Способ производства стали Советский патент 1984 года по МПК C21C5/52 

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к способам выплавки стали различного назначени в дуговых сталеплавильных печах. Известен способ производства стали в дуговой печи включающий последовательный ряд операций, расплавление шихты, обновление шпака плавлени присадками извести и твердого окисли теля (железная руда, агломерат, окис ленные окатыши и др.), продувку кислородом, удаление окислительного шла ка, присадку на поверхность ванны ферросплавов для легирования стали, присадку шлакообразукяцих и раскисление рафинировочного шлака порошкообразными раскислителями flJ. недостатки данного способа - высо кие угары легирующих элементов (крем ния, марганца, хрома и др.}, так как последние реагируют с остатками окис лительного шлака в печи и с металлом содержащим высокую концентрацию кислорода (окислительный шлак полностью не удаляется даже из малых, емкостью 3-10 т, электропечей), низкие скорости обменных реакций, обусловленны тем, что порошкообразные раскислители вводятся после присадки ишакообра зующих, т.е. в большое количество шлака. Такая последовательность затрудняет протекание диффузионных процессов, так как порошки раскислителей даются на поверхность шлака, а толщина последнего после дачи шлакообразующих составляет значительную величину. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемо му результату является способ производства стали, включающий расплавление шихты, обновленце шлака плавления присадками извести и твердого окислителя, продувку металла-кислородом, удаление окислительного шлака до остатка его в печи в количестве 1-3% от веса металла, легирование расплава, присадку шл.акообразующих, раскисление рафинировочного шлака порошкообразными раскислителями и выпуск металла и шлака C2J. Способ осуществляют следующим образом. Загружают и расплавляют шихту, вводят известь и железную руду, продувают расплав кислородом через фурму, скачивают окислительный шлак, оставляя на зеркале металла 1-3% от веса металла, присаживают легирующие ферросплавы, наводят рафинировоч ный шлак присадкой /извести, производят диффузионное раскислениешЛака, после чеговыпускают металл и шлак в ковш. Недостатками известного способа производства стали являются повышенный угар легирующих элементов (20% кремния, 14% марганца, 9,6% хрома )и длительность восстановительного периода (80 мин.}, что указ ывает на чрез 1ерно низкие скорости реакци1й деоксидации и десульфурации стали. Цель изобретения - сокращение угара легирующих элементов и периода рафинирования расплава. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу производства стали, включающему расплавление шихты, обновление шяака плавления присадками извести и твердого окислителя, продувку металла кислородом, удаление окислительного шлака до остатка его в печи в количестве 1-3% от веса металла, легирование расплава, присадку шлакообразующих, раскисление рафинировочного шлака порошкообразными раскислителями и выпуск металла и шлака, остаток окислительного шлака в печи последовательно раскисляют порошкообразными карбюризатором в. количестве 0,8-3,8 кг/т, ферросилицием 1,0-4,0 кг/т и алюминием 0,5-1,3 кг/т, а после легирования присаживают шлакообразуюцие за 3-10 мин до выпуска последовательным вводом извести в количестве 6-30 кг/т и разжижителя шлака 1,5-5,5 кг/т. В качестве карбюризатора возможно применение кокса, каменного или бурого угля, нефтяного пека, графита и других материалов на основе углерода, В качестве разжижителя шлака возможно применение боксита, шамота, плавикового шпата и других природных или синтетических материалов, обладающих способностью разжижать сталеплавильные шлаки. Как до, так и после легирования металла возможно введение алюминия в виде порошка, гранул.,..-кусков, чушек (слитков). . Прием оставления части окислительного шлака в-печи (1-3%) от общего количества шлака, обычно составляю-, щего 5-7% от веса металла, позволяет сократить дефосфорацию металла, расход раскислителей для раскисления шлака, угары легирующих материалов. Последовательность раскисления шлака карбюризатор-ферросилиций-алюминий позволяет провести основное раскисление (в начальный момент, т.е. при максимуме FeO в шлаке и кислорода в металле) за счет углерода, наиболее дешевого раскислителя, не снижающего, в отличие от кремния, основность шлака. Введение карбюризатора менее чем на 0,8 кг/т не позволяет снизить содержание кислорода в шлаке и металле до оптимального уровня, а введение карбюризатора более 3,8 кг/т приводит к науглероживанию металла даже при остатке окислительного шлака 3,0% от веса металла. Раскисление ферросилицием в количестве менее 1,0 кг/т не позволяет

снизить содержание закиси железа в шлаке менее 10,0% (при исходном 2530%), т.е. является недостаточным, а введение ферро.силиция на шлак в количестве более 4,0 кг/т приводит к усвоению кремния,металлом, для пределения которого нужна дополнительная проба металла (т.е. время для ..определения содержания), кроме того, ухудшаются условия десульфурации изза повышенного содержания Sio в шла ке. Введение алюминия менее 0,5 кг/т даже при малом количестве шлака (менее 1,0%) не позволяет получить шлак с содержанием FeO менее 5% (при исходном 25-30% - обычное содержание), а введение более 1,3 кг/т экономически невыгодно из-за высокой стоимости алюминия и не приводит к улучшению условий десульфурации и деоксидации металла.

Легирование металла (преимущест-венно ферросплавами) способствует перемешиванию ранее введенных на поверность шлака порошкообразных раск«слителей со шлаком и расплавом. Присадка легирующих после раскисления окислительного шлака порошкообразными раскислителями обеспечивает снижение угара легирующих и облегчает процесс попадания в заданные узкие пределы содержаний элементов в стали что позволяет в свою очередь работат на суженных пределах по элементам, унифицировать процессы разливки металла, прокатки и термообработки проката и готовых изделий.

По мере выдержки шлака в печи он обогащается окислами магния из футеровки, которые сильно загущают шлак замедляют скорости обменных реакций как в самом шлаке, так и .на границе шлак-металл, поэтому разжижители над давать после дачи, извести, ра циональнее за 3-5 мин до выпуска. Такой порядок позволяет иметь на выпуске жидкоподвижные высокоактивнцр шлаки.Дача извести менее б кг/т не позволяет получить нужную основность шлака для обеспечения необходимой десуль-. фурации, а введение в печь более 30 кг/т извести приводит к чрёзмерному увеличению количества шлака, повышению расхода разжижителя и увеличению в-ремени рафинирования металла.

. Расход разжижителя 1,5 кг/т обусловлен количеством шлака в печи к моменту его выпуска при условии остатка его после продулки металла 1% от веса последнего, а верхняя граница расхода разжижителя, равная 5,5 кг/т соответственно определена для условия остатка окислительного шлака 3% и . ввода извести в количестве 20 кг/т.

Пример 1. При выплавке стаг ли 25Г2С в 100-тонной дуговой печи расплавляют, шихту, спускают шлак самотеком, обновляют присадками извести 20 кг/т и железной рудел 10 кг/т, По достижении температуры металла продувают металл кислс хедом через фурму с расходом 2000 ., после продувки металла замеряют толщину шлака, определ яют его KOjnt« ecTво, которое составляет 6 т, спускают шлак самотеком до остсНка его в печи в количестве 1 т, что составлав 1% от веса, на остаток ишака последовательно присаживают ко-кс фракцией до 2 мм в количестве && кг,, фергросилиций фракцией до 2 мм- в KOJ честве 100 кг; гранулированный алюминий в количестве 50 кг, перемешивают шлак с раскислителями, вводят через отверстие в своде печи 150ft кг кускового ферромарганца и 400 кг ферросилиция. После выдержки отбирают пробу на Химанализ, за.З лшн д выпуска вводят 600 кг извести и 150 кг боксита, и г юталл со ишаком выпускают в ковш. Угар марганца сокращается на 9%, кремния на 12%, а длительность рафинировочного аернода на 35 мин.

Поимер 2. При выплавке стали 14ХГС в 20р-тонной дуговой печи расплавляют шихту, скачивают шлак плавления деревянными гребкалда, наводят новый присадкакш извести 15 кг/т и железной руды 15 кг/т. Продувают металл кислородом с расходом 2600 , после продувки скачивают шлак деревянными гребками до остатка его в печи в количестве 6 т что составляет 3% от веса метгьлла, на остаток шлака последоввгтеяьяо присаживают порошкообразвые в количестве 7600 кг и феррфстящвий в количестве 800 кг, чушковый алн в1ний 260 кг. Через отверстие в св.оде вводят 2000 кг кускового феррохрома 4000 кг силикомарганца. За 10 мин до выпуска присаживают 6000 кг извести, 1100 кг шамота. хро1ча сокращается на 6%, марганца на 10%, кремни я на 11%, продолжительность плавки на 50 мин.

Пример 3. При выплав1(€ ста.ли 45Х в 50-тонной дуговой печи расплавляют шихту, спускают половину

шлака плавления и обновляют его присадками извести 5 кг/т и брикетирова41ной окалиной 7 кг/т, продувают металл кислородом. Спускают шпак самотеком до остатка его в печи в количестве 1 т, что составляет 2% от веса металла, на остаток шлака последовательно присаживают порошкообразные бурый уголь фракцией до 5 мм и ферросилиций фракцией 1-3 мм в количестве 115 кг (2,3 кг/т) и 125 кг (.2,5 кг/т) соответственно, а затем присаживают слитковый алюминий в количестве 45 кг (0,9 кг/т). Перемешивают раскислители в шлаке в течение

51073295О

5мин, а затем легируют металл хро-7%, длительность рафинирования металмом, дачей 450 кг феррохрома, зала в печи на 37 мин.

6мин до выпуска в ванну присаживают

известь в количестве- 900.кг .(18 кг/т) Применение на практике такого

плавиковый шпат в количестве 175 кгспособа производства стали сокраща(3,5 кг/л) и для окончательного-рас- 5ет угар легирующих материалов и общукх

кисЛения 50 кг чушкового алюминия.продолжительность плавки, что дае-г

После этого ме.талл и шлак выпускаютэкономический эффект - 1,85-2,10 руб.

из печи. Угар хрома сокращаетря нана тонну выплавляемой стали.

СПОСОБ ЯРОИЗВОДОТВА.СТАЛИ, включающий расплавление шихты, обновление шлака плав леийя присадками извести и твердого окислителя, проI дувку металла кислородом, удаление окислительного шяака до остатка его в печи в количестве .1-3% вт еса металла, легирование расплава, арк-садку шлакообразующих, раскисление разминированного шлака порошкообразными раскислителями и выпуск металла и шпака, отличающийся тем, что, с сокращения угара легирующих элементов и периода рафинирования расплава, остаток окислительного шлака в печи последовательно раскисляют порошкообразными карбюризатором в количестве 0,83,8 кг/т, ферросилицием 1,0-4,0 кг/т и алюминием 0,5-1,3 кг/т, а после Яе эд гавания присаживают шлакообразу-§ ющие за 3-10 йин до выпуска последовательном вводом извести и количестве 6-30 кг/т и разжижителя шлака 1,5 5,5 кг/т.