Способ внепечной обработки стали

(5 ОПИ НИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ У СВИ,ЦЕТЕЛЬСТВ АВТО Изобретен ной металлурги но при внепечнЦель изобр ни обработки, повышение качПоставлен в способе внеп овш, включ в плавильн огретый к их материа рафиниров ставу и тем еской дуги, ретению,асти чер- пользовалава.ие времеу стали и установке печь-к ку полупродукта пуск его в разшла кообразующ ность расплава, химическому со мощью электрич гласно изоб ие относится к об и и может быть и ой обработке рас етения - сокраще затрат на выплав ества металла, ная цель достигает ечной обработки ающем выплавом агрегате, выовш, введение лов на поверхку и доводку по пературе с пои разливку, соматериалы,ся тем, что еталла на ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(71) Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им,И П.Бардина(56) Изв. вузов ЧМ, 1989, М 8, с.23 - 27.Морозов А.Н, Современное производство стали в дуговых печах. М.: Металлургия,1987, с. 149-152,(54) СПОСОБ ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИСТАЛИ(57) Сущность: материалы, используемыедля внепечной обработки, предварительнозагружают в пустой ковш установки и расплавляют, нагревают и обрабатывают их с. помощью электродугового либо плазменного нагрева, после чего в этот ковш с жидкими материалы выпускают подлежащийобработке полупродукт и по достижениитребуемого состава и температуры металлапроизводят его разливку. Расплавление материалов осуществляют с помощью одногоэлектрода либо плазмотрона, расположенного соосно с ковшом, и дуги постоянноготока, а после выпуска из плавильной печиполупродукта в ковш с предварительно рас.,Ж 181222 плавленными материалами, дополнительно обрабатывают его на установке печь-ковш.Шлакообразующие материалы вводят поверх слоя частично, либо полностью расплавленных маталлических материалов, которые во время расплавления в печи-ковше подвергают вакуумной обработке. Кроме того, ковш подают к плавильному агрегату под той же крышкой, под которой производилось плавление материалов, а выпуск ме-талла в ковш осуществляют через отверстие в крышке для плазматрона либо электрода.Расплав материалов, используемых для внепечной обработки, продувают аргоном или азотом через пробку в ковше во время его передачи к плавильному агрегату и во время выпуска в него плавки, азотирование также ф осуществляют путем обработки азотсодержащей плазмой и продувкой азотом через иробку, причем в качестве мате риалов могут использоваться замасленные лом, отходы и стружка, которые подвергаются при этом ф термическому обезжириванию, Кроме того, во время предварительного плавления и обработки материалов в ковше производят их науглероживание из расчета получения уг- Ж лерода в пределах марочного после выпуска ф в ковш полупродукта из плавильной печи, ЯЬЭиспользуемые для внепечной обработки, предварительно загружают в пустой ковш установки, нагревают, расплавляют и обрабатывают путем вакуумирования и/или продувки инертным газом или азотом через пористую пробку в ковше, причем продувка не прекращается и во время его передачи от стенда нагрева к плавильному агрегату и во время выпуска в него плавки.Предварительное расплавление материалов, используемых для внепечной обработки, осуществляют с помощью дуги постоянного тока, горящей между расплавом и одним электродом или плазмотроном, расположенным соосно ковшу, кроме этого в ковш загружают металлические материалы,.зажигают плазменный либо дуговой разряд, после чего поверх слоя частично либо полностью расплавленных металллических материалов вводят шлакообразующие.материалы, помимо этого после предварительного расплавления материалов, используемых для внепеченой обработки, ковш подают к плавильному агрегату под той же футерованной крышкой, под которой производили плавление материалов, а во время выпуска металла в ковш струя проходит через отверстие в крышке для плазмотрона либо электрода, также новизна усматривается в том, что во время предварительного плавления материалов, используемых для внепечной обработки, их азотируют путем обработки азотсодержащей плазмой и продувки азотом через пористую пробку, кроме того в качестве материалов, подвергающихся предварительному плавлению и обработке, используют замасленные лом и отходы, которые при атом подвергаются термическому обезжириванию, помимо этого новизна усматривается в том, что во время предварительного плавления материалов, используемых для внепечной обработки, производят их науглероживание из расчета получения содержания углерода в пределах марочного после. выпуска в ковш полупродукта из плавильной печи.Сущность изобретения состоит в следующем, Легирующие, раскислители и шлакообразующие материалы, используемые для внепечной доводки металла, заваливаются в ковш установки печи-ковш и расплавляются с помощью дугового либо плазменного разряда. Одновременно с этими материалами в ковш могут заваливаться и подвергаться плавлению отходы выплавляемой марки или других подходящих по химическому составу марок, которые имеют габариты, позволяющие подавать их в ковш, Этот прием позволяет существенно повысить долю об 30 35 Образовавшийся во время плавлениясинтетический шлак раскисляется лигатурой, имеющей высокое содержание легиру ющих элементов и раскислителей, что резкоповышает его рафинирующие свойства, в том числе способность осуществить десульфурацию, В этот период протекает также интенсивное рафинирование лигатуры из 45 ферросплавов, раскислителей и отходов отвредных примесей и неметэллических вклю- Очений, всегда в больших количествах присутствующих в ферросплавах. Затем ковш с расплавом подается к плавильному агрегату 50 и в него производится выпуск полупродукта.В случае, если по окончании выпуска металл имеет близкие к требусмому химический со 55 10 15 20 25 ходов в шихте, используемой для производства стали при выплавке полупродукта в агрегатах типа конвертора, а также повысить усвоение из отходов легирующих элементов по сравнению с введением их в плавильный агрегат, Во время плавления материалов в ковше происходит также, высокотемпературный разогрев футеровки ковша, тэк что не требуется специального стенда, времени и расхода топлива и кислорода для этой операции, В начале плавления после зажигания разряда дуги горит частично или полностью в "колодце" из твердой шихты. В это время вводится мощность максимальная, а эффективность использования тепла во много раз выше, чем в случае способа-прототипа, когда материалы вводятся по ходу внепечной обработки в ковш с металлом с температурой 1500 - 1600 С, и необходимо передать тепло на их плавление при этой температуре в условиях, когда вводить большую мощность нельзя из-за низкой стойкости футеровки, а тепловые потери ковша велики, После частичного плавления и оседания шихты на дно ковша дуга начинает гореть открыто и происходит высокотемпературный разогрев его футеровки и доплавление материалов, используемых для внепечной обработки, Вводимая в этом случае мощность может снижаться, Облучение футеровки в этот момент также играет положительную роль, вызывая ее необходимый разогрев и аккумулирование тепла, в отли-. чии от способа-прототипа, когда облучение дугами предварительно уже разогретой футеровки только увеличивает ее износ став, температуру и чистоту по содержанию примесей он может непосредственно передаваться на разливку или после продувки аргоном и корректировки согтавэ без передачи на стенд установки печь-ковш В случае необходимости более серьезной доводки ковш с металлом передается обратно нэ стенд установки печь-ковш,Во время предварительного плавления время всего периода плавления и обработки и обработки материалов для внепечной до- материалов для внепечной доводки и првводки на установке печь-ковш производит- кращается только в момент интенсивного ся продувка инертным газом или азотом кипения и вспенивания расплава при его через пористую пробку или их вакуумная 5 вакуумировании, Этот прием обеспечивает обработка. Продувка расплава инертным га- кроме интенсивного перемешивания расзом или азотом через пористую пробку мо- плава его защиту от атмосферы и дегазации, жет продолжаться и во время передачи а в случае подачи азота и азотирование. При ковша от стенда нагрева к плавильному аг наличии крышки на ковше целесообразно регату и во время выпуска в него плавки, . продолжать продувку расплава эргоном илиВакуумирование материалов для вне- . азотом, смотря по сортаменту, и во время печной доводки на предварительном стенде внепечной обработки к плавильному агрегаобеспечивает дополнительное повышение ту и во время выпуска в него плавки. Данное качества металла при последующей абра решение создает надежную защиту расплаботке полупродукта синтетическим шлаком ва от взаимодействия с воздухом и не только и лигатурой за счетуменьшения содержа- предотвращает окисление легирующих и ния газов и лучшего раскисления шлака, рост содержания водорода в расплаве лига- Кроме этого сокращается суммарное время .туры и синтетического шлака, но и позволя. внепечной обработки ввиду того, что из до ет снизить содержание этого элемента, бавляемых материалов (ферросилиций, из- Этим достигается сокращение необходимо- весть) легче удалить газы, в частности го времени внепечной обработки.и повыше- водород, предварительно их вакуумируя, ние качества металла. В ковше вэтотпвриод чем когда эти газы растворены во всем объ- также продолжаются процессы раскислееме обрабатываемого металла, Вакуумиро ния лигатуры и шлака и повышены их рафивэние расплава легирующих раскислителей ниру:ощие свойства, При наличии и шлакообразующих осуществляется как футерованной нагретой крышки. перемешиплавлением их в вакууме с использованием. вание расплава лигатуры и шлака в ковше специального вакуумного плазмотрона, так не сопровождается существенным увеличеи путем плавления при нормальном давле- ЗО нием тепловых потерь, Продувка расплава ниии последующего вакуумирования, затем через пробку азотом применяется при выковш подается к плавильному агрегату и в плавке азотируемых марок сталей или станегопроизводитсявыпускплавки,Приэтом лей, на которых азот не оказывает время предварительного плавления и ваку-, отрицательного влияния.умирования материалов для внепечной об Во время выпуска плавки полупродукт работки стали меньше в первом случае при интенсивно перемешивается с синтетичеиспользовании вакуумного плазмотрона, ским шлаком и лигатурой и происходит рат.к, операции плавления и вакуумирования 40 финировэние металла от серы, кислорода, в этом случае совмещаются, включений, а также усреднение состава. ИзВ то же время, как доказали исследова- вестно, что во время выпуска скорость этих ния, использование вакуумного плазмотро- процессов возрастает в десятки и сотни раз на и совмещение нагрева и вакуумирования . по сравнению с тем, когда твердые шлакометалла в ковше по известному способу по 1 обрэзующие просто вводятся на поверхностислевыпуска туда полупродукта из плавиль- расплава в ковше и затем плавится. Этот ного агрегата встречает серьезные эффект и используется в способе-аналоге, трудности, связанные с тем, что во время но в отличие от этого способа, по которому вакуумирования металл "вскипает" и запол- предварительное расплавление легируюняет специально оставляемое свободное 50 щих и шлакообразующих производится в пространство в ковше, которое составляет. специальной плавиковой печи типа ДСП, около 1 м, В то же время длина дуги в ваку- эта операция производится непосредственуме должна быть значительно больше, чем но в ковше. Кроме зкономических преимупри атмосферном давлении, из-за более ществ, связанных со снижением расходов низкого напряжения на ней и соответствен по переделу при эксплуатации печи-ковша, но не остается места под крышкой ковша это обеспечивает повышение усвоения ледля ее горения. Увеличение высоты ковша гирующих и раскислителей на лигатуры, увеличивает тепловые потери, расход огне- Так, при выпуске лигатуры в ковш на воздуупоров, его массу и грузоподъемность обо- хе из специальной плавильной печи неизрудования, т,е. приводит к существенным бежно происходит окисление этих затратам. элементов, т.е, себес 1 оимость стали снижаПродувка инертным газом или азотом ется еще и за счет уменьшения расходов нэ через пористую пробку производится во шихтовые ма 1 сриалы, С другой стороны ис 181222110 20 30 40 пользование изобретения приводит также и к возрастанию качества металла.Зто происходит потому, что во-первых, отсутствует размыв Футеровки ковша во время выпуска в него расплава синтетического шлака и лигатуры и соответственно не ухудшаются свойства шлака и качество обрабатываемого металла, что имеет место в способе-аналоге, Во-вторых, качество ме. талла повышается также и в результате того, что в случае, если эа время выпуска полупродукта из печи е ковш и последующей продувки металла аргоном через пробку невозможно получить необходимый состав металла и температуру, ковш направляется обратно на установку внепечной доводки, где и производится окончательная обработка расплава, в том числе и вакуумироваиие, когда это требуется.Качество сталй по сравнению с известным способом обработки расплава синтетическим шлаком. и лигатурой возрастает также и е результате снижения водорода даже без применения вакуумирования. Это достигается тем, что во время расплавления шлакообразующих и лигатуры в печи-ковше производится продувка расплава через пористую пробку в днище сухим аргоном или азотом, При этом эффективно удаляется как водород, содержащийся в расплаеляемых материалах, так и предотвращается поступление влаги нй воздухе. При расплавлении же синтетических шлаков в обычной флюсоплавильиой печи содержание водорода е них наоборот повышается по сравнению с исходными материалами и в дальнейшем ведет к росту концентрации водорода в об" рабатываемом металле.По сравнению с прототипом, по которому твердые шлакообразующие, легирующие и раскислители вводят е ковш установки внепечной доводки во время или после выпуска в него полупродукта из плавильного агрегата, изобретение обеспечивает сокращение времени внепечной доводки и затрат на ее проведение, а также повышение качества металла. Сокращение времени обработки связано с резким ускорением процессов десульфурации, раскисления, удаления иеметаллических включений во время интенсивного перемешивания жидких шлака и лигатуры с полупродуктов ео время его выпуска, а также с резким повышением эффективности плавления и нагрева материалов, используемых для внепечной обработки согласно изобретению, кэк это описано выше, При этом сокращаются не только время обработки после выпуска полупродукта в ковш, но и суммарное время с учетом длительности плавления материалов е ковше, Во время енепечной обработки сокращается также и потому, что во время плавления шлакообразующих и легирующих, содержащих иногда значительное количество водорода, е ковше с продувкой эргоном или азотом происходит эффективное его удаление и е дальнейшем отпадает необходимость в проведении вакуумирования - длительной и дорогостоящей операции и связанного с ней дополнительного нагрева металла или сокращается время этих операций. Вакуумирование материалов для енепечной обработки также требует меньше времени, чем еэкуумирование всего обьема металла и позволяет достичь высокого качества, т,к. сэм исходный. металл, например конверторный, содержит незначительное количество газов, Повышение качества металла определяется несколькими Факторами, Во-первых, достичь необходимого качества металла при использовании известного способа-прототипа часто не удается из-за недостатка времени на проведение обработки, т,к. установка печь-ковш должна работать в комплексе с такими высокопроизеодительными агрегатами, как конвертор или дуговая печь. В этом случае применение изобретения, требующего меньше времени, ведет и к повышению качества металла, а также позволяет большую часть стали обрабатывать на установке внепечной обработки.Во-вторых, качество металла повышает- ся благодаря формированию высокоактивного хорошо раскисленного шлака с очень,низкой активностью кислорода. Зто происходит потому, что плавлекие шлэкообрэзующих производится в контакте с лигатурой:из легирующих и раскислителей и при этом концентрация в ней раскислителей во много раз больше, чем е обьеме всего металла, когда они вводятся в ковш, после выпуск плавки, В-третьих, качество металла возрастает в результате снижения содержания в нем газов, и при продувке расплава инертными газами при передаче ковша.нэ разливку и во время выпуска в него плавки,Себестоимость стали, производимой с использованием внепечной обработки по настоящему изобретению, снижается по сравнению с обработкой по способу-прототипу благодаря двум факторам,В результате сокращения затрат непосредственно нэ внепечную обработку ввиду сокращения времени обработки, исключение в некоторых случаях необходимости еэкуумирования металла, э также из-за отсутствия необходимости в специальном стенде и проведения соответствующей опения разряда. Кроме этого более позднеевведение шлакообразующих материалов способствует повышению стойкости футеровки ковша. Конкретный момент введения шлакообразующих определяется количеством расплавляемых металлических матери 55 рации по высокотемпературному разогревуфутеровки ковша,Себестоимость стали снижается в ре-зультате повышения доли отходов в шихте,идущей на производство стали, в случае вцплавки исходного мсталла в агрегате с ограниченным использованием отходов (типаконветора) и повышения усвоения легирующих из этих отходов при выплавке исходного металла как в конверторе так и в 10электропечи,Предварительное расплавление материалов, используемых для внепечной обработки в печи-ковше осуществляется спомощью одного вводимого по оси ковша 15электрода либо плазмотрона и соответственно дуги постоянного тока, Этот приемобеспечивает увеличение стойкости футе ровки по сравнению стрех электродной схемой,и плавлением дугой переменного тока. 20Это связано не только с равномерной тепловой нагрузкой на стены, но и стем, что при, плавке дугой постоянного тока под электродом образуется значительно более широкий"колодец" конической формы и соответственно больший слой расплава защищает впервый период дно плавильной камеры.Большая стойкость футеровки способствуетповышению рафинирующих свойств шлакаи повышению качества металла. Большая 30длина дуги на постоянном токе полезна приосуществлении изобретения, т.к. способствует прогреву стен ковша, Кроме этого применение плазменного нагрева болееэффективно защищает поверхность расплава от взаимодействия с воздухом, что такжеведет к повышению качества металла,В ковш сначала загружают металлические материалы, после чего зажигают плазменный либо дуговой разряд и после этого 40поверх слоя частично либо полностью расплавленных металлических материалов вводят шлакообразующие материалы, Этотприем обеспечивает более простое и надежйое зажигание дуги (разряда), т.к, если сначала заваливаются шлакообразующие.материалы, а затем электрод ИЛИ плазмотрои.опускается до контакта с шихтой, под электродом или катодом плазмотрона могут оказаться не электропроводные материалы и 50цепь не замыкается. В этом случае необходимо использовать йлазмотрон с дежурнойнезависимой дугой для стартового периодаили какие-либо другие приемц для зажигаалов и шлакообразующих, из газонасыщенностью, конкретной технологией внепечной обработки и стоящими перед ней задачами,Ковш после предварительного расплав. ления в нем материалов для внепечной обработки подают к плавильному агрегату под той же футерованной крышкой, под которой производили плавление материалов, а во время выпуска металла в ковш струя металла проходит через отверстие в крышке для плазмотрона либо электрода. Этот прием обеспечивает снижение тепловых потерь во время передачи ковша от стенда нагрева к плавильному агрегату, а также снижение окисления легирующих элементов и раскислителей из расплава лигатуры. Также повышается качество обрабатываемого металла, т.к. расплав лигатуры и синтетического шлака защищен в этом случае от контакта с воздухом и в нем не возрастает содержание газов.Во время предварительного плавления в ковше материалов их азотируют путем обработки азотсодержащей плазмой и продувке азотом через пористую пробку, Этот технологический прием применяется при производстве азотируемых марок сталей и обеспечивает экономию азотированных ферросплавов или сокращение времени плавки если азотирование осуществляется из газовой фазы. Эффективность проведейия азотирования во время плавления ферросплавов и раскислителей в ковше определяется тем, что лигатура имеет значительно большее содержание таких элементов, повышающих растворимость и скорость перехода азота в металл, как хром, марганец, ванадий. Другим фактором, увеличивающим скорость азотирования, является развитая поверхность крупных материалов в начале плавления, их низкая температура и наличие интенсивного перемешивания образующегося расплава азотом через пробку. При этом для повышения скорости азотирования желательно одновременно с продувкой азота через пробку осуществлять обработку расплавляемых материалов йзотсодержащей плазмой посредством плазмогрона, Все это обеспечивает преимущества перед проведением азотирования как в плавильной печи, например плазменной, так и в ковше после выпуска туда плавки;В качестве материалов подвергающихся предварительному плавлению и обработке, используют подходящие па составу и крупности лом и отходы, в том числе стружку. На металлургических заводах всегда имеются лом и отходы, имеющие состав, близкий к выплавляемой марке и не требующие окислительной обработки, В то же время при выплавке металла по известным способам они заваливаются в плавильнь 1 й агрегат электропечь или конвертор) вместе с остальной шихтой и производится кислородная продувка для обезуглероживания, дефосфорации и т.д. При этом неизбежйо окисляются легирующие элементы и раскислители, содержащиеся в этих отходах. Повышение эффективности теплопередачи в ковше установки при обработке металла по заявляемому способу и снижейие времени необходимого для внепечной обработки по-. зволяет производить плавление значительно больших крличеств материалов, чем обычно присаживаемых в ковш 1-5% от массы обрабатываемого металла, Вследствие этого имеется возможность загружать упомянутые лом и отходы в ковш для предварительного плавления и обработки и этим повысить эффективновть их использования и снизить себестоимость стали.В качестве материалов, подвергающихся предварительному плавлению и обработке используютсязамасленные лом и отходы, которые при этом подвергают термическому обезжириванию, Утилизация замасленных отходов встречает серьезные трудности на металлургических заводах, Так, при их непосредственной завалке в электропечь или конвертор продукты разложения масел, выделяясь через различные неплотности, загрязняют атмосферу в цехе и вне его, Надежно уплотнить эти агрегаты не представляется возможным, поэтому единственным решением для снижения пылегазовыделений является оснащение их мощной газоотсасывающей системой. Эта систеЖ,естественно, всегда рассчитывается на удаление пыли и газов, образующихся при кислородной продувке ванны, и быстро выходит из строя при попадании в нее паров масла, т.к. она для этого не приспособлена. Все зто конечно увеличивает расходи на ремонт и эксплуатациэсистемы во время ее простоев. Другим, иопользуемым на практике путем для утилизации замасленных отходов, является создание специального дорогостоящего оборудования для предварительной обработки этих материалов.По предлагаемому способу загрязненные маслом отходы загружаются в ковш установки печь-ковш и во время их предварительного плавления происходит термическое разложение органических соединений и удаление образующихся продуктов.В отличие от электропечи или конвертора в этом слуэе не представляет сложности хорошо уплотнить крышку ковша и полностью удалять газы из рабочего пространстваковша без подсоса воздуха с помощью дымоотсосной системы небольшой производи 5 тельности, которая специально рассчитанана такой режим работы. Пары масла при,этом могут конденсироваться нэ холодильнике и образующийся продукт может применяться как вторичные нефтепродукты,10 Все это снижает расходы на производствостали и ее себестоимость.Во время предварительного плавленияматериалов, используемых для внепечнойобработки, производится их науглерожива 15 ние из расчета получения содержания углерода,в пределах марочного после выпуска вковш полупродукта из плавильной печи. Известно, что значительное науглероживаниеметалла представляет серьезную проблему20 в большой металлургии, Эта операция, в частности, необходима, когда при выплавкестали с высоким содержанием углерода вконверторе осуществляется значительнаяпередувка расплава чугуна и лома, э затем25 производится науглероживание металла вковше до марочного состава,По .известным способам для науглероживания применяется продувка стали в ковше порошком графита с помощью30 специальной установки для вдувания порошков. Этот способ относительно дорог,т.к, требует расходов на строительство иэксплуатацию установки для продувки порошками, а также на.специальное отделе 35 ние помола порошков. Кроме того,необходимо время как собственно на введение порошка графита, так и на нагрев металла из-за эндотермичности реакциирастворения углерода, и не гарантируется40 стабильное содержание этого элемента. Поданному изобретению углерод вводится вковш в виде кокса и графитового боя вместесдругими материалами для внепечной обработки стали и во время их предварительного45 плавления науглероживает расплав. Послевыпуска металла полупродукта) в ковш сэтим расплавом лигатуры и синтетическогошлака обеспечивается быстрое и стабильное получение необходимого содержания50 углерода в стали без специальных затратвремени и специального оборудования.Кроме того, углерод, когда он имеет значительную концентрацию, является хорошимраскислителем, не образующим неметалли 55 ческих включений Поэтому в высокоуглеродистом рэсплаве лигатуры, состоящей изферросплавов и отходов, происходит активное восстановление неметаллических включений, всегда в большом количествесодержащихся в Ферросплавах. нэ стадии50 левыпускного отверстия, Печной шлак при этом отсекался. Общая продолжительность-предварительного плавления материалов предварительного плавления материалов,При этом также повышаются рафинирующие сгойства шлака. Развитию углеродногораскисления способствует локальный перегрев расплава в зоне пятна дуги, Многократно эффект углеродного раскисленияусиливается при предварительном плавлении материалов для внепечной обработки ввакууме, Описанный технический приемобеспечивает уменьшение времени внепечной обработки стали, повышение ее качества и снижение затрат на ее производство.Пример использования изобретения,Исходный металл (полупродукт) выплавлялся в плазменной печи с кераМическим тиглем емкостью 1 т, ооборудованнойэркерным выпуском. При этом в той же печимоделировалась в случае необходимостивыплавка полупродукта в конвертере. Предварительное плавление материалов, используемых для внепечной обработки, исобственно внепечная обработка проводи,лась нэ установке печь-ковш емкостью 1 т,Установка печь-ковш состоит из стендаподогрева плазменной дугой постоянноготока, сталевозной тележки и корша. В соСтав стенда входит один плазмотрон с механизмом перемещения, две стальныеводоохлаждаемые крышки с механизмомперемещения (одна вакуумная, а другая дляработы при нормальном давлении), системаподачи кусковых материалов в ковш, вакуумная система, система снабжения технологическими газами, гаэоотсос и рабочаяплощадка. Стенд подключен к источнику питания с иристорным управлением, рассчитанным на максимальный ток до 5 кА имаксимальное напряжение 400 В,Кроме того, установка для внепечной доводки оборудована специальным загрузочнымустройством, и редназначенным для завалки в ковш материалов, подлежащих расплавлению, с помощью специальнойкорзины, аналогичной используемой для загфрузки дуговых печей, поскольку система 4подачи кусковых материалов не рассчитанана использование отходов,Сталевозная тележка перемещается порельсам с помощью привода и имеет контактные приспособления для подвода токак выводам подовых электродов, установленных на ковше. КовШ. установки внепечнойобработки оборудован двумя металлокерамическими подовыми электродами и пористой пробкой в днище для продувки 5расплава газами, Когда ковш обрабатывается на стенде, он накрывается специальнойводоохлаждаемой крышкой, состыкованнойс системой подачи кусковых материалов, газоотсосом и т,д., э под этой крышкой раэме 5 10 9 е 15 20 25 30 35 40 щается неводоохлаждаемая огнеупорная крышка-свод, опирающаяся на сводовое кольцо, Эта вторая крышка-свод применяется для снижения тепловых потерь и крепится быстроразъемными соединениями к верхней крышке, Поэтому, когда ковш после предварительного плавления в нем материалов подается к плавильному агрегату, она может отсоединяться от верхней стационарной крышки и перемещаться вместе с ковшом, На описанном металлургическом оборудовании осуществлялось опытно-промышленное опробование изобретения при производстве конструкционной легированной стали 15 Г 2 АФ и шарикоподшипниковой стали ШХ 15.Технология внепечной обработки конструкционнной легированной, стали 15 Г 2 АФ следующая. Полупродукт выплавляли в плазменной печи, для чего углеродистый железный лом и отходы типа 15 Г 2 ЯФ и близких по составу марок расплавляли, э затем обезуглероживали до 0,12, Во время плавки полупродукта ковш ставился на тележку и подавался на стенд обогрева, При этом производилась завалка в него посредством корзины, как это описано выше, 17,5 кг ферромарганца, 2,7 ферросилиция ФС 65, 1,4 кг алюминия, 2,1 кг феррованадия и 150 кг собственных чистых и подходящих по гябаритам отходов выплэвляемой марки. Ферросплавы загружались на низ корзины, а сверху отходы вместе.со шлакообраэующими (25 кг извести и шпата в соотношении 4:1), После этого ковш накрывался крышкой, подавался аргон в плазмотрон и нэ пробку и производилось зажигание дуги, В первый период после этого дуга полностью горела в проплавленном колодце и происходило интенсивное плавление шихты, После ее оседания дуга начинала облучать стены и прогревать футеровку. Длина дуги в этот период поддерживалась около 15 см. После расплавления ферросплавов и отходов, а также образования активного хорошо восстановленного шлака ковш подавался к плазменной печи, в которой в этот момент заканчивалась плавка, и производился выпуск в него полупродукта из аркерного стадля внепечной доводки составила 25 мин, Вслед за выпуском ковш обратно перемещался на стенд, где обогревался в течение 5 мин при перемешивании расплава аргоном и после этого передавался на разливку,В результате существенно снизилось суммарное время внепеЧной доводки металла по сравнению с прототипам с учетом кэквремени предварительного плавления материалов, так и обработки плавки после выпуска, исключена операция высокотемпературного разогрева футеровки ковша на специальном стенде, повышено качество металла и снижена себестоимость стали 15 Г 2 АФ. Время внепечной обработки снизилось с 55 до 30 мин в сумме.Существенно возроела ударная вязкость листов из стали 15 Г 2 АФ (с 11,0 до 14,3 кгс,м/см", которая является основным качественным показателем для этой марки, идущей на производстве сосудов, работающих под давлением. Возрастание .ударной вязкости произошло, как в результате повышения чистоты металла по таким вредным примесям, как сера и кислород, так и в результате изменения условий раскисления кальцием. За счет уменьшения содержания водорода в металле с 4,1 до 2,0 см/100 г был ликвидирован брак по флокенам. Себестоимость слитков из стали 15 Г 2 АФ в условиях опытного производства снизилась, Стойкость футеровки ковша повысилась с 31 до 61 плавки, в среднемТехнология внепечной обработки шарикоподшипниковой стали ШХ 15 следующая, В плазменной печи расплавляли чушковый чугун, при его нагреве до 1300 С, печь отключалась, и производились завалка лома (9 и продувка ванны кислородом. Печь после этого не включалась. После окончания кислородной продувки производился выпуск полупродукта в,ковш с предварительно расплавленными и обработанными материалами. Расплавление и обработка материалов производилась следующим образом, Ковш на тележке подавался к стендунагрева установки печь-ковш и в печь заваливались с помощью корзины 200 кг отходов и лома стали ШХ 15; 15,7 кг углеродистого феррохрома; 4,5 кг ферросилиция; 3,4 кг ферромарганца и 0,5 кг алюминия. 8 качестве лома использовались вышедшие из строя подшипники и машиностроительные отходы производства подшипников, а также стружка, Эти материалы были загрязнены смазочными органическими веществами и специальной очистке и обработке не подвергались. Вслед за этим ковш перемещался под крышку установки печь-ковщ, зажигалась дуга и производилось плавление этих материалов и разогрев футеровки ковша. Масла при этом под действием высоких температур возгонялись, разлагались и образующиеся продукты этих процессов удалялись дымоотсосной системой из ков- ЩЭ.Нэ пути отходящих газов был установлен специальный холодильник, нэ котором пары масла конденсировались с образованием вторичных нефтепродуктов, Через 1215 мин после включения установкиосуществлялось введение шлакообразую 5 щих (известь и шпат в соотношении 4:1) вколичестве 25 кг поверх слоя расплавляемых металлических материалов, За 2-3 миндо окончания плавки полупродукта стенднагрева отключался и ковш вместе с нижней10 футерованной крышкой-сводом. подавалсяна тележке к плавильной печи, где в негопроизводился выпуск металла, Время предварительного расплавления материалов вковше с одновременным обезжириванием с15 последующей обработкой шлаком составили ЗО мин. При этом непрерывно производи. лась продувка расплава через пробку,которая не прекращалась и когда ковш подавался к печи и во время выпуска из печи20 плавки. Вслед за выпуском ковш перемещался обратно на стенд и подвергался обработке на нем в течение 7 мин сподогревом и после этого подавался на разливку.25 Использование изобретения позволилосущественно снизить время внепечной обработки металла. Повысилось его качество иснизилась себестоимость, В. несколько разповышено количество лома и отходов в ших 30 те, исключена. операция высокотемпературного разогрева футеровки ковша наотдельном стенде. Так, время внепечной об- .работки снизилось по сравнению с прототипом с 50 до 37 мин, содержание серы и35 кислорода уменьшилось с 0,003 и 0,002 до0,001% того и другого, содержание неметаллических включений уменьшилось с 0004 до0,002, Себестоимость слитков стали ШХ 15 вусловиях опытного производства снизилась40 с 597 до 467 руб/т.Возросла доля использования лома и,отходов в шихте с 9 до 27,2 Ов сумме в печии в ковше, снизился расход легирующих ираскислителей,45 При опробовании изобретения былатакже отработана технология выплавки стали ШХ 15, позволяющая еще больше повысить экономичность процессов за счетувеличения доли отходов и лома в шихте.50 Для этого производили науглероживаниеотходов и ферросплавов прй их предварительном плавлении в ковше, а полупродуктв печи передувался до низких концентрацийуглерода(О,ОЗЯ. Науглероживание на ста 55 дии предварительного плавления материалов обеспечивает высокое и надежноеусвоение этого элемента и стабильность механических свойств стали ШХ 15, Эту операцию при проведении исследованийосуществляли по двум вприлнтдм Г 1 о и.Рво1812221 Формула изобретения Составитель А,ДонецТехред М,МоргенталКорректор А.Мотыль Редактор Заказ 1559 Тираж Подписное ВН ИМЭПИ Государственного комитета по изобретениям и открытия,1 при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская нэб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 му варианту науглероживание производили при нормальном давлении. а по второму в вакууме, что создавало благоприятные условия для углеродного раскисления металла и снижения содержания неметаллических включений.Таким образом, установка печь-ковш, которую раньше можно было так назвать с. большой натяжкой, т,к. в ней расплавлялось 1-54 шихты от всей плавки. действительно стала выполнять функции плавильного агрегата, в котором можно предварительно расплавлять и обрабатывать с большой эффективностью до 20 О и больше материалов от всей шихты. 1. Способ внепечной обработки стали на установке печь-ковш, включающий выплавку полупродукта в плавильном агрегате, выпуск его в разогретый ковш, введение шлэкообразующих. материалов на поверхность расплава, рафинировку и доводку по химическому составу и температуре с помощью электрической дуги и разливку, о т ли ч а ю щ и й с я тем, что, с целью сокращения времени обработки и затрат на выплавку стали, а также повышения качества стали, материалы, используемые для внепечной обработки, предварительно загружают в пустой ковш установки, нагревают, расплавляют и обрабатывают путем вакуумирования и/или продувки инертным газом или азотом через пористую пробку в ковше во время его передачи от стенда нагрева к плавильному агрегату и во время выпуска в него плавки.2, Способ по п 1,отл ичающийся тем, что предварительное расплавление материалов, используемых для внепечной обработки, осуществляют с помощью дуги постоянного тока, горящей между расплавом и одним электродом или плазмотроном, расположенным соосно с ковшом,3, Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что в ковш загружают металлические материалы, зажигают плазменный либо дуговой разряд, после чего поверх слоя час тично либо полностью расплавленныхметаллических материалов вводят шлакообразующие материалы.4. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что после предварительного расплав ления материалов, используемых для вне. печной обработки, ковш подают кплавильному агрегату под той же футерованной крышкой, под которой производили плавление материалов, а во время выпуска 15 металла в ковш струя проходит через отверстие в крышке для плазмотрона, либо электрода,5. Способ по п 1,отл ичаю щийся 20 тем, что во время предварительного плавления материалов, используемых для внепечной обработки, их азотируют путем обработки азотсодержащей плазмой и продувки азотом через пористую пробку.25 б,. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что в качестве материалов, подвергающихся предварительному плавлению и об-, работке, используют необходимые йо составу и крупности лом и отходы, в том 30 числе стружку.7, Способ по п,1, отл ич а ю щи йс ятем, что в качестве материалов, подвергающихся предварительному плавлению и обработке, используют замасленные лом и 35 отходы, которые при этом подвергают термическому обезжириванию. 8.Способпоп 1,отличающийся тем,что во время предварительного плавления 40 материалов, используемых для внепечной обработки, производят их науглероживэние из расчета получения содержания углерода в пределах марочного после выпуска в ковш полупродукта из плавильной печи.