Способ выплавки стали в электропечи

лвтен,но тн 4.элиот Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 2301.78 (21) 2571865/22-02 С 21 С 5/52 с присоединением заявки Ио(23) Приоритет -Государственный коиитет СССР по делан изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Я,А,Шнееров, М,И.Гасик, И.Г,Узлов, Б,К,Андреев,Е.М.Огрыэкин,В.В.Кашкуль,Н.Г.Мирошниченко, С.И.Лавренко, В,М.Кирсанов,М.И.Староселецкий и Ю.С.Пройдак Институт черной металлургии, Днепропетровский металлургический институт и Нижнепнепровский трубопрокатный заводим, К,Либкнехта(54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В ЭЛЕКТРОПЕЧИ Способ выплавки стали в электропечи относится к области металлургии и может быть использован привыплавке стали в электропечах с вакуумированием.Известен способ выплавки стали вэлектропечи, включающий операции расплавления шихты, наводки кислогоокислительного шлака, продувки металла до заданного содержания углерода и Фосфора, скачивания шлака,наводки кислого восстановительногошлака 1)ИзВестен способ выплавки стали,включающий операции расплавления ших ты, наводки основного восстановительного шлака и выдержки металладо получения заданного состава стали,2),Наиболее близким к предлагаемому 20способу по технической сущности идостигаемому эффекту является способвыплавки стали в электропечи дляпоследующего выкуумирования, включающий операции расплавления шихты, наводки основного окислительного шлака,;продувки металла кислородом до заданного содержания углерода и фосфора,скачивания шлака, наводки основноговосстановительного шлака и выдержки 30 до получения в металле заданногосодержания серы 3).При этом в известном способе указанные операции осуществляются в изложенной последовательности.В состав шихты входят лом легковесный и тяжеловесный чугун, шихтоваяпаспортная болванка, недоливки и др.Продолжительность плавления шихтыс применением кислорода составляет1 ч 30 мин - 1 ч 50 мин, без применения кислорода 2 ч 30 мин - 3 ч(для печи емкость 20-25 т),Основной окислительный шлак наводится путем присадки в печь известив количестве 2 от веса садки, 0,3плавикового шпата и 1 железной руды,После расплавления шлакообразующейсмеси производится. продувка металлакислородом с интенсивностью 8001600 нм/ч до содержания углеродав металле к моменту окончания продувки на 0,03 ниже нижнего предела в готовой стали,Содержание Фосфора в конце продувки металла кислородом должно бытьне выше 0,015,За период продувки кислородомдолжно быть окислено не менее 0,3углерода со скоростью окисления углерода не менее 0,40 в 1 ч.Общаяпродолжительность окисления должнабыть не более 1 ч 30 мин.После достижения указанного содержания углерода и фосфора производится операция скачивания окислительного шлака, Эта операция продолжается 10-15 мин,Наводка основного шлака осуществляется путем подачи на зеркало металла извести, плавикового шпата ишамота в соотношении примерно 5:1:1по весу в количестве 2-3 от весаметалла. После распавления шлакапроизводится его ракисление смесямипорошка Ферросилиция, кокса и мелкораздробленной извести с плавиковым 15шпатом. Раскислительные смеси присаживаются лопатами равномерно по всейповерхности ванны примерно через 810 мин в течение всей операции выдержки до получения в металле заданного 20содержания серы (т.е. менее 0,020).Для ускорения удаления серы иэ металла включают установку электромагнитного перемешивания. Последняя раскислительная смесь присаживается за8-10 мин до выпуска и может содержать алюминий и ПАМ. Общая продол"житеяьность выдержки металла должнасоставляет 1 ч - 2 ч 15 мин. Процессвыдержки металла под восстановительным шлаком сопровождается образованием в стали глинозема и кремнеземаи снижением содержания растворенногокислорода в металле,После достижения заданного содержания серы в металле производят выпуск стали из печи в ковш. Послевыпуска ковш с металлом транспорти"руют в вакуумной установке и произ"водят вакуумирование стали,Недостатками известного способа 40выплавки стали в электропечи являютсяпониженные значения ударной вязкостии усталостной прочности получаемогометалла, обусловленные повышеннымсодержанием оксидных включений в стали 45Вакуумироваиие раскисленной кремниемили алюминием стали не сопровождается значительным снижением содержаниякислорода в металле из-за того, чтоэти раскислители образуют с кислоро-дом окислы, на разрушаемые углеродомстали под вакуумом, а устранениеоперации выдержки металла под восстановительным шлаком не позволяетсниэиь содержание серы в стали.Сера в свою очередь, образует встали сульфидине неметаллическиевключения, также снижающие ударнуювязкость.Цель изобретения - повышение ударной вязкости и усталостной прочности Ястали. Поставленная цель достигается тем,что наводку восстановительного шлакас выдержкой до получения в металле заданного содержания серы осуществляют после расплавления шихты, апосле скачивания восстановительногошлака наводят окислительный шлаки продувают металл . кислородом дозаданного содержания углерода и фос"Фора. Эффект предлагаемого способа выплавки стали в электропечи заключает-. ся в том, что вакуумированию подвергают металл, не содержащий кремния и алюминия, т,е. металл беэ прочих окислов. При этом под вакуумом растворенный кислород (или непрочные окислы железа и марганца) взаимодействуют с углеродом стали, образуя газообразные окислы углерода, удаляемые из металла, а последующая присадка в сталь кремния или .алюминия не сопровождается образованием оксидных включений из-эа малого содержания кислорода в металле. Вследствие пониженного содержания кислорода в стали уменьшается также вероятность образования вторичных и третичных окисных выделений по границам зерна (Яновский В,И, и др, Сталь, Р 1, 1975)Ф что существенно влияет на рост значений ударной вязкости и усталостной прочности.Сульфидине включения в стали не образуются иэ-эа того, что концентрация серы в металле снижается во время операции выдержки под восстановительным шлаком после расплавления шихты и наводки восстановительного шлака.Способ выплавки стали в электропечи для последующего вакуумирования включает следующие операции.После расплавления шихты на зеркале металла наводят шлак из извести, плавикового шпата и шамота и раскисляют шлак порошками ферросилиция, кокса в смеси с мелкораздробленной известью и плавиковым шпатом.Выдержку стали под восстановительным шлаком производят до получения в металле заданного содержания серы. Удалению серн в этот период способствует повышение содержания углерода в стали и раскислениость металла (Крамарова А.Д. Производство стали в электропечах. М., Металлургиздат,1968 р с.137) .После достижения заданного содержания серы производят скачивание восстановительного. шлака (содержащего серу) и наводят окислительный шлак путем присадки в печь извести, плавикового шпата и железной руды. После расплавления шлакообразующей смеси производится продувка металла кислородом до заданного содержания углерода и фосфора, после чего в металл присаживается марганец и производится выпуск стали совместно с окислительиым шлаком в ковш. Ковш с ме740838 О Формула изобретения Составитель Л.МагаюмоваТехред А.Щепанская Корректор Г.Решетник Редактор Е.Хорина Заказ 3157/31 Тираж 608 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП Патент 1 ф, г. ужгород, ул. Проектная, 4 таллом транспортируют с вакуумнойустановки и проиэводят вакуумированиестали. Кремний или алюминий присаживают в металл в конце вакуумирования,П р и м е р. В печи (1,5 т) выплавлялась сталь для последующего вакуумирования в ковше.Состав стали, : С 0,50-0,65;Я до 0,015 у Р до 0,030,Шихта, состоящая иэ легковесногои тяжеловесного лома и чугуна (израсчета получения в металле послерасплавления 0,95 Ъ углерода), плавилась в электропечи. После расплавления в металле содержалось ; 93 С;0,042 Я) 0,042 Р, 15В него присадили известь, плавиковый шпат и шамот в соотношении 5:1:1по весу в количестве 2,5 от весаметалла. После расплавления шлакапроизводили его раскисление смесямипорошка ферросилиция, кокса и мелкораздробленной извести и плавиковымшпатом, Раскислители присаживалилопатками равномерно по. всей поверхности ванны примерно через 8-10 мин,Шлак и металл перемешивали гребками.Через 18 мин содержание серы в металле составляло 0,013 Ъ. Затем восстановительный шлак скачали и на зеркале металла навели шлак из известив количестве 2 от веса осадка, 0,3плавикового шпата и 1 железнойруды. После расплавления шлакообразующей смеси производили продувкуметалла кислородом с интенсивностью90 нм /ч. Через 8 мин продувки в ме3талле содержалось 0,48 С и 0,018 Р.При этом в металл присадили марганециз расчета получения его в металле0,70 и выпустили сталь в ковш, Ковшс металлом поместили в вакуум-камеру 4 Ои производили вакуумирование стали вковше под разрежением 8 мм рт.ст.в течение 8 мин. После сброса вакуума и съема крышки вакуум-камеры вметалл присадили. Ферросилиций (из 45расчета получения в стали 0,30 Я 1)и алюминий (300 г/т) на штанге. В .процессе раскисления металл продувкиаргоном через пористые пробки, установленные в днище ковша. Металл.(С 0,53 у Я 1 0,28; Мп 0,63; Я 0,015 у Р 0,022, разливали в слитки весом20 кг, прокатывали на пруток 30 хх 30 мм и из поковок изготавливалиобразцы для испытания на ударную вязкость и усталостную прочностьПри+20 С ударная вязкость образцов колеобалась от 4,2 до 5,9 кгм/см (в среднем 5,5 кгм/см )Металл, изготовленный по способупрототипу, с близким химическим составом, имел ударную вязкость от 2,1 до3,1 кгм/см (в среднем 2,25 мгм/см).При температуре испытания -20 С ударная вязкость стали, выплавленнойпредлагаемым способом составляла2,6 кгм/см (1,8-3,2), ударная вязкость стали-прототипа 1,1 кгм/см(0,6-1,4)Усталостная прочность опытной стали оказалась выше на 15, чем стали,выплавленной по способу-прототипу:предел усталости нормализованных образцов соответственно был равен28,0 и 24,3 кг/мм,Способ выплавки стали в электропечи, включающий операции расплавленияшихты, наводки шлака, продувки металла кислородом до заданного содержания углерода и фосфора, скачиванияшлака, наводки нового шлака и выдержки до получения в металле заданногосодержания серы, выпуска металла ивакуумирования, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышенияударной вязкости и усталостной прочности стали, после расплавления шихты наводят основной восстановительный шлак, выдерживают под ним металлдо получения заданного содержаниясеры, а после его скачивания наводятосновной окислительный шлак и продувают металл кислородом до заданногосодержания углерода и фосфора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Каблуковский А,Ф, и др. Сталевар электропечи. М., Металлургиэдат,1961, с240-246,2, Там же, с,224-227,3, Там же, с151-211.