RU1812221C - Способ внепечной обработки стали - Google Patents

Abstract

Сущность: материалы, используемые дл  внепечной обработки, предварительно загружают в пустой ковш установки и расплавл ют , нагревают и обрабатывают их с . помощью электродугового либо плазменного нагрева, после чего в этот ковш с жидкими материалы выпускают подлежащий обработке полупродукт и по достижении требуемого состава и температуры металла производ т его разливку. Расплавление материалов осуществл ют с помощью одного электрода либо плазмотрона, расположенного соосно с ковшом, и дуги посто нного тока, а после выпуска из плавильной печи полупродукта в ковш с предварительно рас- плавленными материалами, дополнительно обрабатывают его на установке печь-ковш. Шлакообразующие материалы ввод т поверх сло  частично, либо полностью расплавленных маталлических материалов, которые во врем  расплавлени  в печи-ковше подвергают вакуумной обработке. Кроме того, ковш подают к плавильному агрегату под той же крышкой, под которой производилось плавление материалов, а выпуск металла в ковш осуществл ют через отверстие в крышке дл  плазматрона либо электрода. Расплав материалов, используемых дл  вне- печной обработки, продувают аргоном или азотом через пробку в ковше во врем  его передачи к плавильному агрегату и во врем  выпуска в него плавки, азотирование также осуществл ют путем обработки азотсодержащей плазмой и продувкой азотом через Пробку, причем в качестве материалов могут использоватьс  замасленные лом, отходы и стружка, которые подвергаютс  при этом термическому обезжириванию. Кроме того, во врем  предварительного плавлени  и обработки материалов в ковше производ т их науглероживание из расчета получени  углерода в пределах марочного после выпуска в ковш полупродукта из плавильной печи. w Ё 00 го к hO

Description

Изобретение относитс  к области черной металлургии и может быть использовано при внепечной обработке расплава.

Цель изобретени  - сокращение времени обработки, затрат на выплавку стали и повышение качества металла.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе внепечной обработки металла на

установке печь-ковш, включающем выплавку полупродукта в плавильном агрегате, выпуск его в разогретый ковш, введение шлакробразующих материалов на поверхность расплава, рафинировку и доводку по химическому составу и температуре с помощью электрической дуги, и разливку, согласно изобретению, материалы,

используемые дл  внепечной обработки, предварительно загружают в пустой ковш установки, нагревают, расплавл ют и обрабатывают путем вакуумировани  и/или продувки инертным газом или азотом через пористую пробку в ковше, причем продувка не прекращаетс  и во врем  его передачи от стенда нагрева к плавильному агрегату и во врем  выпуска в него плавки.

Предварительное расплавление материалов , используемых дл  внепечной обработки , осуществл ют с помощью дуги посто нного тока, гор щей между расплавом и одним электродом или плазмотроном, расположенным соосно ковшу, кроме этого в ковш загружают металлические материалы ,.зажигают плазменный либо дуговой разр д , после чего поверх сло  частично либо полностью расплавленных металллических материалов ввод т шлакообразующие материалы , помимо этого после предварительного расплавлени  материалов, используемых дл  внепеченой обработки, ковш подают к плавильному агрегату под той же футерованной крышкой, под которой производили плавление материалов, а во врем  выпуска металла в ковш стру  проходит через отверстие в крышке дл  плазмот- рона либо электрода, также новизна усматриваетс  в том, что во врем  предварительного плавлени  материалов, используемых дл  внепечной обработки, их азотируют путем обработки азотсодержащей плазмой и продувки азотом через пористую пробку, кроме того в качестве материалов, подвергающихс  предварительному плавлению и обработке, используют замасленные лом и отходы, которые при этом подвергаютс  термическому обезжириванию , помимо этого новизна усматриваетс  в том, что во врем  предварительного плавлени  материалов, используемых дл  внепечной обработки, производ т их науглероживание из расчета получени  содержани  углерода в пределах марочного после выпуска в ковш полупродукта из плавильной печи.

Сущность изобретени  состоит в следующем . Легирующие, раскислители и шлакообразующие материалы, используемые дл  внепечной доводки металла, заваливаютс  в ковш установки печи-ковш и расплавл ютс  с помощью дугового либо плазменного разр да. Одновременно с этими материалами в ковш м огут заваливатьс  и подвергатьс  плавлению отходы выплавл емой марки или других подход щих по химическому составу марок, которые имеют габариты, позвол ющие подавать их в ковш. Этот прием позвол ет существенно повысить долю обходов в шихте, используемой дл  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 врем  плавлени  материалов в ковше происходит также, высокотемпературный разогрев футеровки ковша, так что не требуетс  специального стенда, времени

0

и расхода топлива и кислорода дл  этой

операции. В начале плавлени  после зажигани  разр да дуги горит частично или полностью в колодце из твердой шихты. В это врем  вводитс  мощность максимальна , а

5 эффективность использовани  тепла во много раз выше, чем в случае способа-прототипа , когда материалы ввод тс  по ходу внепечной обработки в ковш с металлом с температурой 1500-1600°С, и необходимо

0 передать тепло на их плавление при этой температуре в услови х, когда вводить большую мощность нельз  низкой стойкости футеровки, а тепловые потери ковша велики. После частичного плавлени  и осе5 дани  шихты на дно ковша дуга начинает гореть открыто и происходит высокотемпературный разогрев его футеровки и доллав- ление. материалов, используемых дл  внепечной обработки. Вводима  вэтомслу0 чае мощность может снижатьс . Облучение футеровки в этот момент также играет положительную роль, вызыва  ее необходимый разогрев и аккумулирование тепла, в отличии от способа-прототипа, когда облучение

5 дугами предварительно уже разогретой футеровки только увеличивает ее из.нос.

Образовавшийс  во врем  плавлени  синтетический шлак раскисл етс  лигатурой , имеющей высокое, содержание легиру0 ющих элементов и раскислителей, что резко повышает его рафинирующие свойства, в том числе способность осуществить десуль- фурацию, В этот период протекает также интенсивное рафинирование лигатуры из

5 ферросплавов, раскислителей и отходов от вредных примесей и неметаллических включений , всегда в больших количествах присутствующих в ферросплавах. Затем ковш с расплавом подаетс  к плавильному агрегату

0 и в него производитс  выпуск полупродукта. В случае, если по окончании выпуска металл имеет близкие к требуемому химический состав , температуру и чистоту по содержанию примесей он может непосредственно пере5 даватьс  на разливку или после продувки аргоном и корректировки состава без передачи на стенд установки печь-ковш В случае необходимости более серьезной доводки ковш с металлом передаетс  обратно на стенд установки лечь-коши.

Во врем  предварительного плавлени  и обработки материалов дл  внепечной доводки на установке печь-ковш производитс  продувка инертным газом или азотом через пористую пробку или их вакуумна  обработка. Продувка расплава инертным газом или азотом через пористую пробку может продолжатьс  и во врем  передачи ковша от стенда нагрева к плавильному агрегату и во врем  выпуска в него плавки,

Вакуумирование материалов дл  вне- печной доводки на предварительном стенде обеспечивает дополнительное повышение качества металла при последующей обработке полупродукта синтетическим шлаком и лигатурой за счет уменьшени  содержани  газов и лучшего раскислени  шлака. Кроме этого сокращаетс  суммарное врем  внепечной обработки ввиду того, что из добавл емых материалов(ферросилиций, известь ) легче удалить,газы, в частности водород, предварительно их вакуумиру , чем когда эти газы растворены во всем объеме обрабатываемого металла. Вакуумирование расплава легирующих раскислителей и шлакообразующих осуществл етс  как плавлением их в вакууме с использованием, специального вакуумного плазмотрона, так и путем плавлени  при нормальном давлении и последующего вакуумировани , затем ковш подаетс  к плавильному агрегату и в него производитс  выпуск плавки. При этом врем  предварительного плавлени  и ваку-. умировани  материалов дл  внепечной обработки стали меньше в первом случае при использовании вакуумного плазмотрона, т.к. операции плавлени  и вакуумировани  в этом случае совмещаютс .

В то же врем , как показали исследовани , использование вакуумного плазмотрона и совмещение нагревай вакуумировани  металла в ковше по известному способу по- сле в ыпуска туда полупродукта из плавильного агрегата встречает серьезные трудности, св занные с тем, что во врем  вакуумировани  металл вскипает и заполн ет специально оставл емое свободное пространство в ковше, которое составл ет около 1 м. В то же врем  длина дуги в вакууме должна быть значительно больше, чем при атмосферном давлении, из-за более низкого напр жени  на ней и соответственно не остаетс  места под крышкой ковша дл  ее горени . Увеличение высоты ковша увеличивает тепловые потери, расход огнеупоров , его массу и грузоподъемность оборудовани , т.е. приводит к существенным затратам.

Продувка инертным газом или азотом через пористую пробку производитс  во

врем  всего периода плавлени  и обработки материалов дл  внепечной доводки и прекращаетс  только в момент интенсивного кипени  и вспенивани  расплава при его 5 вакуумировании. Этот прием обеспечивает кроме интенсивного перемешибани  расплава его защиту от атмосферы и дегазации, а в случае подачи азота и азотирование. При

0 наличии крышки на ковше целесообразно продолжать продувку расплава аргоном или . азотом, смотр  по сортаменту, и во врем  внепечной обработки к плавильному агрегату и во врем  выпуска в него плавки. Данное

5 решение создает надежную защиту расплава от взаимодействи  с воздухом и не только предотвращает окисление легирующих и рост содержани  водорода в расплаве лига- .туры и синтетического шлака, но и позвол 0 ет снизить содержание этого элемента. Этим достигаетс  сокращение необходимо- . го времени внепечной обработки и повышение качества металла. В ковше в этот п&риод также продолжаютс  процессы раскисле5 ни  лигатуры и шлака и повышены их рафинирующие свойства. При наличии футерованной нагретой крышки, перемешивание расплава лигатуры и шлака в ковше не сопровождаетс  существенным увеличе0 нием тепловых потерь, Продувка расплава через пробку азотом примен етс  при выплавке азотируемых марок сталей или сталей , на которых азот не оказывает отрицательного вли ни .

5 Во врем  выпуска плавки полупродукт интенсивно перемешиваетс  с синтетическим шлаком и.лигатурой и происходит ра0 финирование металла от серы, кислорода, включений, а также усреднение состава. Известно , что во врем  выпуска скорость этих : процессов возрастает в дес тки и сотни раз по сравнению с тем, когда двердые шлако5 образующие просто ввод тс  на поверхности { расплава в ковше и затем плавитс . Этот эффект и используетс  в способе-аналоге, но в отличие от этого способа, по которому предварительное расплавление легирую0 щих и шлакообразующих производитс  в специальной плавиковой печи типа ДСП, эта операци  производитс  непосредствен- но в ковше. Кроме экономических преимуществ , св занных со снижением расходов

5 по переделу при эксплуатации печи-ковша, это обеспечивает повышение усвоени  легирующих и раскислителей на лигатуры. Так, при выпуске лигатуры в ковш на воздухе из специальной плавильной печи неизбежно происходит окисление этих элементов, т.е. себестоимость стали снижаетс  еще и за счет уменьшени  расходов на шихтовые материалы, С другой стороны использование изобретени  приводит также и к возрастайию качества металла.

Это происходит потому, что во-первых, отсутствует размыв футеровки ковша во врем  выпуска в него расплава синтетиче- ского шлака и лигатуры и соответственно не ухудшаютс  свойства шлака и качество об рабатываемого металла, что имеет место в способе-аналоге. Во-вторых, качество металла повышаетс  также и в результате того, что в случае, если за врем  выпуска полупродукта из печи в ковш Vi последующей продувки металла аргоном через пробку невозможно получить необходимый состав металла и температуру, ковш направл етс  обратно на установку внепечной доводки, где и производитс  окончательна  обработка расплава, в том числе и вакуумирование, когда это требуетс .

Качество стали по сравнению с извест- ным способом обработки расплава синтетическим шлаком и лигатурой возрастает также и в результате снижени  водорода даже без применени  вакуумировани . Это достигаетс  тем, что во врем  расплавлени  шлакообразующих и лигатуры в печи-ковше производитс  продувка расплава через пористую пробку в днище сухим аргоном или азотом. При этом эффективно удал етс  как водород, содержащийс  в расплавл емых материалах, так и предотвращаетс  поступление влаги на воздухе. При расплавлении же синтетических шлаков в обычной флю- соплавильной печи содержание водорода в них наоборот повышаетс  по сравнению с исходными материалами и в дальнейшем ведет к росту концентрации водорода в обрабатываемом металле.

По сравнению с прототипом, по которо- мутвердые шлакообразующие, легирующие и раскислители ввод т в ковш установки внепечной доводки во врем  или после выпуски 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 св зано с резким ускорением процессов десульфурации, раскислени , удалени  неметаллических включений во врем  интенсивного перемешивани  жидких шлака и лигатуры с полупродуктов во врем  его выпуска, а также с резким повышением эффективности плавлени  и нагрева материалов, используемых дл  внепечной обработки согласно изобретению , как это описано выше. При этом сокращаютс  не только врем  обработки после выпуска полупродукта в ковш, но и суммарное врем  с учетом длительности плавлени 

материалов в ковше. Во врем  внепечной обработки сокращаетс  также и потому, что во врем  плавлени  шлакообразующих и легирующих , содержащих иногда значительное количество водорода, в ковше с продувкой аргоном или азотом происходит эффективное его удаление и в дальнейшем отпадает необходимость в проведении вакуумировани  - длительной и дорогосто щей операции и св занного с ней дополнительного нагреёа металла или сокращаетс  врем  этих операций; Вакуумирование материалов дл  внепечной обработки также требует меньше времени, чем вакуумирование всего объема металла и позвол ет достичь высокого качества, т.к. сам исходный металл, например конверторный, содержит незначительное количество газов.

Повышение качества металла определ етс  несколькими факторами. Во-первых, достичь необходимого качества металла при использовании известного способа-прототипа часто не удаетс  из-за недостатка времени на проведение обработки, т.к. установка печь-ковш должна работать в комплексе с такими высокопроизводитель- ными агрегатами, как конвертор или дугова  печь. В этом случае применение изобрете- ни , требующего меньше времени , ведет и к повышению качества металла, а также по- ; звол ет большую часть стали обрабатывать на установке внепечной обработки. Йо-вторых, качество металла повышаетс  благодар  формированию высокоактивного хорошо раскисленного шлака с очень низкой активностью кислорода. Это происходит потому, что плавление шлакообразующих производитс  в контакте с лигатурой из легирующих и раскислителей и при этом концентраци  в ней раскислителей во много раз больше, чем в объеме всего металла, когда они ввод тс  в ковш,после выпуска плавки.

В-третьих, качество металла возрастает в результате снижени  содержани  в нем газов, и при продувке расплава инертными газами при передаче ковша на разливку и во врем  выпуска в него плавки,

Себестоимость стали, производимой с использованием внепечной обработки по насто щему изобретению, снижаетс  по сравнению с обработкой по способу-прототипу благодар  двум факторам.

В результате сокращени  затрат непосредственно на внепечную обработку ввиду сокращени  времени обработки, исключение в некоторых случа х необходимости ва- куумировани  металла, а также из-за отсутстви  необходимости в специальном стенде и проведени  соответствующей oneрации по высокотемпературному разогреву футеровки ковша.

Себестоимость стали снижаетс  в результате повышени  доли отходов в шихте, идущей на производство стали, в случае выплавки исходного металла в агрегате с ограниченным использованием отходов (типа конветора) и повышени  усвоени  легирующих из этих отходов при выплавке исходного металла как в конверторе так и в электропечи.

Предварительное расплавление материалов , используемых дл  внепечной обработки в печи-ковше осуществл етс  с помощью одного вводимого по оси ковша электрода либо плазмотрона и соответственно дуги посто нного тока. Этот прием обеспечивает увеличение стойкости футеровки по сравнению с трех электродной схемой ,и плавлением дугой переменного тока. Это св зано не только с равномерной тепловой нагрузкой на стены, ном с тем, что при

плавке дугой посто нного тока под электродом образуетс  значительно более широкий колодец конической формы и соответственно больший слой расплава защищает в первый период дно плавильной камеры. Больша  стойкость футеровки способствует повышению рафинирующих свойств шлака и повышению качества металла. Больша  длина дуги на посто нном токе полезна при осуществлении изобретени , т.к. способствует прогреву стен ковша. Кроме этого применение плазменного нагрева более эффективно защищает поверхность расплава от взаимодействи  с воздухом, что также ведет к повышению качества металла,

В ковш сначала загружают металлические материалы, после чего зажигают плазменный либо дуговой разр д и после этого поверх сло  частично либо полностью расплавленных металлических материалов ввод т шлакообразующие материалы. Этот прием обеспечивает более простое и надежное зажигание дуги (разр да), т.к. если сначала заваливаютс  шлакообразующие атериалы, а затем электрод ИЛИ плазмотрон,. опускаетс  до контакта с шихтой, под элек- тродом или катодом плазмотрона могут окаатьс  не электропроводные материалы и цепь не Замыкаетс . В этом случае необходимо использовать плазмотрон с дежурной независимой дугой дл  стартового периода или какие-либо другие приемы дл  зажигани  разр да. Кроме этого более позднее введение шлакообразующих материалов способствует повышению стойкости футеровки ковша. Конкретный момент введени  шлакообразующих определ етс  количеством расплавл емых металлических материалов и шлакообразующих, из газонасыщенностью , конкретной технологией внепечной обработки и сто щими перед ней задачами. Ковш после предварительного расплав- 5 лени  в нем материалов дл  внепечной обработки подают к плавильному агрегату под той же футерованной крышкой, под которой производили плавление материалов, а во врем  выпуска металла в ковш стру  метал0 ла проходит через отверстие в крышке дл  плазмотрона либо электрода. Этот прием обеспечивает снижение тепловых потерь во врем  передачи ковша от стенда нагрева к плавильному агрегату, а.также снижение

5 окислени  легирующих элементов и раскис- лителей из расплава лигатуры. Также повышаетс  качество обрабатываемого металла, , т.к. расплав лигатуры и синтетического шлака защищен в этом случае от контакта с

0 воздухом и в нем не возрастает содержание газов.

Во врем  предварительного плавлени  в ковше материалов их азотируют путем обработки азотсодержащей плазмой и продув5 ке азотом через пористую пробку. Этот технологический прием примен етс  при производстве азотируемых марок сталей и обеспечивает экономию азотированных ферросплавов или сокращение времени

0 плавки если азотирование осуществл етс  из газовой фазы. Эффективность проведе- 1йи  азотирова ни  во врем  плавлени  ферросплавов и раскислителей в ковше определ етс  тем, что лигатура имеет значи5 тельно большее содержание таких элементов , повышающих растворимость и скорость перехода азота в металл, как хром, марганец, ванадий. Другим фактором, увеличивающим скорость азотировани ,  вл 0 етс  развита  поверхность крупных материалов в начале плавлени , их низка  температура и наличие интенсивного перемешивани  образующегос  рас плава азотом через пробку. При этом дл  повышени 

5 скорости азотировани  желательно одновременно с продувкой азота через пробку осуществл ть обработку расплавл емых материалов азотсодержащей плазмой посредством плазмотрона. Все это обеспечивает

0 преимущества перёд проведением азотировани  как в плавильной печи, например плазменной, так и в ковше после выпуска туда плавки.

В качестве материалов подвергающих5 с  предварительному плавлению и обработке , используют подход щие пр.составу и крупности лом и отходы, в том числе стружку . На металлургических-заводах всегда имеютс  лом и отходы, имеющие состав, близкий к выплавл емой марке и не требующие окислительной обработки. В то же врем  при выплавке металла по известным способам они заваливаютс  в плавильный агрегат (электропечь или конвертор) вместе с остальной-шихтой и производитс  кисло- родна  продувка дл  обезуглероживани , де- фбсфорации и T.R. При этом неизбежно окисл ютс  легирующие элементы и раскис- лители, -содержащиес  в этих отходах. Повышение эффективности теплопередачи в ковше установки при обработке металла по за вл емому способу и снижение времени необходимого дл  внепечной обработки позвол ет производить плавление значительно больших количеств материалов, чем обычно присаживаемых в ковш 1-5% от массы обрабатываемого металла. Вследст- вие этого имеетс  возможность загружать упом нутые лом и отходы в ковш дл  пред- верительного плавлений и обработки и этим повысить эффективноеть их использовани  и снизить себестоимость стали.

В качестве материалов, подвергающих- с  предварительному плавлению и обработ- ке используютс  замасленные лом и отходы, которые при этом подвергают термическому обезжириванию,,Утилизаци  замасленных отходов встречает серьезные трудности на металлургических заводах, Так дри их непосредственной завалке в электропечь или конвертор продукты разложени  масел, выдел  сь через различные неплотности, загр зн ют атмосферу в цехе и вне его. Надежно уплотнить эти агрегаты не представл етс  возможным, поэтому единственным решением дл  снижени  пы- легазовыделений  вл етс  оснащение их мощной газоотсасывающей системой. Эта систе й,естественно, всегда рассчитывает- с  на удаление пыли и газов, образующихс  при кислородной продувке ванны, и быстро выходит из стро  при попаданий .в нее-паров масла, т.к. она дл  этого не приспособлена . Все это конечно увеличивает расходы на ремонт и эксплуатацию системы во врем  ее простоев. Другим, используемым на практике путем дл  утилизации замасленных отходов,  вл етс  создание специального дорогосто щего Ьборудовани  дл  предварительной обработки этих материа- лов.

По предлагаемому способу загр зненные маслом отходы загружаютс  в ковш установки печь-ковш и во врем  их предварительного плавлени  происходит термическое разложение органических сое- динений и удаление образующихс  продуктов .

В отличие от электропечи или конвертора в  том случае не представл ет сложности

хорошо уплотнить крышку ковша и полностью удал ть газы из рабочего пространства ковша без подсоса воздуха с помощью ды- моотсосной системы небольшой производительности , котора  специально рассчитана на такой режим работы. Пары масла при том могут конденсироватьс  на холодильнике и образующийс  продукт может примен тьс  как вторичные нефтепродукты. Все это снижает расходы на производство стали и ее себестоимость.

Во врем  предварительного плавлени  материалов, используемых дл  внепечной обработки, производитс  их науглероживание из расчета получени  содержани  угле- рода.в пределах марочного после выпуска в ковш полупродукта из плавильной печи. Известно , что значительное науглероживание металла представл ет серьезную проблему в большой металлургии. Эта операци , в частности , необходима, когда при выплавке стали с высоким содержанием углерода в конверторе осуществл етс  значительна  передувка расплава чугуна и лома, а затем производитс  науглероживание металла в ковше до марочного состава.

По .«известным способам дл  науглероживани  примен етс  продувка стали в ковше порошком графита с помощью специальной установки дл  вдувани  порошков . Этот способ Относительно дорог, т.к. требует расходов на строительство и эксплуатацию установки дл  продувки порошками , а также на .специальное отделение помола порошков. Кроме того, необходимо врем  как собственно на введение порошка графита, так и на нагрев металла из-за эндотермичности реакции растворени  углерода, и не гарантируетс  стабильное содержание этого элемента. По данному изобретению углерод вводитс  в ковш в виде кокса и графитового бо  вместе с другими материалами дл  внепечной обработки стали и воврем  их предварительного плавлени  науглероживает расплав. После выпуска металла (полупродукта) в ковш с этим расплавом лигатуры и синтетического шлака обеспечиваетс  быстрое и стабильное получение необходимого содержани  углерода в стали без специальных затрат времени и специального оборудовани , Кроме того, углерод, когда он имеет значительную концентрацию,  вл етс  хорошим раскислителем, не образующим неметаллических включений.Поэтому в высокоуглеродистом расплаве лигатуры, состо щей из ферросплавов и отходов, происходит активное восстановление неметаллических включений , всегда в большом количестве содержащихс  в ферросплавах, на стадии

предварительного плавлени  материалов. При этом также повышаютс  рафинирующие сгойства шлака. Развитию углеродного раскислени  способствует локальный перегрев расплава в зоне п тна дуги. Многократно эффект углеродного раскислени  усиливаетс  при предварительном плавлении материалов дл  внепечной обработки в вакууме. Описанный технический прием обеспечивает уменьшение времени внепечной обработки стали, повышение ее качества и снижение затрат на ее производство. 1 Пример использовани  изобретени . s- Исходный металл (полупродукт) выплавл лс  в плазменной печи с кера миче- ским тиглем емкостью 1 т, ооборудованной эркерным выпуском. При этом в той же печи моделировалась в случае необходимости выплавка полупродукта в конвертере. Предварительное плавление материалов, ис- польз емых дл  внепечной обработки, и собственно внепечна  обработка ороводи- лась на установке печь-ковш емкостью 1лт.

Установка печь-ковш состоит из стенда подогрева плазменной дугой посто нного тока, сталевозной тележки и ковша. В со- сдав стенда вводит один плазмотрон с механизмом перемещени , две стальные водоохлаждаемые крышки с механизмом перемещени  (одна вакуумна , а друга  дл  работы при нормальном давлении), система подачи кусковых материалов в ковш, вакуумна  система, система снабжени  технологическими газами, газоотсос и рабоча  площадка. Стенд подключен к источнику питани  с пфисторным управлением, рассчитанным на максимальный JOK до 5 кА и аксимальное напр жение400 В.Кромето- го, установка дл  внепечной доводки оборудована специальным загрузочным устройством, предназначенным дл  завалки в ковш материалов, подлежащих расплавлению , с помощью специальной корзины, аналогичной используемой дл  за- фузки дуговых печей, поскольку система подачи кусковых материалов не рассчитана на использование отходов,

Сталевозна  тележка перемещаетс  по рельсам с помощью привода и имеет кон- т ктные приспособлени  дл  подвода тока к выводам подовых электродов, установленных на ковше. Ковш1 установки внепечной обработки оборудован двум  металлокера- мическими подовыми электродами и пористой пробкой з днище дл  продувки расплава газами. Когда ковш обрабатываетс  на стенде, он накрываетс  специальной водоохлаждаемой крышкой, состыкованной с системой подачи кусковых материалов; газоотсосом и т.д., а под этой крышкой размещаетс  неводоохлаждаема  огнеупорна  крышка-свод, опирающа с  на сводовое кольцо, Эта втора  крышка-свод примен ет- - с  дл  снижени  тепловых потерь и крепит- 5 с  быстроразъемными соединени ми к верхней крышке. Поэтому, когда ковш после предварительного плавлени  в нем материалов подаетс  к плавильному агрегату, она может отсоедин тьс  от верхней стационар0 ной крышки и перемещатьс  вместе с ковшом . На описанном металлургическом

оборудовании осуществл лось опытно-промышленное опробование изобретени  при производстве конструкционной легирован5 ной стали 15Г2АФ и шарикоподшипниковой сталиШХ15.

Технологи  внепечной обработки конструкционной легированной, стали 15Г2АФ следующа . Полупродукт выплавл ли в

0 плазменной печи, дл  чего углеродистый железный лом и отходы типа 15Г2АФ и близких по составу марок расплавл ли, а затем обезуглероживали до 0,12%. Во врем  плавки полупродукта ковш ставилс  на тележку

5 и подавалс  на стенд обогрева. При этом производилась завалка в него посредством корзины, как это описано выше, 17,5 кг ферромарганца , 2,7 ферросилици  ФС65, 1,4 кг алюмини , 2,1 кг феррованади  и 150 кг

0 собственных чистых и подход щих по габаритам отходов выплавл емой марки. Ферросплавы загружались на низ корзины, а сверху отходы вместе со шлакообразующи- ми (25 кг извести и шпата в соотношении

5 4:1), После этого ковш накрывалс  крышкой, подавалс  аргон в плазмотрон и на пробку и производилось зажигание дуги. В первый период после этого дуга полностью горела в проплавленном колодце и происходило ин0 тенсивное плавление шихты, После ее оседани  дуга начинала облучать стены и прогревать футеровку. Длина дуги в этот период поддерживалась около 15 см. После расплавлени  ферросплавов и отходов, а

5 также образовани  активного хорошо восстановленного шлака ковш подавалс  к плазменной печи, в которой в этот момент заканчивалась плавка, и производилс  выпуск в него полупродукта из аркерного ста0 левыпускного отверсти . Печной шлак при

этом отсекалс . Обща  продолжительность

предварительного плавлени  материалов

дл  внепечной доводки составила 25 мин.

Вслед за выпуском ковш обратно переме5 щалс  на стенд, где обогревалс  в течение 5 мин при перемешивании расплава аргоном и после этого передавалс  на разливку,

В результате существенно снизилось суммарное врем  внепечной доводки металла по сравнению с прототипом с учетом как

времени предварительного плавлени  материалов , так и обработки плавки после выпуска, исключена операци  высокотемпературного разогрева футеровки ковша на специальном стенде, повышено качество металла и снижена себестоимость стали 15Г2АФ. Врем  внепеч: ной обработки снизилось с 55 до 30 мин в сумме.

Существенно возррвла ударна  в зкость листов из стали 15Г2АФ {с 11,0 до 14.3 кгс.м/см4, котора   вл етс  основным качественным показателем дл  этой марки, идущей на производстве сосудов, работающих под давлением. Возрастание ударной в зкости произошло, как в результате повышени  чистоты металла по таким вредным примес м, как сера и кислород, так и в результате изменени  условий раскислени  кальцием. За счет уменьшени  содержани  водорода в металле с 4,1 до 2,0 см /100 г был ликвидирован брак по флокенам. Себестоимость слитков из стали 15Г2АФ в услови х опытного производства снизилась. Стойкость футеровки ковша повысилась с 31 до 61 плавки, в среднем..

Технологи  внепечной обработки шарикоподшипниковой стали ШХ15 следующа . В плазменной печи расплавл ли 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 окончани  кислородной продувки производилс  выпуск полупродукта с предварительно расплавленными и обработанными материалами. Расплавление и обработка материалов производилась следующим образом , Ковш на тележке подавалс  к стенду нагрева установки печь-ковш и в печь заваливались с помощью корзины 200 кг отходов и лома стали ШХ15; 15,7 кг углеродистого феррохрома; 4,5 кг ферросилици ; 3,4 кг ферромарганца и 0,5 кг алюмини , В качестве лома использовались вышедшие из стро  подшипники.и машиностроительные отходы производства подшипников, а также стружка. Эти материалы были загр знены смазочными органическими веществами и специальной очистке и обработке не подвергались . Вслед за этим ковш перемещалс  под крышку установки печь-ковщ, зажигалась дуга и производилось плавление этих материалов и разогрев футеровки ковша. Масла при этом под действием высоких температур возгон лись, разлагались и образующиес  продукты этих процессов удал лись дымоотсосной системой из ков- ..

На пути отход щих газов был установлен специальный холодильник, на котором

пары масла конденсировались с образованием вторичных нефтепродуктов. Через 12- 15 мин после включени  установки осуществл лось введение шлакообразующих (известь и шпат в соотношении 4:1) в количестве 25 кг поверх сло  расплавл емых металлических материалов. За 2-3 мин до окончани  плавки полупродукта стенд нагрева отключалс  и ковш вместе с нижней

футерованной крышкой-сводом, подавалс  на тележке к плавильной печи, где в него производилс  выпуск металла. Врем  предварительного расплавлени  материалов в ковше с одновременным обезжириванием с

последующей обработкой шлаком составили 30 мин. При этом непрерывно производилась продувка расплава через пробку, котора  не прекращалась и когда ковш подавалс  к печи и во врем  выпуска из печи

плавки. Вслед за выпуском ковш перемещалс  обратно на стенд и подвергалс  обработке на нем в течение 7 мин с подогревом и после этого подавалс  на разливку ,.

Использование изобретени  позволило существенно снизить врем  внепечной обработки металла. Повысилось его качество и снизилась себестоимость. В. несколько раз повышено количество лома и отходов в шихте , исключена, операци  высокотемпературного разогрева футеровки ковша на отдельном стенде. Так, врем  внепечной об-. работки снизилось по сравнению с прототипом с 50 до 37 мин, содержание серы и

кислорода уменьшилось с 0,003 и 0,002 до 0,001 % того и другого, содержание неметаллических включений уменьшилось с Q004 до 0,002. Себестоимость слитков стали ШХ15 в

услови х опытного производства снизилась

С 597 до 467 руб/т.

Возросла дол  использовани  лома и. отходов в шихте с 9 до 27,2% в сумме в печи и в ковше, снизилс  расход легирующих и раскислителей.

При опробовании изобретени  была также отработана технологи  выплавки стали ШХ15, позвол юща  еще больше повысить экономичность процессов за -счет увеличени  доли отходов и лома в шихте.

Дл  этого производили науглероживание отходов и ферросплавов при их предварительном плавлении в ковше, а полупродукт в печи передувалс  до низких концентраций углерода (0,03%J . Науглероживание на стадни предварительного плавлени  материалов обеспечивает высокое и надежное усвоение этого элемента и стабильность механических свойств стали ШХ15. Эту операцию при проведении исследований осуществл ли по двум влрилнт м По порвому варианту науглероживание производили при нормальном давлении, а по второму в вакууме, что создавало благопри тные услови  дл  углеродного раскислени  металла и снижени  содержани  неметаллических включений.

Таким образом, установка печь-ковш, которую раньше можно было так назвать с большой нат жкой, т.к. в ней расплавл лось 1-5% шихты от всей плавки, действительно стала выполн ть функции плавильного агрегата , в котором можно предварительно расплавл ть и обрабатывать с большой эффективностью до 20% и больше материалов от всей шихты.

Claims (8)

1. Способ внепечной обработки стали на установке печь-ковш, включающий выплавку полупродукта в.плавильном агрегате , выпуск его в разогретый ковш, введение шлакообразующих материалов на поверхность расплава, рафинировку-и доводку по химическому составу и температуре с помощью электрической дуги и разливку, отличающийс  тем, что, с целью сокращени  времени обработки и затрат на выплавку стали, а также повышени  качества стали, материалы, используемые дл  внепечной обработки, предварительно загружают в пустой ковш установки, нагревают, расплавл ют и обрабатывают путем вакуумировани  и/или продувки инертным газом или азотом через пористую пробку в ковше во врем  его передачи от стенда нагрева к плавильному агрегату и во врем  выпуска в него плавки,

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что предварительное расплавление материалов , используемых дл  внепечной обработки , осуществл ют с помощью дуги посто нного тока, гор щей между расплавом и одним электродом или плазмотроном, расположенным собсно с ковшом.

3. Способ по п.1,отличающийс  тем, что в ковш загружают металлические материалы, зажигают плазменный либо дуговой разр д, после чего поверх сло  час- 5 тично либо полностью расплавленных металлических материалов ввод т шлакооб- разующие материалы.

4. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и И с   тем, что после предварительного расплав0 лени  материалов, используемых дл  вне- .«печной обработки, ковш подают к плавильному агрегату под той же футерованной крышкой, под которой производили плавле-ние материалов, а во врем  выпуска

5 металла в ковш стру  проходит через отверстие в крышке дл  плазмотрона, либо электрода ..

5. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и и с  

0 тем, что во врем  предварительного плавлени  материалов, используемых дл  внепечной обработки, их азотируют путем обработки азотсодержащей плазмой и продувки азотом через пористую пробку.

5

6.-Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что в качестве материалов, подвергающихс  предварительному плавлению и обработке , используют, необходимые по составу и крупности лом и отходы, в том

0 числе стружку.

7. Способ по п,1,отличающийс  тем, что в качестве материалов, подвергающихс  предварительному плавлению и обработке , используют замасленные лом и

5 отходы, которые при этом подвергают термическому обезжириванию.

8. Способ по п. 1, от л ича ющийс  тем, что во врем  предварительного плавлени  0 материалов, используемых дл  внепечной обработки , производ т их науглероживание из расчета получени  содержани  углерода в пределах марочного после выпуска в ковш полупродукта из плавильной печи.