СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В МАРТЕНОВСКИХ ПЕЧАХ СКРАП-ПРОЦЕССОМ Российский патент 1998 года по МПК C12C5/04 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам выплавки стали в мартеновских печах скрап-процессом с уменьшенной долей чугуна в шихте за счет использования углеродсодержащих материалов карбюраторов.

Известен способ выплавки стали в мартеновских печах скрап-процессом, включающий завалку твердой, шихты с добавкой карбюратора, прогрев, плавление, доводку и выпуск металла [1] При этом в качестве карбюратора используют кокс, каменный уголь, электродный бой,который заваливают на чистый мелкий лом под шлакообразующий материал известняк и/или известь в количестве 8-10% от массы садки. Способ позволяет экономить предельный чугун. К недостаткам относятся необходимость завалки большого количества карбюратора, что приводит к затягиванию процесса завалки; загрязнению расплава нежелательными примесями; низкая скорость десульфурации; высокая запыленность рабочей зоны.

Наиболее близким по сущности и достигаемому техническому результату является способ выплавки стали в мартеновских печах скрап-процессом, включающий завалку твердой шихты, карбюратора, материала, содержащего окисленные легирующие и раскисляющие элементы, прогрев, плавление, доводку и выпуск металла. При этом в качестве карбюратора используют каменный уголь кокс, бой угольной футеровки, а в качестве материала, содержащего окисленные легирующие и раскисляющие элементы, используют руды, концентраты, шлаки и шламы содержащие марганец, ванадия, вольфрам, молибден, титан, кобальт, алюминий, никель или хром, которые заваливают на чистый мелкий лом под шлакообразующий материал известняк и/или известь в рассчитанных количествах в зоны, расположенные между зонами перегрева и зоной наиболее медленного плавления [2] Реализация данного способа позволяет экономить не только передельный чугун, но и ферросплавы, используемые для внепечной обработки металла. Кроме того, увеличивается скорость десульфурации. Недостатком способа является необходимость дополнительного ввода материала, содержащего окисленные легирующие элементы, затягивающая процессы завалки и плавления, что приводит к подстуживанию пода печи и чрезмерному выгоранию углерода шихты. Кроме того, повышаются газонасыщенность расплава, степень загрязнения его нежелательными примесями, что приводит к увеличению брака стали по "газовому пузырю" и "неметаллическим включениям".

Целью изобретения является разработка способа выплавки стали в мартеновских печах скрап-процессом, включающим завалку шихты, карбюратора, материала, содержащего окисленные легирующие и раскисляющие элементы, прогрев, плавление, доводку и выпуск металла, позволяющего наряду с уменьшением доли передельного чугуна в шихте и экономией ферросплавов оптимизировать процессы завалки и правления, снизить брак стали по "газовому пузырю" и "неметаллическим включениям" без дополнительных материальных затрат и улучшить экологическую обстановку в процессе завалки.

Указанная цель достигается тем, что в качестве карбюратора и материала, содержащего легирующие и раскисляющие элементы,предлагается использовать бой тиглей для выплавки жаропрочных сплавов следующего химического состава, мас,
Углерод 85,0 90,0
Ванадий 0,30 1,0
Ниобий 0,30 0,50
Молибден 0,30 1,0
Титан 0,50 1,50
Сера 0,50 1,50
Зола Остальное
который заваливают в количестве 0,8-l,0% от массы садки на мелкий лом под шлакообразующий материал известняк и/или известь. Количество карбюратора, содержащего окисленные легирующие элементы для завалки в печь,определяется не только из расчета снижения доли передельного чугуна в шихте, но и количества вводимых с ним легирующих элементов, экономящих расход ферросплавов, используемых для внепечной обработки жидкого металла. Суммарная добавка легирующих раскислящих элементов должна находиться в пределах 0,01-0,04% В связи с этим масса заваливаемого боя тиглей для выплавки жаропрочных сплавов должна составлять 0,8-1,0% от массы садки.

Использование в качестве карбюратора и материала, содержащего окисленные легирующие и раскисляющие элементыбоя тиглей для выплавки жаропрочных сплавов, позволяет наряду с экономией передельного чугуна и ферросплавов оптимизировать процессы завалки печи и плавления, снизить брак стали по "газовому пузырю" и "неметаллическим включениям". Стоимость боя тиглей для выплавки жаропрочных сплавов сопоставима со стоимостью известных карбюраторов, но значительно ниже стоимости карбюратора, применяемого в сочетании дополнительными материалами, содержащими окисленные легирующие и раскисляющие элементы.

Для испытания заявляемого способа, в условиях мартеновского цеха Выксунского металлургического завода было проведено 20-ть опытных плавок колесной стали, выпускаемой по ГОСТ 10791-89. На подину мартеновской печи садкой в 250т заваливали чистый мелкий лом в количестве 12-18% массы садки, на него загружали бой тиглей для выплавки жаропрочных сплавов в количестве 0,8-1,0% массы садки. Затем заваливали шлакообразующий материал (известняк), прогревали 10-15 мин, заваливали остальной лом и передельный чугун, плавили, доводили и выпускали плавку.

Результаты исследования опытных плавок сравнивали с результатами 23-х промышленных плавок из одной и той же шихты по аналогу.

Сравнительные показатели плавок приведены в таблице.

Общее содержание в металле опытных плавок ванадия, ниобия, молибдена, титана по отношению к их содержанию в сравнительных плавках по аналогу было на 0,02-0,035% больше. Это повлекло за собой заметное измельчение величины зерна и соответственно увеличение прочности, твердости и ударной вязкости. Снижено содержание серы в металле, увеличилась скорость десульфурации. "Газовый пузырь" в образцах отсутствует. Преимущества сталей, выплавленных по предлагаемому способу, в части формы, балльности и распределения неметаллических включений перед сталями, выплавленными по аналогу, представлены графически на чертеже.

Список литературы:
1. В.А. Кудрин.Металлургия стали. М. Металлургия,1981, с. 306.

2. Патент РФ N 2056461 6 С 21 С 5/04, БИ 8, 1996, c. 228.

Использование: в области черной металлургии, в частности в способах выплавки стали в мартеновских печах скрап-процессом с уменьшенной долей чугуна в шихте за счет использования углеродосодержащих материалов - карбюраторов. Сущность изобретения: по способу выплавки стали в мартеновских печах скрап-процессом в качестве карбюратора и материала, содержащего окисленные легирующие и раскисляющие элементы, на загруженный на подину мелкий лом загружают бой тиглей для выплавки жаропрочных сплавов в количестве 0,8-1,0% от массы садки. Бой тиглей содержит, мас. %: углерод 85,0 - 90,0; ванадий 0,30-1,00, ниобий 0,30-0,50, молибден 0,30-1,00, титан 0,50-1,50, сера 0,01-0,03, зола - остальное, затем заваливают шлакообразующие, остальной лом, после прогрева шихты загружают чугун. 1 з.п.ф-лы, 1 табл. 1 ил.

1. Способ выплавки стали в мартеновских печах скрап-процессом, включающий выстилку подины ванны мелким скрапом, загрузку карбюратора и материала, содержащего окисленные легирующие и раскисляющие элементы, завалку шлакообразующего, завалку остального лома, прогрев и загрузку чугуна, плавление и доводку, выпуск плавки, отличающийся тем, что в качестве карбюратора и материала, содержащего окисленные легирующие и раскисляющие элементы, используют бой тиглей для выплавки жаропрочных сплавов, который вводят в количестве 0,8 1,0% от массы садки. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что бой тиглей для выплавки жаропрочных сплавов имеет химический состав при следующем содержании компонентов, мас.

Углерод 85,0 90,0
Ванадий 0,30 1,00
Ниобий 0,30 0,50
Молибден 0,30 1,00
Титан 0,50 1,50
Сера 0,01 0,03
Зола Остальное