способ производства стали в дуговых печах

Формула изобретения

1. Способ производства стали в дуговых печах, включающий завалку металлошихты, ее расплавление, обезуглероживание расплава, загрузку оксидомарганецсодержащих материалов и восстановителя, выпуск расплава металла и шлака в ковш, присадку ферросилиция, продувку расплава металла и шлака нейтральным газом, отличающийся тем, что в качестве восстановителя используют углеродсодержащий материал, который в количестве сверх стехиометрически необходимого на восстановление марганца вводят в печь до расплавления металлошихты или в процессе ее расплавления совместно с 2 10 кг/т оксидомарганецсодержащими материалами, а ферросилиций присаживают совместно с алюминием в ковш, после чего в ковш выпускают расплав металла и шлака и производят продувку нейтральным газом в течение не менее 2 мин.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в ковш дополнительно загружают оксидомарганецсодержащие материалы в количестве не более 3 кг/т.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области черной металлургии, в частности к способам производства стали в дуговых печах.

Известен способ легирования стали, включающий введение в расплав легирующих элементов в виде окислов и алюминия в качестве восстановителя, который вводят в виде прутков, с нанесенным путем намораживания марганецсодержащим материалом (авт.св. 1219654, СССР, МКИ C 21 C 7/00, 1986). Способ позволяет уменьшить затраты на легирование стали марганцем, однако использование в качестве восстановителя алюминия значительно снижает экономическую эффективность.

Известен способ раскисления низкоуглеродистой стали, включающий ввод в ковш алюминия и оксидмарганецсодержащих компонентов (авт. св. 1298250, СССР, МКМ C 21 C 7/06, 1987). Способ позволяет уменьшить расход марганецсодержащих материалов, однако использование алюминия в качестве восстановителя увеличивает его расход, что снижает экономическую эффективность.

Известен способ выплавки стали, включающий присадку в восстановительный период плавки смеси силикомарганца, термоокалины марганцевой стали и известняка в количестве 2-10% от веса металлошихты (авт.св. 1086019, СССР, МКИ C 21 C 5/52, 1984).

Способ позволяет снизить расход ферросплавов и уменьшить угар марганца. Данный способ выплавки стали является наиболее близким техническим решением к заявляемому способу производства стали и может быть выбран за прототип. Недостатком данного способа является то, что в качестве восстановителя используется силикомарганец, что снижает эффективность способа. Кроме того, использование известняка в восстановительный период, с одной стороны, приводит к повышенным теплопотерям расплава, с другой стороны, барботаж разложением известняка, недостаточен для быстрого и полного перехода марганца из шлака в металл, что приводит либо к снижению извлечения марганца из шлака в случае малой продолжительности восстановительного периода, либо к увеличению продолжительности плавки за счет проведения полноценного восстановительного периода.

Задачей заявляемого изобретения является снижение затрат на легирование стали марганца. Поставленная цель достигается тем, что в известном способе производства стали, включающем завалку металлошихты, ее расплавление, обезуглероживание расплава, загрузку оксидомарганецсодержащих материалов и восстановителя, выпуск расплава металла и шлака в ковш, присадку ферросилиция, продувку расплава металла и шлака нейтральным газом, в качестве восстановителя используют углеродсодержащий материал, который в количестве сверх стехнометрически необходимого на восстановление марганца вводят в печь доя расплавления металлошихты или в процессе ее расплавления совместно с 2,0 - 10,0 кг/т оксидомарганецсодержащими материалами, а ферросилиций присаживают совместно с алюминием в ковш, после чего в ковш выпускают расплав металла и шлака и производят продувку нейтральным газом в течении не менее двух минут, причем в ковш дополнительно загружают оксидомарганецсодержащие материалы в количестве не более 3 кг/т.

Сущность заявляемого изобретения заключается в следующем. Ввод оксидолмарганецсодержащих и углеродсодержащих материалов до или в процессе расплавления металлической шихты позволяет за счет окиси углерода, выделяющейся пари загорании углеродсодержащих материалов в процессе плавления металлошихты, восстановить марганец из его окислов и тем самым повысить содержание этого элемента в расплаве. Введение оксидмарганецсодержащих м углеродсодержащих материалов в печь в последующие периоды ( в окислительный и (или) восстановительный) не позволяет восстановить марганец из его окислов, т.к. при этом не происходит взаимодействия оксидмарганецсодержащих материалов и окиси углерода: оксиды марганца при данном способе введении находятся на границе раздела фаз "металл-шлак", а окись углерода в атмосфере печи. Таким образом, использование дешевого восстановителя окиси углерода возможно при расплавлении шихты, когда обеспечивается прохождение окиси углерода сквозь слой оксидмарганецсодержащих материалов. Введение оксидмарганецсодержащих материалов в ковш совместно с алюминием и ферросилицием позволяет в процессе выпуска плавки внести в металл недостающее количество марганца, а продувка расплава нейтральным газом способствует переходу марганца из шлака в металл, раскисленный к этому времени алюминием и кремнием.

Ввод в печь оксидмарганецсодержащих материалов в количестве менее 2,0 кг/т не позволяет обеспечить необходимое содержание марганца по расплавлению шихты, что приводит к необходимости в дальнейшем использовании марганецсодержащих ферросплавов, это значительно снижает эффективность производства.

Введение в расплав оксидмарганецсодержащих материалов в количестве более 10,0 кг/т нецелесообразно, т.к. с одной стороны, это приводит в ряде случаев к получению содержания марганца по расплавлению шихты выше марочных значений, с другой стороны, повышение содержания марганца в расплаве перед проведением окислительного периода (0,5% и более) сдерживает обезуглероживание металла и увеличивает продолжительность кислородной продувки.

Введение углеродсодержащих материалов в количестве сверх стехиометрически необходимого на восстановление марганца обусловлено неполным использованием восстановительного потенциала окиси углерода в условиях дуговой печи. Ввод углеродсодержащих материалов в количестве, стехиометрически необходимом на восстановление марганца, приводит к недовосстановлению последнего из его окислов и недостаточному содержанию этого элемента по расплавлению шихты, что вызывает необходимость использования марганецсодержащих ферросплавов в процессе выпуска плавки. Ввод оксидмарганецсодержащих материалов в ковш в количестве более 3,0 кг/т вследствие интенсивного газовыделения приводит к вспениванию шлака и выбросу его из ковша выпуска и(или) последующей продувки нейтральным газом. Присадка в ковш оксидмарганецсодержащих материалов совместно с алюминием и ферросилицием извлечь марганец из его окислов при минимальных дополнительных расходах восстановителей, т.к. с одной стороны, одновременное использование алюминия и кремния повышает раскиляющую способность этих элементов, с другой стороны, при совместном вводе указанных материалов снижается угар алюминия и кремния. Продувка металла и шлака послу выпуска нейтральным газом менее 2 мин недостаточна для полного восстановления марганца из шлака и, в ряде случаев, приводит к непопаданию по марганцу в марочные значения.

Примеры производства стали по известному и заявляемому способу.

Пример 1. Выплавку стали 20, содержащей, в частности, 0,30 0,50% Мn, производили в 100-т дуговой печи. На подину печи перед завалкой металлошихты ввели последовательно 100 кг коксовой мелочи и 300 кг марганцевого концентрата, содержащего 50% марганца. После расплавления шихты содержание марганца в расплаве составило 0,35% перед выпуском плавки 0,26% В ковш перед выпуском плавки ввели необходимые навески алюминия и ферросилиция, после чего в него выпустили металл и шлак. После выпуска расплав продули азотом через погружную фурму в течение 2 мин и отобрали ковшевую пробу на контрольный химический анализ. Содержание марганца в данной пробе составило 0,32% Содержание марганца в маркировочной пробе, отобранной при разливке стали, также составило 0,32%

Результаты плавок приведены в таблице.

Пример 2. Выплавку стали 45, содержащей 0,50 0,80% Мп, производили в 100-т дуговой печи. В процессе плавления в печь совместно ввели 300 кг коксовой мелочи и 1000 кг марганцевого концентрата. После расплавления шихты содержание марганца в расплаве составило 0,49% перед выпуском плавки 0,39% В ковш перед выпуском плавки ввели необходимые навески алюминия и ферросилиция, а также 200 кг марганцевого концентрата. После выпуска и двухминутной усреднительной продувки содержание марганца в расплаве, по данным ковшевой пробы, составило 0,54% В маркировочной пробе содержание марганца составило 0,53%

Использование марганцевого концентрата в электросталеплавильном цехе АО "НОСТА" позволило уменьшить себестоимость стали 20.