Способ выплавки сталей

Союз Советсннк Соцналнатнчесннк Республнк(22) Заявлено 151277 (21) 2554608/22-02 (51)М, Кл,2 с присоединением заявки Мо(23) Приоритет С 21 С 5/52 Государственный омитет СССР по дедам изобретений н отрытнй(54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛЕЙ Изобретение относится к металлур" гии и литейному производству; оно может быть применено при получении качественных стайей, например шарикоподшипниковых сталей, идущих на производство валов, зубчатых колес, электротехнических сталей, т,е. тех марок сталей, в которых высокой содержание неметаллических включений, газов и вредных примесей резко отрицательно сказывается на их служебных характеристиках, Изобретение может быть также использовано при производстве углеродистых сталей с целью повышения их качества и сокращения окислительного периода плавки.Известен способ выплавки низко- углеродистой стали в дуговых печах (1), по которому наряду с другими операциями производят продувку ванны кислородом через сводовые фурми и аргоном через трубки,пропускаемые через рабочее окно печи, При этом газы вводятся в металл струей,.образуются крупные газовые пузыри, поверхность которых на еди.ницу объема вдуваемых, газов мала, т,е, условия для окисления примесей кислоролом и для рафинированиястали аргоном не соответствуют оптимальным; эффективность использования продуваемых газов ниже, чемона может быгь при продувании стали газами в виде мелких пузырьков,Известен также способ введениягазообразного агента в ванну срасплавленным металлом (2), покоторому газ в ванну жидкого металла вводят в виде пузырьков через отверстия с числом Рейнольдса более10000 и так, чтобы путь пузырьковв жидком металле был достаточным для прохождения реакций между ними и компонентами жидкого металла но меньше, чем необходимо для достйжения стенок сосуда с жидким металломНаиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту являются устройство и способ 13), согласно которому в ванну жидкой стали вдувают следующие реагенты: кислород, кислородсодержащие и инертные газы, Флюсы, десульфурато- ры элементы, способствующие понижению вязкости шлака, легирующие элементы, раскислители, Реагенты 30адунаются в ванну жидкой сталиструями через Фуркая, Каждая иэ фурмсостоит иэ днух концентрическихтруб, по большей иэ которих вдувается защитный гаэ, предотвращающийподгораиие концов Фурм, выходящихвнутрь ванны. Дне Фурми проходят через Футеровку печи на уровне откосон ванны радиально под углом.11 к поверхности металла и подуглом 120 одна к другой; две другие фурмы обеспечивают вдувание реагентов струями, касательными к горячей зоне нанни третья группа Фурм, смонтированных на подине печи, обеспечивает ввод реагентов снизу вверх через жидкую сталь струями, оси которых составляют некоторый угол с вертикальной осью ванны.Вдувание кислорода и кислородсодержащих газов обеспечинает сокращение окислительного периода плавки (повышает производительность), дожигание СО до СО с выделением дополнительного колйчестна тепла, перемешивание ванны вихревыми потоками, Вдувание инертных газов уменьшает угар легирующих элементов, способствует повышению качества металла, выплавленного иэ скрапа.Недостатки данного способа продувки следующие: продувка с постоянными интенсивностями приводит к возникновению и сущестнованию в ванне установившихся замкнутых потоков жидкой стали и застройных зон, а это не наилучшие условия для рафинирования; при продувке струями реакционная поверхность единицы объема вдуваемого газа мала (значительно ниже, чем при вводе через пористые огнеупорные материалы), т.е. окислительная способность кислородсодержащих газон н данном случае используется не полностью; образуется малое число крупных газовых пузырей; вследствие чего ухудшаются условия диффузии в них растворенных и стали газов и Флотации неметаллических включений в шлак; вдунание газов струей вследствие ее значительной энергии может привести к разрушению шлакового покрова, защищающего металл от атмосферы печи, к повторному окислению и насыщению другими газами стали уже после раскисления и продувки инертными газами (и во время продувки ими, если они вдуваются струей),а также может происходить эмульгирование шлака, втягивание его мелких частиц в толщу метблла,где онй могут задержаться вплоть до выпуска, т,е, загрязнение ими готовой стали; ввиду того, что фурми расположены ниже уровня жидкого ме" талла, онможет залить их и вывести из строя, если прекратить продувку ванны, содержащей жидкий металл, и поэтому продувку необходимо производить в течение всего пе-риода пребывания металла в ванне,если даже по требованиям окисления,перемешивания или раФинированияпродувку уже можно или даже необходимо прекратить, а это приводитк повышению расхода газа; интенсивность пРодувки должна быть вышеопределенного уровня, при которомпроисходит затекание жидкого ме 1 О талла в Фурьь, и величина этой интенсивности может не соответствовать оптимальной для проведениятехнологических процессов в ваннес помощью продувки (окисление при 15 месей, перемешивание, рафинирование); даже незначительное по времени прекращение подачи газа в фурмуили снижение его давления в подводящей магистрали может привести к2 О попаданию жидкого металла в фурмы,выводу их иэ строя и созданию напечи аварийной ситуации,Целью изобретения является повышение рафинирующего эффекта продувкиЦель достигается тем, что продунку осущестнляют с периодическийзменяющимися интенсивностями черездва или несколько устройств вводагаза н виде мелких пузырьков, например через откосы футеронки печи,выполненные иэ пористых огнеупоровс высокой газопроницаемостью, причем интенсивности ввода газа черезкаждое из устройств изменяются поодному закону со сдвигом по фазе начасть периода, величина которой обратна количеству устройств вводагаза, Продувку осуществляют н течение периодов длительностью 58-6240 каждый, причем максимальная интен-сивность ввода газа зависит от веса жидкой ванны и должна обеспечитьэа нсе время продувки введение всталь 0,805-0,954 имуглекислогогаза на 1 т стали,П р и м е р. Производят загруз-ку печи твердой шихтой, расплавление, прогрев жидкой стали, окисление примесей стали подачей н печьжелезной руды, После снижения содержания углерода в стали до уровня, который на 0,05-0,07 Ъ выше,чемнеобходимо иметь в конце окислительного периода для данной марки стали, производят продувку жидкой стали с периодически изменяющимися интенсивностями ввода газа в сталь.Длительность периода 58-62 с; количество периодов 8; расход газа натонну металла;0,805-0,954 нм 3.Послеокончания продувки сталь раскисляютферросилицием и ферромарганцем,легируют (если это необходимо) и выпускают в ковш, где раскисляют алюминием,- На фиг. 1 показана печь для реау 5 лиэации предлагаемого способа; на734293 Таблица 1 Состав смеси при давлении лтивыпла х мар и стал х стал в Отличие от непродутойстали, Ъ Способ выплавки Отличие от срав- ниваемого,Характеристистали Марка стали едла-,извест- без пр еьнй ный дувки: 5 р 96 13,3 Индекс загрязненности стали неметаллическими включениямиь 1 Л 16,8 59,16,9 60,20, 34 58 ю 752 ОЛ,8 743 3,31 ЗиСниженжанияда в срезульведеницииаН,ие содер- водоротали втате проя опера- продувки 48,22 5 59 23,4 ГЛ фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг, 4 - режим изменения интенсивности ввода газа во времени,Гаэ в ванну 1 жидкой стали вводят одновременно через два участка 2 футеровки откосов печи, расположенные симметрично относительно летки, выполненные иэ пористых огне упорных. материалов, обладающих высокой газопро ицаемостью (см.табл.1) Для печи ДСИ-ЗА при весе жидкой Изменение интенсивностей ввода газа для обеспечения нужного режима продувки,(см. фиг.4) производят одновременным (в определенном. темпе) открытием вентиля на одном трубопроводе (увеличивается с ) и закрытием вентиля на другом трубопроводе (уменьшаетсяС); по достижении максимальной интенсивности С) =с),0,5 5 нм /мин и минимальной интемсивности Ч, = 0 производят открытие (в том же темпе) вентиля на втором трубопроводе и закрытие вентиля на первом трубопроводе. О необходимой максимальной интенсивности судят по достижении необходимого давления газа в трубопроводах, которое измеряется с помощью установленных на них манометров, Интенсивности ввода газа определяются по заранее стали 5 т максимальная ннтенсивнос 1 ь,ввода газа 0,55 нмз/мин,На фиг, 4 даны следующие обозна.чения:и с - интенсивности ввода га.за через йервое и второе устройства газоподвода, нмэ/мин.9,=0,55 нмэ/мин в .максимальнаяинтейсивность ввода газа в жидкуюсталь;р" время, мин 86 52 ю 70 59 к 3 8630 установленной их зависимости от30 давления газа по показаниям ман метров и газовых счетчиков за к рольное время,В табл, 2 приведены результатыиспытаний, указанных сталей, выплавленных тремя способами: предлагаемым, известным и без примененияпродувки, В качестве показателей,сталей, выплавленных беэ продувки,взяты средние по трем плавкам, наиболее близким по химическому составу к экспериментальным плавкам и 5 выплавленным в период, непосредственно предшествующий экспериментам,по испытанию данного способа.Таблица 2734293 Пределпрочности 6 В, кг/мм ф Тенденция кповышению 9 4 0 ГЛ 5 Л Предел текучест6 т, кг/мм ф ОГЛ 4,Относительно удлинение % 15 Л 0 9 Магнитная индукция В,Т, при напряженностимагнитного поля Н 6000 А/м ОЛОГЛ,4 Примеч 15 Л пр оводов е рабо иядукц ным ме ческие качест стве ма 3 сталии 40 Л стальнитопрлей, енитнаячительмеханиют ее- в качелишь иям стал меняется длэлектромагней характерия, деталианическим нпоказ ателиа и в таблигнитопровод15 Л, поэтои 40 ГЛ не п я отливки итных жел истикой я фне подве агруз кам, стали 15 Л це не прн ов исполь му магнит одвергают деталей маг зоотделителяется магржены знаи поэтому не определя одятся.уются детал ым испытани одородазубчатых тверждает- атируеи длительв предлаастью окисму длительталлических увеличиваетс колес редукт ся наблюдени мыми редукто ного времениОперация гаемом спосо лительного и ность плавк включений ия срок службыоров, что иоями за эксплрами в течен(3-5 лет),продувкабе является чериода, поэти не увеличив 45 ется. мула изобретен 5 Вследствие введения; в процесс плавки операции продувками уменьшается на 55 брак по газовым раковинам, пористости, трещинамПреимущества предлагаемого способа следующие:вследствие улучшения магнитных свойств стали 15 Л, выплавленной описываемым способом, увеличивается на 7-12 извлекающая способность электромагнитных сепараторов с магнитопроводами из продутой стали, по сравнению с сепараторами, магнитопроводы которых изготовлены из непродутой стали, причем экономический эффект от увеличения извлекающей .способности сепараторов зависит от вида сепарируемого материала, содержания в нем ферромагнитных включений, стоимости материала ферромагнитных включенийвследствие снижения содержания в стали 40 ГЛ, которая служит мате.риалом литых зубчатых колес, немеПродолжение табл, 2 Способ выплавки сталей, включающий загрузку шихты, ее расплавлением окисление примесей добавками железной руды, рафинирование продувкой жидкой ванны в конце окиспительного периода углекислым газом, рас" кисление и выпуск, о т л и ч а ю -щ и Я с я тем, что, с целью повышения рафинирующего эфФекта, продув. ку металла газом осуществляют черезВ, Синицкая Кор Редакто 608нноготений5, Рауш/36 Ти ПНИИПИ Государпо делам из 113035 Москва,исное каз 2 ажт митета СССРоткрытий.кая наб., д, 4/5 филиал ППП Патентф, г, Ужгород ул, Проектная, 4 9откосы футероэки печи, периодически изменяя интенсивность по откосамс длительностью порядка 58-6 2 с ирасходом 0,805-0,954 нм 3 газа на1 т металла,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССРМ 298213, кл. С 21 С 5/52, 1971.2, Патент ВеликобританииР 1403544, кл. С 7 Х), 1963,3. Патент США Р 3902889кл. 75-12, 1973 (прототип),