Способ производства стали
Патент 533644
Авторы
Способ производства стали
Иллюстрации
Реферат
1 (. и 533644
ОГ1ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Сова Советских
Социалистических
Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 17.07.75 (21) 2157343/02 с присоединением заявки № (23) Приоритет
Опубликовано 30.10.76. Бюллетень ¹ 40
Дата опубликования описания 11.11.76 (51) М. Кл. - С 21С 7/00
С 21С 5/52
Государственный комитет
Совета Министров СССР (53) УДК 669.187.25 (088.8) II0 делам нвобретений и открытий (72) Авторы изобретения E. Ф. Мазуров, A. М. Евграшин, В. Н. Новиков, А. Ф. Каблуковский, Б. С. Петров, Е. И. Тюрин, В. В. Шахнович и Ю. Е. Зырянов (71) Заявитель
Центральный ордена Трудового Красного Знамени научноисследовательский институт черной металлургии им. И. П. Бардина (54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ
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 гранулированным магнием 1о 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 чугу- 15 на магнием разработан применительно к условиям обработки металлического расплава, имеющего относительно низкую температуру (1250 — 1350 С) и высокое содержание углерода (4%). Обработка же расплава при тем- 20 пературах сталеварения (1530 †15 С) и содержаниях углерода от 1 до 0,030/О, что имеет место при производстве стали, резко снижает скорость и глубину рафинирования как за счет повышения равновесного содержания 25 удаляемой примеси, например, серы или кислорода, так и за счет блокирования реакционной поверхности «магниевый пузырь — металл» присутствующими в металле поверхностно-активными элементами, например, кислородом, ЗО 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 расходоз этого реагента (10 — 15 кг/т стали) по сравнению с применением щелочноземельпых металлов в металлическом виде. Кроме того, неизбежны большие потери температуры металла из-за
533644
G0
65 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. 13)
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, разливку.
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 перемешивание 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 перемешивание 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 расплавле4 ння шихты, 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
1,03 вес. %.
При температурах 1560 †15 С производят скачивание образовавшегося окислительного шлака и наводят восстановительный шлак состава, %: 40 — 55 СаО, 10 — 12 MgO, 10 — 12
Л40з, 10 — 16 CaF>, 15 — 20 SiO>, затем расплав выпускают в ковш и присаживают 350 кг ферросилиция.
Ковш с металлическим расплавом массой
100 т помещают в специальную камеру или накрывают крышкой и создают инертную атмосферу над металлом, подают в металл в струе аргона сначала порошкообразный 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 м /час. Расход магния 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 подшипниковых и конструкционных марок сталей конечное содержание кислорода находится в пределах 0,001 вЂ,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.
Фар мул а 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 порошкообраз533644
Составитель Л. Веревкина
Техред В. Рыбакова
Редактор 3. Ходакова
Корректор Л. Котова
Заказ 2481/6 Изд. _#_e 1771 Тираж 654 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4!5
Типография, пр. Сапунова, 2 ными 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 последующей продувкой в течение 0,5 — 5 мин только инертным газом с расходом 0,5 — 2 м /т стали.
2. Способ по п. 1, отл и ч а ю щи и с я тем, что металл перед созданием инертной атмосферы вакуумируют.
Источники информации, принятые во внимание при эк пертизе:
1. Воронова H. A. и др. «Сталь», 1974, М 4, с. 297 — 302.
5 2. Forster E., Kbapdar W., Richter Н. и др.
Steel и. Eisen, 94 (1974), Х 11, s. 474 — 485.
3. Сидоренко М. Ф. и др. Интенсификация металлургических процессов вдуванием порошкообразных материалов.— «Труды респубIo ликанской научной конференции 15 — 17 декабря 1970 г.». М., «Металлургия», 1972, с. 151 — 157.