Способ выплавки стали в кислородном конверторе Советский патент 1983 года по МПК C21C5/28 

4

СО

ел ел

Изобретение OTIIOCHTCH к черной металлургии и может быть использовано при выплавке стали в кислородных конвертерах.

Известен способ выплавки кислородно-конвертерной стали, при котором по окончании продувки металла в ванну присаживают термоантрацит и молотый ферросилиций в количестве 1 кг/т стали. После вьщежки в течение 3-5 мни в ванну вводят силикомарганец и ферросилиций. Во время в.ыпуска под струю металла дают алюминий l .

Недостатком этого способа является поздняя присадка алюминия и ввод кремния в металл при высоком содержании в нем кислорода, что приводит к повышенной загрязненности стали крупными силикатныТШ включениями, которые не успевают всплыть и остаются в слитке, снижая качесво.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату изобретению является способ выплавк стали в конвертере, включающий продувку металла кислородом, предварительное раскисление ванны алюминием и окончательное раскисление и легирование во время выпуска плавки, при котором алюминий, предварительн покрытий углеродистым составом, вводят через шлак, находящийся в споконом состоянии после окончания продувки кислородом, в ванну конвертера 2.

Недостатком известного способа является низкая степень усвоения раскислителей и легирующих элементов, приводящая к ухудшению качеств металла за счет увеличения содержания неметаллических включений и снижению выхода годного.

Указанный недостаток является следствием незначительного усвоения вводимого в ванну конвертера алюминия вследствие значительного его сгорания при прохождении через шлак J1 также вследствие того, что он вводится в металл, находящийся в спокойном состоянии. Это ухудщает перемешивание алюминия с металлом, ограничивает его контакт с кислородом, растворенным в металле, в результат чего часть алюминия всплывает в шла не обеспечивая необходимого раскислющего эффекта.

Цель изобретения - повышение степени усвоения раскислителей и легирующих элементов, улучшение качества металла и увеличение выхода годного.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу выплавки стали в кислородных конвертерах, включающему продувку металла кислородом, предварительное раскисление

ванны алюминием и окончательное раскисление и легирование во время выпуска плавки, предварительное раскисление проводят по истечении 98-99% времени продувки путем присадки в ванну ферроалюминия с содерл ани€ м алюминия 55-65% в количестве 2,53 , 5 кг/т сХали . .

Сущность изобретения заключается Е том, что введение алюминия в металл в виде его сплава с железом позволяет повысить его степень усвоения, так как ферроалюминий боле чем в 2 раза тяжелее чистого алюминия. Упрощается сам процесс присадки алюминия, поскольку ферроалюминий, как и большинство ферросплавов, имеет кусковую форму и его вводят в ванну через систему подачи сыпучих материалов, существующую з каждом конвертере, т,е, процесс полностью механизирован.

Предлагаемый способ опробывс1ли на 350 тонном конвертере с расходом жидкого чугуна 72% и металлолома 28% Вначале исследовали влияние перемешивания расплава на усвоение; aJ юминия металлом. Расход ферроалюминия на опытных плавках составлял 1т. Время ввода ферроалюминия-изменяли от момента 96%-времени от начала продувки до 30 с после окончания . продувки. Длительность продувки изменяли от 15 до 25 мин. По каждому режиму работы проведено по три опытные плавки, усредненные данные по усвоению алюминия на которых приведены в табл. 1.

Присадка ферроалюминия в мокент меньше 98% времени продувки приводит к практически полному выгоранию алюминия, что связано с длительным временем контакта кислорода дутья с ванной. Присадка ферроалюминия в момент окончания продувки ванны кислородом или через некоторое время после окончания продувки также приводит к повЕЛиенному угару алюминия. Это объясняется отсутствием перемешивания ванны и большими потерями- алюминия в шлаке.

Наилучшие результаты получены при присадке ферроалюминия через 98-99% времени продувки. Продувка ванны после присадки ферроалюминия в течение 9-30 с в зависимости от интенсивкости продувки способствует эффективному перемешиванию ферроалюминия с металлом и обеспечивает высокую степень усвоения алюминия.

Содержание алюминия в ферроа:тюмйнии изменяли от 45 до 75%. Опытные плавки проводили в 350-тонном кислородном конвертере с расходом жидкого чугуна;72% и металлолома 28%. Расход ферроалюминия на плавку составлял 1 т Длительность продувки равна 20 мин при интенсивности подачи кислорсзда 1100 мЗ/мин, Ферроалюминий присажив ли по истечении 98,5% -времени проду ки. По каждому режиму проведено по три опытные плавки. Показатели опыт ных плавок приведены в табл. 2. При использовании ферроалюминия с содержанием алюминия менее 55% усвоение алюминия очень низкое. Это , связано с тем, что такой ферроалюминий является нестойким при хранении и самопроизвольно рассыпается в порошок, который во время присадк в большом количестве выносится из конвертера. Ферроалюминий, имеющий более 65% алюминия, малоэффективно усваивается металлом, так как его удельный вес приближается к удельному весу шлака. Наилучшие показатели получены пр применении ферроалюминия с содержа нием алюминия . Такой алюмини является стойким против саморассыпа ния при хранении и технологичным пр изготовлении и применении. При присадке его в ванну благодаря хорошей плотности и вы.сокому удельному весу достигается хороший контакт с метал лом и обеспечивается высокая степен усвоения алюминия. Для определения оптимального рас хода ферроалюминия проведены опытны плавки в 350-тонном конвертере с ра ходом жидкого чугуна 72% и металлолома 28%. Длительность продувки сос тавила 20 мин при расходе кислорода 1100 м /мин. Ферроалюминий с содержанием алюминия 61% присаживали по истечении 98,6% времени продувки. Расход ферроалюминия изменяли от 525 до 1575 кг на плавку, что соответствовало 1,5-4,5 кг/т стали. По каждому режиму работы проведено по три опытные плавки. Полученные характеристики работы конвертера приведены в табл. 3, При расходе ферроалюминия менее 2,5 кг/т не обеспечивается необходимый (0,02-0,03) уровень его содерж ния в металле перед раскислением. При расходе Более 3,5 кг/т содержан-ие алюминия в металле превышает указанный уровень, ч-то не желательно Наилучшие результаты получены при расходе ферроалюминия 2,5-3,5 кг/т стали. Стабилизация содержания алюминия в металле (0,02-0,03%) обеспечивает постоянную окисленность стали гарантирует получение необходимого состава стали по основным регирующим элементам (марганцу, кремнию ванадию, титану). Указанное содержание алюминия в стали обеспечивает также повышение жидкотекучести и Tex нологичности металла при разливке на машинах непрерывного литья заготовок Ввод ферроалюминия до присадки кремнийсодержащих раскислителей значительно снижает количество крупных силикатных включений в стали. Кратковременная продувка кислородом способствует образованию хорошего контакта между ферроалюминием и железоуглеродистым расплавом и быстрому протеканию процессов его о 1ищения от вредных примесей, особенно от серы. Ферроалюминий благодаря боль-шему удельному весу по сравнению с алюминием, лучше усваивается металлом. Железо, находящееся в ферроалюминии, увеличивает выход годного металла. Повышению выхода годного способствует предварительное раскисление ванны алюминием, в результате чего часть железа и марганца переходит из шлака в метал.ч и .в значительной степени снижается, угар раскислителей и легирующих. Пример. В кислородный конвертер загружали 290 т чугуна и 110 т металлолома. Продувку осуществляли кислородом с интенсивностью 700 . Известь в количестве 10 т присаживала на металлолом до заливки чугуна, а затем на 3,6 и 12- мин вводили еще 15 т извести. Плавиковый шпат в количестве 0,8 т присаживали порциями на 6, 15 и 20 мин. За 20 сдо окончание продувки, длившейся 25 мин, в ванну присаживали 1 т ферроалюминия с содержанием алюминия 61%. Во время выпуска в металл вводили марганец, кремний, ванадий и титан. С целью изучения качества металла отбирали пробы из конвертера перед выпуском и из ковша. Для сравнения проведены плавки с присадкой в ванну алюминия после окончания продувки металла кислородом. Результаты исследовайий приведены в табл. 4. Как видно из табл. 4, содержание неметаллических включений и кислорода снижается в 2,7 раза, серы,- в 1,7 раза. Содержание азота остается в том же уровне. Предлагаемый способ обеспечивает стабильные результаты по усвоению легирующих элементов. При это.м повышение усвоения составляет, абс,%:кремния 22 марганца 13, ванадия 7, титана 20. Выход годного металла увеличился на 1,2%. Прокат полученный из опытного металла, обладает улучшенными физико-механическими свойствами. Экономический эффект за счет увеличения выхода стали на 1,2% составит при производстве 0,3 млн.т стали 288 тыс.руб. в год.

510495514

Показатели

Режим работы

Таблица 1

СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В КИСЛОРОДНОМ КОНВЕРТОРЕ, включающий продувку металла кислородом, предварительное раскисление ванны алюминием и окончательное раскисление и легирование во время выпуска плавки, отличающийся тем, что, с целью повышения степени усвоения раскислителей и легирующих элементов, улучшения качества металла и увеличения выхода годного, предварительное раскисление проводят по истечении 98-99% времени продувки путем присадки в ванну ферроалюминия, с содержанием алюминия 55-65% в количестве 2,5-3,5 кг/т стали.

Время присадки ферроаллюминия, % от начала продувки9697 98 Длительность продувки 15 мин, расход

Время продувки после присадки ферроалюминия, с3627189О Содержание алюг-иния в металле на выпуске,% О 0,005 0,021 Длительность продувки 20 мин, расход

Время продувки после присадки ферроалюминия, с4836 24 12О Содержание алюминия в металле на выпуске,% О 0,003 0,025

Длительность продувки 25 мин, расход кислорода 700 MVMHH

Время продувки после присадки ферроалюминия, с604530 15О

Содержание гшюминия,

в металле на вьшуске,% О 0,003 0,027 0,032 0,018 0,011

Показатели Содержание алюминия в ферроалюминии, % 45 50 55 Содержание алюминия в металле на выпус- ке, %0,010 0,011 0,020

Таб лица Режим работы 30 с после 99 100 продувки кислорода 1500 MVMHH 0,028 0,016 0,008 кислорода 1100 0,028 0,015 0,009 60 $б 70 75 0,026 0,025 0,015 0,012 Удельный расход ферроалюминия, кг/т Содержание алюминия в металле на выпус0,011 0,016 ке, %

Таблица 3 0,021 0,026 0,030 0,033 0,038