Способ производства стали

Способ производства стали

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PEGnYSËÈÊ

„„SU„„.1027227

ass С 21 Е 5752.

\

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

У

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3395511/22-02 (22) 08. 02 ° 82 (46) 07 07.83. Бюл. И 25 (72) А.Г. Шалимов, E.Ô. Мазуров, .

А.Ф. Каблуковский, 8.К. Комельков, 8.13. Шахнович, С.П, Ефименко, Г.Г. Житник, В.Л. Пилюшенко, Г.C. Легостаеа, A.Ã. Бондаренко, Б.П, Крикунов, В.Н. Щербина, I0.Ф. Фролов, S,А. Лебедев, Б.Б.Гельц ; и Л.А. Волохонский (71) Центральный ордена Трудового .

Красного Знамени научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина (53) 621 ° 745 551 (088.8) . (56) l Поволоцкий Д.Я. и др; Сб., МЧМ СССР. М., "Металлургия", И 3, 1975, с. 33-38.

2. Авторгкое свидетельство CCCp .

М 652223, кл. С 21 С 5/52, 1976, (54)(57) СПОСОБ -ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ включающий завалку и расплавление шихты, проведение окислительного периода с наведением шлака присадками извести, выпуск стали, внепечнов рафинирование, легирование, раскислед. ние, подогрев в "печи-ковше", продув" ку .стали газом и разливку, î т л ич а ю щ и " с я тем, что, с целью повышения производительности дуговой .печи, увеличения выхода годного и улучшения качества стали, в момент максимального наклона дуговой печи в сторону разливочного пролета при выпуске стали на поверхность окислительного шлака в ковш присаживают в количестве.20-703 от всего количества извести, расходуемой для наведения высокоосновного шлака в ковйе, а перед последующим нагревом расплава в ."печи-ковше" на шлаковую по верхность .присаживают дополнительно известь, флюоритсодержащий материал, Е углеродсодержащий материал и,кремний. содержащий материал в соотношении (10-30 .: (2-8 ): (1-41: (1-4),в суммар" ном количестве компонентов от 14 до

46 кг/т, причем перед вводом кремний- Я

: содержащего и углеродсодержащего ма,териалов металл и шлак переме шивают при избыточном давлении газа над металлом в течение 530 мин.

27: 2

Сущность способа заключается в, выпуске из печи металла без шлака, раскислении и легировании в вакууме алюминием в количестве 0,1-0,8 кг/т затем карбидом кальция в кбличестве

2-15 Kf /т и перемешивании металла до снижения его температуры до уровня, превышающего на 50-90 С температуру ликвидуса подшипниковой стали 2) ..

Недостатками известного способа . являются: перегрев жидкого расплава в дуговой печи, необходимый для вакуумирования стали и значительно снижающий стойкость огнеупорной футеровки печи; невозможность регулирования содержания серы в металле из-за отсутствия на выпуске высокоактивного основного жидкоподвижного . шлака, ограничение в выборе шихты для плавки,таккак вданной технологии птсутствуют приемы удаления серы.

Целью изобретения является повы.шение производительности дуговой печи,. увеличение выхода годного металла и улучшение качества стали.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу.производства .стали в дуговой печи, включающему завалку и расплавление шихты, проведение окислительного периода с наведением шлака присадками извести, выпуск стали, внепечное рафинирование, легирование, раскисление, подогрев в."печи-ковше", продувку стали газом и разливку, в момент максимального наклона дуговой печи в сторону разливочного пролета при выпуске .стали на поверхность окислитель-. ного шлака в ковш присаживают известь в количестве.20-704 от всего количества извести,.расходуемой для наведения высокоосновного шлака в, ковше, а перед последующим нагревом расплава е "печи-ковше" на шлаковую поверхность присаживают дополнительно известь, флюоритсодержащий материал, углеродсодержащий материал и кремнийсодержащий материал в соотношении (10-30): (2-8): (1-4): (1-4) в суммарном количестве комйонентов от 14 до

46 кг/т, причем перед вводом кремнийсодержащего материала и углеродсодержащего материала металл и шлак перемешивают при избыточном давлении в течение. 5-30 мин.

Присадку извести производят в момент максимального наклона печи в сторону разливочного пролета из расчета, что окислительный шлак

1 10272

Изобретение отнЬсится к черной металлургии и может быть использовано при производстве высококачественной конструкционной легированной и лодшипниковой стали. б

Известен способ получения стали в дуговой 100 т йечи с использованием на выпуске шлака окислительного периода.

После окончания окислительного 1 р периода шлак из печи не скачивали. Восстановительный период заменяли ко)роткой доводкой стали до заданного

:химического состава. В начале довод. ки в печь присаживали углеродистый ферромарганец из расчета получения в стали среднего заданного содержания марганца и кусковой 45ф или 653 ферросилиций (до 1 кг/т ) для прекращения кипения ванны. После получения результатов анализа пробы, . отобранной в конце окислительного периода, сталь легировали хромом и доводили до нужного содержания углерода, Длительность доводки сос" тавляла 10-20 мин, в это время шлак в печи не раскисляли. Затем металл сливали в ковш, на дно которого помещали кусковый ферросилиций для рас" кисления и легирования и алюминий, для раскисления. Иеталл сливали без шлака, шлак спускали в ковш вФконце выпуска (1 J .

Недостатками этого способа выплавки стали являются: слабая десульфура 1ия стали в ковше, вследствие большого окислительного потенциала шлакового расплава и низкой активности окиси кальция как основного десульфуратора; недостаточная дегазация стали ввиду отсутствия внепечных прие- Е мов рафинирования стали, например вакуумирования жидкой стали или про" дувки ее инертными газами в ковше; низкое усвоение металлом легирующих элементов и не гарантированное попадание по химическому составу стали.

Наиболее близким по технической сущности и получаемым результатам к предлагаемому является способ hpoизводства хромистой подшипниковой стали в дуговой печи, включающий завалку и расплавление шихты, проведение окислительного периода, с наведением шлака присадками извести, . выпуск стали, внепечное рафинирование, легирование, раскисление, подогрев в "печи-ковше", продувку стали газом и разливку.

3 10272 сразу после выпуска плавки не успе. вает охладиться, а смачивание кусков извести жидким шлаком способствует равномерному распределенищ, извести по всей поверхности ковша. 5 ,Присадка извести после выпуска плавки в количестве менее 204 от всей массы расходуемой извести не загущает окислительный шлак настолько, чтобы в процессе вакуумирования 10 не происходил значительный размыв футеровки шлакового пояса ковша.

Более того, присадка в ковш извести меньшего количества, чем 203 от общего количества извести, загружаемой 15 в "печь-ковш", не позволяет разбавить содержание окислов железа в шлаке. Это способствует нежелательному притоку кислорода из шлака тогда, когда он удаляется из металла в ваку- 20 уме за счет углеродного самораскисления.

Присадка извести более 703 от общего количества, извести, задаваемой . в"лечь-ковш", нецелесообразна.

Известь ме усваивается шлаком и пре- пятствует опусканию вакуумного патрубка в ковш. В результате этого увеличивается время рафинирования стали, что экономически и технологически невыгодно.

Присадка в Ъечь-ковш" извести, флюоритсодержащего материала, кремний содержащего материала и углеродсодержащего материала перед нагревом расплава. в соотношении (10-30): (2-8 ): 35

: (1-4):(1"4 ) обеспечивает окончательное наведение высокоосновного шлака в печи-ковше" для эффективного удаления серы и неметаллических включений. Причем сначала в ковш вводят 40 известь и флюоритсодержащий материал, накрывают крышкой, включают дуги, проплавляют заданную смесь и следом раскисляют порошками и дроблеными углеродсодержащими и кремнийсодержа- 45 щими материалами.

Необходимость поэтапного наведения высокоосновного шлака в "печиковше" для окончательной обработки металла исходит из целесообразности выполнения технологических приемов рафинирования стали и из возможностей "печи-ковше". Вследствие небольшой поверхности контакта металла и . шлака в "печи-ковше" по сравнению с поверхностью контакта металла и шлб ка в дуговой печи в данном случае нет смысла плавить сразу все необ27 4 ходимые количества шлакообразующих в "печи-ковше".

Использование количества извести меньше, чем 10 ч. не:решает задачу получения высокоосновного шлака, т.е. при этом. содержание окиси каль" ция в шлаке не превышает 453, что недостаточно для эффективной десуль" фурации стали.

Увеличение количества извести свыше 30 ч., наоборот, влечет повышение вязкости шлака, при этом содержание окиси кальция достигает

65 вес.Ж, и более. В этом случае шлак становился гетерогенным и степень десульфурации так же снижается.

Использование флюоритсодержащего материала менее 2ч. не оказывает влияния на снижение вязкости основного шлака и не способствует эффективному . массообмену металла и шлака при их перемешивании. Наоборот, использование. флюоритсодержащего материала сверх 8 ч, приводит .к размыванию огнеупорной футеровки ковша на уровне шлакового пояса, что значительно снижает рабочую компанию ковша.

Обоснование пределов раскислительных смесей, а именно углеродсодержащих и кремнийсодержащих материалов . сводится к .следующему. Присадка этих материалов в количестве менее

1 ч. не снижает содержание окислов железа в шлаке менее 2Ф, в результате чего его рафинирующие свойства будут невысоки. Увеличение расхода углеродсодержащих и кремнийсодержащих материалов свыше 4 ч. излишне и отрицательно отражается на экономи- ческих показателях процесса.

Продувка расплава в ковше перед присадкой раскисляющих жидкий шлак порошков углеродсодержащих и кремний- содержащих материалов в течение меньше 5 мин является недостаточной для обновления поверхности шлакового рас-. плава и не гомогенизирует его состав, а значит не подготавливает шлак для равномерного и эффективного раскисления порошками. Продувка расплава более )О мин не экономична и усиливает разъедание футеровки ковша шлаком на уровне шлакового пояса..

Актуальность предлагаемого способа производства стали заключается в следующем. Развитие электросталеплавильного производства идет в направлении более полного использования крупнотоннажных, высокомощных дуговых

S .10272 печей и выплавке в них высококачест.венных сталей широкого назначения.

Наиболее удачное решение проблемы развития производства электростаЛи состоит в сочетании выплавки стали в высокомощных печах одношлаковым процессом и последующей обработке, стали на установках внепечного рафинирования, Целесообразно изъять из плавиль ного агрегата задачи, для него не типичные и перенести решение их в другие агрегаты, которые по кинети» ческим и технологическим соображени-. ям оптимально сконструированы для их 15 решения и поэтому более выгодны с точки зрения капитальных затрат и стоимости передела. Упомянутое сочета"

we выплавки стали в высокомощных; печах одношлаковым процессом и после 19 дующей обработки. ее на специальных установках внепечного рафинирования,. дает возможность решать многие задачи получения стали,заранее определен- ных свойств. 15 разливочного пролета раскисление металла и легирова1ние присадками кускового ферросили1ция и алюминия, присадка на шлаковую поверхность

"печи-ковша" извести и флюоритсодержащего материала в соотношении (10:2 ) в количестве 12 кг/т сталиi подогрев и расплавление шлаковой смеси и нагрев металла для компенсации тепловых потерь при вакуумировании стали; перемешивание металла и шлака в "печи-ковше" при избыточном давлении в течение 5 мин1 присадка углеродсодержащего и кремнийсодержащего материала на шлак в соотношении (1:1) в количестве 2 кг/т стали;

Пример 1, Выплавка стали марки 40Х в 100-тонной дуговой печи; завалка шихты, состоящей, например из 303 углеродистого стального лома 3Е и 703 металлизованных окатышами расплавление шихты с одновременным проведением окислительного.периода ,и последующий контроль пробы металла на полный химический анализ1 35 легирование металла присадками, например, ферромарганца1 подкачивание шлака окислительного. периода с исйользованием приема, поз-. воляющего сйускать шлак самотеком . 4в с порога. рабочего окна печи, .выпуск плавки в сталеразливочнйи ковш и присадка извести в ковш в количестве 203. от всего количества извести, расходуемой для наведения высокоосновного шлака в ковше. Присадку производят в момент максималь-, ного наклона. дуговой печи в сторону разливочного пролета цеха1 порционное вакуумирование металла производят в течение 20-40 циклов; раскисление и легирование металла кремнием и алюминиему присадка на шлаковую поверхность

"печи-ковша" извести и флюоритсодер.жащего материала в соотношении (30:8)

55 в количестве 38 кг/т стали подогрев и расплавление шлаковой смеси и соответственно нагрев метал27. i ла для компенсации тепловых потерь при вакуумировании стали перемешивание металла и шлака в

"печи-ковше" при избыточном давлении в течение 30 мин1 присадка углеродсодержащих и кремнийсодержащих.материалов на шлак в соотношении (1:1) в количестве

8 кг/т; продувка расплава в ковше в течение 10 мин при избыточном давлении азота 0,01 атм; разливка металла на машине не" прерывного литья заготовок при . 1S0O С.

Пример 2 . Выплавка стали марки ШХ15 в 100-тонной дуговой мощной печи с трансформатором 50 МВт1 эавалка шихты, состоящей из 803 углеродистого лома и 203 чугуна; расплавление шихты с одновремем,ным проведением окйслительного пери" ода и последующий контроль пробы металла на полный химический анализ легирование металла присадками, напгимер, феррохрома и ферромарганца; максимальное подкачивание шлака окислительного периода с использованием приема, позволяющего спускать шлак самотеком с порога рабочего окна печи выпуск плавки в сталеразливочный ковш и присадка извести в ковш в количестве 703 от всего количества извести расходуемой для наведения высокоосновного шлака в ковше. Присадку производят в момент максимального наклона. дуговой печи в сторону

227 8 подогрев и расплавление шлаковой смеси и нагрев металла для компенсации тепловых потерь при вакуумировании стали; перемешивание расплава в "печиковше" при избыточном давлении в течение 17 мин; присадка углеродсодержащего и кремнийсодержащего материалов на шлак. в соотношении (1:1) в количестве

4 кг/т стали; продувка расплава в ковше в течение 9 мин при избыточном давлении; разливка стали на машине непре О рывного литья заготовок при 1590 С., Увеличение производительнрсти дуговой печи за счет переноса операций рафинирования стали из печи на специальные установки для обработки металла вакуумом, подогрев под высокоосновными шлаками металла и продувка газами позволяет значительно сни, зить себестоимость одной тонны стали при этом повысить качество стали, Повышение производительности печи на

10ь эа счет сокращения длительности пребывания жидкого металла в печи на 30 мин с учетом условнопостоянных затрат при производстве 1. т стали в

100 т печах равных 15-20 руб. (в зависимости от марки стали ) позволит получать экономический эффект в размере 1,5 руб/т и 2,0 руб/т.

СоставитеЛь С. Бакума

Техред М.Коштура Корректор В. Гирняк

Редактор Г. Волкова

Lr!

Заказ 4675/29 - Тираж 568 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 .. i 027 продувка расплава в конце в течение 9 мин при избыточном давлении .0,06 атм; разливка стали на машине непрерывного литья заготовок при 1560 С, Пример.3 . Выплавка Ст, 40ХН2МА в 100-тонной дуговой сверх. мощной печи: завалка шихты, состоящей, например, иэ 953 углеродистого лома, 1Е никеля марки Н-1, молибдата кальция, кокса и 5Ô чугуна плавление упомянутой шихты с совмещением периода дефосфорации и окислительного периода, а также пос- is ледующий контроль пробы металла на полный химический анализ; легирование металла присадками феррохрома и ферромерганцау подкачивание шлака окислительно- щ го периода выпуск плавки в сталеразливочный ковш и присадка извести в ковш в количестве 503 от всего количества извести, расходуемой для наведения высокоосновного шлака в ковш. Присадку производят в момент максимального наклона дуговой печи в сторону разливочного пролета, вакуумирование металла в ковше в течение 45 циклов; раскисление,, легирование металла кремнием и алюминием. Доводка металла по молибдену, никелю и хрому; присадка на шлаковую поверхность

"печи-ковша" извести и флюоритсодержащего материала в соотношении (20:8 ) в количестве 28 кг/т стали;

При производстве в цехе, например, подшипниковой стали в количестве

100000 т в год ожидаемый экономичес.кий эффект составит 200 тыс. руб.