить выход годного, снизить концентрацию углерода в ванне. 6 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ выплавки низкоуглеродистой стали, включающий завалку лома, заливку жидкого чугуна, продувку кислородом, загрузку шлакообразующих и углеродсодержащих материалов, отличающийся тем, что углеродсодержащие материалы вводят в виде твердой заготовки, состоящей из сыпучего углеродсодержащего материала, залитого железоуглеродистым сплавом, по достижении концентрации углерода в расплаве менее 0,3% и температуре 1630 - 1730^oС в количестве 5 100 кг на 1 т расплава. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что заготовка содержит сыпучий углеродсодержащий материал и железоуглеродистый сплав при следующем соотношении компонентов, мас.

Сыпучий углеродсодержащий материал 0,1 12,0
Железоуглеродистый сплав Остальное
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что заготовка дополнительно содержит оксидный материал при следующем соотношении компонентов, мас.

Сыпучий углеродсодержащий материал 0,1 12,0
Оксидный материал 0,2 25,0
Железоуглеродистый сплав Остальное
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что количество кислорода в оксидном материале заготовки на 10 90% меньше значения, необходимого для полного окисления всех элементов, содержащихся в железоуглеродистом сплаве и обладающих большим сродством к кислороду по сравнению с железом.