способ выплавки стали в мартеновской печи скрап-процессом

Формула изобретения

СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В МАРТЕНОВСКОЙ ПЕЧИ СКРАП-ПРОЦЕССОМ, включающий завалку металлолома, шлакообразующих углеродсодержащих материалов и твердого чугуна, прогрев, плавление, доводку и выпуск металла, отличающийся тем, что часть твердого чугуна вводят в виде полуфабриката, состоящего из залитого чугуном углеродсодержащего материала в соотношении (12 - 20) : 1 по массе, в количестве 0,1 - 0,8 т на 1 т металлолома.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к мартеновскому производству стали.

Известен способ выплавки стали мартеновским скрап-угольным процессом в мартеновской печи, при котором углеродсодержащие добавки загружают под слой металлолома [1] Недостатками этого способа являются большая продолжительность плавки, сравнительно большой расход твердой металлошихты.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ выплавки стали в мартеновской печи, включающий завалку металлолома, твердого чугуна и шлакообразующих материалов, присадку углеродистого вещества [2] Недостатками известного способа являются низкая производительность, большой расход твердого чугуна и топлива.

Цель изобретения сокращение расхода твердого чугуна.

Достигается это тем, что при выплавке стали в мартеновской печи скрап- процессом, включающей завалку металлолома, шлакообразующих, углеродсодержащих материалов и твердого чугуна, прогрев, плавление, доводку и выпуск металла, часть твердого чугуна вводят в виде полуфабриката, состоящего из залитого чугуном углеродсодержащего материала в соотношении (12-20):1 по массе, в количестве 0,1-0,8 т на 1 т металлолома.

Полуфабрикат представляет собой чушку металла с углеродсодержащими частицами, распределенными по объему чушки. Для получения полуфабриката можно использовать разливочную машину, заливая жидким чугуном углеродсодержащие компоненты в соотношении их масс (12-20):1. В процессе получения полуфабриката происходит частичное растворение углерода в чугуне до пределов, определяемых температурой чугуна и его составом, что приводит к увеличению концентрации углерода в чугуне. Этот процесс продолжается и после завалки полуфабриката в мартеновскую печь. Повышенные температуры ванны по сравнению с температурой чугуна на разливке увеличивают содержание углерода в нем согласно зависимости (% С)_р=1,34-2,54 t^oC. Растворимость углерода достигает предела насыщения (до 5,2% при температуре 1540^оС) против 3,8-4,2% в исходном чугуне. Концентрация и активность углерода в расплаве железо-углерод достигают максимума, определяемых пределом насыщения.

При увеличении соотношения углерода и чугуна в полуфабрикате выше 1:12 качество полуфабриката снижается, т.к. часть частиц углерода из-за недостатка чугуна оказывается неохваченной им, что снижает прочность полуфабриката, приводит к частичной потере углерода и делает состав полуфабриката неконтролируемым. Это существенно снижает эффективность способа.

При снижении соотношения углерода и чугуна в полуфабрикате менее 1:20 увеличивается расход чугуна и возрастает себестоимость стали. Соотношение масс углеродистого материала и чугуна в пределах 1:(12-20) обеспечивает наилучшие результаты.

Полученный полуфабрикат загружают в мульду и заваливают в печь вместе со скрапом. Оптимальным является соотношение 0,1-0,8 т полуфабриката на 1 т металлолома. При этом нижний предел относится к выплавке рядовых низкоуглеродистых марок стали неответственного сортамента, а верхний предел относится к производству качественных и высококачественных углеродистых сталей с повышенным до 0,4-1,2% углерода, которые требуют значительного запаса (избытка) углерода в ванне к моменту расплавления (1-1,5%). Дальнейшее повышение расхода полуфабриката выше 0,8 т на 1 т металлолома нецелесо- образно, поскольку требуемое содержание углерода в шихте и по расплавлению ванны уже обеспечено. Показали плавки из-за необходимости дополнительного рафинирования металла от углерода, серы и фосфора, а также увеличенного расхода чугуна, составляющего основу полуфабриката, несколько ухудшаются по сравнению с оптимальным вариантом.

При расходе полуфабриката менее 0,1 т на 1 металлолома длительность плавления возрастает из-за увеличения доли в шихте скрапа, обладающего более высокой по сравнению с чугуном температурой плавления, а также в результате снижения концентрации углерода в ванне и связанного с этим увеличения температуры плавления ванны. Отсюда предлагаемые пределы соотношения полуфабриката и скрапа в шихте составляют (0,1-0,8):1.

П р и м е р. Выплавку стали по описываемому способу осуществляли в 250 т мартеновских печах. Колесная сталь относится к углеродистому классу и по ГОСТ 10791-81 имеет следующий состав, мас. С=0,55-0,65; Mn=0,5-0,9; Si=0,2-0,42, P035, S040. Завалку осуществляли следующим образом: на подину печи загружали колесную стружку и чистый мелкий лом в количестве 8-15% от массы садки, далее давали известняк в количестве 6-10% общей массы металлозавалки, производили прогрев известняка в течение 10-15 мин, а затем загружали 40-50% полуфабриката в количестве 15-45 т, оборотный лом и пакеты 18-80 т, оставшуюся часть полуфабриката и предельный чугун. На отдельных плавках весь полуфабрикат загружали вниз на известняк. После завалки начинали прогрев шихты, ее расплавление и производили скачивание первичного шлака. После расплавления осуществляли доводку металла до заданного состава и температуры и выпускали его в два ковша емкостью 130 т согласно действующей технологической инструкции.

В таблице приведены результаты исследований влияния параметров способа на технико-экономические показатели работы мартеновской печи.

Данные таблицы свидетельствуют, что предлагаемый способ позволяет сократить по сравнению с известным расход чугуна на 15-32%