Способ выплавки стали

Союз Советскик Социалистических Республик(51)М. Клэ С 21 С 5/52 с присоединением заявки йо. Государственный комитет СССР оо делам изобретений н открытий(53) УДК 669.18. .27(088.8) Дата опубликования описания 25, 04. 81 В.Т.Сосипатров, О.Е.Молчанов, Э.В.Ткаченко, А.Е.Магер,П.П.Баклан, Ю.В.Зайцев, В.Е.Буланкини Ю.И.Иванов 72) Авторы изобретения завод, с Череповецкий ордена Ленина металлургическийим. 50-летия СССР(54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при выплавке качественной стали, например, в конвертерах, дуговых и мартеновских печах.Известен способ выплавки качественной стали, при котором с целью получения низкого содержания вредных примесей, например серы; ФосФора, хрома, применяют специально. подготовленные чистые исходные шихтовые материалы (слябы и блюмы конвертерного производства), а в качестве шлакообразующих вводят в печь свежеобожженную известь, богатую железную руду, дефицитный и дорогой плавиковый шпат 1Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является способвыплавки низкоазотистой стали в дуговой печи, включающий завалку шихтовйх материалов, расплавление, продувку ванны газообразным кислородом, окисление примесей твердыми окислителями, скачивание окислительного шлака и выпуск металла. Для получения концентраций азота и стали менее 0,010 окисление примесей кислородом производят со скоростью обезуглероживания 0,5-1,5 С/ч до получения концентраций углерода менее0,04 частично скачивают окислительный шлак, оставляя его в печи в количестве 0,8-2,5 от веса металла,затем окисление примесей производяттвердыми окислителями, вводимымис превышением стехиометрически необходимого для снижения углеродана 0,02-0,15 2.Недостатком данного способаявляется отсутствие благоприятныхусловий для удаления вредных примесей, например Фосйора, хрома, серы, 1.5 азота и водорода в период плавления металла и кислородной продувки ванны, вследствие чего применяются дорогие и дефицитные исходныематериалы плавки. Это обусловлено 20 тем, что наиболее эффективное удаление вредных примесей (дефосфораци, дехромация) происходит принизкой температуре металла и шла-.ка, высокой его основности, жидкоподвижности и окислительной способности. Обеспечить эффективное удаление Фосфора, хрома и серы в данном способе только путем. окисленияпримесей кислородом со скоростью 30 обезуглероживания 0,5-1,5 С/ч непредставляется возможным, так как окисел Фосфора не может существовать в шлаке в свободном состоя, нии, а тугоплавкие шлакообраэующие материали (известняк, известь, руда) проплавляются медленно, что ведет к низкой активности образующегося шлака. Медленный рост основ- ности и окислительной способности шлака в период плавления сдерживает переход вредных примесей из металла в шлак, а это приводит к повышен" ному содержанию вредных примесей в металле к моменту расплавления шихты, увеличению продолжительности плавки.Цель изобретения - повышение качества стали путем ускорения шлакообразования, повышение дефосфорации и дехромации металла в период плавления и кислородной продувки ванны.Поставленная цель достигается тем, что в способе производства стали, включающем эавалку шихтовых материалов, расплавление, продувку .ванны газообразным кислородом, окисление примесей твердыми окислителями и выпуск металла, в завалку вводят однородный и легкоплавкий сплав Феррита кальция. Возможен ввод сплава Феррита кальция в период кислородной продувки ванны совместно с глиноземсодержащими материалами, например бокситом, и с твердыми окислителями.Ло мере плавления лома и чугуна(при твердой завалке) или рафинирования чугуна, Феррит кальция будет диссоциировать на составляющие СаО и Ге 03, окислы железа будут взаимодействовать с углеродом жидкого металла, а освободившаяся СаО вступит во взаимодействие с 5102,,Р 0и А 12 03, С г 0Поэтому в период плавления с целью максималь 2ного удаления .Фосфора и хрома иэ металла необходимо исключить присадки боксита или других кремнезем- и глиноземсодержащих материалов.Присадка боксита допускается толькопри выплавке стали из высокохромистого лома и чугуна для разжижения шлака, когда в нем значительно возрастает концентрация хромитови повышается вязкость шлака.В период плавления при условиинизкой температуры металла и шлакадефосйорирование и дехромированиелегкоплавкого сплава Феррита кальциявозможно не только за счет свободнойСаО, но и за счет образования триФосфата железа, устойчивого при низкой температуре. Следовательно,чтобы обеспечить высокую степеньдефосфорации и дехромации, одновременно в период плавления, необходимо вводить в завалку в периодплавления легкоплавкий сплав меррита кальция с низким содержанием 5102 и А 120, Лействие низкой, нодостаточной для расплавления феррита кальция, температуры в сталеплавильной ванне на протяжении процессов дефосфорации и дехромации металла подтверждается тем, что реакции окисления фосфора и хрома экэотермическиеДля осуществлениядефосфорации и дехромации при низкой.температуре требуется значительноменьшая основность шлака, т.е. меньшее количество окиси кальция и болеевысокое содержание окислов железа.Исследования, проведенные на Че реповецком металлургическом заводе,показали, что требуемым условиемэффективной дефосфорации и дехромации металла отвечает легкоплавкийи однородный сплав Феррита кальцияс содержанием окиси кальция 23-37,кремнезема - 3-5, остальные оки 20 слы железа и примеси (окислов алюминия, магния, марганца и др,), Температура плавления данного материала не превышает 1200 С.Следует ограничить содержание кре 25 мнезема в сплаве феррита кальция,так как прочная связь окиси кальция с окисью фосфора может быть нарушена присутствием свободной окисикремния. Низкое содержание азотав стали по расплавлении и соответственно в готовом металле (см.таблицу) обусловлено быстрым расплавлением легкоплавкого (до 1150 С)сплава феррита кальция в начальныйпериод плавления шихты. Следовательно, на подине печи, в начале плавки, образуется слой жидкоподвижного расплава Ферритов кальция свысоким содержанием окислов кальция и железа. По мере плавления40 твердой шихты под дугами будет образовываться жидкий металл, который, опускаясь на подину, непосредственнопройдет через слой жидкоподвижногосплава феррита кальция, При этом45 вследствие хоРошего контакта жидкихметалла и сплава Феррита кальцияпроисходит рафинирование стали отвредных примесей. Кроме того, легкоплавкий и жидкоподвижный расплав50 Феррита кальция предохраняет жидкийметалл от проникновения в него газов(азота и водорода) из атмосферы печив период плавления,П р и м е р. Проводится выплавкастали в дуговой электропечи с интенсивной продувкой ванны кислородом.Выплавляется. легированная электротехническая сталь с содержанием, %:углерод 0,01-0,3, кремний 1 5-2,0.марганец 0,20-0,35, сера 0,005-0,015,ФосФор 0,003-0,008, хром 0,01-0,02.При выплавке стали в качестве шлакообраэующего материала в печь вводят однородный и легкоплавкий сплав Феррита кальция, имеющего в своем составе В." окись кальция 35-37,821503 Таблица 1 Содержание в металле, Ъ Период плавки С, Мп , 5 Р Сг М н 1 оогРасплавление 0,35 0,10 0,020 0,002 0,01 0,003 2,6 0,45 0,15,0,025 0,005 0,05 0,004 Окончание кислородной про,015 0,03 0,015 0,002 0,01 0,004 3,0 дувки0,020 0,05 0,020 0,004 0,03 0,005 Т а б л и ц а 2 Содержание в металле, Ъ Период плавки С Мп 5 Р Сг й Н -см 400 г 0,35 0,13 0,026 0,015 0,06 0,005 4,10,45 0,17 0,030 0,020 0,10 0,0060,015 0,03 0,023 0,010 0,05 0,006 4,90,020 0,04 0,027 .0,014 0,09 0,007 Расплавление Окончание кислородной продувки окись кремния 3-5, окислы железа 5055. Расход сплава составляет 5 кг/т.стали.Завалку шихты производят в 2 приема. Перед подвалкой в печь присаживают;: т:5Легкоплавкий сплавферрита кальция 2,0КУСковая известь 1,0.Расплавлениешихты ведут с применением газокислородной горелки, производят подрезку шихты кислородомс интенсивностью 800 м/ч.После полного расплавления шихтыи достижения температуры ванны .1540-1560 С, отбирают пробу металла и шлака на полный химический анализ и производят удаление максимально возможного количества шлака.Содержание элементов в металлепосле расплавления, следующее, Ъ:Углерод 0,4-0,5 20фосфор 0,005Азот0,004Хром 0,02,Последующие периоды плавки проводят с интенсивной продувкой ванныкислородом. Для поддержания высокойреакционной способности шлака в ванну присаживают 1-1,5 т легкоплавкого сплава феррита кальция,Технико-экономическая зффектий 30ность способа обусловлена повышениемпроизводительности сталеплавильного агрегата при выплавке.высококачественной стали и повышением еекачества. Улучшение услОвий дефосфора ции, деазотации, дехромации и десульфурации позволяет использоватьпри выплавке качественной стали низкосортного дешевого лома и чугуна (табл, 1). Кроме того, при выплавке стали по предложенному способу на 50-60 Ъ снижается расход дефицитного и дорогостоящего плавикового шпата, так как легкоплавкийсплав феррита кальция обладает достаточно высокой жидкотекучЕстьюпри.температурах сталеплавильногопроизводства.Зкономическая эффективность отприменения железофлюса при выплавке качественной стали за счет изме- .нения затрат на материалы, на 1 тстали:известный способ; затраты на плавиковый шпат 0,05410=0,54 р/т, таккак замена шпата на 50 Ъ, то экономия составит 0,27 р/т, затраты наизвесть 0,03017=0,51 р/т, где0,030 - расход извести, 17 - ценаизвести, затраты на агломерат:0,009 ф 17=0,16 р/т, где 0,009 - расход агломерата, 17 - цена агломерата,предлагаемый способ: расход железофлюса 35 кг/т стали. Затраты составят 0,035 20=0,70 р/т, где 0,35 - расход железойлюса, 20 - цена железофлюса.Экономический эффект в расчетена год при производстве 100 тыс. т.стали с применением железофлюса составит: (0,27+0,51+0,16-0,70)ф 100000==24000 р.Результаты испытаний по предлагаемому способу, (обычная шихта)приведены в табл. 1.Результаты испытаний по известномуспособу (чистая шихта) приведеныв табл, 2,.Составитель А.ЩербаковРедактор Н.Ромжа ,ТехредЖ.Кастелевич КорректорВ.Синицкая Заказ 17 2 1 Тираж 6 8 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 1, Способ выплавки стали, включающий завалку шихтовых материалов, расплавление, продувку ванны газообразным кислородом, окисление примесей твердыми окислителями и выпуск металла, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качествастали и снижения содержания вредных примесей, в завалку вводят однородный и легкоплавкий сплав феррита кальция.2. Способ по п, 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что,сплав феррита кальция вводят в период продув.ки ванны кислородом. 3. Способ по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что сплав меррита кальция вводят в сталеплавильный агрегат совместно с бокситом.4. Способ по п 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что сплав феррита кальция вводят совместно с твердыми окислителями. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе"Металлургия", 1970, с, 47.2. Авторское свидетельство СССРР 582300, кл. С 21 С 7/02, 1977.