(54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ НИЗКОЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ Изобретение относитс к черной ме таллургии, конкретнее к способам выплавки низколегированных сталей в ду говых электросталеплавильных печах. Известен способ выплавки стали, при котором легирование стали ванади ем осуществл етс путем восстановлени ванади из его окислов, наход щихс в шлаке, с помощью углерода, кремни или других восстановителей Q Основными недостатками данного способа вл ютс ограниченность ресурсов ванадиевого шлака, высока стоимость легировани , большие сквоз ные потери ванади от руды до отливки , недостаточно высокие механические свойства стали. Наиболее близким к изрбретению по технической сущности и достигаемо му результату вл етс способ выплав ки низколегированной ванадийсодержащей стали, при котором плавление стального лома и ванадийсодержащих метаплизованных окатьиией в смеси с углеродосодержащими материалами (коксиком, графитом, карбидом кальци ) в соотношении 1: (0,02-0,1) и процесс ведут без скачивани шлака. Применение в качестве носител вана ди металлизованных окатышей позвол ет повыситьза счет чистоты расплава по вредным примес м механическиесвойства , увеличить извлечение ванади в отливки по сравнению с использованием шлака и других полупродуктов f 2J. Недостаткаи и известного способа вуплавки стали вл ютс повьшенна продолжительность плавки, обусловленна необходимостью ручной загрузки углеродосодержащих компонентов, проведени окислительного и восстановительного периодов дл регулировани содержани углерода в стали и более полного восстановлени ванади из шпака. В процессе плавки наблюдаетс значительное выделение шума, ухудвйающее услови труда сталеваров. Цель изобретени - повышение производительности печи и снижение уровн шума при плавке. Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу выплавки низколегированной стали, включающему плавление стального лома и металлизованных окатыией, легирование металла и его раскисление, легирование производ т в два приема путем завалки в печь смеси низколегированного собственного возврата и ванадийсодержащих металлизованных науглероженных офлюсованных окатышей в соотношении 10:(2-30) в количестве 10-60 вес.% металлозавалки, а остальной ванадий ввод т после проплавлени колодцев электродами в период плавлени в вид ванадийсодержащих металлизованных науглероженных офлюсованных окатышей со скоростью 1-20 кг окатышей на тонну металлозавалки в минуту.
Введение части ванади в виде смеси низколегированного собственного возврата и ванадийсодержащих металлизованных науглероженных офлюсованных окатышей позвол ет повысить плотност загрузки дуговой печи, создать легкоподвижный шлак, способствующий плавлению остальной шихты. Наличие углерода в окАтьашах способствует частичному довосстановлению окислов железа и ванади , содержащихс в исходном губчатом железе. Ввиду офлюсованности окатышей (отношение кислых окислов к основным характеризуетс величиной 05-1,5) снижаетс температура их плавлени , ускор ютс восстановительные процессы при плавке. Соотношение компонентов в смеси 10:(2-30), а также величина добавки в шихту (10-60 вес.%) определ етс выходом годного лить (обычно 4070 вес.% жидкого металла), содержанием ванади в метгшлизованных окатышах (в среднем 0,4-0,8% ванади ), требуемым химическим составом стали и усвоением ванади металлом. После проплавлени колодцев электродами производитс непрерывнв загрузка оставшегос ванади в виде ванадийсодержащих металлизованных неуглероженных офлюсованных окатЕдией. Непрерывна загрузка может производитьс автоматически через дополнительное отверстие в своде либо любым другим методом. Попада в печь, металлизованна шихта быстро плавитс ,при этом образуетс окись углерода,способствующа перемешиванию и рафиниро: ванию расплава. Путем изменени ско рости подачи окатышей от 1 до 20 кг/1 т металлозавалки в минуту легко регулировать скорость кипени расплава и конечный состав по углероду . Тем самьм после расплавлени и перегрева можно получить рафинированный расплав с заданным содержанием углерода, что позвол ет частично сократить либо исключить восстановительный период и КИП. Непрерывна подача металлизованных окатышей способствует образованию легкоподвижного шлака в колодцах под электродами . При этом наблюдаетс более стабильное горение электрических дуг, резко падают колебани потребл емой печью мощности, снижаетс уровень шума. Горение дуги в значительной степени по расплавлении шихты происходит в слое шлака, что увеличивает
кпд печи, снижает излучение на свод, Дл осуществлени предложенного способа рекомендуютс окатыши, содержащие ,%: Fe 70-85, FeO 5-10, Об1 ,о; С 1,5-3, отношение 0,81 ,0; S и Р менее 0,01. Данные металлизованные окатыши могут быть получены восстановлением в шахтных печах природнолегированных руд Качканарского месторождени . Степень офлюсован ности регулируетс добавкой в рудный концентрат известн ка.
Применение -чистой по примес м природнолегированной металлизованной шихты позвол ет повысить свойства стали, снизить потери ванади от руды до отливки.
Дол вводимых в шихту ванадийсодержащих окатышей при выплавке углеродистых сталей дл отливок определ етс потребной концентрацией ванади в стали, количеством собственного возврата и коэффициентом усвоени ванади из шихты. Как правило, величин добавки окатышей составл ет от 30 до 50 вес.% металлозавалки. Экспериментально установлено, что в поры стального лома может входить до 15-20% окатышей. При этом резко Увеличиваетс плотность загрузки шихты. Ввод в шихту части науглероженных офлюсованных окатышей позвол ет совместить периоды плавлени и кипени металла. Все это способствует сокращению длйтельности плавки. Если вводить все металлизованные окатыши сразу в металлозавалку , то при этом возможно образование так называемых ложных подов, т.е. под слоем расплава может находитьс густой шлак,- экранирующий нерасплавившиес окатыши, лежащие непосредственно на поду. Расплавление такого конгломерата идет медленно , что увеличивает длительность плавки. Поэтому целесообразно производить ввод ванадийсодержащих окатышей (т.е. производить легирование ванадием) в два приема.
Вначале в виде смеси окатышей с собственным низколегированным возвратом и затем остальной ванадий ввод т в виде природнолегированных окатышей после проплавлени колодцев и образовани жидкой ванны. Скорость ввода 1-20 кг/1 т металлозавалки в минуту определ етс из необходимости сочетани скорости ввода и скорости плавлени окатышей в шлаке. При этом оптимальным вариантом вл етс , с одной стороны, отсутствие накоплени нерасплавившихс окатышей в шлаке более (20 кг/1 т в минуту), с другойчрезмерно медленна подача (менее 1 кг/1 т в минуту), при которой предыдущие порции уже расплавились, а последующие не поступили. Данные соотношени отрабатываютс экспериментально на дуговых печах емкостью от 3 до 12 т. Соотношение доли низколегированного возврата и ванадиевых окатьаией в смеси определ етс из условий доли собственного возврата в шихте (от 5 до 40%) и количества вводимых в ме талпозавалку окатышей 5-20%. Данное количество компонентов смеси обеспечивает их соотношение в пределах 10:(2-30). Количество смеси определ етс потребным уровнем содержани ва нади в стали (0,08-0,15%), окатышах (0,3-0,5%) и низколегированном возврате (0,08-0,15%), а также усвоением ванади из шихты (до 85-90%). С учетом данных соотношений величина добавки смеси составл ет от 10 до 60 вес.% металлозавалки. Двухстадийна технологи плавки стали с использованием ванадийсодержащих офлюсованных науглероженных окатышей позвол ет использовать их с максимальной эффективностью. Пример. Дл осуществлени способа проводитс плавка стали 45ФЛ в электрической дуговой печи с кислой футеровкой емкостью 6т. По известному способу выплавка производитс путем загрузки в печь сталь ного лома и 30% ванадийсодержащих окатышей ,0%) в смеси с 0,6% коксика С соотношение окатышей к коксику 1:0,02). По предлагаемому способу выплавку той же стали производ т путем загрузки стального лома и смеси 30% собственного ниэколегиро ванного возврата с 15% ванадийсодержащих металлизованных науглероженных офлюсованных окатышей (С 2,0%, SiOa/CaO 0,9-1,0). Соотношение данных компонентов в смеси составл ет 10:5. Включают печь и после прорезани колодцев электродами осуществл ют непрерывную подачу в печь 15% ванадийсодержащих металлизованных неуглероженных офлюсованных окатышей со скоростью 1,5 и 20 кг/1т металлозавалки в минуту. Скоростью подачи металлизованной науглероженной шихты можно регулировать окончательный химический состав стали. Усвоение ванади при плавке по известному способу составл ет 70-80%, по предлагаемому - 81-85% (таблица), Как видно из таблицы, применение предлагаемого способа обеспечивает повышение производительности дуговой печи. При этом облегчаютс услови труда сталеваров.