СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА МАРГАНЕЦСОДЕРЖАЩЕЙ СТАЛИ Российский патент 2009 года по МПК C21C5/00 

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при производстве марганецсодержащей стали.

Известен способ получения марганецсодержащей стали в электродуговой печи с проведением окислительного и восстановительного периодов, включающий подачу оксидных марганецсодержащих материалов, в качестве которых используют низкофосфористую марганцевую руду, по достижению температуры металла на 90-130°С выше температуры ликвидуса порциями с интервалами, достаточными для поддержания вышеуказанной температуры, при количестве печного шлака 2-4% от массы металла с основностью 2,5-4,0%, проведение в восстановительный период дополнительного раскисления шлака (RU №2016084 С1, кл. С21С 5/52, опубл. 15.07.1994 г.).

Легирование стали с использованием оксидных марганецсодержащих материалов и восстановителя, называемое технологией прямого легирования, в известном способе осуществляют путем подачи низкофосфористой марганцевой руды в электродуговую печь в количестве, примерно равном количеству имеющегося печного шлака, что сопровождается уменьшением в нем содержания марганца почти вдвое, снижая скорость восстановления марганца. Снижает скорость восстановления марганца также предварительное плавление марганцевой руды перед началом восстановительного процесса, поскольку порции руды подают с интервалами, достаточными для поддержания температуры металла на 90-130°С выше температуры ликвидуса, что также приводит к удлинению цикла плавки и потере производительности сталеплавильного агрегата. Это приводит к увеличению времени восстановления марганца и не дает возможности использования способа в большегрузных агрегатах с технологией интенсивной выплавки. Так, например, при производстве марганецсодержащей стали в малотоннажном сталеплавильном агрегате - 10-тонной электродуговой печи, все материалы подают в печь после расплавления предыдущей порции, поэтому время, затрачиваемое только на плавление извести в восстановительном периоде плавки, а также на подачу и плавление марганцевой руды, составляет более 10-15 минут. Следующее затем дополнительное раскисление шлака, а потом и металла, приводит к увеличению продолжительности плавки и снижению производительности сталеплавильного агрегата. При использовании известного способа отсутствует возможность проведения десульфурации стали одновременно с восстановлением марганца в процессе прямого легирования, потому что образующийся в результате прямого легирования шлак, насыщенный большим содержанием оксидов кремния, не обладает серопоглотительной способностью.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является способ производства марганецсодержащей стали, включающий подачу в сталеплавильный агрегат металлошихты и шлакообразующих, плавление, проведение окислительного периода, скачивание окислительного шлака, подачу оксидных марганецсодержащих материалов, в качестве которых используют низкофосфористую марганцевую руду в количестве 10-40,1 кг/т стали, введение после расплавления марганцевой руды на поверхность шлака углеродсодержащего материала - коксовой мелочи в количестве 8-16% от массы марганцевой руды, введение после 10-20-минутной выдержки ферросилиция, извести из расчета получения шлака основностью 1,5-1,8, выпуск металлического расплава в виде готовой стали в сталеразливочный ковш (RU №2208052 С1, кл. С21С 5/52, опубл. 10.07.2002 г.)

Признаки ближайшего аналога, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения: подача в сталеплавильный агрегат металлошихты, шлакообразующих, марганцевой руды и углеродсодержащего материала; плавление; выпуск металлического расплава в сталеразливочный ковш.

Известный способ не обеспечивает достижения требуемого технического результата по следующим причинам.

Процесс прямого легирования стали марганцем в известном способе осуществляют после расплавления марганцевой руды в две стадии восстановления марганца: сначала восстановление высоковалентных оксидов марганца коксовой мелочью до закиси марганца, а затем после 10-20-минутной выдержки - восстановление до металлического марганца кремнием ферросилиция. Время, затрачиваемое на плавление марганцевой руды и восстановление из нее марганца в две стадии, составляет значительную часть общего времени выплавки, что приводит к увеличению цикла плавки, снижению производительности сталеплавильного агрегата. Поэтому данный способ неприемлем для современных технологических режимов производства стали, в которых цикл плавки (от завалки сталеплавильного агрегата до следующей завалки, а также с учетом выпуска плавки, ее внепечной обработки) не превышает одного часа.

Заданный расход марганцевой руды, равный 10-40,1 кг/т стали, не обеспечивает получения стали широкого сортамента, поскольку при реализации известного способа для производства конкретной марки стали необходимо специально подбирать количество марганцевой руды, а затем проводить обязательное опробование известного способа для адаптации полученных результатов к существующему производству. Фактический высокий расход ферросилиция обусловлен необходимостью одновременно с восстановлением марганца проводить восстановление железа из оставшегося в печи после скачивания окислительного шлака и оксидов железа, вносимых марганцевой рудой, а также для получения содержания кремния в стали ближе к верхнему пределу марочного химического состава. Так, например, расход ферросилиция марки ФС-65 на получение в стали 1,0% марганца согласно известному способу составляет более 15 кг/т стали, что приводит к образованию значительного количества кремнезема как в шлаковой, так и металлической фазах, в результате чего требуется повышенный расход извести для обеспечения заявленной основности шлака 1,5-1,8. Кроме того, такой восстановительный процесс сопровождается образованием в металлическом расплаве большого количества трудноудаляемых силикатов, что приводит к ухудшению качества полученной стали.

Процесс восстановления марганцем в известном способе не сопровождается десульфурацией стали, потому что образующийся в результате прямого легирования шлак насыщен оксидами кремния и не обладает серопоглотительной способностью. Известный способ предназначен для выплавки стали только в сталеплавильных агрегатах, в которых предусмотрены два периода - окислительный и восстановительный, а также обязательное промежуточное скачивание окислительного шлака и наведение нового. В большинстве современных сталеплавильных агрегатов такие технологические приемы отсутствуют. Кроме того, известный способ имеет ограниченное применение из-за использования в качестве восстановителя ферросилиция во второй стадии восстановления марганца, пригоден преимущественно для кремнийсодержащих марок стали. Использование марганцевой руды с фосфористым модулем P/Mn=0,014, который более чем в 2 раза превышает в заменяемых марганцевых ферросплавах, приводит к повышению содержания фосфора в готовой стали и ухудшению ее качества.

Задачей изобретения является усовершенствование способа производства марганецсодержащей стали путем оптимизации технологических параметров.

Ожидаемый технический результат - за счет интенсификации массообменных процессов в зоне реакций восстановления марганца и проведения десульфурации синхронно с процессом восстановления марганца обеспечивается повышение качества стали за счет снижения в ней вредных примесей, а также сокращение цикла плавки, что приводит к повышению производительности, возможности использования предлагаемого способа в большегрузных сталеплавильных агрегатах, и способствует расширению сортамента стали, включая низкокремнистые.

Технический результат достигается тем, что в способе производства марганецсодержащей стали, включающем подачу в сталеплавильный агрегат металлошихты, шлакообразующих, марганцевой руды и углеродсодержащего материала, плавление и выпуск металлического расплава в сталеразливочный ковш, по изобретению марганцевую руду дополнительно подают в сталеразливочный ковш после выпуска 1/10-1/8 общей массы металлического расплава, куда подают восстановитель и шлакообразующую добавку, марганцевую руду и углеродсодержащий материал, подаваемые в сталеплавильный агрегат, вводят порционно расходом, обеспечивающим соотношение марганцевой руды к углеродсодержащему материалу, равным (8,0-9,0):(1,1-1,2), при этом каждую порцию марганцевой руды вводят расходом, составляющим не более 30% общего ее расхода, а каждую порцию углеродсодержащего материала вводят после окончания ввода каждой порции марганцевой руды.

Целесообразно в качестве марганцевой руды, подаваемой в сталеплавильный агрегат и в сталеразливочный ковш, использовать марганцевую руду с содержанием марганца не менее 40,0% и фосфористым модулем (P/Mn) не более 0,0045.

Целесообразно марганцевую руду подавать фракцией 20-50 мм.

Целесообразно углеродсодержащий материал подавать фракцией 15-30 мм с содержанием серы не более 0,80%.

Целесообразно в качестве углеродсодержащего материала использовать кокс, или уголь, или коксик, или карбиды активных элементов.

Целесообразно в качестве карбидов активных элементов использовать карбид кальция, и/или карбид кремния, и/или карбид бария.

Целесообразно в качестве восстановителя использовать алюминийсодержащий материал или алюминийсодержащий материал, в состав которого входит магний, кальций, барий.

Целесообразно шлакообразующую добавку подавать в виде материала, содержащего в своем составе соединения кальция и алюминия в количестве, обеспечивающем отношение оксида кальция к оксиду алюминия в образующемся шлаковом расплаве, равном 0,8-2,5.

Целесообразно первую порцию марганцевой руды в сталеплавильный агрегат вводить по истечении 5,0-7,0% общего времени выплавки, а последнюю порцию углеродсодержащего материала вводить по истечении 85,0-95,0% общего времени выплавки.

Целесообразно при производстве низкоуглеродистой стали перед подачей марганцевой руды в сталеразливочный ковш вводить кремнийсодержащие материалы.

Целесообразно в качестве кремнийсодержащих материалов использовать кремнийсодержащие ферросплавы или карбид кремния.

В предлагаемом способе реализована технология прямого легирования стали марганцем, параметры которой характеризуются следующими особенностями: синхронизация процессов плавления подаваемых материалов, раскисления металлического расплава, восстановления легирующего элемента, равномерного распределения его в объеме металлического расплава и десульфурации стали.

Марганцевую руду и углеродсодержащий материал, подаваемые в сталеплавильный агрегат, вводят порционно расходом, обеспечивающим соотношение марганцевой руды к углеродсодержащему материалу, равным (8,0-9,0):(1,1-1,2), при этом каждую порцию марганцевой руды вводят расходом, составляющим не более 30% общего ее расхода, а каждую порцию углеродсодержащего материала вводят после окончания ввода каждой порции марганцевой руды.

Порционный ввод марганцевой руды и углеродсодержащего материала в сталеплавильный агрегат расходом, обеспечивающим соотношение марганцевой руды к углеродсодержащему материалу, равным (8,0-9,0):(1,1-1,2), приводит к максимально возможному в условиях окислительного процесса восстановлению марганца из руды, потому что процесс восстановления марганца рассредоточен во времени и продолжается в течение 95-97% общего времени плавки. Кроме того, порционная подача материалов не нарушает тепловой режим плавки и не удлиняет ее цикл. Увеличение расхода марганцевой руды в этом соотношении приводит к нерациональному ее использованию и снижению технологических показателей процесса прямого легирования. Уменьшение расхода марганцевой руды, равно как и увеличение расхода углеродсодержащего материала выше величины, заявленной в соотношении, приводит к избыточному его расходу, сопровождающемуся науглероживанием стали и непопаданию в заданный химический состав. Уменьшение расхода углеродсодержащего материала в заявленном соотношении приводит к недовосстановлению марганца, недораскислению металла и шлака в сталеплавильном агрегате, что влечет за собой снижение показателей десульфурации стали в сталеразливочном ковше и ухудшению качества стали.

Введение каждой порции марганцевой руды расходом, составляющим не более 30% общего ее расхода, и каждой порции углеродсодержащего материала после окончания ввода каждой порции марганцевой руды обусловлено необходимостью сохранения технологических и хронологических параметров плавки, а также сохранения теплового режима. При увеличении расхода марганцевой руды в первой порции происходит значительное охлаждение металла и шлака в сталеплавильном агрегате, что приводит к нарушению технологического режима плавки.

В качестве марганцевой руды, подаваемой в сталеплавильный агрегат, используют марганцевую руду фракции 20-50 мм с содержанием марганца не менее 40,0% и фосфористым модулем (P/Mn) не более 0,0045.

Подача марганцевой руды в сталеплавильный агрегат фракцией 20-50 мм обусловлена обеспечением интенсивности и полноты восстановительного процесса. Если фракция марганцевой руды превышает величину 50 мм, то увеличивается время ее расплавления, что приводит к увеличению цикла плавки и снижению производительности сталеплавильного агрегата. Кроме того, нарушается технологический ритм процесса прямого легирования, а это сопряжено с нерациональным использованием подаваемых в сталеплавильный агрегат материалов. Уменьшение фракции марганцевой руды до размеров менее 20 мм приводит к запутыванию ее в печном шлаке, неизбежно присутствующем в сталеплавильном агрегате или попадающем в сталеразливочный ковш, что приводит к нарушению технологического режима процесса прямого легирования и нерациональному использованию подаваемых материалов.

Использование марганцевой руды с содержанием марганца не менее 40,0% и фосфористым модулем (P/Mn) не более 0,0045 приводит, как показывают результаты исследований, к высокой интенсивности и полноте восстановительного процесса потому, что при высоком содержании оксидов марганца в материале, предназначенном для легирования стали в начальный период восстановления, скорость процесса является высокой и, практически, не изменятся до содержания оксидов марганца в расплавившемся материале, приближающегося к термодинамическому пределу, когда скорость восстановления резко падает и ее кривая на графике зависимости скорости восстановления марганца от времени принимает вид экспоненциального затухания. Вследствие чего снижение содержания марганца в руде приводит к увеличению длительности восстановительного процесса. Содержание фосфора в марганцевой руде при использовании ее в заявляемом способе должно соответствовать величине фосфористого модуля (P/Mn) не более 0,0045. При увеличении этого отношения в восстановительном процессе, которым является прямое легирование стали марганцем, практически весь фосфор, входящий в состав марганцевой руды, переходит в сталь, а последующая обработка стали при отсутствии окислительного процесса сохраняет весь перешедший в сталь фосфор в металле, что приводит к ухудшению качества стали.

Углеродсодержащий материал, в качестве которого используют кокс, или уголь, или коксик, или карбиды активных элементов, подают фракцией 15-30 мм с содержанием серы не более 0,80%. Углеродсодержащий материал фракции более 30 мм при контакте с расплавленным шлаком вначале ошлаковывается, при этом увеличивается время его взаимодействия с рудой и время восстановительного процесса, углеродсодержащий материал фракцией менее 15 мм частично теряется в тракте подачи сыпучих, что приводит к нерегулируемому его расходу и нарушению процесса прямого легирования стали. Содержание серы в углеродсодержащем материале не должно превышать значение выше 0,8%, поскольку в предлагаемом способе одновременно с восстановлением марганца из руды предусмотрено проведение процесса десульфурации стали.

В качестве углеродсодержащего материала используют кокс, или уголь, или коксик, или карбиды активных элементов, причем в качестве карбидов активных элементов используют карбид кальция, и/или карбид кремния, и/или карбид бария.

В сталеплавильном агрегате при реализации технологии прямого легирования согласно заявляемому способу одновременно происходят два процесса - обычный окислительный, сопровождающий расплавление металлошихты, окисление углерода и других примесей, находящихся в металлошихте, и восстановительный процесс - восстановление марганца из марганцевой руды. Вносимые в сталеплавильный агрегат углеродсодержащие материалы после подачи в него марганцевой руды несут двойную нагрузку - создают в объеме металлического расплава благоприятную для восстановления марганца обстановку в зоне плавления марганцевой руды, то есть способствуют снижению его окисленности, а также восстанавливают марганец из руды. Поэтому для успешного проведения процесса к углеродсодержащим материалам предъявляют особые требования - они должны быть определенной заданной фракции, а также способствовать интенсивному раскислению металлического расплава в области, прилегающей к зоне реакции восстановления марганца. Таким условиям соответствуют кокс, коксик, уголь определенных марок и, в особенности, карбиды активных элементов - кальция, кремния, бария. При использовании карбидов активных элементов повышается полнота восстановления марганца, поскольку зона раскисленного металлического расплава увеличивается, а всегда сопровождающий процесс карботермического восстановления марганца барботаж шлака и металла способствует интенсификации массообменных процессов.

Первую порцию марганцевой руды в сталеплавильный агрегат вводят по истечении 5,0-7,0% общего времени выплавки, а последнюю порцию углеродсодержащего материала вводят по истечении 85,0-95,0% общего времени выплавки. Такая подача первой порции материалов в сталеплавильный агрегат обусловлена необходимостью предварительного проплавления некоторого количества металлошихты (для электродуговой печи) или частичного расплавления лома (в кислородном конвертере), что обеспечивает ускорение процесса плавления подаваемых материалов, а также интенсификацию процесса восстановления марганца. Подача последней порции углеродсодержащего материала по истечении 85,0-95,0% общего времени выплавки обусловлена необходимостью совмещения времени окончания плавки с временем окончания восстановления марганца из руды.

В сталеплавильном агрегате согласно предлагаемому способу совмещены процессы выплавки металлического расплава и легирования его марганцем. Потому плавление металлошихты, шлакообразующих, марганцевой руды и углеродсодержащего восстановителя происходят одновременно, а процесс выплавки металлического расплава и легирования его марганцем заканчиваются в одно и то же время, после чего металлический расплав выпускают в сталеразливочный ковш.

Дополнительную подачу марганцевой руды с содержанием марганца не менее 40,0% и фосфористым модулем (P/Mn) не более 0,0045 фракцией 20-50 мм осуществляют в сталеразливочный ковш после выпуска 1/10-1/8 общей массы металлического расплава, куда подают восстановитель и шлакообразующую добавку, что обеспечивает получение требуемого содержания марганца в готовой стали при сохранении высоких показателей восстановления марганца из руды и десульфурации металлического расплава в процессе выпуска. Одним из десульфурирующих компонентов в предлагаемом способе является шлак, образующийся в процессе прямого легирования стали марганцем и раскисления металлического расплава. Подача в сталеразливочный ковш марганцевой руды, восстановителя и шлакообразующей добавки ранее выпуска 1/10 общей массы металлического расплава приводит к привариванию подаваемых материалов к днищу ковша и нарушению технологического режима процессов прямого легирования стали марганцем (плавление подаваемых материалов, раскисление металлического расплава, восстановление легирующего элемента, равномерное распределение его в объеме металлического расплава и десульфурация стали). Подача материалов в сталеразливочный ковш после выпуска в него более 1/8 общей массы металлического расплава приводит к снижению интенсивности массообменных процессов между образующимся шлаком и металлическим расплавом, что препятствует десульфурации металлического расплава, поскольку максимальные скорости перемешивания шлака и металлического расплава в сталеразливочном ковше наблюдаются в первой половине времени выпуска металлического расплава. Количество образующегося шлака в начале процесса восстановления марганца невелико, поэтому для улучшения десульфурации металлического расплава необходимо организовать интенсивное перемешивание образующегося шлака с новыми порциями металлического расплава, что и обеспечивается в первой половине выпуска металлического расплава в сталеразливочном ковше за счет энергии падающей струи.

В качестве восстановителя при прямом легировании металлического расплава марганцем в сталеразливочном ковше используют высокоактивные элементы или их сплавы - алюминийсодержащие материалы или алюминийсодержащие материалы, в состав которых входит магний, или кальций, или барий. Высокоактивные материалы применяют в ковшевом варианте прямого легирования потому, что, во-первых, время восстановления марганца из руды должно совпадать со временем выпуска металлического расплава из сталеплавильного агрегата, а во-вторых, потому что процесс прямого легирования совмещен с процессом десульфурации и, следовательно, должно быть выполнено одно из необходимых условий десульфурации - металл в зоне реакции десульфурации должен быть хорошо раскислен, а этого можно достичь только путем использования материалов, имеющих высокое сродство к кислороду.

Для повышения сульфидной емкости образующегося в процессе прямого легирования стали марганцем шлака необходимо увеличивать в нем концентрацию оксидов кальция до значений, превышающих содержание глинозема, образующегося в процессе взаимодействия подаваемого в ковш восстановителя с марганцевой рудой, в 1,5-2,5 раза. При этом соотношении, как показали результаты экспериментов, практически весь кремнезем, всегда присутствующий в марганцевой руде, прочно связывается оксидами кальция и алюминия и способствует процессу десульфурации стали.

При производстве низкоуглеродистой стали перед подачей марганцевой руды в сталеразливочный ковш вводят кремнийсодержащие материалы, в качестве которых используют кремнийсодержащие ферросплавы, или карбид кремния. Подача кремнийсодержащих материалов в сталеразливочный ковш является актуальной при производстве низкоуглеродистой стали, когда контролируемая содержанием углерода концентрация кислорода в металлическом расплаве при выпуске его из сталеплавильного агрегата достаточно высока, что отрицательно влияет на процессы восстановления марганца из руды и десульфурации стали. Особенно важно раскислить первые порции металлического расплава кремнийсодержащими материалами, поскольку процесс десульфурации стали в заявляемом способе происходит одновременно с восстановлением марганца из руды алюминием и количество образующегося оксида алюминия может способствовать повышению вязкости образующегося шлака, что приведет к снижению его десульфурирующей способности. А образующиеся в результате раскисления кремнийсодержащими материалами оксиды кремния при небольших концентрациях способствуют снижению вязкости шлака. Использование в качестве раскислителя карбидов кремния, кроме того, создает барботирующий эффект за счет образования монооксида углерода при взаимодействии карбида кремния с кислородом, растворенном в металле, что улучшает условия десульфурации в результате интенсификации массообменных процессов.

Пример 1.

Производство стали, содержащей в своем составе 0,03-0,05% углерода, 1,30-1,60% марганца, кремния - менее 0,05%, проводили в 160-тонном кислородном конвертере по следующей технологии.

По истечении 1,0 минуты общего времени ванны, что составляет 6,25% общего времени продувки, в конвертер последовательно подавали первую порцию марганцевой руды химического состава, мас.%: Mn 50,80; СаО 0,50; SiO₂ 6,40; Al₂O₃ 1,50; Fe 3,90; P 0,026; MgO 0,40; п.п.п. - остальное, фракции 20-50 мм расходом 7,6 кг/т стали, что составляет 30,0% общего ее расхода, и порцию кокса с содержанием серы 0,70% расходом 0,69 кг/т стали. Общий расход марганцевой руды в конвертер составил 25,27 кг/т стали, расход кокса - 2,2 кг/т стали. Последующие порции марганцевой руды и кокса расходом от 10,0% до 20,0% общего расхода подавали в конвертер последовательно в течение времени продувки ванны, причем последнюю порцию кокса подавали в конвертер по истечении 13,5 минут, что составляет 85% общего времени продувки. Одновременно с марганцевой рудой в конвертер подавали известь, суммарный расход которой составил 3,2 кг/т стали. После окончания продувки металлический расплав выпускали в сталеразливочный ковш, куда, после выпуска 1/10 общей массы металлического расплава, подавали марганцевую руду с расходом 6,0 кг/т стали, вторичный алюминий с расходом 1,4 кг/т и известь с расходом 4,0 кг/т стали.

После окончания процесса восстановления марганца в сталеразливочном ковше отношение оксида кальция к оксиду алюминия в образующемся шлаковом расплаве составило величину, равную 2,2.

Общее время выплавки и обработки в сталеразливочном ковше составило 21 минуту.

Результаты плавок представлены в таблице.

Пример 2.

Выплавку стали, содержащей в своем составе 1,4-1,5% марганца, не более 0,10% углерода, 0,03% кремния и 0,005% серы, проводили в 125-тонной основной электродуговой печи. По истечении 8 минут, что составляет 5% общего времени выплавки, в печь порционно подавали марганцевую руду химического состава, мас.%: Mn 48,70; СаО 0,30; SiO₂ 4,80; Al₂O₃ 6,30; Fe 2,80; P 0,012; MgO 0,30; п.п.п. - остальное, фракции 20-50 мм и кокс с содержанием серы 0,7%. Фракционный состав марганцевой руды - 30-50 мм, кокса - 20-40 мм. Первую порцию марганцевой руды подавали массой 695 кг (расходом 5,56 кг/т стали, что составляет 28% общего ее расхода), первую порцию кокса - массой 70 кг. Остальное количество марганцевой руды и кокса подавали в печь равными порциями в заявляемом соотношении через равные промежутки времени, а последнюю порцию кокса подавали в печь по истечении 36 минут, что составляет 90% общего времени выплавки. Затем металл выпускали в сталеразливочный ковш, куда, по наполнении его на 1/8 общего объема, подавали марганцевую руду массой 125 кг (расходом 10,0 кг/т стали), вторичный алюминий - 200 кг (1,6 кг/т стали) и известь - 400 кг (3,2 кг/т стали).

После окончания процесса восстановления марганца в сталеразливочном ковше отношение оксида кальция к оксиду алюминия в образующемся шлаковом расплаве составило величину, равную 2,4.

Общее время выплавки и обработки в сталеразливочном ковше составило 48 минут.

Результаты плавки приведены в таблице.

Пример 3.

Выплавку марганецсодержащей стали марки 25Г2С по предлагаемому способу проводили в 25-тонной основной электродуговой печи. По истечении 75 секунд, что составляет 5,0% общего времени выплавки, в печь порционно подавали марганцевую руду химического состава, мас.%: Mn 48,20; СаО 0,41; SiO₂ 6,00; Al₂О₃ 0,90; Fe 10,50; P 0,012; MgO 0,30; п.п.п. - остальное, фракцией 20-50 мм, фосфористым модулем (Р/Mn)=0,0025 и углеродсодержащий материал, в качестве которого использовали кокс с содержанием серы 0,68% фракцией 15-30 мм. Одновременно с марганцевой рудой в электропечь подавали шлакообразующий материал, в качестве которого использовали известь массой 75,0 кг (расходом 3,0 кг/т стали). Масса первой порции марганцевой руды - 176,25 кг (расход 7,05 кг/т стали), что составляет 29% общего ее расхода, масса порции кокса - 21,25 кг (расход 0,85 кг/т стали). Остальные порции марганцевой руды подавали последовательно, соблюдая соотношение марганцевой руды к коксу равным (8,0-9,0):(1,1-1,2). Последнюю порцию кокса массой 14,0 кг подавали в печь по истечении 38 минут, что составляет 95,0% общего времени выплавки.

Затем 2,78 тонны, что составляет 1/9 общей массы, металлического расплава выпустили в сталеразливочный ковш, куда подавали марганцевую руду массой 70,0 кг (с расходом 2,8 кг/т стали), известь - 75 кг (с расходом 3,0 кг/т стали) и вторичный кусковой алюминий - 37,5 кг (с расходом 1,5 кг/т стали). После окончания процесса восстановления отношение оксида кальция к оксиду алюминия в образующемся шлаковом расплаве составило величину, равную 2.

Общее время выплавки и обработки в сталеразливочном ковше составило 24 минуты.

Полученные результаты производства марганецсодержащей стали марки 25Г2С приведены в таблице.

Пример 4.

Производство марганецсодержащей стали марки 25Г2С по способу ближайшего аналога проводили также в 25-тонной основной электродуговой печи следующим образом. После скачивания окислительного шлака в печь подавали марганцевую руду химического состава, мас. %: 41,9 Mn; 8 Fe; 16 SiO₂; 3,5 CaO; 0,6 P с расходом 30,3 кг/т стали. По расплавлении марганцевой руды на ее поверхность подавали коксовую мелочь в количестве 10% от массы марганцевой руды (расходом 4,85 кг/т стали). После 10-минутной выдержки подавали ферросилиций ФС 65 с расходом 21,86 кг/т стали, затем известь.

Общее время выплавки составило 54 минуты.

Показатели плавки представлены в таблице.

Из данных, приведенных в таблице, видно, что сталь, полученная с использованием предлагаемого способа, содержит в своем составе меньше вредных примесей - серы, что свидетельствует также о низкой окисленности стали в процессе ее обработки в сталеразливочном ковше, и фосфора, в результате использования для прямого легирования марганецсодержащего материала - руды, в которой фосфористый модуль Р/Mn=0,0045, т.е. в 3,6 раз меньше, чем в марганцевой руде, используемой в предлагаемом способе.

Также выявлена возможность получения стали с содержанием марганца более 1,5% при одновременно низком содержании кремния (примеры 1, 2), что способствует расширению сортамента производимых марок стали с использованием предлагаемого способа в любом сталеплавильном агрегате, включая и большегрузные.

В результате проведенных плавок было установлено, что при реализации заявляемого способа существенно сокращается цикл плавки, повышается производительность сталеплавильных агрегатов. Производительность 25-тонной электродуговой печи при реализации известного способа составила 0,462 т стали/мин (пример 4), а производительность такой же электродуговой печи при реализации заявляемого способа - 1,04 т стали/мин (пример 3). В большегрузных сталеплавильных агрегатах производительность при реализации заявляемого способа составила: в 125-тонной электродуговой печи - 2,604 т стали/мин (пример 2), в 160-тонном кислородном конвертере - 7,64 т стали/мин (пример 1).

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при производстве марганецсодержащей стали. Способ включает подачу в сталеплавильный агрегат металлошихты, шлакообразующих, плавление, выпуск металлического расплава в сталеразливочный ковш, подачу марганцевой руды и углеродсодержащего материала в сталеразливочный ковш после выпуска 1/10-1/8 общей массы металлического расплава, подачу восстановителя и шлакообразующей добавки. Подачу марганцевой руды и углеродсодержащего материала осуществляют порционно с расходом, равным (8,0-9,0):(1,1-1,2) соответственно. Каждую порцию марганцевой руды вводят расходом, составляющим не более 30% общего ее расхода, а каждую порцию углеродсодержащего материала вводят после окончания ввода каждой порции марганцевой руды. Использование изобретения позволяет повысить качество стали за счет снижения в ней вредных примесей, повысить производительность. 10 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ производства марганецсодержащей стали, включающий подачу в сталеплавильный агрегат металлошихты, шлакообразующих, марганцевой руды и углеродсодержащего материала, плавление, и выпуск металлического расплава в сталеразливочный ковш, отличающийся тем, что марганцевую руду дополнительно подают в сталеразливочный ковш после выпуска в него 1/10-1/8 общей массы металлического расплава подают дополнительно марганцевую руду и восстановитель и шлакообразующую добавку, а марганцевую руду и углеродсодержащий материал, подаваемые в сталеплавильный агрегат, вводят порционно с расходом, обеспечивающим соотношение марганцевой руды к углеродсодержащему материалу, равным (8,0-9,0):(1,1-1,2), при этом каждую порцию марганцевой руды вводят расходом, составляющим не более 30% общего ее расхода, а каждую порцию углеродсодержащего материала вводят после окончания ввода каждой порции марганцевой руды.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве марганцевой руды, подаваемой в сталеплавильный агрегат и в сталеразливочный ковш, используют марганцевую руду с содержанием марганца не менее 40,0 мас.% и фосфористым модулем (Р/Mn) не более 0,0045.

3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что марганцевую руду подают фракцией 20-50 мм.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что углеродсодержащий материал подают фракцией 15-30 мм с содержанием серы не более 0,80 мас.%.

5. Способ по любому из пп.1 и 4, отличающийся тем, что в качестве углеродсодержащего материала используют кокс или уголь, или коксик.

6. Способ по любому из пп.1 и 4, отличающийся тем, что в качестве углеродсодержащего материала используют карбид кальция и/или карбид кремния, и/или карбид бария.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве восстановителя используют алюминийсодержащий материал или алюминийсодержащий материал, в состав которого входит магний, кальций, барий.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что шлакообразующую добавку подают в виде материала, содержащего в своем составе соединения кальция и алюминия в количестве, обеспечивающем отношение оксида кальция к оксиду алюминия в образующемся шлаковом расплаве, равном 0,8-2,5.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что первую порцию марганцевой руды в сталеплавильный агрегат вводят по истечении 5,0-7,0% общего времени выплавки, а последнюю порцию углеродсодержащего материла вводят по истечении 85,0-95,0% общего времени выплавки.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что при производстве низкоуглеродистой стали, перед подачей марганцевой руды в сталеразливочный ковш вводят кремнийсодержащие материалы.

11. Способ по любому из пп.1 и 10, отличающийся тем, что в качестве кремнийсодержащих материалов используют кремнийсодержащие ферросплавы или карбид кремния.