SU804695A1 - Способ выплавки средне- и высоко-углЕРОдиСТыХ НизКОлЕгиРОВАННыХСТАлЕй - Google Patents

Description

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к способам выплавки средне— и высокоуглеродистой низколегированной стали.

В процессе выплавки используют технологический прием обработки металла углеродосодержащими материалами, с целью его раскисления и науглероживания, что обеспечивает повышение качества’ стали и улучшение технико-экономических показателей работы сталеплавильных агрегатов.

Известен способ выплавки стали, включающий обработку металла углеродсодержащими материалами (коксиком), загружа-¹^ емыми на дно сталеразливочного ковша ~ перед выпуском плавки £11.

Известен способ внепечной обработки низкоуглеродистой кипящей стали, вредусматриваюший проведение обработки металла углеродсодержащими материалами до раскисления его ферромарганцем в ковше f2].

Недостатком известных способов’является узкая область их применимости, конкретнее только для стабилизации окисленности низкоуглеродистой стали.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемомуэффекту является способ^/выплавки средне- и высокоуглеродистой стали, включающий обезуглероживание металла в сталеплавильном агрегате до содержания , углерода ниже марочного его содержания в готовой стали, обработку металла углеродсодержащими материалами и ввод в науглероженный металл ферросплавов в сталеразливочном ковше £з].

Этот способ применим для выплавки средне- и высокоуглеродистой стали с любым содержанием углерода и обеспечивает снижение расхода ферромарганца, ферросилиция и алюминия, присаживаемых в сталеразливочный ковш. Однако он не обеспечивает возможность обработки углеродсодержащими материалами определенной части металла и превращение ее перед вводом ферросплавов в высскоуглеродистый (при необходимости в чугун), значительно перегретый над точкой плавления расплав, обладающий повышенной растворяющей способностью по отношению : к тугоплавким легирующим элементам, большинство из которых является карбидообразующими.

Этот недостаток ограничивает, а в некоторых случаях исключает полностью, возможность ввода в металл в ковше тугоплавких легирующих добавок, например безуглеродистого феррохрома (ΐ_ΠΛ = -1600-1640°С/ферровольфрама (t_nA = =2600°С) и других .

Кроме того, известному способу присущи и такие недостатки как низкая усвояемость металлом углерода добавок, вводимых в сталеплавильную ванну, возможность значительного восстановления фосфора из шлака; повышенный угар легкоокисляющихся элементов-раскислителей при выплавке среднеуглеродистой стали, относительно низкая скорость плавления и растворения ферросплавов,

Цель изобретения - интенсификация процесса раскисления стали, уменьшение угара легкоокисляющихся элементов и осуществление возможности ввода в металл тугоплавких легирующих добавок.

Поставленная цель достигается тем, чтообработку металла углеродсодержащими металлами и ввод в науглероженный металл ферросплавов в сталеразливочном ί ковше, производят внепечное науглероживание металла из расчета получения в нем 0,2-0,6% углерода после наполнения 0,2-0,5 объема ковша, прерывают выпуск металла и последовательно вводят в него ферромарганец, углеродсодержащие материалы и легирующие ферросплавы в порядке убывания температуры их плавления . из расчета получения отношения содержания углерода в металле¹ к содержанию углерода в готовой стали в пределах 2-4 и производят выпуск остального металла в ковш.

Содержание углерода в пределах 0,20,6% является оптимальным с точки зрения концентрации кислорода в нераскисленном металле. При содержании в металле менее 0,2% углерода резко возрастает окисленность металла, а при увеличении содержания углерода более 0,6% концентрация кислорода в металле практически не уменьшается, оставаясь на одном уровне. Такое содержание углерода в металле обеспечивает достаточно вы4 сокое ускорение им марганца, который в дальнейшем вводят в расплав в виде угродистого ферромарганца.

Прекращение выпуска металла из ста5 леплавильного агрегата после наполнения 0,2-0,5 объема ковша обусловлено . необходимостью превращения этой части металла в высокоуглеродистый расплав, а затем и в лигатуру соогветству10 ющего состава, определяемого маркой выплавляемой стали.

Минимальное количество выпускаемого из сталеплавильного агрегата металла составляет 0,2 общего его веса и опреде15 ляется максимальным количеством легирующих добавок, которые можно ввести р ковше в металл, предварительно подвергнутый науглероживанию.

Науглероживание металла наиболее

2Q целесообразно производить до содержания углерода в нем около 3%, при этом повышение концентрации углерода на 0,01% сопровождается снижением температуры металла на 0,5 С. Введение в металл 3% углерода понизит температуру металла на 150°С.

Средняя температура металла на выпуске из современных сталеплавильных агрегатов составляет около 1650°С. На₃₀ углероженный^ до 3% металл имеет температуру 1500 С при температуре его плавления 1300°С в соответствии с диаграммой состояния “'железо-углерод. В такой металл можно ввести 11% от его веса легирующих добавок с температурой плавления 1450-1470°С (феррованадий, феррохром) или 26% добавок с темпера·· турой плавления 1250-1300°С (ферромарганец, ферросилиций), что соотвегственно составляет 2,2 и 5,2% от веса всей плавки.

Смешение 0,2 части металла ( h = =1300°С) и 0,8 частей металла (Ь = =1650? С) дает среднюю температуру 1580°С, что является необходимым и 45 -достаточным для нормальной разливки.

Суммарное содержание легирующих элементов в низколегированной стали не превышает, как правило, 3-3,5%. Таким 50 образом, выпуск из агрегата 0,2 части металла обеспечивает возможность выплавки низколегированной стали с вводом всех раскислителей и легирующих в ковш.

Максимальное количество выпускае55 мого из агрегата металла составляет 0,5 общего его веса и определяется допустимым содержанием углерода в готовой стали. Науглероживание 0,5 плавки

804695 6 до 3% С обеспечивает получение стали с содержанием углерода 1,5%.

После наполнения металлом (0,20,6% С) 1/5-1/2 объема ковша вводят ферромарганец из расчета получения ма- ⁵ р очного содержания марганца в стали. Присадка марганца увеличивает растворимость углерода в железе, что интенсифицирует процесс дальнейшего науглероживания металла. Высокая концентрация марганца (4-6%) уменьшает угар легкоокисляюшихся элементов-раскйслитёлей.

Дальнейшее науглероживание металла (до 3% С) обеспечивает увеличение ра. створяющей способности расплава по от— . ношению к вводимым в него легирующим добавкам с высокой температурой плавления. Науглероживание более 3% нецелесообразно из-за уменьшения скорости прочее- ²⁰ са и увеличения расхода углеродсодержащих материалов.

При выпуске в ковш 0,2 части металла для получения среднеуглеродистой стали с минимальным содержанием углерода ²⁵ (0,25%) металл необходимо науглеродить до 1% С. При выпуске в ковш 0,5 части металла для получения, высокоуглеродистой стали с максимальным содержанием углерода (1,5%) в науглероженном. ме- *0 талле необходимо иметь 3% G Следовательно, отношение содержания углерода в обрабатываемом металле к содеражнию' углерода в готовой стали должно находиться в пределах 2-4. 35

Легирующие добавки присаживают в порядке убывания температур их плав — пения, что обеспечивает ввод более туго плавких добавок в более горячий металл.

Перемешивание высокоуглеродисто- 40 го легированного полупродукта (лигатуры) преследует цель выравнивания ее температуры и химического состава перед выпуском в нее остального металла.

Пример!. В 20т электропечи _4S производят выплавку среднеуглеродистой конструкционной низколегированной стали •5ОХ, содержащей 0,47-0,55% С; 0,5'0,80% Mh? 0,17-0,37% Si; 0,8-. ,.

1,1% Сг не более 0,030% S , не более ₅₀ 0,035% Р.

Обезуглероживание металла производят до 0,1% С, что дает возможность получить в металле низкое содержание фосфора. При температуре металла 1650 С из печи выпускают 0,2 плавки (4т) в сталеразливочный ковш, оборудованный пористой огнеупорной вставкой в днище для продувки металла инертным газом. В процессе выпуска на струю металла присаживают 22,2 г молотого электродного боя. Прекращают выпуск металла и вводят в ковш 213,3 кг 75%-ного ферромарганца. В струе азота в находящийся в ковше металл вдувают 26 кг молотого электродного боя и приступают к легированию металла хромом. Присаживают 338 кг углеродистого феррохрома (65% Cr, . 7% С) и 2-3 мин продувают металл азотом. Окончательное раскисление стали производят вводом' 164 кг 45%-ного ферросилиция и 10 кг алюминия (на штанге). В процессе обработки ^металла в ковше контролируют температуру расплава, недостаток температуры компенсируют соответствующим перегре-> вом находящегося в печи металла.

Перед окончательным сливом металла из печи лигатура имеет следующий химический состав: 2,1% С; 3,25% Мп; 1,35% Si ; 4,75% Ст; 0,2% АС.

Общее количество легирующих присадок составляет 3,6% от веса всей плавки (в том числе .1,7% тугоплавких присадок).

Продувают расплав азотом и выпускают остаток металла.

Пример 2. В 130 т кислородном конвертере производят выплавку стали ШХ15СГ, содержащей 0,95-1,05% С; 0,90-1,2% Mh;0,40-0,65% Si; 1,30-; 1.65% Ср.

Обезуглероживание металла в конвертере ведут до 0,1% С. При температуре металла 1650°С выпускают· 0,3 плавки (43,3 т) в ковш с пористой огнеупорной вставкой в днище. В процессе выпуска да струю металла присаживают 241 кг коксика фракцией 1-3 мм. Прекращают вы -; пуск металла и вводят в ковш 2080 кг 75%-ного ферромарганца. Продолжают науглероживание металла вдуванием в него в ковше 670 кг молотого коксика. Легируют металл хромом, присаживая 3000 кг 65%-ного углеродистого феррохрома, после чего металл продувают 35 мин аргоном и вводят 1125 кг · 75%-ного .ферросицилия и 26 кг алюминия.

Перед окончательным выпуском плавки из конвертора лигатура имеет следугадий химический состав: 2,8% С; 3,15% Ми; 1,6% S-i ; 4,2% Сг; 0,05% Аб.

Общее количество легирующих присадок составляет 4,8% от веса плавки. Продувают расплав аргоном и выпускают остальной металл,

Способ может быть использован для выплавки углеродистых марок стали с ' · любым содержанием углерода.

Применение способа наиболее перепективно в кислородно-конвертерных и электросталеплавильных цехах, специализирующихся на выплавке низколегированных сталей с содержанием углерода 0,251,5%.

Предлагаемый способ обеспечивает снижение расхода ферросплавов, ускорение их плавления и растворения в метал ле, расширение марочного сортамента кислородно-конверторной стали и может быть рекомендован для внедрения на электрометаллургическом заводе Электросталь* и Новолипецком металлургическом заводе. Ожидаемый экономический эффект от внедрения способа по предварительным данным, составляет около 250 тыс.р. в год на каждом из -заводов.

Claims (3)

1. (54) СПОСОБ ВЬШЛАВКИ СРЕДНЕИ ВЫССЖОУГЛВРОДИСТЫХ НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ 3 s перед вводом ферросплавов в высскоуглероднстый (при необходимостн в чугун), значительно перегретый над точкой плавлени  расплав, обладающий повышенной раствсф ющей способностью по отношению ; к тугоплавким легирующим элементам , большинство из которых  вл етс  к бидообразующими. Этот недостаток ограничивает, а в некот(рых случа х исключает полностью, возможность ввода в металл в ковше тугоплавких легирующих добавок, например безуглеродистого феррохрома ( -1600-164О°С/ферровольфрама (t 26ОО°С) и других . Кроме того, известному споробу присущи и такие недостатки как низка  усво емость металлом углерода добавок, вводимых в Сталеплавильную ванну, возможность значительного восстановлени  фосфора из шлака, повышенный угар легкоокисл ющихс  элементов-раскислителей при выплавке среднеуглеродистой стали, относительно низка  скорость плавлени  и раствфени  ферросплавов. Цель изобретени  - интенсификаци  процесса раскислени  стали, уменьшение угара легкоокисл ющихс  элементов и осуществление возможности ввода в металл тугоплавких легирующих добавок., Поставленна  цель достигаетс  тем, чт обработку металла углеродсодержащими металлами и ввод в наутлероженный металл ферросплавов в сталеразливочном ковше, производ т внепечное науглероживание металла из расчета получени  в нем О,2-О,6% углерода после наполнени  О,2-0,5 объема ковша, прерывают выпуск металла и последовательно ввод т в него ферромарганец, углеродсодер- жащие материалы и легирующие ферросплавы в пор дке убывани  температуры их плавлени  . из расчета получени  отношени  содержани  углерода в металле к содержанию углерода в готовой стали Б пределах 2-4 и производ т выпуСк ctc тального металла в ковш. Содержание углерода в пределах О,2 О,6%  вл етс  оптимальным с точки зрени  концентрации кислорода в нераскисленном металле. При содержании в металле менее 0,2% углерода резко возрастает окисленность металла, а при уве личении содержани  углерода более 0,6% концентраци  кислорода в металле практ чески не уменьшаетс , остава сь на одном уровне. Такое содержание углерода в металле обеспечивает достаточно вы- сокое ускорение им марганца, которьш в дальнейшем ввод т в расплав в виде угродистого ферромарганца. Прекращение выпуска металла из сталеплавильного агрегата после наполнени  0,2-0,5 обьема ковша обусловлено необходимостью превращени  этой части металла в высркоуглеродистьй расплав , а затем и в лигатуру соответствующего состава, определ емого маркой выплавл емой стали. Минимальное количество выпускаемого из сталеплавильного агрегата металла составл ет О,2 общего его веса и определ етс  максимальным количеством легирующих добавок, которые можно ввести В ковше в металл, предварительно подвергнутый науглероживанию. Науглероживание металла наиболее целесообразно производить до содержани  углерода в нем около 3%, при этом повышение концентрации углерода на 0,О1% сопровождаетс  снижением температуры металла на 0,5 С. Введение в металл 3% углерода понизит температуру металла на Средн   температура металла на выпуске из современных сталеплавильных агрегатов составл ет около 165О°С. Науглероженный до 3% металл имеет температуру 1500 С при темп атуре его плавлени  1300°С в соответствии с диаграммой состо ни  железо-углерод. В такой металл можно ввести 11% от ыо веса легирующих добавок с температурой плавлени  1450-1470°С (феррованадий, феррохром) или 26% добавок с темпера- турой плавлени  125О-1300°С {ферромарганец , ферросилиций), что соответственно составл ет 2,2 и 5,2% от веса всей плавки. Смешение 0,2 части металла ( 1300С) и 0,8 частей металла (i ) .дает среднюю температуру , что  вл етс  необходимым и достаточным дл  нормальной разливки. Суммарное содержание легирующих элементов в низколегированной стали не превышает, как правило, 3-3,5%. Таким образом, выпуск из агрегата О,2 части металла обеспечивает возможность выплавки низколегированной стали с вводом всех раскислнтелей н легирующих в ковш. Максимальное количество выпускаемого ИЗ агрегата металла составл ет 0,5 общего его веса и определ етс  допустимым содержанием углерода в готовой стали. Науглероживание 0,5 плавки 5 до 3% С обеспечивает получение стали с содержанием углерода 1,5%. После наполнени  металлом (0,20 ,6% С) 1/5-1/2 объема ковша ввод т ферромарганец из расчета получени  марочного содержани  марганца в стали. Присадка марганца увеличивает растворимость углерода в железе, что интенсифицирует процесс дальнейшего науглероживани  металла. Высока  концентраци  марганца (4-6%) уменьшает угар легкоокисл ющихс  элементов-раскИслитё пей. Дальнейшее науглероживание металла (до 3% С) обеспечивает увеличение ра . створ ющей способности расплава по отношению к вводимым в него легирующим добавкам с высокой температурой плавле ни . Науглероживание более 3% нецелесообразно из-эа уменьшени  скорости процес са и увеличени  расхода углеродсодержаших материалов. При выпуске в ковш 0,2 части метал дл  получени  среднеуглеродистой стали с минимальным содержанием углерода (0,25%) металл необходимо науглероднт до 1% С. При выпуске в ковш 0,5 части металла дл  получени , высокоуглеродис той стали с максимальным содержаниемуглерода (1,5%) в науглероженном. ме;талле необходимо иметь 3% G Следовательно , отношение содержани  углерода в обрабатываемом металле к содеражнию углерода в готовой стали должно находитьс  в пределах 2-4. .Легирующие добавки присаживают в пор Д1се убывани  температур их плав «. лени , что обеспечивает ввод более туго плавких добавок в более гср чий Металл, Перемешивание высокоуглеродиртого легированного полупродукта (лигатуры преследует цель выравнивани  ее температуры и химического состава перед выпуском в нее остального металла. Пример. В 2От электропечи , производ т выплавку среднеуглероднстой конструкционной низколегированной стаии , содержащей О,,55% С} ,80% Mh; 0,17-0,37% Si j O,8-. ,. 1,1% Ci не более O,O3O% S , не более O,O35% P. Обезуглероживание металла производ т до О,1% С, что дает возможность получить в металле низкое содержание )а. При температуре металла 1650 С из печи выпускают 0,2 плавки (4т) в сталеразливочный ковш, оборудованный пористой огнеупорной вставкой в днище дл  продувки металла инерт 95 ным газом. В процессе -выпуска на струю металла присаживают 22,2 г молотого электродного бо . Прекращают выпуск ме-талла и ввод т в ковш 213,3 кг 75%-но го ферромарганца. В струе азота в наход щийс  в ковше металл вдувают 26 кг молотого электроДЕшго бо  и приступают к легированию металла хромом, Присажи вают 338 кг углеродистого 4 ррохрома (65% Сг, . 7% С) и 2:-3 мин продувают металл азотом. Окончательное раскисление стали производ т вводом 164 jcr 45%-ного ферросилици  и 10 кг алюм :ни  (на штанге). В процессе обработки ; металла в ковше контрол1фуют температуру расплава, недостаток температуры компенсируют соответствующим перегре- вом наход щегос  в печи металла. Перед окончательньпу сливом металла из печи лигатура имеет следующий химический состав: 2,1% С; 3,25% Mvt; 1,35% Si 5 4,75% Cr; 0,2% Аб. Общее количество лег( присадок составл ет 3,6% от веса всей плавки (в том числе ,1,7% тугоплавких присадок). Продувают расплав азотом и выпускают остаток металла. Пример 2. В 130 т кислородном конвертере производ т выплавку стали ШХ15СГ, содержащей 0,95-1,05% С; 0,90-1,2% Mh;0,40-0,65%Si; 1,30-; 1,65% Сг, Обезуглероживание металла в Kcsiaepтере ведут до 0,1% С. При температуре металла выпускают- О,3 плавки (43,3 т) в ковш с пористой огнеупорной вставкой в днище, В процессе выпуска да струю металла присаживают 241 кг коксика фракцией 1-3 мм. Прекращают вы / пуск металла и ввод т в ковш 2О8О кг 75%-ного ферромарганца. Продолжают науглероживание металла вдуванием в него в ковше 67О кг молотого коксика. металл хромом, присажива  ЗООО кг 65%-ного углеродистого феррохрома , после чего металл продувают 35 мни аргоном и ввод т 1125 кг 75%-ного .ферросицили  и 26 кг алюмини . Перед окончательным выпуском плавки из конвертера лигатура имеет следукшкй химический состав: 2,8% С; 3,15% Мц; 1,6% ,2% Сг; 0,05% ле. Общее количество легирующих прийадок составл ет 4,8% от веса плавки. Продуают расплав аргоном и выпускают осальной металл, Способ может быть использован дл  ыплавки углеродистых марок стали с юбым содержанием углерода. 76 Применение способа наиболее перепективно в кислфодно-ксивертерньк и эпектросгалеплавильных цехах, специализирующихс  на выплавке низколегированных сталей с содержанием углерода 0,251 ,5%. Предлагаемый способ обеспечивает снижение расхода ферросплавов, усксрение их плавлени  и растворени  в метал ле, расширение марочного сортамента кислородао -ко«верторной стали и может быть рекомендован дл  внедрени  на элекгрометаллургическом заводе Электросталь и Нсжолипецком металлургическом заводе. Ожидаемый экономический эффект от внедрени  способа по предварительным данным, составл ет около 250 тыс.р. в год на каждом из /заводов. Формула изобретени  Способ выплавки средне- и высокоуг- леродистых низколегированных; сталей , включающий обезутлороживание металла в25 сталеплавильном агрегате до содержани  углерода ниже марочного его содержани  в готовой стали, обработку металла углеродсодержащими материалами и ввод в науглероженный металл сЬеооосплавов р 5 сталеразливочном ковше, отличающийс  тем, что, с целью интенсификации процесса раскислени  стали, умень т шени  угара легкоокисл ющихс  элементов и осуществлени  возможности ввода в металл тугоплавких легирующих добавок , производ т внепечное науглероживание металла из расчета получени  углерода в количестве 0,2-О,6% после наполнени  О,2-О,5 обьема ковша, прерывают выпуск металла и последовательно вво-. Д т 1 ферромарганец, углеродсодержащие материалы и легирующие ферросплавы в пор дке убьшани  температур их плавле.. ни  из расчета получени  отношени  углерода в металле Е содержанию углерода в готовой стали в пределах 2-4 и производ т выпуск остального металла в ковш. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Бюллетень института Черметинфор 1 - , с. .42-43. .
2. 2. Авторское свидетельство СССР № 55143, кл. С 21 С 7/ОО, 1977.
3. 3. Сидоренко М. Ф. Теори  и практи .ка продувки металла порошками, Металлурги  1973, с. 195.