SU1145036A1 - Способ выплавки стали - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ в дуговых печах одноишаковым процессом , включаинций расплавление металла , окислительное рафинирование в печи, бесшлаковый выпуск металла в ковш, присадку раскисл телей и шлакообраззпощих и продувку металла в ковше , инертньв газом, о т л ичающийдз  тем, что, с целью повышени  производительности печи и эффективности десульфурации стали твердой известью, на дно сталеразливочного ковша послойно присаживают первую порцию алюмини , плавиковый шпат, ферросилиций и ферромарганец в соотношении

Description

Изобретение относитс  к черной металлургии, в частности к выплавке стали одношлаковым процессом в высокомощных дуговых .печах с вод охлаждаемыми панел ми и сводом с применением в завалку лома, а также с использованием металлизованны окатьшей. Известен способ получени  стали в дуговой 100-тонной печи .с исполь зованием при выпуске шлёка окислительного периода. После окончани  окислительного периода шлак из печ не скачивают. Восстановительный период замен ют короткой доводкой стали до заданного химического сос тава. В начале, доводки в печь присаживают углеродистьш ферромаргане из расчета получени  в стали средн го заданного содержани  марганца и кусковой А5 или 65%-ный ферросилиций (до 1 кг/т) дл  прекращени  кипени  ванны. После получени  реёультатов анализа пробы, отобранной в конце окислительного периода сталь легируют хромом и довод т до нужного содержани  углерода. Длительность доводки 10-20 мин. Шлак в печи.в это врем  не раскисл ют. Затем металл сливают в ковш, на дн которого помещают кусковой ферросилиций дл  раскислени  и легировани  и алюминий дл  раскислени . Металл сливают без шлака, шлак спу кают в ковш в конце выпуска lj . Недостатками известного способа выплавки стали  вл ютс  слаба десульфураци  стали в ковше .вследствие большого окислительного потенциала шлакового расплава и низкой активности окиси кальци  как основ ного десульфуратора, низкое усвоение металлом легирующих элементов и негарантированное попадание в пределы содержани  элементов в готовой стали. Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности и достигае мому эффекту способ выплавки стали в дуговых печах одношлаковым процессом , включающий расплавление металла, окислительное рафинирование в печи, бесшлаковый выпуск металла в ковш, присадку раскислителей и шлакообразующих и продувку металла в ковше инертным газом 2J Применение в смеси одновременно . кусков извести разных размеров 36 J ( фракций) в процессе выпуска плавки не дает возможности эффективно использовать десульфурирующую поверхность твердой извести, так как известь мелких фракций (3-10 мм) быстро расплавл етс  и раствор етс  в жидком расплаве, а известь крупных фракций (15-40 мм) не успевает за врем  выпуска плавки усвоитьс  расплавом. Это не позвол ет развить большую поверхность контакта жидкого металла с известью. Удаление серы в процессе выпуска из стали, выплавленной одношлаковым процессом до значений 0,005-0,008%, задача сложна  и по известному способу невыполнима . Необходимы гораздо большие, чем примен ютс .присадки извести в ковш, что может припривести к большой потере тепла при выпуске стали из печи в ковш, а также, если известь присаживают в печь, - к большому расходу электрической энергии и огнеупоров. Кроме того, невозможно Управл ть процессом удалени  серы из сташи в зависимости от исходного и заданного ее содержани . I Цель изобретени  - повьш1ение производительности печи и эффективности десульфурации стали твердой известью. Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу выплавки стали в дуговых печах одношлаковым процессом, включающему расплавление металла, окислительное рафинирование в печи, бесшлаковый выпуск металла в и присадку металла в ковше инертным газом, на дно сталеразливочного ковша сталевоза послойно присаживают первую порцию кускового алюмини , плавиковый , ферросилиций и ферромарганец в соотношении (1,0-2,5):(0,5-1,5) : :(3,5-10):(5-12) в количестве 10-26 кг/т, а затем одновременно с началом наклона желоба дуговой печи присаживают на струю металла сначала известь фракций 11-40 мм, а после выпуска половины плавки известь фракций 3-10 мм и вторую порцию алюмини  в виде гранул в количестве 0,2-0,8 кг/т стали, при этом суммарную удельную площадь поверхности кусков извести увеличивают от 0,4 до 1,0 м /т на каждый 0,001% серы, удал емой из стали.

3

а скорость подачи извести на струю регулируют в пределах 130-340 кг/м в зависимости от содержани  серы в металле перед выпуском из печи.

Процесс осуществл ют на 100-тонной дуговой печи с трансформатором мощностью 75 МВА.

Послойна  присадка шлакообразующих и легирующих материалов и раскислителей позвол ет увеличить их контакт и возможность получить легкоплавкие соединени  типа соединений комплексных раскислителей, которые хорошо укрупн ютс  и в дальнейшем всплывают из стали. Использованием алюмини , марганца и кремни  усиливаетс  и раскислительнад способность каждого раскислител , что сокращает общий их расход.

Послойное расположение материалов обеспечиваетс  оборудованием в виде течек бункеров-дозаторов у печисо стороны подъезда сталевоза к выпускному желобу дуговой печи . Материалы в ковш на стенде подорева укладывают послойно таким образом , чтобы более легкоплавкие материалы были внизу, а более тугоплавкие - наверху и действие факела горелки приходилось, в первую очередь на последние. Нагрев ковша на стадевозе и ;aтepиaлoв в нем позвол ет существенно снизить перегрев стали в печи.

Соотношени  материалов бьши получены на основании р да проведенных опытных плавок из расчета, вопервых , получени  легкоплавких соединений неметаллических включений, во-вторых, достаточного.уровн  раскислени  стали - необходимого услови  дл  последующей эффективной десульфурации ее в процессе выпуска из печи,

Меньша , чем 1,0, дол  алюмини  при присадке в ковш нежелательна, так как не обеспечивает минимально необходимой степени раскисленности стали дл  существенного удалени  серы из металла, а больша , чем, 2,5, дол  алюмини  нецелесообразна из-за опасности получени  в стали неметаллических включений не оптимального состава по содержанию алюминатов кальци .

Содержание плавикового шпата меньше, чем 0,5, не разжижает обра450364

зующийс  шлак до технологически необходимой жидкоподвижности, а больше, чем 1,5, экономически и технологически неоправдано. 5 Количество ферросилици  меньше, чем 3,5, недостаточно глубоко раскисл ет металл дл  успешной десульфурации , а больше 10 не обеспечивает точного химического состава стали.

Меньша  чем 5, дол  ферромарганца не обеспечивает образовани  легкоплавких соединений (сталь чрезмерно загр знена неметаллическими

15 включени ми и количество бракованных плавок с первого контрол  20,2%. Увеличение доли ферромарганца более 12 также ведет к изменению химического состава выплавл емой стали

20 и к неравномерности угара марганца в окисленном металле при выпуске его в ковш. Расход 10 кг/т стали компонентов соответствует сумме всех мин1й альных, а расход 26 кг/т 5 сумме всех максимальных долей используемых материалов.

В основу десульфурации стали в процессе выпуска ее из печи положен принцип обеспечени  необходимой контактной поверхности раздела десульфуратор - жидкий металл. Этот принцип реализуетс  с учетом фактической удельной площади поверхности кусков окиси кальци  (извести) , примен емой дл  десульфурации, которую определ ют по известной формуле:

6ЛЛ

-),

оэкв6

СаО

где М - масса кусков извести ,

эквивалентный диаметр; СаО плотность кусков извести. В результате лабораторных исследований бьта вы влена зависимость минимально необходимой твердой поверхности извести, способной адсорбировать в течение кратковременного контакта определенное коQ личество серы, растворенной в металле в зависимости от ее исходного содержани .

Полученные результаты привели к виду удельной величины ей , котора  означает величину площади поверхности кусков извести, абсорбирующей 10 г серы, т.е. 0,001% на 1 т металла. Полученный диапазон бс был разделен приблизительно на равные участки, соответствующие определен ному исходному содержанию серы в металле. Выли получены следующие данные: Исходное содержа- ot, м /т ние серы, % (0,001%S) 0,85-1,0 0,016 0,7-0,85 0,016-0,023 0,5-0,7 0,024-0,032 0,4-0,5 0,032 Расход извести определ ют как ы. -, кг/т стали А где Л S - количество серы (в ты с чных дол х), подлежащей удалению из металла. На основании величины I) определ ют скорость присадки извести в ковш V D- Vyet (где - скорость выпуска металла в ковш, кг/мин). При выплавке опытных плавок на заводе были определены минимально и максимально необходимые скорости При определении удельной поверхности кусков извести (А) учиты вают ее фракционный состав. Опь1тным путем был определен минимальный (3 мм) и максимальный (40 мм) размеры кусков извести. Частицы извести менее 3 мм вынос тс  из ковша тепловыми потоками и поэтому использование их нецелесообраз но. . , . Куски извести более 40 мм не у певают растворитьс  в расплаве за врем  выпуска плавки в ковш и обладают малой удельной поверхность ; раздела. Необходимость присадки извести сначала .более крупных, а затем бо лее мелких фракций вызвана рациональньм ее использованием дл  более эффективной десульфурации. В этом случае известь более крупных фракций (до 40 мМ) успевает растворитьс  в шлаке еще до окончани  выпуска расплава в ковпг. Снижение суммарной удельной пл щади поверхности кусков извести менее 0,4 не позвол ет удал  серу из металла до уровн  ее соде 6 жани  0,020% (предел допустимого содержани  серы по ГОСТ р да марок качественной стали). Превьш1ение суммарной удельной площади поверхности кусков извести более 1 м /т ограничивают два фактора , большее количество извести, присаживаемой в ковш, резко снижает температуру стали, что может вызвать аварийную разливкуi больша  поверхность извести не может быть получена измельчением кусков извести, так как использовать размер кусков извести менее 3 мм технологически нецелесообразно . В процессе проведени  заводских опытов была создана таблица суммарного расхода извести и скорости ее подачи в зависимости от заданного количества серы, которую нужно удалить в. процессе выпуска плавки в ковш, а также в зависимости от исходного содержани  в стали серы. Снижение скорости присадки извести до менее 130 кг/мин.не дает необходимого эффекта десульфурации стали за врем  (менее 7 мин) выпуска плавки в ковш, а превышение скорости сверх 340 кг/мин не . позвол ет эффективно использовать массу присаживаемой в ковш извести дл  десульфурации стали (хот  расход ее нерационально высок). Согласно предлагаемому способу выплавки стали обеспечиваетс  практическа  возможность переноса операций доводки по химическому составу стали из высокомощных печей в ковш с цельк) более полного использовани  установленной большой мощности трансформатора и, тем самым , увеличени  производства стали. Известно, что наибольшую мощность в дуговых печах снимают в период расплавлени  шихты. Однако из расп лавленного окисленного металла невозможно удалить серу до требуемых значений, тем более управл ть удалением серы из стали. Предложенный способ повьшает производительность дуговых печей и десульфурации стали в процессе выпуска ее в ковш. KtJOMe этого, реализаци  способа позвол ет сформировать в ковше хорошо раскисленный известковистый щлак, химический состав которого практически исключает протекание нежелательных обменных реакций меж ду, металлом и шлаком во врем  последующей вакуумной обработки расплава порционным методом, поэтому его примен ют как подготовительную операцию к порционной вакуумной об работке качественных сталей, где возможности по десульфурации метал ла ограничены. Пример 1 . Выплавку сгали марки 20ХНЗА проводили в 10П-тонно дуговой печи с использованием закиси никел , стального лома и угле родистых отходов собственного производства . Расплавили шихту. Подготовили сталеразливочный ковш сталевоза к выпуску. Подали ковш под течки бункеров-дозаторов и улож ли послойно кусковой алюминий, плавиковый шпат, ферросилиций-и ферромарганец в соотношении 1:0,5:3,5:5 в количестве 10 кг/т. Подали ковш под факел торелки и подогревали до максимально возможной температуры , после чего ковш подвели под желоб печи,.а затем одновременно с началом наклона желоба дуговой печи присаживали на струю металла извест сначала более крупных фракций 1530 мм, а после выпуска половины плавки закрьши течку с бункера-дозатора крупной извести и присаживали известь менее крупных фракций 4-10 мм и вторую порцию алюмини  в виде гранул дроби в количестве 0,2 кг/т, при этом суммарную удельную площадь поверхности кусков извести обеспечивали на уровне 0,4 м /т на 0,001% серы удал емой из металла, скорость подачи извести 195 кг/мин. Так как перед выпуском плавки из печи в йеталле содержалось , вес.%: С 0,20; Сг 1,0; Мп 0,2; S 0,045, необходимо получить ,025, то дл  обраббтки применили СаО следующего фракционно го состава: , мм 4 10 15 30 Дол , % 30 25 По соответствующей формуле определили А I:A; 4-30 мм 0,645 Соответственно , прин ли oi -0,40 X 0,001% s. Необхо димо удалить US 0,020%. При этом расход десульфуратора ,, «6. Д5 0,40 X 20 .„ . 3) . 2,4 кг При весе жидкого металла 108 т и длительности выпуска 7 мин скорость присадки извести 195 кг/мин, С учетом нагрева ковша с легируюпщми раскислител ми температура металла при выпуске снизилась с 1655 до 1615°С, в металле бьто получено 0,020%, при этом врем  плавки было сокращено на 10 мин (по сравнению с обычной плавкой). Пример 2. Выплавку сталимарки ЗОХ также проводили на имеющейс  в цехе щихте, расплавл ли ее, а перед началом плавки подготовили сталеразливочный ковш к приему металла из печи. Уложили из течек бункеров-дозаторов послойно кусковый алюминий, плавиковый шпат, ферросилиций и ферромарганец в соотношении 2,0:1,0: :6,6 в количестве 15 кг/т и хорошо прогрели на стенде факельной горелкой . После подачи ковша под выпуск с началом наклона желоба дуговой печи присаживали на струю известь фракций 30-40 мм, а после выпуска половины плавки закрыли течку с бункера-дозатора крупной извести и присаживали известь менее крупных фракций 3-8 мм и вторую порцию алюмини  в виде дроби (гранул ) в количестве 0,8 кг/т стали, суммарную удельную площадь поверхности , кусков извести обеспечивали на уровне 0,7 на 0.001% серы, удал емой из металла, скорость подачи извести 130 кг/мин. Перед выпуском плавки из печи в металле содержалось, вес.%: С 0,32, Сг 1,3, Мп 0,01, S 0,031. Необходимо получить в стали серы S i 0,020%. Суммарна  удельна  поверхность ос 0,5 , а US 0,011 (т.е. 1 1 тыс чных долей). Расход извести составил 8,5 кг/т стали. При весе жидкого металла в печи 112 т и длительности выпуска около 7 мин скорость присадки извести равна 130 кг/мин. Температура металла во врем  выпуска снижена с 1640 до 1610°С, при этом в металле было полгчено О,019%. Металл бьш нормально разлит на УНРС. Врем  плавки сокращено на 9 мин. П р и м е р 3. Выплавку стали арки 65С вели с использованием меющейс  в цехе шихты с примененим до 20% металлизованных окатышей. 9 Перед расплавлением шихты подгото вили ковш к выпуску металла и поэтому в него послойно из бункеровдозаторов внесли кусковой алюминий плавиковый шпат, ферросилиций и ферромарганец в соотношении 2,5:1,5 :10:1,2 в количестве 26 кг/т стали а затем перегревали в печи металл на 100С вьше температуры разливки стали, подали ковш под желоб печи и с началом наклона желоба дуговой печи присаживали на струю металла известь сначала более крупных фракций 11-20 мм, .а послё выпуска половины плавки - известь мелких фракций 3-6 мм и вторую порцию алюмини  в виде гранул 9,6 кг/т. Суммарна  удельна  площадь поверхности кусков извести 1,0 на каждый 610 0,001% серы, удал емойиз металла, скорость подачи извести 340 кг/мин. Так как перед выпуском плавки из печи в металле содержалось, вес.%: С 0,64, Мп 0,10; Si 0,7, S 0,020 и необходимо получить в стали 0,005%, то US 0,015%.«; 1,0 . Р сход извести при А 0,68 составил 22 кг/т стали, а скорость пода.чи извести 340 кг/мин при скорости выпуска стали из печи 15,5 т/мин. Температура стали за врем  выпуска ее в ковш снизилась с 1660 до 1580°С, при этом - 0,005%, а врем  плавки снизилось на 15 мин. Годовой экономический эффект от использовани  изобретени  составл ет 705000 руб. в год.

Заданное количество удал емой се- ры, % 0,0050,005 0,0100,010 0,0150,015

8,0 7,5 15,0 10,5 16,0 11,0

130 120 240 160 250 170

0,030

22,0

340

Claims (1)

1. СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ в дуговых печах одношлаковым процессом, включающий расплавление металла, окислительное рафинирование в печи, бесшлаковый выпуск металла в ковш, присадку раскислителей й шлакообразующих и продувку металла в ковше , инертным газом, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности печи и эффективности десульфурации стали твердой известью, на дно сталеразливочного ковша послойно присаживают первую порцию алюминия, плавиковый шпат, ферросилиций и ферромарганец в соотношении (1-2,5): :(0,5-1,5):(3,5-10):(5-12) в количестве 10-26 кг/т стали, а затем одновременно с началом наклона желоба дуговой печи присаживают на струю металла сначала изнесть фракций 11-40 мм, а после выпуска половины плавки присаживают йзвесть q фракций 3-10 мм и вторую порцию алюминия в виде гранул в количестве 0,2-0,8 кг/т стали, при этом суммарную удельную площадь поверхности кусков извести увеличивают · от 0,4 до 1,0 м^/т на каждый 0,001% серы, удаляемой из стали, а скорость подачи извести на струю регулируют в пределах 130-340 кг/мйн в' зависимости от содержания серы в металле перед выпуском из -печи.

   9^HT“^H_nS