Способ производства стали Советский патент 1979 года по МПК C21C5/52 

(54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ

Изобретение относится к черной металлургии и касается выплавки.та-; ли в дуговых печах малой и средней емкости Для последующих рафинирующих переплавов. .- -...:

Известен способ выплавки с продувкой металла в ковше аргоном. Способ предусматривает выпуск йвталла из печи в крвш с синтетическим ишаком и последующу ю овраёотку металла в ковше продувкой его аргоном 1, : ; - . ; -.

Недостатком известного способа, является то, что обработку жидкого металла инертным газом (аргоном) проводят только в ковше. Обработка мёшалла аргономв ковше заставляет ограничивать интенсивность продувки расходом до 0,02-0,04 мVт.мин во избежание обнажения от ишака поверхности металла для исключения вторичного окисления стали кислородом 13оздуха. Это обстоятельство не позволяет добиться максимального увеличения поверхности контакта металла со шлаком в ковше и, следовательно, лишает возможности эффективно удалять серу из металла и дегазировать его. Более того, неизбежное снижение температуры металла и шлака в ковше, особенно без ёгЬ пЬдогрева, также существенно усложняет организацию эффект тивной обработки металла ишаком и ,инертным газом вследствие загущения ;шлака. . У- .

Известе также Способ дёсульфурации стсши .в дуговой печи вдуванием в ванну порошка извести в смеСи с порошкооб0разными раскислителями -алюминием или магнием, а также плавиковым шпатом 2.

Для вдувания порошков используется аргон, азот, осз/шенный сжатый воздух. Для устЬйчиврсти процессов продувки

5 металла порошкаийи в токе аргона создан Специальный цех производства порошков, так как от гранулометрическбго Состава и физических саойств порошков зависит результат процессов про0дувки металла. :

Недостатками этого способа выплавки стали являются: необходимость создания механизированного и айтомати5 эированного производства порошков крупностью 0-1 ю, системы транспортировки их в сталеплавильный цех и вдувания в металл, включающий расходные бункера в сталеплавильном цехе, загружаемые пневмотранспортером из автоцистерн или с помощью пневмонасосов, установленных на железнодорожных платформах, тракты пне мотранспортера порошков из расходных бункеров в пнёвмонагетателй и трактй пневмонагнетания порошков ,йз пне монагнётателей в металл; опасность повышения содержания в стали : водорода при содержании в порошке извести более 1% влаги низкая экономическая эффективность этого спосо ба выплавки для сталёплёвильныгс цехов небольшой производительности с дуговыми печами малой и средней ем кс1Стй.--;:,;:-:.-;;---,,. . :-; Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту яв ляется способ выплавки низкосернистой подшипниковой стгипи в дуговых печах большой емкости (100 и 200 т) включающий обработку стали на выпуске рафинировочным электропечным шлаком за счет иятенсйвного перв меШванйя металла и шлак при сливе гОТЙвКи в ковш и кбйёчйое рШкйсйеййе алюминием 3, Недостаток Этого способа состоит в ограниченности его применения (тол ко для печей большей емкости) как дли получения низкого содёрясанй в стали серы требуется ийтенсйвнов пёремё аиваниё металла с печным iBio врёМй плавки в KbTain, / которое трудно достйгйуть при ВыНус кё .стали из печей малой и средней ёмкости в силу недостаточной .кийечтйческой эйёргии падающей струи ме таЛла. -v ,-; ;.7 ,-- ;; ;. . Целью изобретения является увёли йие производительности дугобых пече малой и средней емкости при выплавке стали с содержанием серы в готовом металле не более 0,006%, а так снижение содержания водорода в стали. , . , . Поставленная цель достигается тем,. ;что в конце рафинировочного периода, непосрёдствёйнЬ перед сливом плавки, металл энергично переме вается с высокОосйЬвным раскисленны Чйяаком путем продувки ванйы бёэокис литеЛьйым газом (аргон, азот и др,) в течение 5-15 мин с интенсйвйостью 0,05-0,20 MVi.MHH. Перед продувкой металл раскисляют алюминием в количестве 0,5-1,0 кг/т. Затем металл выпускают из печи в ковш, раскясляют снова алюминием в количестве 0,5 1,0 кг/т и пе рёмёшйЙай мётаЯЯ и 1йл безокйслительным газом в течение 515 мин с интенсивностью 0,01-0,05 м /т.мин. .Во дрёмя продувки как в печи, та :и в ковше наряду с десульфурацией происходит удалейие из стали водоро кислорода и неметаллических включений. Обычно металл или продувают в печи аргоном с порошкообразными веществами,или производят его продувку аргоном в ковше. Но для получения стабильно низких значений содержания вредных примесей в готовой стали этого недостаточно. Продувку металла в печи газами возможно осуществить с помощью футерованных стальных трубок диаметром 3/4 , вводимых в металл на глубину 200-400 мм через рабочее окно печи. Возможно использование для продувки газами свободной фурмы. Продувку металла в печи целесообразно вести с максимальной интенсивностьй, так как обтэей печного пространства позволяет активно и эффективйО верти процесс обработки металла газом, а восстановительная атмосфера в печи предохраййё Мё;галл от ЬкислейИЯ. Благодаря йагрё;ву шлака в печи в конце периода рафинировайия до температуры не ниже 1600С, его высокой жидкоподвижяости, содержанию в нем окиси кальция не менее 50%, зшиси железа Йё более 1,0% и раскислению металла и шлака кремнием и алюминием, создаются весьма благоприятйые условия для глубокой дёсульфурации металла впроцессе ййтейсивного перемешивания его Со шлаком при продувке газами, удалее, в процессе выпуска, в результате перемешивания жидкого металла со шлаком происходит дополнительная десульфурацйябтали, ... .:.: Однако соДержайиё водорода в жидком металле после выпуска из печи может не ск ол ьК о у вел ич ит ьс я, по ера в не нию с сбдёржййй м в металле после продувки его б $6кислйтеЛьным газом в йёчипёЕ)ёд выпуском.:;; / Г ;-Для осуществлейия более глубокой дёсульфурации и ЬкоячаееяьнбЙ дегатзации стали её дополнительно раскисляют в ковше алюминиэм и продувают безокислительным газом в течение 515 мйй с интейсИ вностью не более 0,05 мVт.мий. Указанные вьаше пределы времени продувки, .ее интенсиности и расхода алюминия обусловлены, главным образом, резервом времени на десульфурацию стс1ли в печи и содержанием серы в стали перед продувкой. При высоком содержании Серы перед продувкой в печи и необходимости возможно более быстрого осуществления полной готовности плавки к выпуску по химическому составу, металл перед продувкой раскисляется алюминием в количестве 1,0 кг/т, продувка ванйы производится .в 5 мин с интенсивностью 0,20 MVT.NOiH. Если же есть возможность затратить большое время на доводку плавки по содержанию в ней серы, а само содержание серы перед продувкой не очень высокое, то продУвку ванны проводят в течение 15 мин с интенсивностью 0,05 .мин., а металл

перед продувкой раскисляют алюминием в количестве 0,5 кг/т.

Интенсивность обработки металла в ковше - 0,01-0,05 .мин. При таких параметрах продувки газ оказывает незначительное охлаждающее действие на металл, степень бурления расплава умеренная, не TpeesTOinaH запаса по высоте и не приводящая к затягиванию с поверхности в глубь ковша и к оголению поверхности металла.

Раскисление металла ал.юминием перед продувкой в ковше проводят в количестве 0,5 кг/т в случае, если металл идет в Дальнейшем не на перепла а ,непосредственно в прокат. Так как металлу, предназначенному, в частности на ЭШП, предъявляются требования иметь преимущественно глиноземистые неметаллические включения, котсзрые хорошо удаляйотся при эЛбктрошлаковом.переплаве, то,как правило, металл раскисляют повышенным количеством алюминия до 1 , О кг/т .

Время продувки устанавливают в зависимости от количества серы и водорода, подлежащих удалению из стали. Содержание серы определяйт ггр ходу продувки, а содержание водорода определяю эмперически, т.е. на основании определенного количества опытов устанавливают степень дегазации стали в зависимости от времени и интеясивйости продувки металла беаокислительмым газом, ;

Данный СПОСО0 производства стали имеет и определенный экономический эффект за счет проведения укороче) ноге периода рафинирования металла в печи и повьалёния производительноети печи по сравнению с обычно применяемым в Дуговых печах малой И средней мощности длительным процессом диффузионного раскисления металла через шлак и десульфурации его шлаком в условиях стационарности границы раздела шлак-металл.

Ниже приведены примеры осуществления технологии выплавки стали , не исклйчающие других вариантов Исполнения йо предлагаемому способу.

П р и м е р 1. В 25 т дуговой печи за 5 мин до выпуска плавки начинают продувку ванны аргоном через с тальную трубку диаметром l, футерованную шамотными трубками. Трубу вводят в ванну через рабочее окно печи наглубину 300 мм. К моменту начала продувки метсшл содержит 0,20-0,25% кремния, и шлак раскислен порошками i кокса, ферросилиция и алюгдания до содержания в нем закиси железа не более 1,0%. Перед продувкой металл раскисляют кусковым алюминием в количестве 1,0 кг/т. Содержание окиси к альция в шлаке к моменту начала продузки составляет около 50%, а Фтористого кальция 10-12%.За время продувки вдувается в ванну около 25 м аргона с интенсивностью 0,15 .мин. Давление аргона составляет 5-6 ати. Содержание серы в стали перед продувкой 0,025%, побле продувки 0,009%, что обеспечивает в пробе стали из ковша после обработки металла во время слива пйавки печным шлаком содер10жание серы 0,005%. Содержание водорода в металле после продувки в печи 0,004%, а после выпуска из печи 0,0005%.

В ковше металл раскисляют алюми15нием 0,5 кг/т и продувают его аргоном 5 мин с интенсивнрстью 0,05 .мин. Содержание серы в металле снижаетсяДо 0,004%, а содержание водорода до 0,0002%.

П р и м ер 2. Содержание серы в

0 стали к моменту начала/продувки азотом составляеу 0,015%. Продувку проводят через футерованную стальную трубку диаметром 3/4 в течение 15 мин непосредственно перед сливом

5 плавки..Подготовка металла и печного , шлака к MOMieHTy начала и его химический состав такие же, что ив первом прийёре. Перед продувкой металл раскисляю алюминием в количеотйа

0 0,5 кг/т. За время П1 одувкй вдувается в ванну 25 т печи окбло 2 м азота с нвтёнсивнос ью 0/05м/т.мин. Содержание серы и Стили После продувки 0,009%, в пробе из ксэвша после сли5 .ва 0,004%. Содержание водорода в металле после. ;ёыпуска 0,0005% , азота 0,006%, В ковше Металл раскисляют гшюмйнйём в количестве 1,0 кг/т и продувают металл и шлак в ковше ар0гоном в течение 15 мин с интенсивностью 0,01 .мин, расходуя зтом около 4 мЭ аргона. Содержание серы в металле после прОдувки становится равным 0,003%, водорода 0,0003%,

5 азота0,003%.. : . . г ... . . . ; Л Р ИМ е р 3, Пр одувку ванны аргоном ведут в течение 10 мин с интенсивностью пРодувки 0,10 .мин, что позволяет за указанное вермя продуть через ванну 25 т печи около 25 м ар0гона и благодаря этому обеспечить в стали перед сливом плавки из печи содержание .серЫ: на уровне 0,009%. Металл раскисляют перед продувкой

5 кусковым алюминием на шггангах в количестве 0,7 кг/т. После выпуска содержание серы в металле составляет 0,006%.

После выпуска плавки металл дополнительно раскисляют в ковше гшю0минием в количестве 0,6 кг/т и затем продувают аргоном в течение 7 мин с интенсивностью продувки 0,04 .Мин, расходуя при зтом около 2. м аргона. Содержание серы снижа5ется до уровня О, (JO4%, водорода 0,0003%, азота 0,004%. Приведенные примеры осуществления изобретения предусматривают сокращение продолжительности периода рафинирования стали в печи с продувкой металла аргоном мин. Продувка аргоном способствует сокраЩеми|о периода рафинирования и за счетвыравнивс1ния температуры и хими ческого состава стали, а также более быстрого формирования жидкоподвижного ишака необходимого химического состава для рафинирования металла. .: Таким образом, исполнение способа производства/стали по изложенным SajJftaHTaM позволяет получать высококачественную сталь различного назначения с {Ьнимальным содержанием , водброда,гаэрта и йеметаллических включений. Более того, исполнение технологии выплавки стали по предложенному способу позЕоййт увеличить производительность печи н . что также является существенн Экономический эффект при производств различных марок составит 1,5-2,0 руб./т стали. ; .; : ... , ;;;:.,-. - , Формула изобретения. : Способ производства стали в дугойьис печах для последующих рафинирующих переплавов, включающий формирование основного раскисленного жидкоподвижного ишака, раскисление и перемешивание металла со шлаком, продувку газом, отличающийся тем, что, с целью увеличения произволительности печи, снижения содержания вредных примесей и повьлшения качества литой, заголовки, перемешивание металла со шлаком продувкой газа осуществляют в две стадии продолжительностью 5-15 мин каждая, с начала с интенсивностью 0,05-0,20 м /т.мин, затем в ковше с интенсивностью 0.01-0,05 MVT.MHH.: : Источники инфор мации, принятые во внимание при экспертизе 1.Чуйко И.М. и др. Продувка аргоном в ковше стали , обработанной синтетическим шлаком. Бюллетень, ЦНИИЧМ, 1971, № 14, с. 40-42.. 2.Медшйбожский М.Я. и др. Порошкообразные материалы в сталеплавильном производстве, Техника. Киев, 1975, с. 138-141. . 3.Каблуковский Л.Ф. и др. Освоение выплавки высококачественных сталей в 200 т.дуговых сталеплавильных печах. Бюллетень, ЦНИИЧМ, 1972, № 26, с. 29-31- прототип.