Способ выплавки низколегированной стали Советский патент 1982 года по МПК C21C5/52 

(54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ НИЗКОЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ Изобретение относится к черной ме таллургии, конкретнее к способам выплавки низколегированных сталей в ду говых электросталеплавильных печах. Известен способ выплавки стали, при котором легирование стали ванади ем осуществляется путем восстановления ванадия из его окислов, находящихся в шлаке, с помощью углерода, кремния или других восстановителей Q Основными недостатками данного способа являются ограниченность ресурсов ванадиевого шлака, высокая стоимость легирования, большие сквоз ные потери ванадия от руды до отливки, недостаточно высокие механические свойства стали. Наиболее близким к изрбретению по технической сущности и достигаемо му результату является способ выплав ки низколегированной ванадийсодержащей стали, при котором плавление стального лома и ванадийсодержащих метаплизованных окатьиией в смеси с углеродосодержащими материалами (коксиком, графитом, карбидом кальция) в соотношении 1: (0,02-0,1) и процесс ведут без скачивания шлака. Применение в качестве носителя вана дия металлизованных окатышей позвол ет повыситьза счет чистоты расплава по вредным примесям механическиесвойства, увеличить извлечение ванадия в отливки по сравнению с использованием шлака и других полупродуктов f 2J. Недостаткаи и известного способа вуплавки стали являются повьшенная продолжительность плавки, обусловленная необходимостью ручной загрузки углеродосодержащих компонентов, проведения окислительного и восстановительного периодов для регулирования содержания углерода в стали и более полного восстановления ванадия из шпака. В процессе плавки наблюдается значительное выделение шума, ухудвйающее условия труда сталеваров. Цель изобретения - повышение производительности печи и снижение уровня шума при плавке. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу выплавки низколегированной стали, включающему плавление стального лома и металлизованных окатыией, легирование металла и его раскисление, легирование производят в два приема путем завалки в печь смеси низколегированного собственного возврата и ванадийсодержащих металлизованных науглероженных офлюсованных окатышей в соотношении 10:(2-30) в количестве 10-60 вес.% металлозавалки, а остальной ванадий вводят после проплавления колодцев электродами в период плавления в вид ванадийсодержащих металлизованных науглероженных офлюсованных окатышей со скоростью 1-20 кг окатышей на тонну металлозавалки в минуту.

Введение части ванадия в виде смеси низколегированного собственного возврата и ванадийсодержащих металлизованных науглероженных офлюсованных окатышей позволяет повысить плотност загрузки дуговой печи, создать легкоподвижный шлак, способствующий плавлению остальной шихты. Наличие углерода в окАтьашах способствует частичному довосстановлению окислов железа и ванадия, содержащихся в исходном губчатом железе. Ввиду офлюсованности окатышей (отношение кислых окислов к основным характеризуется величиной 05-1,5) снижается температура их плавления, ускоряются восстановительные процессы при плавке. Соотношение компонентов в смеси 10:(2-30), а также величина добавки в шихту (10-60 вес.%) определяется выходом годного литья (обычно 4070 вес.% жидкого металла), содержанием ванадия в метгшлизованных окатышах (в среднем 0,4-0,8% ванадия), требуемым химическим составом стали и усвоением ванадия металлом. После проплавления колодцев электродами производится непрерывнвя загрузка оставшегося ванадия в виде ванадийсодержащих металлизованных неуглероженных офлюсованных окатЕдией. Непрерывная загрузка может производиться автоматически через дополнительное отверстие в своде либо любым другим методом. Попадая в печь, металлизованная шихта быстро плавится,при этом образуется окись углерода,способствующая перемешиванию и рафиниро:ванию расплава. Путем изменения ско рости подачи окатышей от 1 до 20 кг/1 т металлозавалки в минуту легко регулировать скорость кипения расплава и конечный состав по углероду. Тем самьм после расплавления и перегрева можно получить рафинированный расплав с заданным содержанием углерода, что позволяет частично сократить либо исключить восстановительный период и КИП. Непрерывная подача металлизованных окатышей способствует образованию легкоподвижного шлака в колодцах под электродами. При этом наблюдается более стабильное горение электрических дуг, резко падают колебания потребляемой печью мощности, снижается уровень шума. Горение дуги в значительной степени по расплавлении шихты происходит в слое шлака, что увеличивает

кпд печи, снижает излучение на свод, Для осуществления предложенного способа рекомендуются окатыши, содержащие,%: Fe 70-85, FeO 5-10, Об1,о; С 1,5-3, отношение 0,81,0; S и Р менее 0,01. Данные металлизованные окатыши могут быть получены восстановлением в шахтных печах природнолегированных руд Качканарского месторождения. Степень офлюсован ности регулируется добавкой в рудный концентрат известняка.

Применение -чистой по примесям природнолегированной металлизованной шихты позволяет повысить свойства стали, снизить потери ванадия от руды до отливки.

Доля вводимых в шихту ванадийсодержащих окатышей при выплавке углеродистых сталей для отливок определяется потребной концентрацией ванадия в стали, количеством собственного возврата и коэффициентом усвоения ванадия из шихты. Как правило, величин добавки окатышей составляет от 30 до 50 вес.% металлозавалки. Экспериментально установлено, что в поры стального лома может входить до 15-20% окатышей. При этом резко Увеличивается плотность загрузки шихты. Ввод в шихту части науглероженных офлюсованных окатышей позволяет совместить периоды плавления и кипения металла. Все это способствует сокращению длйтельности плавки. Если вводить все металлизованные окатыши сразу в металлозавалку, то при этом возможно образование так называемых ложных подов, т.е. под слоем расплава может находиться густой шлак,- экранирующий нерасплавившиеся окатыши, лежащие непосредственно на поду. Расплавление такого конгломерата идет медленно, что увеличивает длительность плавки. Поэтому целесообразно производить ввод ванадийсодержащих окатышей (т.е. производить легирование ванадием) в два приема.

Вначале в виде смеси окатышей с собственным низколегированным возвратом и затем остальной ванадий вводят в виде природнолегированных окатышей после проплавления колодцев и образования жидкой ванны. Скорость ввода 1-20 кг/1 т металлозавалки в минуту определяется из необходимости сочетания скорости ввода и скорости плавления окатышей в шлаке. При этом оптимальным вариантом является, с одной стороны, отсутствие накопления нерасплавившихся окатышей в шлаке более (20 кг/1 т в минуту), с другойчрезмерно медленная подача (менее 1 кг/1 т в минуту), при которой предыдущие порции уже расплавились, а последующие не поступили. Данные соотношения отрабатываются экспериментально на дуговых печах емкостью от 3 до 12 т. Соотношение доли низколегированного возврата и ванадиевых окатьаией в смеси определяется из условий доли собственного возврата в шихте (от 5 до 40%) и количества вводимых в ме талпозавалку окатышей 5-20%. Данное количество компонентов смеси обеспечивает их соотношение в пределах 10:(2-30). Количество смеси определя ется потребным уровнем содержания ва надия в стали (0,08-0,15%), окатышах (0,3-0,5%) и низколегированном возврате (0,08-0,15%), а также усвоением ванадия из шихты (до 85-90%). С учетом данных соотношений величина добавки смеси составляет от 10 до 60 вес.% металлозавалки. Двухстадийная технология плавки стали с использованием ванадийсодержащих офлюсованных науглероженных окатышей позволяет использовать их с максимальной эффективностью. Пример. Для осуществления способа проводится плавка стали 45ФЛ в электрической дуговой печи с кислой футеровкой емкостью 6т. По известному способу выплавка производится путем загрузки в печь сталь ного лома и 30% ванадийсодержащих окатышей ,0%) в смеси с 0,6% коксика С соотношение окатышей к коксику 1:0,02). По предлагаемому способу выплавку той же стали производят путем загрузки стального лома и смеси 30% собственного ниэколегиро ванного возврата с 15% ванадийсодержащих металлизованных науглероженных офлюсованных окатышей (С 2,0%, SiOa/CaO 0,9-1,0). Соотношение данных компонентов в смеси составляет 10:5. Включают печь и после прорезания колодцев электродами осуществляют непрерывную подачу в печь 15% ванадийсодержащих металлизованных неуглероженных офлюсованных окатышей со скоростью 1,5 и 20 кг/1т металлозавалки в минуту. Скоростью подачи металлизованной науглероженной шихты можно регулировать окончательный химический состав стали. Усвоение ванадия при плавке по известному способу составляет 70-80%, по предлагаемому - 81-85% (таблица), Как видно из таблицы, применение предлагаемого способа обеспечивает повышение производительности дуговой печи. При этом облегчаются условия труда сталеваров.