Способ выплавки стали Советский патент 1981 года по МПК C21C7/00 

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к способам полу чения стали в агрегатах с основной футеровкой. Известен способ выплавки подшипниковой стали в основной дуговой печи Под одним шлаком с раскислением в ков ше алюминием и кремнием с последующей продувкой в ковше инертным газом отличающийся тем, что, с целью уменьшения количества и размеров глобулярных неметаллических включений в готовой стали, перед выпуском повышают окисленность печного шлака основностью 1-1,5 присадкой твердых окислителей в количестве 3-5 кг/т стали до содержания FeO 8-20%, а во время выпуска и последующей продувки инертным газом металл обрабатывают этим шлаком 1. Однако в способе присадка твердых окислителей и повышение содержания FeO в шлаке до 20% при относительно небольшом содержании кремнезема в шлаке (основность 1-1,5) затрудняет попадание в химический анализ, так как практически весь кремнезем связа с окисьюкальция, вследствие чего шлак содержит повышенное количество свободной закиси железа. Все это при водит.к увеличению угара раскислителей и легирующих. Обработка металла шлаком с основностью 1-1,5, особенно при продувке в ковше инертным газом, сопровождается значительной степенью восстановления фосфора из шлака в ме- талл. Наиболее близким по технической , сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ выплавки шарикоподшипниковой стали, заключающийся в плавлении шихты, проведе-. НИИ окислительного периода, скачивания окислительного шлака, наведении (эсновного известкового шлака, вводе в печь за 10-15 мин до выпуска кварЯ цита в количестве, обеспечивающем основность перед выпуском 0,7-1,3, присадке ферросплавов, выпуске стали с печным шлаком и обработке в ковше инертным газом 2. Однако ввод кварцита в основной и известковый шлак снижает основность этого шпака, что приводит к рефосфорации, получающей дальнейшее развити прсле ввода в металл ферросплавов и в ковше при продувке инертным газом. Обработка основной стали шлаком, имеющим основность 0,7-1,3, не обеспечивает получение в ней достаточно

низкого содержания оксидных неметаллических включений вследствие того, что кремнезем шлака связан с окисью кальция, а это обусловливает наличие свободной закиси железа, не связанной с кремнеземом. Наличие в печи перед выпуском большого количества основного известкового шлака практически исключает возможность перевода его в кислый шлак с высокой ассимилирующей способностью по отношению к одссидным неметаллическим включениям. Повышенное (35-45%) содержание окиси кальция в шлаке обусловливает его значительную водородопроницаемость, что является причиной образования флокенов и шиферного излома в прокате. Наличие относительно большого количества свободной закиси железа в шлаке с основностью 0,7-1,3 обусловливает повышенный угар легкоокисляющихся элементов и, соответственно, расход ферросплавов.

Цель изобретения - получение стал с более низким содержанием фосфора, неметаллических включений, газов и уменьшение расхода ферросплавов.

Поставленная цель достигается тем что в известном способе выплавки стали, включающем наведение основного известкового шлака, присадку в печь за 10-15 мин до выпуска металла кварцита в количестве, обеспечивающем получение перед выпуском шлака пониженной основности, ввод ферросплавЬв выпуск стали с печным шлаком и обработку в ковше иннертным газом, перед присадкой кварцита производят скачивание основного известкового шлака в количестве, обеспечивающем полу-чение после присадки кварцита 1-5% шлака отвеса металла с отношением окиси кальция к кремнезему перед выпуском 0,3-0,6.

Скачивание основного известкового шлака перед присадкой в печь кварцита уменьшает степень восстановления фосфора в металл в печи, на желеобе и в ковше и обеспечивает наведение рафинирую1дего шлака с необходимым отношением Ькиси кальция к кремнезему. Этот технологический прием исключает также явление возможной ресульфурации и снижает расход кварцита.

Основной известковый шлак удаляют из печи неполностью, а частично, в количестве, обеспечивающем получение после присадки кварцита 175% шлака с отношением CaO/Si02. 0,3-0,6.

Наличие в печи некоторого количества основного шлака ускоряет формирование рафинировочного кислого шлака., .

Согласно экспериментальным данным по обработке основной мартеновской стали кислым шлаком с отношением CaO/Si02 0,35,. количество этого шлшлака, равное 1% от веса металла, является минимальным, обеспечивающим

приемлемое.для практики снижение оксидных неметаллических включений на 20-30%.

Увеличение количества формируемого в печи кислого шлака более 5% нецелесообразно вследствие чрезмерного разрушения основной футеровки печи, повышения расхода кварцита и снижения производительности печи.

Основность шлака на выпуске в пределах 0,3-0,6 является оптимальной и обеспечивает получение основной стали тгвойства которой находятся на уровне свойств кислой стали.

При отношении CaO/SiO2 более О,6 шлак содержит повышенное количество свободной закиси железа, что снижает его рафинирующие свойства, в частности, ассимилирующую способность в отношении оксидных неметаллических включений.

При отношении CaO/SiO,2. менее 0,3 содержание кремнезема в шлаке приближается к 70%, температура плавления шлака увеличивается, шлак становится гетерогенным, что снижает его рафинирующие свойства.

Кратковременное (10-15 мин) пребывание в печи кислого шлака не приводит к значительному разъеданию основной футеровки печи, что проверено в полупромышленных условиях.

Пример. Один из возможных вариантов технического осуществления изобретения в 100 т основной мартеновской печи при выплавке кремнемарганцевой трубной стали, содержащей, %: С ..0,15-0,25; Мп 1,5-2,0; Si 0,40,6; S 0,020; Р 0,030 с использованием для раскисления и .легирования стали силикомарганца (Мп 65%, Si 20%

Выплавку стали производят по типовой технологической инструкции со следующими дополнениями: не регламе тируется продолжительность периода чистого кипения, который заканчивают по достижении металлом необходимой температуры и химического состава; по достижении металлом необходимых температуры и состава производят скачивание основного известково-железистого шлака и наводят шлак кислотного характера с отношением CaO/SiO .0,i-e,6.

Применительно к 100 т мартеновской печи процесс выплавки стали ведут следующим образом.

За 20-25 мин до выпуска плавки в течение 5-10 мин производят скачивание основного известково- железистого шлака. Количество шлакаVB печи перед его скачиванием 4 т, шлак содержит, %: СаО 45r..15; MnO 5; FeO 15; 1,5; 8,5.

Из печи удаляют 68% шлака, т. е. 2,72 т и присаживают за 15 мин до выпуска 1,.72 т кварцита.

Количество кислого шлака в печи составляет 3т. Химический состав ишака, %: CaO 19,2 и SiO« 63,7 (CaO/SiO-г 0,3) . После сформирования в печи жидкоподвижного шлака в ванну вводят 2,7т силикомарганца и через 5 мин выпускают металл вместе с кислым шлаком в сталеразливочный ковш, после чего в течение 8 мин металл продувают аргоном через пористую пробкув днище ковша. Окончательное раскисление ста ли производят алюминием в количестве 0,5 кг/т. Технический эффект от применения предлагаемого способа состоит в повышении качества стали, выплавляемой в сталеплавильных агрегатах с основной футеровкой, за счет снижения содержания фосфора, оксидных неметаллических включений и водорода и .увеличении в результате этого выхода годного прокатд. Кроме этэго, ввод ферросплавов в металл, нахрдящийся под кислым шлаком, приведет к уменьшению угара эле ментов - раскислителей и снижению расхода ферросплавов. При использовании способа в основ ных мартеновских печах появляется возможность сокращения продолжительности периода чистого кипения ванны, так как роль периода чистого кипения в этом случае сводится только к обес печению необходимого нагрева металла Использование предлагаемого способа при выплавке стали в основных дуговых сталеплавильных печах обеспечит сокращение продолжительности восстановительного периода. Кроме этого способ обеспечивает значительное расширение марочного сортамента высококачественных сталей, выплавляемых в Сталеплавильных агрегатах с основной футеровкой. Наличие в печи перед выпуском кислого шлака приводит также к повышению стойкости шамотной футеровки сталеразливочных ковшей, что особенно важно при обработке металла в ковше инертным газом. Ожидаемый экономический эффект составит 285000 руб. Формула изобретения Способ выплавки стали, преимущественно в агрегатах с основной футеровкой, включающий наведение основного известкового шлака, присадку в печь за 10-15 мин до выпуска металла кварцита обеспечивающего получение перед выпуском шлака пониженной основности, ввод ферросплавов, выпуск стали с печным шлаком и обработку в ковше инертным газсм, отличающийс я тем, что, с целью получения стали с более низким содержанием фосфора, неметаллических включений, газов и уменьшения расхода ферросплавов, перед присадкой кварцита производят ска чивание шлака, обеспечивающее после присгщки кварцита получение 1-5% шлака от веса металла с отношением окиси кальция к кремнезему перед выпуском 0,3-0,6. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 580228, кл. С 21 С 5/52, 1977. 2.Авторское свидетельство СССР № 461128, кл. С 21 С 7/00, 1975