SU821501A1 - Способ производства стали - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к черной металлургии, в частности к произ .водству нелегированных,низколегированных и легированных сталей кон струкционного , электротехнического или другого типа. Известны способы получен;и  стали в электропечах, характеризуемые проведением плавки без скачивани  шлака. Эти способы включают расплав ление шихты, окисление фосфора и уг лерода, частичное раскисление шлака и металла в печи и выпуск металла со шлаком в ковш, куДа предварительно загружают в необходимом количестве раскислители и легирующие М Н Однако данные способы не обеспечивают проведение десульфурации металла, а следовательно, при испол зовании недостаточно чистой по сере шихты готовый металл сохран ет высокое содержание серы в металле. В свою очередь, высокое содержание серы не позвол ет получать качественные литые заготовки на УНРС. Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  способ производства стали,согласно; которому в электропечи расплавл ю шихту, окисл ют примеси и выпускают металл в ковш, а в процессе выпуска в металл последовательно ввод т десульфурирующую смесь, состо щую из углеродосодержащего соединени  щелочных металлов, например натри , окиси кальци  и силикокальци  в соотношении (1-5 : (3-20) : (1-5) в количестве 4-16 кг/т; данный способ предполагает также дачу 20-50% количества десульфурирующей смеси в процессе внепечной обработки, например вакуумом или такого же количества в процессе выпуска металла из ковша (при разливке) З. Однако необходимость обработки метсшла после окончани  плавки либо внепечным способом, например в вакууме , либо введением большого количества шлакообразующей смеси непосредственно в металл в процессе его выпуска из печи или из ковша (при разливке} , усложн ет общую технологическую схему и увеличивает количество используемого оборудовани .Кроме того, влечет за собой еще дополнительный перегрев металла в печи до выпуска с целью обеспечени  нормальной разливки готового метгшла. Также дл  подготовки металла к обработке необходимо в печи проводить предварительное раскисление и легирование металла кремнием и марганцем. Необходимость обеспечени  определенного перегрева металла в совокупности с проведением предварительного раскислени  и легировани  металла в печи обуславливает удлинение периода рафинировани  в печи и  вл етс  главным недостатком .

Цель изобретени  - сокращение длтельности рафинировани  металла в пчи , улучшение качества непрерывнолитых слитков за счет уменьшени  содержани - в металле серы и кислорода .

Указанна  цель достигаетс  тем, что в печь после окончани  окислени  примесей присаживают смесь, состо щую из извести, алюмини  и глиноземсодержащего материала, вз тых в соотношении (6-20) : (2-6) (1-4) при суммарном расходе 225750 кг/т шлака, наход щегос  в печи к моменту присадки смеси.

Сущность предлагаемого способа основываетс  на формировании в печи шлака с максимально возможной серопоглотительной способностью, дл  чего необходимо поддерживать в нем содержание СаО в пределах 4055% , а FeO - менее 3,0%. Кроме того , лабораторными экспериментами установлено, что шлак наилучшим образом рафинируетс  металл от серы и кислорода тогда, когда в нем поддерживаетс  соотношение мол рных концентраций A120-J и S i 0 в предела О, б-:}., 0. Практически поддержание этого соотношени  возможно лишь при целенаправленном регулировании состава шлака. Обычно к концу окислительного периода в печи сохран етс  пор дка 3,0-4,5 т шлака, в котором содержитс  FeO до 20-25%, SiOjl и МдО до 15-20%, АЦО и МпО по 2-7%, СаО до 38%. Управление формированием состава шлака сводитс  к восстановлению легковосстановшу ых окислов Fe и Мп алюминием (с соответствующим повьлшением содержани  AljOjB шлаке и величины отношени  мол рных содержаний А 0 к S i 0), дополнительному вводу глиноземсодержащего материала (с той же целью), а также повышению содержани  СаО в шлаке за счет присадки извести. При этом используетс  большой тепловой эффект от раскислени  шлака алюминием, благодар  чему ускор етс  растворение извести и сокргицаетс  расход электроэнергии на формирование шлака. С учетом минимальных значений количества и содержани  отдельных компонентовшлака подсчитано, что дл  восстановлени  закисейжелеза и марганца

требуетс  алюмини  не менее 50 кг/т шла:ка, с другой стороны, расход этого раскислител  более 150 кг/т шлака приводит к риску чрезмерного легировани  им металла (более 0,03% и ослбжнени  условий непрерывной разливки. Глиноземсодержащий материал должен иметь в своем составе Al20, который по своему весовому содержанию не менее чем в 1,7 раза превосходит весовое содержание S i 02 в том же материале. Такое соотношение целесообразно поддерживать потому , что в конечном шлаке необходимо также обеспечивать его значение в пределах 1-1,7 (что соответствует отношению мол рных концентраций названных компонентов в пределах 0,6-1,0). Расход глиноземсодержащего материала определ етс  фактическим составом шлака, но согласно практическим данным, дл  обеспечени  минимального значени  (0,6) отношений Al20.j/SiO2 требуетс  его присадка не менее 25 кг/т шлака. Вместе с тем, избыточна  присадка подобного материала ведет к ухудшению в зкости шлака и не позвол ет осуществл ть нормальную обработку металла шлаком. Аналогичный результат наблюдаетс  также при избыточно расходе присаживаемой в шлак извест Установлено, что присадка извести в количестве более 500 кг/т шлака не оправдывает себ , так как не позвол ет сформировать жидкоподвижный эффективный шлак. Минимальное количество присаживаемой извести определ етс  по фактическим свойствам шлаков окислительного периода, причем установлено, что дача менее чем 150 кг/т извести не гарантирует получение в конечном шлаке содержани  СаО не менее 40%. Следовательно , расход предлагаемой смеси из извести, глиноземсодержащего материала и алюмини  должен составл ть, как минимум, (150+50+25)225 кг/т шлака, а максимум (500+150+100) 750 кг/т шлака. Содержание отдельных компонентов в такой смеси соответственно определ етс  следующим соотношением: (6-20) : (1-4) : (2-6). Полученный таким образом шлак имеет высокую серопоглотительную способность , что реализуетс  при выпуске металла вместе со шлаком в ковш, когда обеспечено развитие большой межфазной поверхности раздела металшлак . в качестве глиноземсодержащих материалов могут быть использованы боксит, каолин, отходы высокоглиноземистых огнеупорных материалов и т.п. в любом сочетании или по отдельности. Предпочтительно , чтобы в такого рода материалах отношение содержаний R.2O к .9ыло не менее l,7:l т.е. мол рные: содержани  названных

компонентов должны быть по меньшей мере равны.

Пример. При выплавке стали СТЗ в стотонную дуговую печь загружают скрап, чугун, известь (20 кг/т), железорудные материалы (15 кг/т). По расплавлении дл  проведени  окислени  фосфора и углерода присаживают, железорудные мат ериалы (15 кг/т), известь (10 кг/т) и плавиковый шпат (1 кг/т). После достижени  температуры металла продувают металл кислородом (40 ) в течение 5 мин. При этом шлак вспенилс  и частично сошел самотеком через порог. После окончани  продувки кислородом метал имеет состав, %: С 0,14; Мп 0,10 Р 0,008 и S 0,025. Количество шлака в печи составл ет 3,45 т а его состав следующий, %: FeO 17,95; SiO2 15,18; CaO 34,45; А12Оз 5,1; MgO 17,9; MnO 6,15, т.е. мол рное отношение А) SiO составл ет 0,19. В печь присаживают смесь из извести (150 кг/т шлака), алюмини  (50 кг/т шлака) и боксита (25 кг/т шлака), соотношение компонентов смеси составл ет 6:2:1. После заведени  нового шлака последний имеет следующий состав: FeO 2,1;. SiO2 15,0; CaO 47,4; А12Оз 15,3; MgO 17,5; MnO 1,3. Мол рное отношение А12Оз: SO2 возрастает до 0,60. Длительность периода заведени  шлака - 15 мин, после чего металл выпускаетс  в кОвш вместе со шлаком. На дно ковша загружают 350 кг FeMn (углеродистого) 65-300 кг FeSi. Проба металла, вз та  из ковша, со-держит , %: С 0,17; Мп 0,35;. Si 0,24; А1 0,018; S 0,013; Р 0,014. Металл разливают на УНРС на сортовую заготовку, макроструктура заготовок характеризуетс  баллом по трещинам 0,5.

o

П Р и м е Р 2. Плавку стали марки 20 ведут в стотоннЬй дуговой печи аналогично плавке в примере 1. Состав металла после продувки кислородом , %: С 0,15; Мп 0,11; Р 0,007;

5 S О,023.Количество шлака оценивают в 3,85 т. Состав шлака приведен в табл. 1. В печь присаживают смесь из извести (330 кг/т шлака), алюмини  (100 кг/т шлака) и отходы 0 высокоглиноземистых (75% A1,jC)

огнеупоров .(60 кг/т шлака); соотношение компонентов в смеси составл ет 13:4:2,4. Состав полученного шлака приведен в табл. 1. Через 20 мин после присадки смеси металл вместе

5 со шлаком выпускают в ковш, где на дно загружены ферросплавы. Проба металла из ковша показывает содержание , %: S 0,0100; А1 0,023. Металл разливают на УНСР в сортовую

0 заготовку, макроструктура заготовок характеризуетс  баллом по трещинг1М 0,5.

Таблица 1

До присад14 ,27 29,52 6,93 19,6 4,14 ки смеси 23,43

13,1 45,5 18,0 17,0

1,3

П Р и м е Р 3. Плавку стали марки 20 ведут в стотонной дуговой печи аналогично плавке впримере 2. Состав металла после продувки кислородом , %: С 0,15; Мп 0,10; Р 0,009; S 0,029. Количество шлака оценивают Б 3,0 т. Состав шлака приведен 9 табл. 2. в печь присаживают смесь следующего состава: известь 500 кг/т шлака, алюминий 150 кг/т шлака, боксит 100 кг/т шлака; соотношение

0,29

0,78

0,9

компонентов смеси составл ет 20:6:4, Состав полученного шлака приведен в табл. 2. Через 20 мин после приСсщки смеси металл вместе со шлаком выпускают и ковш, где на дно

загружены ферросплавы. Проба мртала из ковша после выпуска, %: SO,008; А1 0,030. Металл разливают на УНРС в сортовую заготовку, макрос.труктура заготовок характеризуетс  баллом менее 0,5.

Таблица 2

Таким образом, в соответствии с предлагаемьзм способом при выплав ке стали в электродуговой печи уда етс  быстро формировать к моменту вьтуска эффективный рафинировочный шлак с содержанием СаО более 40%, FeO менее-3,0% и отношением мол рных содержаний AlgOj SiOg в пределах 0,. Обработка металла на выпуске шлаком обеспечивает снижение содержани  серы до 0,008-0,015% (s эарисимости от исходного содержани ) и соответствующее раскисление металла при сохранении остаточного содержани  алюмини  в пределах 0,0150/030% . Разливка выплавленного таким способом метсшла на УНРС радиального типа обеспечивает получение высококачественных литых заготовок. Длительность периода рафинировки металла в печи сокращаетс  с 40 (при сравнительной технологии) до 20 мин. Такое ускорение плавки дает сокращение удельного расхода электроэнергии на 40-50 квт-ч/т, повышение сквозного усвоени  ферросплавов

Claims (3)

1. Формула изобретени  Способ производства стали в элек-тродуговых печах, включающий расплавление шихты, окисление примесей кислородом, присадку шлакообраэующих , выпуск металла вместе со П лаком и легирование в разливочном ковше, отличающийс  тем, что, с целью сокращени  длительности рафинировани  металла в печи иулучшени  качества непрерывнолитых слитков за счет уменьшени  содержани  серы и кислорода, в печь после окончани  окислени  примесей присаживают смесь, состо щую из извести , алюмини  и.глиноземсодержащего материала, вз тых в соотношении (6-20).: (2-6) : (174) при суммарном расходе 225-750 кг/т шлака, наход щегос  в печи к моменту присадки смеси.

   . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 20 1. Авторское свидетельство СССР № 378316, кл. С 21 С 5/52, 1972.
2. 2.Stahl und Eisen. 1964, № 19, 1197.
3. 3.Авторское свидетельство СССР № 558944, кл. С 21 С 5/52, 1977.