SU937520A1 - Способ производства стали - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ

Изобретение относитс  к области черной металлургии , а именно к способам выплавки стали в дуговых печах.

Известен способ выплавки стали с продувкой металла в ковше аргоном. Способ предусматривает выпуск металла из печи в ковш с синтетическим .шлаком и последующую обработку металла в ковше продувкой его аргоном 1.

Недостатком этого способа  вл етс  то, что обработку жидкого металла инертным газом (аргоном) провод т только в ковше. Обработка металла аргоном в ковше заставл ет ограничивать интенсивность продувки расходом до 0,02-0,04 м /т-мин, во избежание обнажени  от шлака поверхности металла дл  исключени  вторичного окислени  стали кислородом воздуха и насыщени  металла азотом атмосферы. Кроме того, неизбежное снижение температуры металла и шлака в ковше, особенно без его подогрева, также существенно усложн ет организацию эффективной деазоташ1И жидкой стали.

Наиболее близким но технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому  вл етс  способ производства стали, включающий завалку шихты, плавление, окисление и рафинирование металла в печи и ковше , при котором деазотацию стальной ванны осуществл ли за счет газообразовани  в процессе обезуглероживани . Использовали кислород со средним расходом 8-10 нм/мин, вводимый в печь через водоохлаждаемую фур10 му или трубку. Продолжительность периода дл  20 т печи составл ла В среднем 60 мин, дл  5 т печи - 30 мин. Содержание углерода на опытных плавках измен лось в среднем от 6,60 до 0,06% при скорости обез15 углероживани  0,8-1,0% С в час. Опытные плавки в 20 и 5 т дуговых печах показали, гго в производственных услови х в окислительный период из металла удал етс  9-25% 20 от теоретически возможного количества азота Г21.

Однако известный способ не позвол ет получать сталь с заданным содержанием азота, так как удаление азота производ т только в

процессе окислительного периода плавки. Интенсификацией подачи кислорЬда через водооютаждаемую фурму, нельз  достигнуть большего удалени  азота, чем это указано в статье . Удаление азота из стали - процесс дл щийс  во времени. В этом случае подача в MCTJUin кислорода через металлическую трубку оптимальной интенсивности и дл ща с  продолжительное врем  дает более значительный эффект удалени  азота, чем подача кислорода максимальной интенсивности через сводовую фурму и непродолжительное врем . Фурма часто заметалливаетс  и выходит из стро  в том случа.е, когда ее опускают ближе к зеркалу металла дл  интенсификации процесса обезуглерожива1 и .

Цель изобретени  - снижение содержани  азота в готовой стали и увеличение выхода годного.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу производства стали, включающему завалку шихты, плавление, окисление и рафинирование металла в печи и ковше, согласно изобретению, до начала забалки шихты Ч...В подвалку ввод т углеродсодержащие материалы в количестве, превышающем расчетное содержание углерода в 1.1-1,5 раза, а затем ввод т кислород с. момента образовани  лунки жидкого металла под углом 10- 50° к поверхности ванны с И1 тенс -шностью подачи кислорода с начала продувки до полного расплавлени  от 0,05 до 0,3 м /т-мин, причем после проплавлени  1/3 части ишхты интенсивность подачи кислорода увеличивают до 0,1 , а после проплавлени  2/3 части илихты интенсивность ввода кислорода увеличивают до 0,3 м /т-мин.

Известно, что основнь{м источником поступлени  азота в металл  вл етс  исходна  Ш1ГХта - она вносит 55% азота. Другими значительными источниками азота в стали  вл етс  атмосфера плавильного пространства печи (она дает 28,5% азота) и воздух при выпуске и разливке (около 12,5%). Остальное количейво азота вноситс  в сталь из других источников и незначительно.

Поэтому удаление азота из жидкого метал ла представл етс  целесообразным начинать с по влени  необходимой ванны жидкого металла под электродами в начале периода расплавлени  и продолжать удаление азота вплоть до выпуска металла из печи. Так как технологи  выплавки стали в дуговых печах большой удельной мощности развиваетс  в направлен1ш возможно меньшего пребывани  жидкого металла в печи (одношлаковьш процесс, выпуск готовой стали с юша и т.д. то вли ние газообразовани  как в окислительный период плавки, так и в период плавлени  на процессе деазотации стали будет преобладающим.

До сих пор начальной стадией удалени  азота из расплавленного металла была стади  .,

окислительного периода в дуговой электропечи . Однако, чем меньше количество азота в стали мы будем иметь к началу периода окислени  углерода, тем легче в окислительный период достичь минимальных значений

азота в стали. Известно, что исходна  шихта вносит 55% азота от общего его количества в готовом металле, то возникает задача снижени  вли ни  шихты на содержание азота в готовом металле. Известно, также,, что

5 величина деазотации пропорциональна количеству окисленного углерода и зависит от начального содержани  азота в металле, поэтому введение в завалку шихты дополнительного сверх расчетного содержани  углеродсо держащего металла и последующее окисление углерода металла с Момента его расплавлени : позвол ет снижать содержание азота в стали, вследствие экстракции азота пузырька и окиси углерода.

Количество присаживаемого углеродсодержащёго материала в завалку в 1,1-1,5 раза превышающее расчетное вызвана следующими причинами.

Известно из инструкции по выплавке стали , что в течение окислительного периода должно быть окислено 0,1-0,3% углерода при выплавке высокоуглеродистых сталей (с нижним пределом углерода выше 0,60%) и не менее0,2-0,5% углерода при выплавке, среднеуглеродистых и низкоуглеродистых сталей . Поэтому расчетное содержание углерода по расплавлении металла расчитывают с учетом необходимого окислени  углерода в кип сверх содержани  его по марке стале. Дл  того, чтобы до начала кипа или дл  одного и того же окислительного периода получать низкие значени  содержани  азота в стали необходимо окислить соответствующее количество углерода с момента образовани  жидкого металла под электродами. Как показал опыт, дл  получени  более низкого содержани  азота в среднеуглеродистых и малоуглеродистых марках стали, необходимо окислить полуторное количество углерода по сравнению с обычным процессом окислени .

Дл  получени  низкого содержани  азота при выплавке высокоуглеродистых марок стали необходимо окисл ть 1,1 кратное количество углерода по сравнению с расчетным. При этом пр1шимаетс  во внимание емкость

5 печи, ее удельна  мощность, качество металлошихты и флюсующие добавки, т.е. те факторы , от которых зависит длительность расплавлени  шихты, что в конечном счете определ ет количество углерода необходимого дл  окислени , а также интенсивность подачи кислорода . Следовательно, окисление углерода свыше 1,5-го количества от расчетного нецелесообразно , так как увеличиваетс  общее врем  плавки, а удаление азота больше не происходит. Окисление углерода ниже 1,1-го кратного количества от рачетного неэффективно дл  удалени  азота из стали. При интенсивности подачи кислорода менее 0,05 м /ТМин не возникает пузырькового режима по всей поверхности ванны, и, следовательно, нет эффективной дегазащш. При интенсивное подачи более 0,3 м /т-мин происходит излишнее газовыделение, а при небольшом количестве жидкого металла начинаетс  угар железа. В период окончани  расплав лени , т.е. когда много жидкого металла, интенсивность подачи кислорода через трубку свыше 0,3 м/т«мин нецелесообразна, так как в этот период можно вводить фурму, котора  позвол ет вводить эффективно большое количество кислорода. Опытным путем были отработаны режимы подачи кислорода ОТ 0,05 до 0,3 м/т«мин по мере накоплени  расплавленного металла до 1/3 и 2/3 от всей массы металла в завалке. Заглубление струи кислорода металлическо трубкой под углом менее 10° приводит к оголению металла (от шлака) и его переокислению , а под углом более 50° к разрушению печи струей кислорода, особенно при давлении в струе от 12 до 16 атм. Увеличение интенсивности подачи кислород до 0,1 м/т мин при расплавлении менее 1/3 части шихты приводит к переокислению стальной ванны и значительному угару железа . При расплавлении более 1/3 части шихты продувка ванны кислородом с интенсивностью менее 0,1 м/т-мин не обеспечивает необходимой скорости деазотации ванны. Уве личение подачи кислорода до 0,3 м /т-мин При расплавлении менее 2/3 части металла вызывает большое переокисление железоуглеродистого расплава в услови х недостаточного перегрева стали выше температуры ее пла лени  и в св зи с этим излишний угар железа . При расплавлении более 2/3 части метал ла продолжение продувки ванны с интенсивi ностью подачи кислорода менее 0,3 мин зат гивает процесс удалени  азота из расплав ленной стали. Также приводим обоснование начала кислородной продувки с момента образовани  лунки жидкого металла, заключающеес  в еле дук)щем. Начало продувки кислорода с момента образовани  лунки жидкого металла под электродами дуговой печи максимально увеличивает продолжительность продувки. Это обеспе-. чивает удаление азота из расплава в течение всего времени плавлени  шихты в сталеплавильной печи. Пример. С целью совмешени  процесса расшгавлени  шихты и дефосфорации металла при выплавке Ст. 40Х в 25 т дуговой печи в завалочную корзину присаживают известь в количестве 15-20 кг/т. Дополнительно к этому на подину ввод т дробленный электродный бой в количестве превышающем расчетное содержание углерода в 1,1 раза это примерно 50 кг с учетом усвоени  70%. На Ст. 40х это составит около 0,78%. В зону расположени  электродного бо  перед завалкой металлической части шихты через рабочее окно ввод т кислородную трубку диаметром один дюйм под углом 10° к поверхности ванны, через трубку спуст  1015 мин после включени  печи подают кислород с интенсивностью 0,05 м /т-мин. После проплавлени  1/3 части шихты интенсивность подачи кислорода увеличивают до 0,1 м /т-мин„ а после проплавлени  2/3 части металла интенсивность подачи кислорода через трубку довод т до 0,3 мин. После проплавлени  всего металла подкачивают шлак плавлени  до минимального количества его в печи и ввод т кислород через водоохлаждаемую фурму. Провод т окислительный период, затем провод т восстановительный период плавки и выпускают металл в ковш. Пример2.С целью интенсификации процесса расплавлени  шихты Ъри выплавке Ст. 10ХСНД перед ее завалкой на подину печи дополнительно с помощью ленточной бросковОЙ машины присаживают материалы в следующем количестве, кг/т: Железна  руда8 Известь6 Плавиковый шпат2 Кусковой кокс6 Кроме кускового кокса присаживают чугун до 4,0% от массы садки с учетом того, чтобы по расплавлении первых порций металла содержание углерода было в 1,5 раза выше расчетного, т.е. примерно 0,75% или 1,0 т чугуна. В зону расположени  указанных материалов перед завалкой ишхты через рабочее окно вводитс  кислородна  трубка диаметром 3/4 дюйма, через которую спуст  10- 15 мин после включени  печи подаетс  кислороД с интенсивностью 0,05 м /т-мин под . углом 30° к поверхности ванны. После проплавлени  1/3 части шихты интенсивность подачи кислорода увеличивают до 0,1 м/т-мин, а после проплавлени  2/3 части металла интенсивность подачи кислорода через металлическую трубку довод т до 0,3 м /т-мин. Паc .ie проплавлсни  всего металла подкачивают гш1аки прогшавлсни  до минимального количества eio в печи и ввод т кислород через подоохлаждаемую .фурму. Провод т окислительный период, затем провод т восстановительный период плавки и выпускают металл в ковш.

П р и м е р 3. Дл  более интенсивного проведени  процесса расплавлени  при выплавке Ст. 12ХНЗА перед завалкой на подину печи дополнительно с помощью ленточной бросковой машины присаживают материалы п следующем количестве, кг/т;

Железна  руда8

Известь6

11лапикоиый шпат2

Электродный бой в кусках от 5 до 50 м Кроме электродного бо  присаживаютс  тугун до б/г от массы садки с учетом того, чтобы по расплавлении мет;итла содержание углерода fjiMio в 1,3 раза выше расчетного, т .е. примерно около 9,8, т.е. 1,5 т чугуна.

В зону расположени  указанных материалов перед завалкой шихты через рабочее окно вводитс  кислородна  трубка диаметром 1 дюйм, через которую спуст  10 15 мин, поеле включени  печи подаетс  кислород с интенсивностью 0,05 мин под углом 50° к поверхпорти ванны. После проплавки 1/3 части шихты интенсивность подачи кислорода увеличивают до 0,1 м /т-мин, а после проплавлени  2/3 части металла интенсивность подачи кислорода через металлическую трубку довод т до 0,3 м-/т- мин. После проплавлени  всего металла подкачивают шлак плавлени  до минимального количества его в печи

и ввод т кислород через водоохлаждаемую фурму. Провод т окислительный период, затем провод т восстановительный период плавки и выпускают металл в ковш.

В результате проведени  опытных плавок

по описанной в примерах техиолотии были получены содержани  азота, приведенные в таблице.

Примечание. Числитель - опытные плавки, Знаменатель - обычные плавки

Снижение содержани  азота в стали после выпуска из цуговон печи позвол ет в дальнейшем переделе, т.е. после электрошлакового переплава трещиночувствительных конструкционных марок стали, снизить брак по трещинам электрошлакоиых слитков.

Применение предлагаемого изобретени  при выплавке трепшпочувствительных конструкционных марок стали в дуговых печах высокой удельной мощности позволит экономить за счет снижени  брака по трещинам 27 руб. на 1 т производимой стали.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ Г1р п«нодства ста;1И, включающий завалку шихты, плавление, окисление и рафинирование металла в печи и ковше, о тличающийс  тем, что, с целью они жени  содержани  азота в готовой стали и увеличени  выхода годного, до начала завалки шихты и в подвалку ввод т углеродсодержашие материалы в количестве, превышающем расчетное содержание углерода в 1,11 ,5 раза, а затем ввод т кислород с момента образовани  лунки жидкого металла под углом 10-50° к поверхности расплавлени  от 0,05 до 0.3 - мин, причем после проплавлени  1/3 части шихты интенсивность подачи кислорода увеличивают до 0,1 . мин, а после проплавлени  2/3 части шихты интенсивсивность ввода кислорода увеличивают до 0,3 мин. по известному способу. в 993752010 Источники информации,.ческим шлаком. Бюллсгеиь ЦНИИЧМ, N 14. прин тые во внимаиие при экспертизе1971, с. 40-42. . Чуйко И. И. и др. Продувка аргоном2. Известие ВУЗов. М., 1978, N 1 ковше стали ШХ15, обработанной синтети-с. 13-16.