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

1 Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к выплавке стали в дуговьпс электропечах, в том числе с внепечным рафинированием металла в ковше. Известен способ получения ванадиевой стали в электродуговых печах с использованием ванадиевых шпаков заключающийся в Том, что шпак вводя в завалку или в период плавления совместно с известью и восстановите лем в соотношении 1:(О,5-1,5):(О,1 0,5) 1. : Недостатком способа является не ; обходимость использования чистой по фосфору металлошихты, так как п необходимости дефосфорации стали вместе с окиспительньяу шлаком буду потеряны окислы ванадия. Известен также способ выплавки ванадийсодержащих сталей и легирую щие-восстановительная смесь для ег осуществления Ш , заключающийся : в том, что ванадиевый конвертерный шлак вводят в восстановительный пе риод плавки в сталеплавильный агре гат совместно с восстановителями и легнруюпугми элeмeнтaMIi в следующем соотношении (1 кг на 1 т металлозавалкн): Ванадиевь Й конвертерный ишак10-20 Дробленый ферромарганец или силикомарганец5-15Алюминиевый порошок ,или крупка 0,1-1,0 Известняк или известь1-3 недостатком способа является сни жение производительности сталепла.впльной печи, связанное с затратой време1 И на расплавление в восстанов телтлньт период ванадиевого шпака и восстановление из него окислов в надия и железа. Наиболее близким по технической сущности идостигаемому эффекту к предлагаемому является способ выплавки стали, включающий расплавлен D электродуговой печи стального лома, дефосфорацию стали, скачивани окислительного шпака, расплавление ванадийсодержащих металлизованньгх 22 окатышей, присадку в печь извести, слив металла со шлаком в ковш, подогрев стали в ковше электрическими дугами и продувку нейтральным газом. Суть известного способа заключается в том, что сначала проплавляют лом в количестве 70-80% садки, проводят дефосфорацию расплава, удаляют окислительный шлак, после этого расплавляют чистые по фосфору металлизованные окатыши в количестве 20-30% завалки, наводят восстановительный шлак с расходом извести 20-25 кг/т, раскисляют металл и щлак, в том числе алюминием в количестве 7,51,1 кг/т, в том числе 50-60% Ввиде порошка. В результате происходит восстановление окислов ванадия из ишака и легирование металла ванадием SJ. Недостатком известного способа является уменьшение производительности дуговой печи из-за затраты дополнительного времени на восстановление из шлака, образующегося при расплавлении металлизованных окатьш1ей, окислов железа и ванадия. Степень металлизадии окатьш1ей составляет не более 92%, причем весь ванадий находится в окатышах в окисной форме. Недостатком способа является также разрушающее воздействие на .основную футеровку дуговой, печи железистого шлака пониженной основности, образующегося при расплавлении окатышей. Кроме того, использование для раскисления шлака порошкообразного алюминия недостаточно эффективно, в результате чего усвоение ванадия составляет .не более 94-97%. Целью изобретения является уменьшение продолжительности плавки в дуговой печи, повышение стойкости ее футеровки и увеличение усвоенТия , ванадия сталью. Поставленная цель достигается тем, что по способу выплавки стали, включающему расплавление в электродуговой печи стального лома, дефосфорацию стали, скачивание окислительного шлака, расплавление ванадийсодержащих металлизованных окатьш1ей, присадку в печь извести, слив металла со шлаком в ковш, подогрев стали в ковше электрическими дугами и продувку нейтральным газом, в печь на зеркало металла присаживают перед началом расплавления ванадийсодержащих металлизованньгх окатьш1ей известь

3

в количестве 15-25 кг/т стали, восстановление ванадия и железа из печного шлака производят в ковше, причем восстановитель - алюминий в виде гранул загружают в ковш порциями в смеси с известью и плавиковым шпатом в соотношении 1:(2,3-2,7):(0,330,7) при общем расходе смеси 2026 кг/т стали и продувают сталь нейтрал ным газом в течение 5-50 мин, начиная чродувку одновременно с началом загрузЛи в ковш смеси алюминия с известью и плавиковым шпатом,

I Введение в печь извести,в количестве 15-25 кг/т стали перед началом расплавления окатьшзей повышает основность образующегося при плавлении окатьппей шлака и тем самым уменьшает разрушающее воздействие шлака на основную футеровку печи.

Перенесение операции восстановления окисленного печногй шлака из печи в ковш сокращает время пребывания жидкого металла в печи и увеличивает тем самым ее производительность. Современные установки внепечного рафинирования оборудованы устройствами электродугового подогрева стали и шлака и продувки их нейтральным газом, например аргоном. Благодаря этому возможна организация процесса полного восстановления окислов ванадия шлака в ковше и увеличение усвоения ванадия сталью.

Загрузка алюминия в ковш в смеси с известью и плавиковым шпатом способствует полноте протекания реакции восстановления алюминием окисI лов ванадия шлака за счет образования химических соединений типа ЗСаО и 5СаО3Al20j. Восстановительный шлак, близкий по составу к этим химическим соединениям, обладает высокой жидкоподвижностью, относительно низкой температурой плавления ( i. 1500С), достаточной жидкоподвижностью и хорошей десульфурирующей способностью по отношению к стали.

Продувка расплава в ковше нейтральным газом во время раскисления шлака способствует увеличению зоны взаимодействия раскислительной смесо со шлаком, полноты протекания реакции восстановления ванадия, скорости и полноты осаждения в сталь из шлака корольков восстановленного сплава ванадия с железом. Благодаря

322 .4

этому увеличивается степень уопоения ванадия сталью.

Введение в печь перед проплавлением металлизованных окатышей извести менее 15 кг/т не обеспечивает

оптимальной основности печного шлака, а введение извести более 25 кг/т приводит к дополнительному расходу электроэнергии и затягиванию плавки

в связи с образованием излишнего количества шлака.

Соотношение алюминия и извести менее 1:2,3 не обеспечивает образование химически стойких алюминатов каль)ция. Соотношение алюминия и извести (более 1:2,7 приводит к излишнему увеличению расхода электроэнергии на расплавление раскислительной смеси во время подогрева стали в ковше,

Присадка извести с плавиковым

шпатом в указанных соотношениях позволяет сформировать известковый шлак с содержанием CaF в пределах 5-10%, Уменьшение содержания CaF.i 5% не

позволяет получить достаточно жидкоподвижный рлак. В свою очередь, увеличение содержания СаР2 в шлаке 10% неоправданно увеличивает скорость разъединения футеровки пшакового пояса ковша и общую стоимость шлакообразующих,

Расход раскислительной смеси менее 20 кг/т стали не обеспечивает полного восстановления окислов ванадия

из шлака, а расход смеси более 26 кг/т стали не экономичен, так как вызывает дополнительный расход алюминия.

Продолжительность продувки металла нейтральным газом в течение5-50 мин объясняется,с одной стороны, необходимостью проведения восстановления ванадия и железа из шлака и осаждения корольков металла, а,

с другой - проведения десульфурации и дегазации металла. Для тех марок стали, для которых нет необходимости проводить десульфурацию и дегазацию металла. время продувки ближе к нижнему пределу указанного интервала.

Окончание продувки стали в ковше ранее, чем через 5 мин от начала загрузки в ковш очередной порции смеси алюминия с известью и плавиковым шпатом не обеспечивает полноты осаждения в сталь из шлака корольков сплава восстановленных ванадия и железа. Окончание продувки стали в

.5

ковше позже чем через 50 мин не приведет к дальнейшему снижению содержания серы и водорода в металле, а также вызовет дополнительный изно футеровки и снижение температуры стали.

Актуальность использования изобретения при производстве конструкт онных сталей, легированньгх ванадием, определяется возможностью их вьтлавки без использования феррованадия при сохранении производительности дуговой печи на уровне плавок с использованием феррованади и без ущерба для футеровки печи.

Пример 1. В 100-тонной дуговой электропечи выплавляют сталь марки 15ХФ, содержащую 0,06-0,12% ванадия. В печи расплавляют 85 т лома, проводят дефосфорацию и необходимое окисление углерода, скачивают окислительный шпак, загружают на поверхность металла известь 2,5 т и в процессе непрерывной загрузки расплавляют 25 т металлизованных окатышей, содержащих окоЛо 0,А% ванадия (0,7% ), 8-15% закиси железа и 1,5-2,5% углерода, после чего сталь доводят до и выпускают со шлаком в ковш. Ковш передают на установку электроподогрева, На ишак в ковше порциями загружают раскислительную смесь из гранулированного алюминия, извести и плавикового шпата в соответствии 1:2,3:0,33. Общий расход смеси 2 т. Продувку стали аргоном производят через 2 пористые вставки в днище

73226

ковша. Продолжительность продувки 5 мин. Уменьшение продолжительности плавки в дуговой печи в сравнении с известным способом составляет

5 23 мин, а извлечение ванадия в сталь в сравнении с известным способом увеличивается на 2%.

Пример 2. Плавку стали марки 10ХФ ведут как в примере 1, но на поверхность металла загружают известь 2 т, в ковш загружают раскислительную смесь из алюминия, извести и плавикового шпата в соответствии 1:2,5:0,53.. Расход смеси

2,3 т. Продолжительность продувки

стали аргоном 30 мин. Уменьшение продолжительности плавки в сравнении с известным способом составляет 25 мин, а увеличение перекода ванадия, в сталь увеличивается на 2,5%.

Пример 3. Плавка проводится как в Примере 1, но на зеркало металла загружают известь - 1,5 т, в ковш загружают раскислительную смесь из алюминия, извести и плавикового шпата в соотношении 1:2,7:0,7. Расход смеси 2,6 т. Продолжительность продувки аргоном 50 мин. Уменьшение продолжительности плавки в

сравнении с известным спосрбом составляет 27 мин, а увеличение перехода ванадия в сталь увеличивается на 3,0%.

Экономическая эффективность изобретения определяется сокращением длительности плавки в 100-тонной дуговой печи примерно на 25 мин.

СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ, включающий расплавление в электродуговой печи стального лома, дефосфорацию стали, скачивание окислительного пшака, расплавление ванадийсодержащих металлизованных окатышей, присадку в печь извести, слив металла со шпаком в ковш, подогрев стали в ковше электрическими дугами и продувку нейтральным газом, отличающийся тем, что, с целью уменьшения -продолжительности плавки в дуговой печи, повышения стойкости ее футеровки и увеличения усвоения ванадия сталью, в печь на зеркало металла присаживают перед началом расплавления металлизрванных окатышей известь в количестве 15-25 кг/т стали, восстановление ванадия и железа из печного шлака производят ,в ковше, причем восстановитель алюминий в виде гранул загружают в ковш порциями в смеси с известью и плавиковым шпатом в соотношении 1: