(54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ НИЗКОЛЕГИРОВАННОЙ СТАЛИ Изобретение относитс к черной ме таллургии, конкретнее к способам выплавки низколегированных сталей в ду говых электросталеплавильных печах. Известен способ выплавки стали, при котором легирование стали ванади ем осуществл етс путем восстановлени ванади из его окислов, наход щихс в шлаке, с помощью углерода, кремни или других восстановителей Q Основными недостатками данного способа вл ютс ограниченность ресурсов ванадиевого шлака, высока стоимость легировани , большие сквоз ные потери ванади от руды до отливки , недостаточно высокие механические свойства стали. Наиболее близким к изрбретению по технической сущности и достигаемо му результату вл етс способ выплав ки низколегированной ванадийсодержащей стали, при котором плавление стального лома и ванадийсодержащих метаплизованных окатьиией в смеси с углеродосодержащими материалами (коксиком, графитом, карбидом кальци ) в соотношении 1: (0,02-0,1) и процесс ведут без скачивани шлака. Применение в качестве носител вана ди металлизованных окатышей позвол ет повыситьза счет чистоты расплава по вредным примес м механическиесвойства , увеличить извлечение ванади в отливки по сравнению с использованием шлака и других полупродуктов f 2J. Недостаткаи и известного способа вуплавки стали вл ютс повьшенна продолжительность плавки, обусловленна необходимостью ручной загрузки углеродосодержащих компонентов, проведени окислительного и восстановительного периодов дл регулировани содержани углерода в стали и более полного восстановлени ванади из шпака. В процессе плавки наблюдаетс значительное выделение шума, ухудвйающее услови труда сталеваров. Цель изобретени - повышение производительности печи и снижение уровн шума при плавке. Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу выплавки низколегированной стали, включающему плавление стального лома и металлизованных окатыией, легирование металла и его раскисление, легирование производ т в два приема путем завалки в печь смеси низколегированного собственного возврата и ванадийсодержащих металлизованных науглероженных офлюсованных окатышей в соотношении 10:(2-30) в количестве 10-60 вес.% металлозавалки, а остальной ванадий ввод т после проплавлени колодцев электродами в период плавлени в вид ванадийсодержащих металлизованных науглероженных офлюсованных окатышей со скоростью 1-20 кг окатышей на тонну металлозавалки в минуту.(54) METHOD OF MELTING LOW-ALLOYED STEEL The invention relates to ferrous metallurgy, and more specifically to methods for smelting low-alloyed steels in electric arc furnaces. There is a known steelmaking method in which steel is alloyed with vanadium by reducing vanadium from its oxides in the slag with carbon, silicon or other reducing agents. Q The main disadvantages of this method are the limited resources of vanadium slag, the high cost of alloying, large vanadium through losses from ore to casting, insufficiently high mechanical properties of steel. The closest to the technical essence and the achieved result is a method of melting low-alloyed vanadium-containing steel, in which the melting of steel scrap and vanadium-containing metaplizirovanny okatiey in a mixture with carbon-containing materials (coking, graphite, calcium carbide) in a ratio of 1: (0.02 -0.1) and the process is conducted without slag download. The use of metalized pellets as a carrier makes it possible to increase, due to the purity of the melt, harmful impurities of mechanical properties, to increase the recovery of vanadium in the casting, as compared to using slag and other intermediate products f 2J. The disadvantage of the known method of steel melting is the prolonged melting time, due to the necessity of manual loading of carbon-containing components, carrying out oxidation and reduction periods to regulate the carbon content in steel and more fully reduce vanadium from shpak. In the smelting process, there is a significant noise emission that deteriorates the working conditions of steelworkers. The purpose of the invention is to increase the productivity of the furnace and reduce the noise level during melting. This goal is achieved by the fact that according to the method of smelting low-alloyed steel, including melting steel scrap and metallized okatia, alloying of metal and its deoxidation, alloying is performed in two steps by filling the furnace with a mixture of low-alloyed own return and vanadium-containing metallized carburized fluxed pellets in a ratio of 10: (2-30) in the amount of 10-60 wt.% Of metal sintering, and the rest of the vanadium is introduced after the wells are melted by electrodes during the period of melting into the form of vanadium rzhaschih metallized carburized fluxed pellets at a rate of 1-20 kg per tonne pellets furnace charge per minute.
Введение части ванади в виде смеси низколегированного собственного возврата и ванадийсодержащих металлизованных науглероженных офлюсованных окатышей позвол ет повысить плотност загрузки дуговой печи, создать легкоподвижный шлак, способствующий плавлению остальной шихты. Наличие углерода в окАтьашах способствует частичному довосстановлению окислов железа и ванади , содержащихс в исходном губчатом железе. Ввиду офлюсованности окатышей (отношение кислых окислов к основным характеризуетс величиной 05-1,5) снижаетс температура их плавлени , ускор ютс восстановительные процессы при плавке. Соотношение компонентов в смеси 10:(2-30), а также величина добавки в шихту (10-60 вес.%) определ етс выходом годного лить (обычно 4070 вес.% жидкого металла), содержанием ванади в метгшлизованных окатышах (в среднем 0,4-0,8% ванади ), требуемым химическим составом стали и усвоением ванади металлом. После проплавлени колодцев электродами производитс непрерывнв загрузка оставшегос ванади в виде ванадийсодержащих металлизованных неуглероженных офлюсованных окатЕдией. Непрерывна загрузка может производитьс автоматически через дополнительное отверстие в своде либо любым другим методом. Попада в печь, металлизованна шихта быстро плавитс ,при этом образуетс окись углерода,способствующа перемешиванию и рафиниро: ванию расплава. Путем изменени ско рости подачи окатышей от 1 до 20 кг/1 т металлозавалки в минуту легко регулировать скорость кипени расплава и конечный состав по углероду . Тем самьм после расплавлени и перегрева можно получить рафинированный расплав с заданным содержанием углерода, что позвол ет частично сократить либо исключить восстановительный период и КИП. Непрерывна подача металлизованных окатышей способствует образованию легкоподвижного шлака в колодцах под электродами . При этом наблюдаетс более стабильное горение электрических дуг, резко падают колебани потребл емой печью мощности, снижаетс уровень шума. Горение дуги в значительной степени по расплавлении шихты происходит в слое шлака, что увеличивает The introduction of a part of vanadium in the form of a mixture of low-alloyed self-return and vanadium-containing metallized carburized fluxed pellets makes it possible to increase the loading density of the arc furnace, to create a highly mobile slag, which promotes the melting of the rest charge. The presence of carbon in the Corners contributes to the partial reduction of iron oxides and vanadium contained in the original spongy iron. Due to the fluxiness of the pellets (the ratio of acidic to basic oxides is characterized by a value of 05-1.5), their melting point decreases and reduction processes during smelting are accelerated. The ratio of components in a mixture of 10: (2-30), as well as the amount of additive to the mixture (10-60 wt.%) Is determined by the yield of a suitable cast (usually 4070 wt.% Of a liquid metal), the content of vanadium in the metal pellets (average 0 , 4-0,8% vanadium), the required chemical composition of steel and the assimilation of vanadium by metal. After the wells have been melted by the electrodes, the remaining vanadium is continuously loaded in the form of vanadium-containing metallized non-carburized, fluxed-oxide. Continuous loading can be done automatically through an additional opening in the roof or by any other method. Once in the furnace, the metallized charge quickly melts, producing carbon monoxide, which promotes the mixing and refining of the melt. By varying the feed rate of the pellets from 1 to 20 kg / 1 ton of metal per minute, it is easy to adjust the melt boiling rate and the final composition of carbon. However, after melting and overheating, a refined melt with a given carbon content can be obtained, which makes it possible to partially reduce or eliminate the reduction period and instrumentation. The continuous supply of metallized pellets contributes to the formation of a highly mobile slag in the wells under the electrodes. In this case, a more stable burning of electric arcs is observed, the oscillations of the power consumed by the furnace sharply decrease, the noise level decreases. The burning of the arc is largely due to the melting of the charge in the slag layer, which increases
кпд печи, снижает излучение на свод, Дл осуществлени предложенного способа рекомендуютс окатыши, содержащие ,%: Fe 70-85, FeO 5-10, Об1 ,о; С 1,5-3, отношение 0,81 ,0; S и Р менее 0,01. Данные металлизованные окатыши могут быть получены восстановлением в шахтных печах природнолегированных руд Качканарского месторождени . Степень офлюсован ности регулируетс добавкой в рудный концентрат известн ка.furnace efficiency, reduces radiation to the vault. To carry out the proposed method, pellets are recommended, containing,%: Fe 70-85, FeO 5-10, Ob1, o; C 1.5-3, ratio 0.81, 0; S and P less than 0.01. These metallized pellets can be obtained by reducing natural-alloyed ores from the Kachkanar deposit in the shaft furnaces. The degree of fluxing is regulated by the addition of lime to the ore concentrate.
Применение -чистой по примес м природнолегированной металлизованной шихты позвол ет повысить свойства стали, снизить потери ванади от руды до отливки.The use of a purely admixed natural-alloyed metallized charge improves the properties of steel and reduces the loss of vanadium from ore to casting.
Дол вводимых в шихту ванадийсодержащих окатышей при выплавке углеродистых сталей дл отливок определ етс потребной концентрацией ванади в стали, количеством собственного возврата и коэффициентом усвоени ванади из шихты. Как правило, величин добавки окатышей составл ет от 30 до 50 вес.% металлозавалки. Экспериментально установлено, что в поры стального лома может входить до 15-20% окатышей. При этом резко Увеличиваетс плотность загрузки шихты. Ввод в шихту части науглероженных офлюсованных окатышей позвол ет совместить периоды плавлени и кипени металла. Все это способствует сокращению длйтельности плавки. Если вводить все металлизованные окатыши сразу в металлозавалку , то при этом возможно образование так называемых ложных подов, т.е. под слоем расплава может находитьс густой шлак,- экранирующий нерасплавившиес окатыши, лежащие непосредственно на поду. Расплавление такого конгломерата идет медленно , что увеличивает длительность плавки. Поэтому целесообразно производить ввод ванадийсодержащих окатышей (т.е. производить легирование ванадием) в два приема.The proportion of vanadium-containing pellets introduced into the mixture in the smelting of carbon steels for castings is determined by the required vanadium concentration in the steel, the amount of its own return and the absorption coefficient of vanadium from the charge. As a rule, the additive value of the pellets is from 30 to 50% by weight of metal dumping. It was established experimentally that up to 15–20% of pellets can enter the pores of steel scrap. At the same time, the charge loading density is sharply increased. Entering into the charge a part of the carburized fluxed pellets makes it possible to combine the periods of melting and boiling of the metal. All this contributes to a reduction in smelting efficiency. If all metallized pellets are introduced into the metal smelter at once, then the formation of so-called false hearths, i.e. under the melt layer there may be thick slag, shielding unmelted pellets lying directly on the hearth. Melting of such a conglomerate is slow, which increases the duration of melting. Therefore, it is advisable to introduce vanadium-containing pellets (i.e., produce doping with vanadium) in two steps.
Вначале в виде смеси окатышей с собственным низколегированным возвратом и затем остальной ванадий ввод т в виде природнолегированных окатышей после проплавлени колодцев и образовани жидкой ванны. Скорость ввода 1-20 кг/1 т металлозавалки в минуту определ етс из необходимости сочетани скорости ввода и скорости плавлени окатышей в шлаке. При этом оптимальным вариантом вл етс , с одной стороны, отсутствие накоплени нерасплавившихс окатышей в шлаке более (20 кг/1 т в минуту), с другойчрезмерно медленна подача (менее 1 кг/1 т в минуту), при которой предыдущие порции уже расплавились, а последующие не поступили. Данные соотношени отрабатываютс экспериментально на дуговых печах емкостью от 3 до 12 т. Соотношение доли низколегированного возврата и ванадиевых окатьаией в смеси определ етс из условий доли собственного возврата в шихте (от 5 до 40%) и количества вводимых в ме талпозавалку окатышей 5-20%. Данное количество компонентов смеси обеспечивает их соотношение в пределах 10:(2-30). Количество смеси определ етс потребным уровнем содержани ва нади в стали (0,08-0,15%), окатышах (0,3-0,5%) и низколегированном возврате (0,08-0,15%), а также усвоением ванади из шихты (до 85-90%). С учетом данных соотношений величина добавки смеси составл ет от 10 до 60 вес.% металлозавалки. Двухстадийна технологи плавки стали с использованием ванадийсодержащих офлюсованных науглероженных окатышей позвол ет использовать их с максимальной эффективностью. Пример. Дл осуществлени способа проводитс плавка стали 45ФЛ в электрической дуговой печи с кислой футеровкой емкостью 6т. По известному способу выплавка производитс путем загрузки в печь сталь ного лома и 30% ванадийсодержащих окатышей ,0%) в смеси с 0,6% коксика С соотношение окатышей к коксику 1:0,02). По предлагаемому способу выплавку той же стали производ т путем загрузки стального лома и смеси 30% собственного ниэколегиро ванного возврата с 15% ванадийсодержащих металлизованных науглероженных офлюсованных окатышей (С 2,0%, SiOa/CaO 0,9-1,0). Соотношение данных компонентов в смеси составл ет 10:5. Включают печь и после прорезани колодцев электродами осуществл ют непрерывную подачу в печь 15% ванадийсодержащих металлизованных неуглероженных офлюсованных окатышей со скоростью 1,5 и 20 кг/1т металлозавалки в минуту. Скоростью подачи металлизованной науглероженной шихты можно регулировать окончательный химический состав стали. Усвоение ванади при плавке по известному способу составл ет 70-80%, по предлагаемому - 81-85% (таблица), Как видно из таблицы, применение предлагаемого способа обеспечивает повышение производительности дуговой печи. При этом облегчаютс услови труда сталеваров.First, in the form of a mixture of pellets with its own low-alloy return and then the rest of the vanadium is introduced in the form of natural-alloyed pellets after the melting of the wells and the formation of a liquid bath. The insertion rate of 1-20 kg / 1 ton of metal charge per minute is determined by the need to combine the input speed and the melting rate of the pellets in the slag. In this case, the best option is, on the one hand, the lack of accumulation of unmelted pellets in the slag more than (20 kg / 1 ton per minute), on the other hand an excessively slow feed (less than 1 kg / 1 ton per minute), at which the previous portions have already melted, and the subsequent ones did not arrive. These ratios are worked out experimentally on arc furnaces with a capacity of 3 to 12 tons. The ratio of the share of low-alloyed return and vanadium octane in the mixture is determined from the conditions of the share of own return in the mixture (from 5 to 40%) and the amount of pellets 5-20% introduced into the metal deposit. . This number of components of the mixture provides their ratio within 10: (2-30). The amount of the mixture is determined by the required level of water content in the steel (0.08-0.15%), pellets (0.3-0.5%) and low-alloy return (0.08-0.15%), as well as Vanadium from charge (up to 85-90%). Taking into account these ratios, the value of the admixture of the mixture is from 10 to 60% by weight of metal dumping. Two-stage steelmaking techniques using vanadium-containing fluxed carburized pellets make it possible to use them with maximum efficiency. Example. For the implementation of the method, 45FL steel is melted in an electric arc furnace with an acid lining with a capacity of 6 tons. According to a known method, smelting is performed by loading steel scrap and 30% vanadium-containing pellets into the furnace, 0%) mixed with 0.6% coke C (pellets to coke ratio 1: 0.02). In the proposed method, the same steel is smelted by loading steel scrap and a mixture of 30% of its own low-carbon-recovered return from 15% of vanadium-containing metallized carburized fluxed pellets (C 2.0%, SiOa / CaO 0.9-1.0). The ratio of these components in the mixture is 10: 5. The furnace is turned on and, after the wells are cut through the electrodes, 15% vanadium-containing metallized non-carburized fluxed pellets are fed into the furnace at a rate of 1.5 and 20 kg / 1t per hour. The feed rate of the metallized carburized mixture can be used to control the final chemical composition of the steel. The absorption of vanadium during smelting by a known method is 70-80%, according to the proposed method - 81-85% (table). As can be seen from the table, the application of the proposed method provides an increase in the performance of the arc furnace. This makes it easier for steelworkers to work.