Способ выплавки стали

А СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК а) С 21 С 7/1 САНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСК ЬСТВ Ю ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И(71) Череповецкий ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени металлургический завод им. 50-летия ССР(56) 1. Авторское свидетельство СССРИ 603674, кл. С 21 С 7/00, 1978,2. Заявка франции У 2316334,кл. С 21 С 7/10, 1977(54)(57 ) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ, включающий расплавление, обезуглерожива"ние расплава газообразным кислородом,скачивание окислительного шлака,присадку в печь алюминия, кремния,извести и плавикового шпата, легирование в ковше, обработку расплавапечным шлаком и вакуумирование содновременной продувкой расплавааргоном, о т.л и ч а ю щ и й с я.тем, что, с целью повышения качестви магнитных характеристик стали,алюминий и кремний вводят в печьв количестве соответственно 0,100,14 и 0,10-0,15 кг/т стали на1 кг/т стали шлакообразующих,введенных в печь после скачивания окислительного шлака, а вакуумирование начянают после установления расходааргона на продувку, обеспечивающегоосвобождение расплава от шлака наповерхности равной 1,0-20". от всейплощади поверхндсти в ковше.Содержание элементов, вес, 3 Снятиепробы МО А 1 ОЭ Ре МпО СаО Перед выпуском В ковше В ковшепосле обработки аргоном в вакууме 11,76 1,77 0,058 Остальное17,0 0,53 .0,218 - 17,15 17,0 5,47 17,7 20,0 2,05 13,78 0,23 034 21,03 22,63 0,50 1027235 2Изобретение относится к черной вает плавку, требует дополнительногометаллургии, в частности к выплавке перегрева металла в печи, что вкремнистой стали в дуговых печах. свою очередь вызывает повышенный угарИзвестен способ выплавки крем- легирующих элементов и раскислителей.нистой стали, при котором вначалеЦелью изобретения является повывыплавляют полупродукт в конверте- шение качества и магнитных характере, затем производят раскисление Ристик стали.расплава и легирование ферросилици- Поставленная цель достигаетсяем в ковше, после чего металл ва- тем, что по способу выплавки стали,куумируют и присаживают при вакууми включающему. расплавление, обезуглеровании определенное количество роживание расплава газообразным алюминия для связывания азота1 1. кислородом, скачивание окислительноНедостаткем этого способа являет- го шлака, присадку в печь алюминия,ся невозможность удаления серы из кремния, извести и плавикового шпата расплава, так как при его осуществ легирование .в ковше, обработку раслении нельзя получить шлак с высо" плава печным шлаком и вакуумированиекой десульфурирующей способностью. с одновременной продувкой расплава Присадка ферросилиция в нераскислен- аргоном, алюминий и кремний вводят ный металл 1 раскисление и легировав печь.в количестве соответственно ние происходят в ковше одновременно) 20 0,1,0"0,14 и 0; 10-0,15 кг/т стали на приводит к высокому и нерегулируемо1 кг/т стали алакообразующих, ввему угару кремния, загрязнению метал-. денных в печь после скачивания окисла мелкодисперсными включениями крем- лительного шлака, а вакуумирование незема, приводящему к ухудшению начинают после установления расхода магнитных характеристик готовой ста аргона на продувку расплава в козше ли. обеспечивающего освобождение расплаНаиболее близким по технической , ва от шлака на поверхности, равной сущности и достигаемому эффекту яв-20 от всей площади поверхности ляется способ выплавки стали, вклю- в ковше.чаоций расплавление, обезуглерожива- Способ опробован при выплавке ние расплава газообразным кислдродом, электротехнической стали, легировамскачивание окислительного шлака ной 34 кремния, .в 100-тонных дуговых присадку в печь алюминия, кремния,печах. На основании проведенных пла-. извести и плавикового шпата, легиро" вок установлено, что достаточно вание в ковше, обработку расплава эффективная десульфурация стали печпечным шлаком при выпуске из печи З ным шлаком при выпуске из печи и и вакуумирование.,с одновременной про- последующей обработке аргоном в вакудувкой расплава аргоном 2 1. уме происходит лишь в том случаеОднако по известной технологичес- если к моменту выпуска в печи сфоркой схеме сохраняется перелив из ковш мирован достаточно химически активша в ковш и связанные с ним повыше-, 0 ный шлак по отношению к сере при одние содержания азота в расплаве при новременном .обеспечении содержания в переливе и дополнительное окисление стали алюминия на уровне 002-0034. металла кислородом воздуха. Кроме Средние данные по содержанию элетого, наличие в схеме выплавки пере- ментов в опытных плавках даны в лива обработки в два приема затяги" 4 табл, 1 и 2, Т.а б л и ц а 11027235 Т а б л и ц а 2ю ЕСодержание элементов, вес.3 Элементы Перед выпуском В ковше 0,0235 Сера 0,011 0,0053 Алюминийкислоторастворимый ) 0,029Р 0 017 0,021 использовать в процессе обработкиметалла шлаком из-эа недостаточнойпродолжительности контакта шлака иметалла. Продолжительность обработки.ограничивается температурными условиями выплавки. Таким образом, больший расход такого дорогостоящегоматериала, как алюминий, не оправдывается при последующем использова нии алака с высоким содержанием глинозема. Кроме того, присадка алюминияболее 0,14 кг/т на 1 кг/т шлакообраэующих приводит к увеличению остаточных содержаний алюминия в метал- И ле, что приводит к. ухудшению магнитных характеристик стали.Присадка кремния в количествеменее 0,10 кг/т на 1 кг/т шлакообразующих, введенных в печь после скачи вания окислительного шлака, приводит. к недостаточному раскислению металла и шлака, что в свою очередь влечет дополнительный расход алюминияПрисадка более 0,15 кг/т на 1 кг/т 45 шлакообразующих приводит к повышен-,ному: содержанию кремнезема в шлакевследствие, окисления кремния кислородом металла и шлака, что ухудшаетдесульфурирующую способность шлака. 50Указанное необходимое количество .шлака (45-50 кг/т ) достигают присад-. кой 20-25 кг/т извести и 3-5 кг/тплавикового шпата с учетом остаточного окислительного шлака, количество которого на опытных плавках составляет 5- 1 О кг/т, так как полностьюокислительный шлак скацать не удается. С учетом фактического коэффициента распределения серы для получения конечного содержания серы в стали на уровне 0,005-0,0074 необходимо иметь не менее 45-50 кг/т шлакового расп" лава укаэанного состава. Указанных составов шлака достигают, если в печь после скачивания окислительного шлака присаживают на каждый килограмм введенных после окислительного периода шлакообразующих 0,10- О,14 кг/т алюминия и О, 10 О, 15 кг/т кремния. Присаженный алюминий почти полностью окисляется кислородом ме-. талла и остаточного шлака, образовывая глинозем, переходящий в шлак. Из присадки кремния две трети переходит в металл, треть - окисляется образуя кремнезем, .переходящий в шлак. Укаэанные соотношения добавок позволяют сформировать достаточно активный шлак, с помощью которого удаляют серу в процессе выпуска расплава из печи и в период обработки аргоном в вакууме.Присадка алюминия в количестве менее 0,10 кг/т на 1 кг/т шлакообраэующих приводит к недостаточному раскислению валка и металла, при этом не достигается необходимого содержания глинозема в шлаке, что приводит к получению шлака с меньшей серо" поглотительной способностью.Присадка аломния в количестве более О, 1,4 кг/т на 1 кг/т шлакообразующих способствует улучшению; свойств шлака, увеличению его серо- емкости, однако это улучшение свойств шлака не представляется возможным В ковше после обработкиаргоном в вакуумеядр = 010 205) щ 2,5 кг/т хх 100 = 250 кгИ 6= 0,12 (20 + 5 ) = 3,0 кг/т хх 100 = 300 кгилифр 5;(о/ )= 300: 0)65 = 460 кг,1После присадки шлакообраэующихи раскислителей включают печь на5 мин., затем металл со шлаком перемешивают гребками и плавку выпускаютв ковш. К моменту выпуска шлак содержит вес,4: БЮ 12,2; А 12022,1;СаО 52; ГеО 3,23; МКО 10,45; МпО 1,27Б 0,051.На дно сталеразливочного ковша,оборудованного устройством для бесстопорной разливки и пористой фур. мой для продувки аргоном, присаживают 65/-ный ферросилиций для легирования кремнием около 4,8 т ), Ковшс металлом устанавливают в камеру,замеряют температуру и устанавливаюттребуемый расход аргона, регулируя И его подачу вентилем и добиваясьосвобождения поверхности расплава вковше от шлака на площади 10-203от всей площади поверхности. Устано 102Если количество остаточного шлакапо составу - известково-железистый )на уровне 5-6 кг/т, то присаживают25 кг/т извести и 3 кг/т плавикового .шпата.При большем количестве остаточного шлака 1,на уровне 7-10 кг/т ) впе 4 ь присаживают меньше низвести "20 кг/т и 5 кг/т плавикового шпата.Наличие некоторого количества остаточного шлака способствует быстромурастворению новой присадки шлакообразующих и формированию нового шлака.Дефференцированная присадка алюминияи кремния для раскисления в зависимости от расхода шлакообраэующихобеспечивает получение окислов алюминия, кремния и кальция в шлаке воптимальных соотношениях с точкизрения десульфурирующей способностишлака.После выпуска металла иэ печи иобработки его печным шлаком при выпуске ковш с металлом устанавливаютв вакуумную камеру и не накрываякамеру крышкой подбирают, такой расход аргона для продувки расплава вковше, который обеспечивает оголение расплава на поверхности, равной10-203 от всей площади поверхностив ковше, После этого, продолжаея продувку аргоном, накрывают камеру крышкой и начинают вакуумирование, Установка оптимального расхода аргона на открытой камере облегчает визуальное наблюдение за поведением металла в ковше. Выполнение этой операции при вакуумировании затруднено, а в некоторых случаях вообще невозможно, так как наблюдению эа поведением расплава в ковше мешает выделяющийся при вакуумировании дым, количество которого значительно, особенно в первые минуты расплава. Контроль расхода аргона по приборам не обеспечивает объективного контроля, так как на приборе фиксируется общий расход - на продувку и утечки, неизбежные в процессе продувки.При расходе аргона с оголением поверхности расплава на площади ме нее 10 расплав недостаточно интенсивно перемешивается, не развиваются в полной мере масообменные процессы между металлом и шлаком, металлом . и газовой фазой.При расходе аргона, сопровождающемся .оголением металла на площади более 20 всей площади поверхности 7235 Фв ковше, происходит перемешиваниерасплава настолько интенсивно, чтов процессе вакуумирования можетиметь место выброс шлака из ковша.Как показали опытные плавки, перемешивание расплава под вакуумом аргоном с расходом, обеспечивающим приатмосферном давлении оголение расплава на,.площади 10-203 площади всейповерхности в ковше, сопровождаетсяэффективным удалением водорода, серы . и неметаллических включений из расп-лаваП р и и е р 1 . Сталь выплавляютв 100-тонной дуговой печи. Шихтасостоит из стального лома и чугуна.После расплавления шихты и нагреваванны до 1600 С печь отключают ипроводят окислительный период, продувая расплав газообразным кислородомчерез сводовую фурму с интенсивностью2400 нм /ч. При достижении содержа- .ния углерода 0,0224 и температуры1660 С продувку прекращают и скачивают окислительный шлак. Количествоостаточного шлака составляет около700 кг (7 кг/т ). После скачиванияшлак в печь присаживают 2000 кг20 кг/т ) извести и 500 кг ( 5 кг/т )плавикового шпата, Количество раскислителей, присаживаемых в печь, рассчитывают следующим образом.7, 10272 вив нужный расход аргона, накрывают камеру крышкой и начинают вакуумирование расплава. Обработку вакуумом проводят в течение 15 мин, постепенноувеличивая разрежение в камере до 3-5 мм рт.ст, Выдержка при указанном давлении составляет 5 мин. По окончании вакуумной обработки ковш с металлом подают на разливку.Готовый металл содержит,Ф: С 0,032 1 ф Я 2 9 Т; Мп 0,1 Т; 8 О,ООТ Б 0,008;А 1 0,018; О О,ООЬ.П. р и м е р 2 . Плавку выполняют по технологии, аналогичной примеру 1. По достижении содержания углерода 0,0194 и температуры ванны 1670 С кислород отключают, скачивают окислительный шлак,.содержащий до 60 РеО., Остаточное количество шлака составляет около 500 кг (5 кг/т ) Бросковой машиной присаживают 2500 кг 25 кг/т известя и 500 кг ( 5 кг/т) плавикового шпата. Количество присаживаемых в печь для раскисления алюминия и кремния составляет соответственно:Яд Ор 1 1 (25 + 5,) - 4,2 кг/т хх 100 = 420 кгс= 0,15 125 + 5) я 4,5 кг/т х, х 100 = 450. кгРели(659 о)=.; 450:0,65 = 690 кгДля быстрого формирования шлака печьвключают на 7 мин, размешивают ванну гребками и плавку выпускают вковш. Вакуумную обработку металлапроводят по технологии, аналогичной описанной в примере 1.Готовый металл содержит,Ф: С 0,029;83. 3,02; Мп 0,20, 8 0,005, И 0,009;0 0,0038, А 1. 0,022.При внедрении предлагаемой технологии выплавки в электросталеплавильном цехе Череповецкого металлургического завода удалось снизить отбраковку литых слябов и горячекатаногоподката по дефектам "газовый пузырь",.трещина", снизить загрязненностьметалла неметаллическими включениями,улучшить структуру литого металла,повысить выход высших марок электротехнических сталей.Кроме того, удалось улучшить рядтехнико-экономических показателейвыплавки в сравнении с ранее применявшейся технологией по схеме с легированием в печи и без вакуумной обработки табл, 3),- о о.з о 8 о Эу хх ох хо азх ооео э л:ах л СО м% С лс зодхл 1 фф оое еаос схСс." Эх з У Х о эм ае с х эх э2 е Х 1 ЭХЩ эс ас х 1 11 1 1Е " о Е У о 1е дФхло ес 1-,о Охами схоо еххх. к1 К Есх:х о .ох Со 1 О,асЭ Зео 1 1 оа 1 1 Х О,э э 11.С Хф 1 йЕУ 5Заказ 4675/29 Тираж 568Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 афилиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 11 10272Годовой экономический эффект от снижения расхода раскислителей и легирующих; добавочных материалов, сокращения продолжительности плавки, .расхода электроэнергии, увеличения % 35 12выхода годных слябов в электросталеплавильном цехе и подКата в листопрокатном цехе составляет при годовомпроизводстве в 10 тыс. т около240 тыс. руб,