Способ получения марганецсодержащей стали

П ИСАНИЕ Совэ Советскнк Социапистическик Республик(51)М. Кл.3 С 2 Д.С 5/52 Государственный комитет СССР па делам изобретений и открытий(088,8) Дата опубликования описания 150980 Е.Э.Кацов, А,И.Лукутин, В,.,Салаунн, Ю,Г,Самардуков,Б, Я. Валдаев, О,Е.Молчанов, Ю,А, Эатаковай, Э. В, Ткаченко,Р,М.Мыльников и В,А,Маьюев(72) Авторы изобретения Институт металлургии им А.А, Байкова АН СССР(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАРГАНЕЦСОДЕРЖЩЕЙСТАЛИ Изобретение относится к областичерной металлургии, в частности кспособам получения низколегированных и легированных сталей с марганцем,Известен способ выплавки стали,содержащей марганец, характеризующийся введением марганца в окисленнуюванну под окисленным шлаком, осущестОвляемзм после расплавления,обезуглероживания, дефосфорации и нагреваметалла э(1)Введение марганецсодержащих сплавов в нераскисленный металл, находящийся в контакте со шлаком с высокимсодержанием окислов. желез а, приводитк некоторой потере марганца вследствие протекания процессов его распределения между металлом и шлаком,Известны также способы плавки,где для предотвращения потерь легирующих эа счет перехода их в шлак осуществляют прием присадки окисла соответствующего элемента в шлак 2) 25и 3) .Однако во всех этих способах отсутствует регламентированный .режимприсадки окислов (по времени и количественным соотношениям), 30 Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому эффекту кизобретению является способ Выплавки маоганцовистой стали, согласно которому в конвертер заливают чугун,продувают его кислородом, нагревают и легируют марганцем, вводя последний в виде ферросплавов в ковшили в конвертер, Этот способ отличается тем, что, с целью сокращенияугара марганца и улучшения условий службы футеровки, перед началом продувки кислородом в ванну вводят марганцевую руду в смеси с магнезитомиз расчета получения в шлаке 20-30окиси магния (41.,Недостатком известного способа яв ляется ранняя присадка марганцевой руды - до начала кислородной продувки, в связи счем весь период продувки, протекающий при 1550-1680 С, в шлаке поддерживается повышенное содержание эакиси марганца, что предопределяет агрессивность шлака по отношению к футеровке печи, Предусматриваемая для компенсации этого отрицательного воздействия одновременная при" садка магнезита требует дополнительных затрат тепла на его расплавление,Кроме того, известный способ св яз анс потерей марганца в виде его окислов при скачивании шлака и не регла"ментирует количественные соотношениясостава шлака.Целью изобретения является устране 5ние указанных недостатков, а именносокращение угара марганца и улучшение условий службы футеровки,Поставленная цель достигаетсЯ тем,что в известном способе производствамарганецсодержащей стали, включающемоперации расплавления шихты, продувки газообразным кислородом, введенияшлакообраэующих материалов, удаленияшлака и легирования марганцем, операцию введения окислбв марганца осущест вляют после удаления шлака окислительного периода, окислы марганца вводят в количестве 10-30 веса наводимого шлака, а после получения отношения содержания эакиси марганца в шлаке к произведению заданного содержаниямарганца в металле на содержание закиси железа в шлаке, равного 1,5 - 2,7вводят марганецсодержащий сплав,Кроме того, после введения окислов25марганца расплав вместе со шлакомсливают в ковш, вводят марганецсо"держащий сплав.При ведении процесса плавки происходит торможение процесса скис- З 0ления марганца и перехода его в шлакза счет смещения равновесия нижеприведенной реакции в обратном направлении:(МпО)КМп(ГеО)В равновесных условиях в областитемператур около 1600 С, величина Косоставляет 2, 3-2, 7, Одн ак о, учитываякинетические ограничения, факти-ческая величина отношения содержанийзакиси марганца в шлаке к произведению концентрации марганца в металлеи э акис и желез а в шлак е, к ак правило, устанавливается порядка 1,5-2,7при содержании закнси марганца вшлаке в пределах 10-30.Способ производства марганецсодержащей стали состоит в следующем. 50Шихту загружают в сталеплавильный агрегат, расплавляют, продуваютгазообразным кислородом, затем производят скачивание шлака и в ваннувводят материал, содержащий окислымарганца, к примеру марганцевую руду,конентрат, отходы ферросплавногопроизводства и т.п из расчетаприсадки окислов марганца в количестве, составляющем 10-30 веса наводимого вновь шлака, По заведенни шлака содержание эакиси марганца составляет (эа счет исходного содержания ее в шлаке) 15-30, причемвеличину отношения содержания эакисимарганца в шлаке к произведению заданного содержания марганца в металле на содержание закисн железа в шлаке поддерживают в пределах 1,5-2,7.Далее осуществляют легирование стали марганцем по одному иэ следующих вариантов.По первому .нз них после заведения шлака необходимого состава в ванну вводят марганецсодержащий сплав, а затем проводят обычную доводку плавки. По другому варианту при наличии шлака необходимого состава плавку вместе с частью шлака выпускают в ковш, куда предварительно загружают или дают по ходу выпуска марганецсодержащий сплавЗатем сталь подвергают доводочным операциям рафинирования одним из методов внепечной обработки, например, продувке инертным газом через пористую форму в дне ковша или вакуумированию.Способ пригоден для получения стали как без применения внепечных методов обработки, так и с их применени- ем. В последнем случае целесообразно осуществлять легирование марганцем в ковше, выпускаяиз печи сталь вместе со шлаком при содержании закиси марганца в нем в вышеуказанных пределах с учетом расчетного содержания марганца в металле и конечного содержания закиси железа.В случае использования, к примеру, вакуумирования, вследствие реализации реакции вакуумного раскисления металла углеродам и. уменьшения содержания кислорода в расплаве, реакция (Ип + (0 = (МпО) смещается влево, что влечет за собой переход марганца из шлака в металл, Содержание закиси марганца снижается при этом с 15-30 до 4-5, а прирост концентрации марганца в металле составляет до 0,2, Кроме того, специфика окончательного раскисления илегирования вакуумируемого в ковше расплава кремнием и алюминием, заключающаяся в одновременном раскислении этими компонентами металла и шлака, приводит к дополнительному восстановлению марганца из шлака и снижению содержания закиси марганца в шлаке до 2-3. Включение в технологический цикл производства марганецсодержащей стали внепечиой вакуумной обработки позволяет практически исключить угар марганца и получать сталь со стабильно узкими пределами его содержания в готовомметалле (+0,05) .П р и м е р 1. Выплавку стали с заданным содержанием марганца 1,5- 1,7 ведут в электродуговой печи емкостью 100 т. Все операции расплавления и рафинрроваиия осуществляют в соответствии со стандартной технологией, за исключением легирования стали марганцем. Для этой цели перед заведением шлака восстановительного периода в печь ввоЛят 300 кг марган 763475цевой руды, а затем присаживают и расплавляют щпаковую смесь. В этот момент в металле содержание марганца составляет 0,11, а состав шлака следующий,: СаО 44,3; ЫО 12,7; РеО . 6,3) МпО 16,4; АХ 0 3,2 МдО 16,7 затем в ванну присаживают и расплавляют 2 т 7 3-ного ферромарганца, после чего содержание марганца в металле составляет 1,51, а(М яО)величина. ., 0 = 1, 73.усвоение марганца иэ ферромарганца составляет на этом этапе 96, в то время каК при ведении плавки без предварительной дачи марганцевой руды усвоениемарганца не превышает 93. После завершения доводки и раскисления стали содержание марганца в металле возрастает до 1,64, т.е. происходит не только 100-ное усвоение марганца из ферросплава, но и дополнительное его извлечение из юнака за счет присаженной ранее марганцевой руды в количестве, соответствующем0,07 веса металла. Без предварительной присадки ИпО прирост составляет 0,02-0,03П р и м е р 2, Выплавку стали с заданным содержанием марганца 0,9- 1,2 ведут в электродуговой печи емкостью 100 т, Все операции расплавления и рафинирования осуществляют в соответствии со стандартной технологией, эа исключением легированняс 2 али марганцем. для этой цели послескачивания шлака окислительного периода в печь ввоцят 220 кг марганцевого концентрата, а затем присаживают и,расПлавляют шлаковую смесь. В этот момент остаточное содержание марганца в металле составляет 0,08, а состав шлака следующий, : СаО 46,3) 310 9,4; РеО 6,8; МпО 15,71 АХЬЭ 2,9; МцО 19,6. Затемплавку выпускают в ковш, где находится 1,2 т 73-ного ферромарганца, после чего содержание марганца в металле составляет 0,94, а величинаМяО)э 2,46. Усвоение марганца- вЦРеиэ ферромарганца составляет на этомэтапе 97,8 (прн действующей технологии 95) После этого ковш с металлом помещают в вакуумную камеру и проводят в течение 8 мин обработку, ,достигнув остаточного давления 1,2 мй, В .процессе обработки под вакуумом расплав продувают азотом через порнстую фурму в днище ковша. По завершении обработки содержание марганца в металле возрастает до 1,07 , т.е. помимо 100 усвоения марганца иэ ферромарганца обеспечено дополнительвое извлечение марганца из шлака за счет присаменного ранее марганцевого концентрата в количестве, соответствующем 0,11 веса металла, 5 (О 15 20 формула изобретения1. Способ получения марганецсодержащей стали, заключающийся в расплавлении шихты, присадке окислов марганца в шлак, продувке расплава кислородом, последующем легировании марганцем, раскислении и рафинировании расплава, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью сокращения угара марганца и уменьшения вредного воздействияна огнеупорную футеровку печи, послеудаления шлака окислительного периода в ванну присаживают окислы марганца в количестве 10-30 от веса наводимого шлака, а после получения отношения содержания закиси марганца вшлаке к произведению заданного содержания марганца в металле на содержание закиси железа в шлаке, равного1,5-2,7 вводят марганецсодержащийсплав.2, Способ по ц,1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что после введенияокислов марганца расплав вместе сошлаком сливают в ковш, куда вводятмарганецсодержащий сплав.Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Явойский В.И. Теорий процессовпроизводства стали, М.,Металлургия, 1967, с.513.2. Авторское свидетельство СССРВ 285013, кл. С 21 С 5/52, 1970.3. Авторское свидетельство СССР9 325256, кл, С 21 С 5/52, 1972,4, Авторское свидетельство СССР9 273224 кл, С 21 С 5/52 1970 (прототип) . ЗО 35 40 45 50 5560 65 Без предварительной присадки марган цевой руды прирост составляет 0,03- 0,04.Оценку ожидаемого технико-экономического эффекта осуществляют по конкретным показателям плавок, описанных в ачестве примеров осуществления способа.Из данных следует, что при выплавке стали с содержанием марганца 1,0- 1,5,экономия ферромарганца состав" ляет около 1,3 кг/т стали. Общий экономический эффект (Э) складывается из следчкзаих показателей: где Я- стоимость ферромарганцаЯЯ (принимаем в среднем 2,5руб/кг);О - стоимость марганцевой руды(принимаем.в среднем 0,5руб/кг);1,3 - средняя экономия ферромарганца, кг/т стали;2,6 - средний расход марганцевойРулю, кг/т стали;Ч - годовой объем производствамарганецсодержащей стали