СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ ПЕЧИ Советский патент 1995 года по МПК C21C5/52 

Изобретение относится к металлургии черных металлов и может быть использовано при производстве стали в электродуговых печах.

Известен способ легирования стали, включающий применение шлаков ферросплавного производства и окончательную корректировку по химическому составу ферросплавами, в котором в дуговую печь сразу после удаления окислительного шлака вводят марганецсодержащие шлаки с соотношением кремнезема к сумме оксидов марганца и кальция, равным 1,5-1,9 в смеси с известью в соотношении 1: (1,5-3,0).

Использование данного способа для легирования стали в электродуговой печи марганцем является малоэффективным по следующим основным причинам:
подача извести совместно с марганецсодержащими шлаками в указанном соотношении приводит к увеличению массы шлакового расплава на нагрев и плавление которого требуются значительные затраты энергии и флюсов;
из-за отрицательной основности и низкого содержания оксида марганца в марганецсодержащих шлаках затрудняется их использование в технологии прямого легирования стали. Для максимально возможной замены марганцевых ферросплавов требуется и большее количество смеси из марганцевых шлаков и извести. Причем, из предложенного соотношения смеси наиболее значительным является увеличение количества извести. Технологичность такого процесса при полной замене марганцевых ферросплавов очень низка.

Целью изобретения является повышение качества стали за счет снижения загрязненности неметаллическими включениями, сокращение расхода марганцевых ферросплавов и шлакоообразующих.

Для решения поставленной цели предлагается в качестве оксидного шлакообразующего марганецсодержащего материала использовать марганцевый агломерат с основностью 1,0-1,2, что способствует быстрому плавлению материала и получению гомогенного шлакового расплава богатого оксидами марганца.

При снижении основности марганцевого агломерата ниже 1,0 требуется ввод дополнительного количества извести, что повышает расход шлакообразующих материалов и снижает эффективность легирования.

Увеличение основности агломерата выше 1,2 не приводит к улучшению показателей легирования, а затраты на получение материала с высокой основностью снижают экономическую эффективность его использования для легирования.

Восстановление марганца из шлака предлагается проводить ферросилицием. Такой восстановитель органично вписывается в технологический процесс выплавки, не нарушая существующий порядок присадки раскислителей. Данный вид восстановителя позволяет извлекать марганец в металл на уровне 90%
В результате реакции восстановления марганца из его оксида кремнием образуется некоторое количество оксида кремния в шлаке, что приводит к снижению его основности. В связи с этим для поддержания необходимой основности шлакового расплава, обеспечивающей требуемый уровень рафинирующих свойств, требуется ввод дополнительного количества извести.

Присадки кускового ферросилиция с удельным весом, превышающим плотность жидкого шлака, позволяют ему плавиться в объеме металла. Восстановление марганца при этом происходит в области диффузионных процессов, отличающихся относительно невысокой скоростью.

Увеличить скорость и эффективность процесса восстановления марганца можно путем организации процесса непосредственно в шлаковом расплаве. Для этого предлагается совместно с вводом извести подавать кремнийсодержащий восстановитель порошкообразной фракции. Данная фракция восстановителя обеспечивает его плавление в объеме шлакового расплава и позволяет исключить стадию доставки восстановителя к зоне реакции с оксидами марганца. При этом повышается эффективность процесса восстановления а также стабилизируется уровень содержания кремния в металле.

Известь предлагается вводить после проплавления марганцевого агломерата. Ввод извести позволяет получить шлаковый расплав требуемой для восстановительного периода плавки основности и подготовить оптимальные условия для дальнейшего восстановления марганца.

Наведение высокоосновного шлакового расплава с хорошими рафинирующими свойствами способствует удалению в шлаковую фазу всплывающих из металла неметаллических включений.

После проплавления марганцевого агломерата печной шлаковый расплав в своем составе содержит оксиды марганца и кремния, которые при последующей присадке извести выполняют роль разжижителей при плавлении извести, что способствует наведению, рафинировочного шлака. Тем самым исключается опасность спекания шлака, исключаются присадки плавикового шпата и выброс дыма, содержащего фтористые соединения.

П р и м е р. В дуговой сталеплавильной печи емкостью 200 т по заявляемой технологии и технологии прототипа проводили выплавку стали марки 35ХГСА. Химический состав стали следующий, мас. С 0,33-0,39, Mn 0,8-1,1; Si 1,1-1,4; S,P, н.б. 0,025, Cr 1,1-1,4; Ni, Cu н.б. 0,3.

Выплавку стали, разливку ее в слитки, отбор проб для определения неметаллических включений осуществляли в соответствии с требованиями действующих технологических инструкций.

Агломерат марганцево-рудный из низкокремнеземистого карбонатного концентрата имел следующий химический состав, мас. MnO 52,0; SiO₂15,7-17,5; CaO 17,5-18,9; MgO 3,3; Al₂O₃ 5,7; FeO 2,2; P₂O₅ 0,46.

На опытных плавках применяли также свежеобожженную известь, ферросилиций кусковой марок ФС45 и ФС65; порошок ферросилиция марки ФС65, плавиковый шпат и порошок алюминиевый марки АПВ.

При выплавке стали по способу прототипа в качестве марганецсодержащего оксидного материала использовали щебень от производства электропечного силикомарганца следующего химического состава, мас. CaО 10-15; SiO₂ 48-50; MnO 17-20; MgO 4-6; Al₂O₃ 5-10; FeO до 1,0, корольки силикомарганца до 10.

По заявляемой технологии опытные плавки проводили по следующей технологической схеме. Завалку шихты плавление, проведение окислительного периода проводили в соответствии с ТИ 132-ЭС-2-1-86. Затем после тщательного скачивания окислительного шлака и проведения осадочного раскисления на зеркало металла бросковой машиной вводили марганцевый агломерат в количестве, обеспечивающем получение заданного содержания марганца в металле. После проплавления агломерата в печь присаживали известь и кремнийсодержащий восстановитель в виде кускового или порошкообразного ферросилиция. Количество присаживаемой извести обеспечивало нейтрализацию действия SiO₂, образующегося в результате восстановления марганца. В дальнейшем выплавка, порядок присадки шлакообразующих, раскислителей и легирующих соответствовал требованиям технологической инструкции.

Конечное содержание марганца в металле определяли по результатам химического анализа пробы, отобранной при разливке. Порядок отбора проб и методика проведения металлографических исследований определены частичными инструкциями. Результаты опытных плавок по заявляемой технологии представлены в таблице.

По технологии прототипа после скачивания окислительного шлака и проведения осадочного раскисления металла в печь присаживали щебень производства электропечного силикомарганца в количестве 9 кг/т в смеси с известью в соотношении 1: 2. Присадки восстановителя технологией прототипа не предусмотрены, так как корольки силикомарганца, находящиеся в составе материала, кроме увеличения содержания марганца в стали на уровне 0,05% содержат основное количество кремния, расходуемого на восстановление марганца из шлака. Корректировку марочного содержания марганца проводили ферромарганцем марки ФМп78 с учетом того, что присадка марганцевого щебня дает общее увеличение марганца в стали в среднем на 0,15% Результаты опытной плавки по технологии прототипа приведены в таблице.

Как видно из таблицы, наилучшие показатели степени извлечения марганца из агломерата достигнуты на плавках 3-6, где был соблюден заявляемый порядок присадки материалов и основности агломерата. Это позволило снизить удельный расход марганцевых ферросплавов для корректировки марочного содержания марганца в металле. Следует также отметить отсутствие присадок плавикового шпата для разжижения шлакового расплава на стадии проведения процесса прямого легирования стали.

Показатели плавки N 6 свидетельствуют о том, что использование в качестве восстановителя марганца ферросилиция порошкообразной фракции позволяет повысить показатели извлечения марганца на 2-3%
Наряду с этим, количество дополнительно присаживаемой извести в сравнении с прототипом существенно снижается.

На плавках 1, 2, где основность марганцевого агломерата и порядок присадки материалов не соответствовали заявляемому, наблюдалось местное спекание шлака. Для получения гомогенного шлакового расплава потребовались присадки флюсов, а также значительные затраты электроэнергии. Пpи этом наблюдалось снижение полезного использования восстановителя. Такое состояние шлакового расплава отразилось на росте загрязненности стали неметаллическими включениями всех рассмотренных групп.

На плавке 7, проведенной по технологии прототипа, прирост содержания марганца в металле происходит, в основном, за счет содержащихся в составе оксидного марганецсодержащего материала корольков силикомарганца.

Отмечен также повышенный расход извести, необходимость добавок флюсообразующих материалов, низкий уровень замены марганцевых ферросплавов.

Сущность изобретения: оксидный шлакообразующий марганецсодержащий материал используют в виде марганцевого агломерата с основностью 1,0 1,2, восстановление марганца проводят ферросилицием, при этом известь подают после проплавления агломерата. Порошкообразный ферросилиций вводят совместно с известью. 1 табл.

СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ ПЕЧИ, включающий завалку шихты, плавление, окислительный период, скачивание окислительного шлака, раскисление металла, ввод шлакообразующих оксидных марганецсодержащих материалов и извести, отличающийся тем, что, с целью повышения качества стали за счет снижения загрязненности неметаллическими включениями, сокращения расхода марганцевых ферросплавов и шлакообразующих, в качестве марганецсодержащего оксидного материала вводят марганцевый агломерат с основностью 1,0 1,2, а известь вместе с ферросилицием дают после проплавления марганцевого агломерата.