Способ выплавки низколегированной стали

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик о 981379(22) Заявлено 120381 (23) 3251002/22-02с присоединением заявки М23) ПриоритетОпубликовано 151232, Бюллетень М 46Дата опубликования описания 15.1282 Р 1)М К з С 21 С 5/52 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторыизобретения Белорусский политехнический институт, уральскийнаучно-исследовательский институт черных металлови Чебоксарский завод промышленных тракторов(54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ НИЗКОЛЕРИРОВАННОЙ СТАЛИ Изобретение относится к черной ме- . таллургии, конкретнее к способам выплавки низколегированных сталей в дуговых электросталеплавильных печах.Известен способ выплавки стали, при котором легирование стали ванадием осуществляется путем восстановления ванадия из его окислов, находя-щихся в шлаке, с помощью углерода, 1 О кремния или других восстановителей 1).Основными недостатками данного способа являются ограниченность ресурсов ванадиевого шлака, высокая стоимость легнрования, большие сквозные потери ванадия от руды до отлив ки, недостаточно высокие механические свойства стали.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемо му результату является способ выплавки низколегированной ванадийсодержащей стали, при котором плавление стального лома и ванадийсодержащих металлизованных окатышей в смеси с углеродосодержащими материалами 25 (коксиком, графитом, карбидом кальция) в соотношении 1:0,02-0,1) и процесс ведут без скачивания шлака. Применение в качестве носителя ванадия металлизованных окатышей позволя ет повысить за счет чистоты расплавапо вредным примесям механическиесвойства, увеличить извлечение ванадияв отливки по сравнению с использованием шлака и других полупродуктов 21.Недостатками известного способавыплавки стали являются повьыеннаяпродолжительность плавки, обусловленная необходимостью ручной загрузкиуглеродосодержащих компонентов, проведения окислительного и восстановительного периодов для регулированиясодержания углерода в стали и болееполного восстановления ванадия изшлака. В процессе плавки наблюдаетсязначительное выделение шума, ухудшающее условия труда сталеваровЦель изобретения - повышение производительности печи и снижение уровня шума при плавке,Поставленная цель достигается тем,что согласно способу выплавки низколегированной стали, включающему плавление стального лома и металлизованных окатышей, легирование металла иего раскисление, легирование произ"водят в два приема путем завалки впечь смеси низколегированного собственного возврата и ванадийсодержащихметаллизованных науглероженных офлюсованных окатьзией в соотношении10:(2-30) в количестве 10-60 вес.Ъметаллозавалки, а остальной ванадийвнодят после проплавления колодцевэлектродами н период плавления в видеванадийсодержащих металлизованных науглероженных офлюсонанных окатышейсо скоростью 1-20 кг окатышей на тонну металлозаналки в минуту,Введение части ванадия в виде смеси низколегированного собственноговозврата и ванадийсодержащих металлизонанных науглероженных офлюсованных .окатышей позволяет повысить плотностьзагрузки дуговой печи, создать легкоподвижный шлак, способствующий плавлению остальной шихты. Наличие углерода в окатышах способствует частичному довосстановлению окислов железа и ванадия, содержащихся в исходном губчатом железе. Ввиду офлюсованности окатышей (отношение кислых 20окислов к основным характеризуетсявеличиной 05-1,5) снижается температура их плавления, ускоряются восстановительные процессы при плавке.Соотношение компонентов в смеси 2510:(2-30), а также величина добавкив шихту (10-60 вес.Ъ) определяетсявыходом годного литья (обычно 4070 вес.Ъ жидкого металла), содержанием ванадия н металлизованных окатышах (н среднем 0,4-0,8% ванадия),требуемым химическим составом сталии усвоением ванадия металлом. Послепропланления колодцев электродамипроизводится непрерывнвя загрузка 3оставшегося ванадия в виде ванадий-.содержащих металлизованных неуглероженных офлюсонанных окатышей. Непрерывная загрузка может производиться автоматически через дополнительное отверстие в своде либо любым другим методом. Попадая в печь, металлизованная шихта быстро плавится,приэтом образуется окись углерода,способствующая перемешиванию и рафинированию расплава. Путем измен сия скорости подачи окатышей от 1 до20 кг/1 т металлоэаналки в минутулегко регулировать скорость кипениярасплава и конечный состав по углероду. Тем самьм после расплавленияи перегрева можно получить рафинированный расплав с заданным содержанием углерода, что позволяет частичносократить либо исключить восстановительный период и КИП. Непрерывная 55подача металлизованных окатышей способствует образованию легкоподвижного шлака н колодцах под электродами. При этом наблюдается более стабильное горение электрических дуг, Ярезко падают колебания потребляемойпечью мощности, снижается уровеньшума, Горение дуги в значительнойстепени по расплавлении шихты происходит в слое шлака, что увеличивает 65 КПД печи, снижает излучение на свод,Для осуществления предложенного способа рекомендуются окатыши, содержащие,Ъ: Ее 70-85, ЕеО 5-10, У О 0,61,0; С 1,5-3, отношение 50,1/СаО 0,81,0; Ь и Р менее 0,01. Данные металлизованные окатыши могут быть получены восстановлением н шахтных печахприроднолегированных руд Качканарского месторождения. Степень офлюсован-.ности регулируется добавкой в рудный концентрат известняка,Применение чистой по примесям природнолегированной металлизонаннойшихты позволяет повысить свойствастали, снизить потери ванадия от руды до отливки.Доля вводимых в шихту ванадийсодержащих окатышей при выплавке углеродистых сталей для отливок определяется потребной концентрацией ванадиян стали, количеством собственноговозврата и коэффициентом усвоения ванадия из шихты. Как правило, величинадобавки окатышей составляет от 30 до50 вес.% металлозавалки. Экспериментально установлено, что в поры стального лома может входить до 15-20окатышей. При этом резко увеличивает-.ся плотность загрузки шихты. Вводв шихту части науглероженных офлюсованных окатышей позволяет совместитьпериоды плавления и кипения металла.Все это способствует сокращению длительности плавкиЕсли вводить всеметаллизованные окатыши сразу в металлозавалку, то при этом возможнообразование так называемых ложныхподов, т.е, под слоем расплава можетнаходиться густой шлак, экранирующийнерасплавиншиеся окатыши, лежащиенепосредственно на поду. Распланление такого конгломерата идет медлен-.но, что увеличивает длительностьплавки. Поэтому целесообразно производить ввод ванадийсодержащих окатышей (т.е. производить легиронаниеванадием) в два приема. Вначале в виде смеси окатышей с собственным низколегированным возвратом и затем остальной ванадий вводят в виде природнолегированных окатышей после проплавления колодцев и образования жидкой ванны. Скорость ввода 1-20 кг/1 т металлозавалки в минуту определяется из необходимости сочетания скорости ввода и скорости плавления окатышей в шлаке. При этом оптимальным вариантом является, с одной стороны, отсутствие накопления нерасплавившихся окатьыей н шлаке более (20 кг/1 т в минуту), с другой - чрезмерно медленная подача (менее 1 кг/1 т в минуту), при которой предыдущие порции уже расплавились, а последующие не поступили. Данные соотношения отрабатываются экспери981379 5 10 15 20 25 Производительность т/ч Способ выплавки Средняя продолжительность плавки, мин Расплавление, Доводка, Общаявключая за- включая КИПгрузку шихты 2,6 140 60 80 ИзвестныйПредлагаемый 3,0-3,5 100-120 40-50 60-70 Формула изобретения ВНИИПИ Заказ 9637/38 Тираж 587 Подписное Филиал ППП "Патент", г,ужгород, ул.Проектная, 4 ментально на дуговых печах емкостью от 3 до 12 т,Соотношение доли низколегированного возврата и ванадиевых окатышей в смеси определяется из условий доли собственного возврата в шихте (от 5 до 40) и количества вводимых в металлозавалку окатышей 5-20. Данное количество компонентов смеси обеспечивает их соотношение в пределах 10:(2-30), Количество смеси определяется потребным уровнем содержания ванадия в стали (0,08-0,15), окатышах (0,3-0,5) и ниэколегированном возврате (0,08-0,15), а также усвоением ванадия из шихты (до 85-90). С учетом данных соотношений величина добавки смеси составляет от 10 до 60 вес. металлозавалки.Двухстадийная технология плавки стали с использованием ванадийсодержащих офлюсованных науглероженных окатышей позволяет использовать их с максимальной эффективностью.П р и м е р. Для осуществления способа проводится плавка стали 45 ФЛ в электрической дуговой печи с кислой футеровкой емкостью 6 т. По известному способу выплавка производится путем загрузки в печь стального лома и 30 ванадийсодержащих Способ выплавки низколегированной стали, включающий плавление стального лома и металлизованных окатышей, легирование металла и его раскисление, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности печи и снижения уровня шума при плавке, легирование производят в два приема путем завалки в печь смеси низколегированного собственного 5 э возврата и ванадийсодержащих металлизованных науглероженных офлюсованных окатышей в соотношении 10:(2-30) окатышей (С ( 1,0) в смеси с 0,6 коксика ( соотношение окатышей к коксику 1:0,02) . По предлагаемому способу выплавку той же стали производят путем загрузки стального лома и смеси 30 собственного ниэколегированного возврата с 15 ванадийсодержащих металлизованных науглероженных офлюсованных окатышей (С 2,0, 510/СаО 0,9-1,0). Соотношение данных компонентовв смеси составляет 10:5. Включаютпечь и после прорезания колодцевэлектродами осуществляют непрерывнуюподачу в печь 15 ванадийсодержащихметаллизованных неуглероженных офлюсованных окатыаей со скоростью 1,5и 20 кг/1 т металлоэавалки в минуту.Скоростью подачи металлизованнойнауглероженной шихты можно регулировать окончательный химический состав стали. Усвоение ванадия при плав-,ке по известному способу составляет70-80, по предлагаемому - 81-85(таблица).Как видно иэ таблицы, применениепредлагаемого способа обеспечиваетповышение производительности дуговой печи. При этом облегчаются условия труда сталеваров,в количестве 10-60 вес, металлоэавалки, а остальной ванадий вводят . после проплавления колодцев электродами в период плавления в . виде ванадийсодержащих металлиэованных науглероженных офлюсованных окатышей со скоростью 1-20 кг окатышей на тонну металлозавалки в минуту.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР 9 285822, кл, С 22 С 5/52, 1963.2. Авторское свидетельство СССР .по заявке Р 2642575/22-02, кл. С 21 С 5/52, 1978.