Способ производства стали

Способ производства стали

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советсккк

Соцналксткческкя

Респубики

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (i i) 93? 520 (6l ) Дополнительное к авт. свнд-ву— (22) Заявлено 05.09.80 (21) 2979568/22-02 с присоединениеьт заявки ре (5! }М. Кл.

С 21, С 5/52

9кударетвевей каттитет

СССР ао делам язебретеиий и вткрмтия (23) Приоритет

Опубликовано 23.06.82. Бюллетень М23 (53} УДК 669.) 87. .25 (088.8) Дата опубликования описания 23.06.82

В. К. Комельков, Г. Б. Ширер, В. А. Салаутин, Б. С; Петров,— -., Ю. Е. Зырянов, Ю. Ф. Комов и С. С. Морозов

i (72) Авторы изобретения

Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт черной металлургии им. И. П. Бардина (7I) Заявитель (54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к способам выплавки стали в дуговых печах.

Известен способ выплавки стали с продувкой металла в ковше аргоном. Способ предусматривает выпуск металла из печи в ковш с синтетическим шлаком и последующую обработку металла в ковше продувкой его аргоном (1) .

Недостатком этого способа является то, что обработку жидкого металла инертным газом (аргоном) проводят только в ковше.

Обработка металла аргоном в ковше заставляет ограничивать интенсивность продувки расходом до 0,02 — 0,04 м /т мин, во избежаз 15 ние обнажения от шлака поверхности металла для исключения вторичного окисления стали кислородом воздуха и насыщения металла азотом атмосферы.. Кроме того, неизбежное снижение температуры металла и шлака в ковше, особенно без его подогрева, также существенно усложняет органиэацию эффективной деаэотации жидкой стали.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ производства стали, включающий завалку шихты, плавление, окисление и рафинирование металла в печи и ковше, при котором деазотацню стальной ванны осуществляли за счет газообраэования в процессе обезуглероживания. Использовали кислород со средним расходом 8 — l0 нм /мин, 1 вводимый в печь через водоохлаждаемую фур. му или трубку. Продолжительность периода для 20 ч печи составляла в среднем 60 мин, для 5 т печи — 30 мин. Содержание углерода на опытных плавках изменялось в среднем от 6,60 до 0,06% при скорости обеэуглероживания 0,8 — 1,0% С в час. Опытные плавки в 20 и 5 т дуговых печах показали, что в производственных условиях в окислительный период иэ металла удаляется 9 — 25% от теоретически возможного количества азота {21.

Однако известный способ не позволяет получать сталь с заданным содержанием азота, так как удаление азота производят только в

7520 4

3 93 процессе окислительного периода плавки. Интенсификацией подачи кислорода через водоохлаждаемую фурму, нельзя достигнуть большего удаления азота, чем это указано в статье, Удаление азота иэ стали — процесс длящийся Во времени. В этом случае подача в металл кислорода через металлическую трубку оптимальной интенсивности и длящаяся продолжительное время дает более значитель. ный эффект удаления азота, чем подача кислорода максимальной интенсивности через сводовую фурму и непродолжительное время.

Фурма часто заметалливается и выходит из строя в том случае, когда ее опускают ближе к зеркалу металла для интенсификации процесса обезуглероживания.

Цель изобретения — снижение содержания азота в готовой стали и увеличение выхода годного

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу производства стали, включающему завалку шихты, плавление, окисление и рафинирование металла в печи и ковше, согласно изобретению, до начала завалки ших. ты и.,з подвалку вводят углеродсодержащие материалы в количестве, превышающем расчетное содержание углерода в 1,1 — 1,5 раза, а затем вводят кислород с. момента образования лунки жидкого металла под углом 10— о

50 к поверхности ванны с, интенсивностью подачи кислорода с начала продувки до полного расплавления от 0,05 до 0,3 м /т мин, причем после проплавления 1/3 части шнхты интенсивность подачи кислорода увеличивают до 0,1 м /т- мин, а после проплавлення 2/3 части шихты интенсивность ввода кислорода увеличивают до 0,3 м /г.мин, Известно, что основным источником поступления азота в металл является исходная шихта — она вносит 55% азота. Другимн значительными источниками азота в стали является атмосфера плавильного пространства печи (она дает 28,5% азота) и воздух при выпуске и разливке (около 12,5%). Остальное количество азота вносится в сталь из других источников и незначительно.

Поэтому удаление agora иэ жидкого метал ла представляется целесообразным начинать с появления необходимой ванны жидкого металла под электродами в начале периода расплавления и продолжать удаление азота вплоть до выпуска металла иэ печи. TBK как технология выплавки стали в дуговых печах большой удельной мощности развивается в направлении возможно меньшего пребывания жидкого металла в печи (одношлаковый процесс, выпуск готовой стали с кица и тд.), то влияние газообразования как в окислительный период плавки, так и в период плав5

55 ления на процессе деазотации стали будет преобладающим.

До сих пор начальной стадией удаления азота из расплавленного металла была стадия окислительного периода в дуговой электропечи. Однако, чем меньше количество азота в стали мы будем иметь к началу периода окисления углерода, тем легче в окислительный период достичь минимальных значений азота в стали. Известно, что исходная шихта вносит 55% азота от общего его количества в готовом металле, то возникает задача снижения влияния шихты на содержание азота в готовом металле. Известно, также,. что величина деаэотации пропорциональна количеству окисленного углерода и зависит or начального содержания азота в металле, поэтому введение в эавалку шихты дополнитель. ного сверх расчетного содержания углеродсо держащего металла и последующее окисление углерода металла с момента его расплавления позволяет снижать содержание азота в стали, вследствие экстракции азота пузырьками окиси углерода.

Количество присаживаемого углеродсодержащего материала в завалку в 1,1 — 1,5 раза превышающее расчетное вызвана следующими причинами.

Известно иэ инструкции по выплавке стали, что в течение окислительного периода должно быть окислено 0,1 — 0,3% углерода при выплавке высокоуглеродистых сталей (с нижним пределом углерода выше 0,60%) и не менее 0,2 — 0,5% углерода при выплавке, среднеуглеродистых и низкоуглеродистых сталей. Поэтому расчетное содержание углерода по расплавлении металла расчитывают с учетом необходимого окисления углерода в кип сверх содержания его по марке стале. Для того, чтобы до начала кипа или для одного и того же окислительного периода получать низкие значения содержания азота в стали необходимо окислить соответствующее количество углерода с момента образования жидкого металла под электродами. Как показал опыт, для получения более низкого содержания азота в среднеуглеродистых и малоуглеродистых марках стали, необходимо окислить полуторное количество углерода по сравнению с обычным процессом окисления.

Для получения низкого содержания азота при выплавке . высокоуглеродистых марок стали необходимо окислить 1,1 кратное количество углерода по сравнению с расчетным.

При этом принимается во внимание емкость печи, ее удельная мощность, качество металлошихты и флюсующие добавки, т.е. те факторы, от которых зависит длительность расплавления шихты, что в конечном счете опре9375

5 деляет количество углерода, необходимого для окисления, а также интенсивность подачи кислорода. Следовательно, окисление углерода свыше 1,5-го количества от расчетного нецелесообразно, так как увеличивается общее время плавки, а удаление азота больше не происходит. Окисление углерода ниже l,l-го . кратного количества от рачетного неэффективно для удаления азота из стали.

При интенсивности подачи кислорода ме- 10 нее 0,05 м /т мин не возникает пузырькового режима по всей поверхности ванны, и, следовательно, нет эффективной дегазации.

При интенсивносм подачи более 0,3 мз/т мин происходит излишнее газовыделение, а при небольшом количестве жидкого металла начинается угар железа. В период окончания расплав. ления, т.е. когда много жидкого металла, интенсивность подачи кислорода через. трубку свыше 0,3 м /т мин нецелесообразна, так щ как в этот период можно вводить фурму, которая позволяет вводить эффективно большое количество кислорода. Опытным путем были отработаны режимы подачи кислорода от 0,05 до 0,3 м /т мин цо мере накопления расплавленного металла до 1/3 и 2/3 от всей массы металла в завалке, Заглубление струи кислорода металлической трубкой под углом менее 10 приводит к оголению металла (от шлака) и его переокислению, а под углом более 50 к разрушению печи струей кислорода, особенно при давлении в струе от 12 до 16 атм.

Увеличение интенсивности подачи кислорода до 0,1 м /т мин при расплавлении менее

3S

1/3 части шихты приводит к переокислению стальной ванны и значительному угару железа. При расплавлении более 1/3 части шихты продувка ванны кислородом с интенсивностью менее 0,1 мз/т мин не обеспечивает

40 необходимой скорости деазотации ванны. Увеличение подачи кислорода до 0,3 м /т мин при расплавлении менее 2/3 части металла вызывает большое переокисление железоуглеродистого расплава в условиях недостаточно45 го перегрева стали выше температуры ее плавления и в связи с этим излишний угар железа. При расплавлении более 2/3 части метал,ла продолжение продувки ванны с интенсивI постыл подачи кислорода менее 0,3 м /т мин з затягивает процесс удаления азота из расплав ленной стали.

Также приводим обоснование начала кислородной продувки с момента образования лунки жидкого металла, заключающееся в следующем.

Начало продувки кислорода с момента образования лунки жидкого металла под электродами дуговой печи максимально увеличи20 6 вает продолжительность продувки. Это обеспечивает удаление азота из расплава в течение всего времени плавления шихты в сталеплавильной печи.

Пример 1. С целью совмещения процесса расплавления шихты и дефосфорации металла при выплавке Ст. 40Х в 25 т дуговой печи в завалочную корзину присаживают известь в количестве 15 — 20 кг/т. Дополнительно к этому на подину вводят дробленныи электродный бой в количестве превышающем расчетное содержание углерода в l,l раза это примерно 50 кг с учетом усвоения 70%. На

Ст. 40х это составит около 0,78%.

В зону расположения электродного боя перед завалкой металлической части шихты через рабочее окно вводят кислородную трубку диаметром один дюйм под углом 10 к поверхности ванны, через трубку спустя 1015 мин после включения печи подают кислород с интенсивностью 0,05 м /т мин, После проплавления 1/3 части шихты интенсивность подачи кислорода увеличивают до 0,1 м /т.мин„ а после проплавления 2/3 части металла интенсивность подачи кислорода через трубку доводят до 0,3 м /т мин, После проплавле- ния всего металла подкачивают шлак плавления до минимального количества его в печи и вводят кислород через водоохлаждаемую фурму. Проводят окислительный период, затем проводят восстановительный период плавки и выпускают металл в ковш.

Пример 2. С целью интенсификации процесса расплавления шихты при выплавке

Ст. 10ХСНД перед ее завалкой на подину печи дополнительно с помощью ленточной бросковой машины присаживают материалы в следующем количестве, кг/т:

Железная руда 8

Известь 6

Плавиковый шпат 2

Кусковой кокс 6

Кроме кускового кокса присаживают чугун до 4,0% от массы садки с учетом того, чтобы по расплавлении первых порций металла содержание углерода было в 1,5 раза выше расчетного, т.е. примерно 0,75% или 1,0 т чугуна. В зону расположения указанных материалов перед завалкой шихты через рабочее окно вводится кислородная трубка диаметром 3/4 дюйма, через которую спустя 10—

15 мин после включения печи подается кислород с интенсивностью 005 м /т мин под . углом 30 к поверхности ванны. После проплавления 1/3 части шихты интенсивность подачи кислорода увеличивают до 0;1 м /т-мин, а после проплавления 2/3 части металла интенсивность подачи кислорода через металлическую трубку доводят до 0,3 м /т.мин. По:

9375!

О!

Содержание в металле, 7

Количество п»явок

Сталь

По расплавлению В конце окислитель- После выпуска ного периода

0,006

0,011

0,009

0,012

0,008

0,013

40Х

0,010

0,015

0,007

0,010

0,009

0,012

1ОХСЕ!Д

0,008

0,011

0,009

0,016

0,¹6

0,010

12ХН3А

П р и м е ч а н и е. Чис»итель — опытные плавки, Знаменатель — обычные плавки по известному способу. с.ю прон»анления всего мета»па подкачиваюг пг»аки проплав»ения до минимального количества cl î в печи и вводят кислород через водоох»аждаемую фурму. Проводят окис»ительный период, зятем проводят восстановительный период п»явки и выпускают мета»л в ковш.

Пример 3. Для бо»ее интенсивного проведения процесса рясп»ав»ения при выл»анке Ст, !2Х!1ЗЛ перел эавалкой на подину печи дополните»ьнО с помощью ленточной бросковой машины присаживают материалы в с»еду(ощем ко»ичестве, кг/т:

Же»езнан руда 8

Известь 6

П»авиконый шпат 2

:)лектродный бой в кусках от 5 ло 50 мм.

Кроме э»сктродного боя присаживаются чугун до 6Я от массы садки с учетом того, чтобы по расп»ав»ении металла содержание уг»еродя бы»о в l,Ç раза выше расчетного, . т.е. примерно около 9,8, т.е. 5 т чугуна.

Снижение содержания азота в стали после выпуска из дуговой печи позволяет в дальней- 45 шем переделе, т.е. после электрошлакового переплава трешиночувствительных конструкционных марок стали, снизить брак по трещинам электрошлаковых слитков.

Применение предлагаемого изобретения при выплавке трещиночувствительных конструкционных марок стали в дуговых печах высокой удельной мощности позволит экономить эа счет снижения брака по трещинам 27 руб. на 1 т производимой стали..

Формула изобретения

Способ и;.< нзводства стя:lH, включающий завалку шнхты. п»яв»ение, Окисление и ра20 8

В зону расположения указанных материалов перед завалкой шихты через рабочее окно вводится кислородная трубка диаметром дюйм, через которую спустя 10 -15 мин, после включения печи подается кислород с интенсивностью 0,05 м /т мин под углом 50 к поверхности ванны. После проплавки 1/3 части шихты интенсивность подачи кислорода увеличивают до 0,1 м /т мин, а после проплавления 2/3 части металла интенсивность подачи кислорода через металлическую трубку доводят до 0,3 м /т. мин. После проплавления всего металла подкачивают шлак плавления до минимального .количества его в печи и вводят кислород через водоохлаждаемую фурму. Проводят окислительный период, затем проводят восстановительный период плавки и выпускают металл в ковш.

В результате проведения опытных плавок по описанной в примерах технологии были получены содержания азота, приведенные в таблице. финирование металла в печи и ковше, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью сни жения содержания азота в готовой стали и увеличения выхода годного, до начала завалки шихты и в подвалку вводят углеродсодержащие материалы в количестве, превышаю. щем расчетное содержание углерода в 1,1—

1,5 раза, а затем вводят кислород с момента образования лунки жидкого металла под о

I углом 10 — 50 к поверхности расплавления от

0,05 до 0.3 м /т-мин, причем после проплавления 1/3 части шихты интенсивность подачи кислорода увеличивают до 0,1 м /т мин, а з после проплавпения 2/3 части шихты интенсивсивность ввода кислорода увеличивают до 03 мэ/т ° мин.

Составитель А. Прусс

Техред И. Гайду

Корректор А. Дзятко

Редактор Г. Волкова

Тираж 587

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Заказ 4381/35

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

Источники информадии,. принятые во внимание при экспертизе

1. Чуйко И. И. и др. Продувка аргоном в ковше стали lIIX15, обработанной синтети937520 l0 ческим шлаком. Бюллетень ЦНИИЧМ, У 14, 1971, с. 40-42.

2. "Известие ВУЗов". М., 1978, Р 1, с. 13 — 16.