SU956572A1 - Способ выплавки стали в дуговых печах - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к черной металлургии , а именно к способам выплавки стали с минимальным содержанием азота в дуговых печах.

Известен способ выплавки стали и сплавов с минимальным содержанием азота. Способ включает введение в металл углеродсодержащих материалов и последующее проведение окислитель- . ного периода. Углерод ввод т из рас- чета получени  в расплаве перед началом окислительного периода 612 кг/т, а затем его окисл ют со скоростью 0,07-0,15 кг/т расплава в 1 мин 1.

Недостатком данного способа выплавки стали и сплавов  вл етс  то, что вместе с металлической шихтгой в металл вводитс  большое количество азота , которое, нужно удал ть в окислительный период за счет кипени  ванны, вызванного окислением углерода.

Балансовые плавки, проведенные на 5 т дуговых печах при выплавке низколегированных сталей с ограниченным содержанием азота, показывают, что основным источником поступлени  азота в металл  вл етс  исходна  шихта (она дает 55% азота).

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемо му эффекту  вл етс  способ производства низкоазотистой стали в дуговых печах. Способ состоит из загрузки шихтовых материалов, например стальных отходов электросталеплавильного, мартеновского и кислородно-конверторного производства и чушкового чугуна, рас10 плавлени , окислен1В1 примесей газообразным кислородом со скоростью обезуглероживани  0,5-1,5% ч до получени  концентрации углерода не менее 0,04% частичного скачивани  окислительного

15 шлака и дальнейшего окислени  примесей твердыми окислител ми 2.

Недостатком данного способа выплавки стали  вл етс  то, что им невозможно выплавить стали с низким содержа20 нием азота при концентраци х углерода более 0,04%, свойственных большинству конструкционных сталей и сварочных марок стали. Кроме того, использование твердых окислителей в конце окис25 лительного периода при содержани х углерода менее 0,04%  вл етс  неэффективным .

Скорость окислени  углерода при этом остаетс  низкой, не привод щей

Claims (2)

1. 30 к удалению азота из расп.пава. Цель изобретени  - получение гото вого металла с минимальным содержанием азота. Поставленна  цель достигаетс  тем что соглс1сно способу, включающему за вал.ку стальных отходов элёктросталеплавильного .производства, отходов ма теновского и кислородно-конвертерного производства,чушкового чугуна, известн ка и твердых окислителей, расплавление шихты и проведение окис лительного периода, окисление углеро да за счет присадок железной руды и продувки металла кислородом и арго|ном , стальные отходы электросталепла вильного производства, отходы мартеновского и кислородно-конвертерного производства и чушковый чугун загружают в печь в соотношении по массе 1: (1-10):(0,5-5), известн к и твердые окислители в количестве 1-6 и 0,5-12% от массы садки соответственно в период плавлени  окисл ют 0,10 ,4% углерода от массы садки, а окисление углерода в течение первых 1/2-2/3 частей окислительного периода ведут за счет присадки железной руды и продувки металла кислородом, а в течение оставшейс  час,ти окислительного периода - за счет продувки металла смесью кислорода и аргона. Расход железной руды, дл  окислени  углерода в окислительный период 2-10 кг/т. Расход кислорода дл  продувки в течение первых 1/2-2/3 частей окислительного периода 0,05-0,5 м Расход смеси кислорода и аргона в оставшейс  части окислительного периода 0,05-0,5 мин при соотно шении объемов кислорода и аргона 1:.(1-2). .. Окисление углерода в окислительны период ведут со скоростью 0,0060 ,020%/мин. Предлагаемый способ выплавки стал с минимальным содержанием азота осно ван на результатах научно-исследовательских работ, проведенных на.; дуговых печах садкой 5 и 25 т и практических работ, приведенных на дуговых печах садкой 5 и 25.- т и практическом опыте работы. Главна  задача при выплавке стали с минимальным содержанием азота, заключаетс  в снижении количества азота поступающего с шихтой , и создании условий дл  удалени  азота из металла.в период плавле ни  и окислительный период. Легированные отходы электросталеплавильного производства., которые в больших количествах используютс  при выплавке стали в дуговых печах, имеют повышенное содержание азота 0,018-0,035%. Отходы мартеновского и кислородно-конвертерного производ ства имеют пониженные концентрации азота 0/003-0,008%. Чушковый чугун содержит 0,002-0,005% азота. Чугун вводитс  еще и какуглеродсодержащий материал. Отходы электросталеплавильного производства, отходы мартеновского и кислородно-конвертерного производства и чушковый чугун заливают в печь при соотношении по массе 1:(1-10):(О,5-5). При соотношении указанных материалов менее 1:1:0,5 совместно с шихтой будет введено большое количество азота, что делает невозможным получение стали с минимальньом содержанием азота. При соотношении расхода шихтовых материалов выше наибольшего 1:10:5 произходит чрезмерное удорожание стали за счет необходимости дополнительного использовани  ферросплавов и повышенного расхода дорогого чугуна.Это снижает технико-экономические показатели способа выплавки стали. Дл  образовани  шлака и окислени  углерода в период плавлени  в завалку ввод тс  известн к и твердые окислители . Использование известн ка, а не извести, в завалку приводит к Газообразованию в ванне за счет разложени  известн ка по реакции CaCO-j СаО +. СО-г. и выделени  дву- , окиси углерода CO-j.. Последн   реагирует с углеродом шихты по реакции С + CO.JL 2СО. Это способствует дополнительному газообразованию в ванне, выделение COg и СО из ванны в период плавлени  экранирует металл от проникновени  азота из атмосферы и удал ет его из жидкого металла. Известн к  вл етс  также поставщиком СаО в шлак. Расход известн ка в завалку равен 1-6% от массы садки. При расходе известн ка менее 1% не может быть получено достаточного количества шлака в период плавлени ,  вл ющегос  поглотителем фосфора из металла и защищающего расплав от непосредственного контакта металла с атмосферной печи, содержащей азот. При расходе известн ка свыше 6% количество образовавшегос  шлака будет чрезмерно большим, что приводит к возрастанию потерь железа с оксидами, кроме того, сильно.возрастают потери технологического электрич .ества дл  разложени . Твердые окислители ус1Л5р ют растворение извести и окисл ют углерод. Расход твердых окислителей в завалку равен 0,5-12% от массы садки. При расходе окислителей менее 0,5% не может быть достигнута поставленна  цель выплавки стали с минимальным содержанием азота, так как в период плавлени  будет окисл тьс  мало углерода , и соответственно, азот не будет удал тьс . При расходе окислителей более12% ПЕЮИСХОДИТ чрезмерное окисление углерода шихты, что требует увеличение расхода чугуна в завалку icBepx указанных выше соотношений. Балансовые плавки показывают,что одним из главнейших условий предотвращени  поглощени  азота в период расплавлени  из атмосферы печи  вл етс  окисление углерода. В период плавлени  окисл ютО,1-0,4% углерода от массы садки. При окислении углерода в количестве менее 0,1% про исходит поглощение, а не удаление азота в период плавлени . Окисление углерода сверх 0,4% нецелесообраз но, так как это приводит к воз-растанию расхода чугуна свыше указанных ранее соотношений. Балансовые плавки показывают, что в окислительный период происходит удаление азота из металла за счет кипени  (-окислени  углерода) При-этом окислительный период можно разбить на две части. В первой части продолжительностью 1/2-2/3 длительности окислительного периода принципиальной безразличен источник кислорода , так как димитирующим звеном ре акции окислени  углерода  вл етс  до ставка кислорода к месту реакции. В это врем  углерод может окисл тьс  интенсивно со скорост ми более 0,006%/мин, что приводит к дегазации расплава от азота. Во второй частиокислительного периода при понижении концентрации менее критических проис ходит снижение скорости окислени  уг лерода, так как процесс обезуглерожи вани  лимитируетс  в этом случае мас сопереносом углерода к месту реакции. Окисление металла рудой или кислородом становитс  малоэффективным. Продувка Металла смесью кислорода и аргона облегчает услови  зарождени  пу зырей СО (. собственно, газовые полост аргона внутри расплава) и ускор ет окисление углерода до скоростей выше 0,006%/мин. Расход железной руды в окислитель ный период дл  окислени  углерода ра вен 2-10 кг/т. При, меньшем расходе руды не могут быть достигнуты скорос ти окислени  углерода долее 0,006%/м что не приводит к дегазации расплава от азота. При расходе руды более 10 кг/т скорости окислени  углерода снижаетс  из-за чрезмерного охлаждени  металла, так как окисление углерода рудой  вл етс  эндотермическим процессом. Расхрд кислорода в течение первых 1/2-2/3 частей окислительного период равен 0,05-0,5 мин. При расходе Кислорода менее 0,05 м /т мин не быть достигнута т оставленна  цел получени  металла с минимальным содержанием азота, так как .скорость окислени  углерода будет низкой. Рас ходы кислорода более 0,5 м /тмин нецелесообразны из-за чрезмерного ускорени  процесса окислени  углерКэда и невозможности проведени  в полном объеме других операций окислительного периода (наводки новог о шлака , вз ти  проб металла, измерени  температур, удалени  фосфора). Это приводитК снижению качества стали. Во второй части окислительного периода расход смеси кислорода и аргона равен О,05-0,5м/т-мин. Снижение расхода смеси ниже 0,05 мин приводит к снижению скорости окислени  углерода и невозможности получени  стали с минимальным содержанием азота . Увеличение расхода смеси сверх 0,5 мин из-за ускорени  процесса делает невозможньш проведение других операций в полном объеме. Соотношение объемов кислорода и аргона в смеси равно 1:(1:2). Такое соотношение о,босновано расчетом окислительного потенциала смеси. При расходе газов в смеси более 1:1 (избыток кислорода ) окислительный потенциал смеси практически не увеличиваетс . При соотношении газов в смеси менее 1:2 окислительный потенциал смеси резко снижаетс , что приводит к снижению CKOpocl-и окислени  углербда и невозможности выполнени  поставленной цели получени  стали с минимальным содержанием азота. Скорость окислени  углерода играет важную роль в процессе удалени  или поглощени  азота из метаилла. При скорости окислени  в окислительный период менее 0,006%/мин удалени  азота из металла не происходит. Наоборот, наблюдаетс  поглощение азота из атмосферы печи. Скорости окислени  углерода более 0,020%/мин нецелесообразны, так как это приво- . дит к чрезмерному сокращению длительности окислительного периода и затруднению проведени  всех операций окислительного периода в полном объеме , что приводит к снижению качества стали. П р и м е р.- В элбктросталеплавильную печь номинальной садкой 25 т при выплавке стали 10ХСНД, содержание (азота в которой не должно быть выше 0,015%, заливают 8 т легированных отходов электросталеплавильного производства , 11,2 т отходов мартеновскрго производства 0,8 т (3%) железной руды, 6,5 т чушкового чугуна (соотношение отходов и чугуна 1:1,4:0,8) и 1,1 т (4,3%) известн ка. Металл по расплавлении содержит 0,71% углерода и 0,011% азота. За период плавлени  окисл етс  0,28% углерода. В первую часть окислительного периода длительностью 45 мин окисл етс  0,48% при скорости обезуглероживани  0,0105%/мин. При этом израсходовано :180 кг (7 кг/т) железной руды и 100 м кислорода (при длительности продувки 21 мин с расходом 0,18 м/т мин. Во второй части окислительного периода продолжительностью 20 мин углерод окисл етс  с 0,23 до 0,09% со. скоростью О,0077%/мин. Металл продувают смесью кислорода и аргона в соотношении газов 1:1. За врем  продувки 14 мин израсходуют 58 м смеси (0,165 м/ТМИн). В конце окис лительного периода.концентраци  азот 0,007%. Концентраци  азота в.готовой стали 0,012%. Повышение концентрации азота происходит в восстановительный период и при выпуске стали в ковш. Технико-экономическа  эффективность предлагаемого способа выплавки стали в дуговых печах заключаетс  в реализации возможности выплавки стали с регламентированно низким содержани ем азота в стали (не более 0,013%). На плавках, проведенных по предла гаемому способу, концентраци  азота в готовой стали 0,011-0,012%, а по известному 0,014-0,016%. Ожидаемый экономический эффект около 50 тыс. руб. Внедрение способа не требует допол нительных капитальных затрат и легко реализуетс  в электросталеплавильных цехах. Формула изобретени  1. Способ выплавки стали в.дуговых печах, включающий загрузку шихтовых материалов, например стальных отходов электросталеплавильного производства отходов мартеновского и- кислородноконвертерного производства, чушкового чугуна, известн ка и твердых окислителей , расплавление шихты и проведение окислительного периода, окисление углерода за счет присадок железной ру ды и продувки металла кислородом и ар гоном, от ли- чающийс  тем. что, с целью получени  готового метал ла с минимальным содержанием азота, стальные отходы электросталеплавильного производства, отходы мартеновского и кислородно-конвертерного производства и чушковый чугун загружают в печь в соотношении по массе 1:(1-10): : (0, 5г-5) ,известн к и твердые окислители в количестве 1-6% и ,0,5-12% от массы садки соответственно в период плавлени  окисл ют 0,1-0,4% углеродаот массы садки, а окисление углерода в течение первых 1/2-2/3 частей окислительного периода ведут за счет присадки железной руды и продувки ме- . талла кислородом, а в течение оставшейс  части окислительного периода за .счет продувки металла смесью кислорода и аргона. 2.Способ по п. 1, отличающийс  тем, что расход железной руды дл  окислени  углерода в окислительный . период составл ет 2-10 кг/т. 3.Способ по п. 1, отличающ и. и с   тем, что расход кислорода дл  продувки металла в течение первых 1/2-2/3 частей окислительного периода составл ет 0,05-0,5 м /т мин. 4.Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и и с   тем, что расход смеси кислорода и аргона дл  окислени  углерода в оставшейс  части окислительного периода составл ет 0,05-0,5 м /т-мин при соотношении объемов кислорода и аргона 1:(1-2). 5.,Способ по п. 1, отличающий с   тем, что окисление углерода в ок-ислительный период ведут со скоростью 0,006-0,020%/мин. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 539077, кл. С 21 С 5/52, 1976.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 582297, кл. С 21 С 5/52, 1977.