Способ производства стали Советский патент 1976 года по МПК C21C7/00 C21C5/52 

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к производству подшипниковой, конструкционной, нержавеющей и нелегированной стали.

Известен способ рафинирования чугуна продувкой его порошкообразным или гранулированным магнием. 1

Способ заключается в том, что с целью десульфурации чугун продувают в ковше порошкообразным или грапулированным магнием или магний-доломитовой смесью, содержащей 30% магния. Магний или магний-доломитовую смесь подают в струе сжатого воздуха; длительность продувки - 3-5 мин.

Однако такой способ рафинирования чугуна магнием разработан нрименительно к условиям обработки металлического расплава, имеющего относительно низкую температуру (1250-1350°С) и высокое содержание углерода (4%). Обработка же расплава при температурах сталеварения (1530-1570°С) и содержаниях углерода от 1 до 0,03%, что имеет место при производстве стали, резко снижает скорость и глубину рафинирования как за счет повышения равновесного содержания удаляемой примеси, например, серы или кислорода, так и за счет блокирования реакционной поверхности «магниевый пузырь-металл присутствующими в металле поверхностно-активными элементами, например, кислородом.

который к тому же непрерывно поступает из атмосферы в процессе осуществления рафинирования расплава.

Кроме того, применение в качестве пассиваторов извести или доломита увеличивает трудоемкость процесса за счет необходимости последующей очистки ковша от образующегося трудноудаляемого шлакового спека.

Известен способ выплавки стали с применением операции продувки расплава в ковше карбидом кальция. 2

Сущность этого способа заключается в том, что металл после выпуска из печи продувают в ковше в токе аргона, карбидом кальция с целью десульфурации стали.

Однако при таком способе в процессе продувки металла карбидом кальция низкоуглеродистых марок стали происходит науглероживание металла; в высокоуглеродистых марках стали за счет повышенной смачиваемости частиц карбида кальция жидким металлом происходит загрязнение металла этими частицами. Сравнительно высокая температура плавления карбида кальция, а также затраты времени, необходимые на его разложение, требуют больших удельных расходов этого реагента (10-15 кг/т стали) по сравнению с применением щелочноземельных металлов в металлическом виде. Кроме того, неизбежны большие потери температуры металла из-за

нагрева, плавления и разложения карбида кальция.

Наиболее близким по технической сущности к описываемому способу является способ выплавки электростали с продувкой металла порошками в восстановительный период. 3

Способ заключается в том, что в сталеплавильном агрегате производят расплавление шихты, окисление примесей, скачивание окислительного шлака, раскисление, легирование, продувку металла аргоно-порошковой струей (известь, плавиковый шпат, шамот), выпуск металла в ковш, разлнвку.

Однако такой способ производства стали предполагает проведение восстановительного периода в печи, что приводит к неизбежной рефосфорации. Продувка не позволяет во время проведения восстановительного периода достаточно глубоко заглубить фурму в металл, что неизбежно уменьшает коэффициент использования порошкообразных материалов, в результате чего не обеспечивается достаточно низкое содержание кислорода и серы.

Целью изобретения является повышение качества стали, увеличение производительности сталеплавильного агрегата и снижение себестоимости металла.

Это достигается тем, что перед продувкой порошкообразными раскислителями над расплавом в ковше создают инертную атмосферу с давлением 0,8-20 атм, осуществляют продувку металла порошкообразным алюминием, затем порошкообразной смесью, состоящей из магния, силикокальция и технического железа в струе инертного газа, с последующей продувкой одним инертным газом в течение 0,5- 5 мин, разливку металла.

В результате продувки металла порошкообразной смесью, состоящей из магния, силикокальция и технического железа, достигается глубокое рафинирование металла от кислорода и серы.

Магний, обладающий большим химическим сродством к этим элементам, высоким давлением пара (около 20 атм), обеспечивает интенсивное перемещивание металла. Кальций понижает равновесное содержание примесей в металле и обеспечивает более глубокое раскисление и десульфурацию. Железный порошок повышает отвод тепла из зоны реакции окисления примесей, создает дополнительную поверхность реагирования.

Обработка расплава магнием и кальцием модифицирует образующиеся неметаллические включения, а интенсивное перемещивание металла в результате парообразования этих элементов обеспечит их быстрое всплывание.

Использование силикокальция позволяет легировать металл кремнием с меньшим его угаром.

Ниже приведен один из вариантов осуществления предлагаемого способа.

Пример. При выплавке стали марки ШХ15 в печи производят операции расплавления щихты, состоящей из 25000 кг чугуна, 75000 кг отходов углеродистой стали, нагрева металла, окисления углерода и легирования металла феррохромом в количестве 1500 кг и ферромарганцем в количестве 200 кг, позволяющие получить в ковше после выпуска плавки из печи содержание углерода 1,03вес. %. При температурах 1560-1570°С производят

скачивание образовавшегося окислительного шлака и наводят восстановительный шлак состава, %: 40-55 СаО, 10-12 MgO, 10-12 АЬОз, 10-16 Сар2, 15-20 SiOa, затем расплав выпускают в ковш и присаживают 350 кг

ферросилиция.

Ковш с металлическим расплавом массой 100 т помещают в специальную камеру или накрывают крыщкой и создают инертную атмосферу над металлом, подают в металл в

струе аргона сначала норошкообразный алюминий в количестве 1 кг/т, затем порошкообразную смесь, состоящую из гранулированного магния, силикокальция и технического железа на глубину 2,5 м при расходе аргона

70 . Расход магпия составляет 1 кг/т, силикокальция 2 кг/т, железного порошка 1 кг/т стали. Время обработки 10-12 мин.

В результате осуществления выплавки стали по предлагаемому способу достигаются следующие преимущества; при производстве нодщипниковых и конструкционных марок сталей конечное содержание кислорода находится в пределах 0,001-0,003%; при обработке малоуглеродистых сталей - в пределах 0,002-0,004%; по содержанию серы: при обработке подшипниковых сталей конечное содержание серы находится в пределах 0,003- 0,007%; на плавках средне- и малоуглеродистых марок - 0,007-0,015%. Кроме того, длительность плавки в целом в 100 т печи составляет 5 час. При этом длительность восстановительного периода или периода доводки - 1,0-1,5 час. При производстве стали по

предлагаемому способу восстановительный период (или период доводки) исключают. Таким образом, производительность повышается на 30%. При этом снижается трудоемкость обслуживания технологического процесса

плавки в целом и расход электроэнергии. Перечисленные факторы позволяют снизить себестоимость стали на 2 руб/т.

Формула изобретения

1. Способ производства стали, включающий расплавление шихты, окисление примесей, скачивание шлака, легирование, выпуск

расплава и его продувку порошкообразными раскислителями в ковше, раскисление алюминием, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности печи, снижения себестоимости стали и повышения качества металла, перед продувкой порошкообразными раскислителями над расплавом в ковше создают инертную атмосферу с давлением 0,8-20 атм, затем в металл подают в струе инертного газа в течение 3-20 мин сначала порошкообразный алюминий 0,5-3 кг/т стали, а затем смесь порошков магния, силикокальция, железа с последуюш,ей продувкой в течение 0,5-5 мин только инертным газом с расходом 0,5-2 стали.

2. Способ поп. 1, отличающийся тем, что металл перед созданием инертной атмосферы вакуумируют.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Воронова Н. А. и др. «Сталь, 1974, К° 4, с. 297-302.

2.Forster Е., Kbapdar W., Richter Н. и др. Steel U. Eisen, 94 (1974), № 11, s. 474-485.

3.Сидоренко М. Ф. и др. Интенсификация металлургических процессов вдуванием порошкообразных материалов.-«Труды республиканской научной конференции 15-17 декабря 1970 г.. М., «Металлургия, 1972, с. 151 - 157.