способ легирования стали марганцем в мартеновских печах

Классы МПК:C21C5/04 получение стали в пламенных печах, например в сименс-мартеновских 
Автор(ы):, , , , ,
Патентообладатель(и):Открытое акционерное общество "Кузнецкий металлургический комбинат"
Приоритеты:
подача заявки:
2000-09-18
публикация патента:

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам производства стали в мартеновских печах. Способ легирования стали марганцем в мартеновских печах включает скачивание шлака из печи, наведение нового шлака, присадку в печь в расплав металла марганецсодержащего материала, в качестве которого используют низкофосфористую оксидную марганцевую руду, присаживаемую в печь с расходом 4-8 кг/т стали, обеспечивающим снижение температуры металла в момент присадки руды не более 20oС, после скачивания шлака по достижении содержания углерода в металле на 0,10-0,25% выше верхнего значения его марочного содержания в готовой стали и при температуре металла на 60-80oС выше температуры ликвидус. Количество наведенного шлака с основностью 2,0-3,5 поддерживают в пределах 6-8% от массы металла, после чего для раскисления шлака присаживают смесь порошка кокса и ферросилиция в соотношении 1:3 соответственно с расходом 0,25-0,95 кг/т стали. Технический результат: снижение расхода марганцевых ферросплавов, увеличение сквозного извлечения марганца, повышение качества стали. 1 табл.
Рисунок 1

Формула изобретения

Способ легирования стали марганцем в мартеновских печах, включающий скачивание шлака из печи, наведение нового шлака, присадку в печь в расплав металла марганецсодержащего материала, отличающийся тем, что в качестве марганецсодержащего материала используют низкофосфористую оксидную марганцевую руду, которую с расходом 4-8 кг/т стали, обеспечивающим снижение температуры металла в момент присадки руды не более 20o, присаживают в печь после скачивания шлака по достижении содержания углерода в металле на 0,10-0,25% выше верхнего значения его марочного содержания в готовой стали и при температуре металла на 60-80oС выше температуры ликвидус, при этом количество наведенного шлака с основностью 2,0-3,5 поддерживают в пределах 6-8% от массы металла, после чего для раскисления шлака присаживают смесь порошка кокса и ферросилиция в соотношении 1: 3, соответственно, с расходом 0,25-0,95 кг/т стали.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам производства стали в мартеновских печах.

Известен выбранный в качестве прототипа способ выплавки стали в мартеновских печах [1]. Однако при данном способе выплавки велик расход марганцевых ферросплавов при низком сквозном извлечении марганца.

Известны способы прямого легирования стали марганцем, при которых марганец вводится в виде марганецсодержащих оксидных материалов [2]. Однако присадки марганцевой руды в завалку не позволяют значительно увеличить извлечение марганца, так как в период плавления происходит интенсивное окисление марганца, который вместе со спускаемым шлаком удаляется из печи.

Известны также способы производства стали [3, 4], при которых марганцевая руда в смеси с раскислителями вводится при выпуске стали из печного агрегата в ковш. При этом большие тепловые потери не позволяют быстро сформировать гомогенный жидкотекучий шлак, способствующий повышению сквозного извлечения марганца из шлака, шлаковые включения не успевают всплыть из глубинных слоев металла и загрязняют сталь неметаллическими включениями. Введенный в состав, смеси алюминий значительно загрязняет сталь тугоплавкими включениями корунда Аl2O3, снижающими качество стали (снижаются механические свойства, увеличивается общий индекс загрязненности стали неметаллическими включениями). Кроме того, в связи со значительным содержанием фосфора в марганцевых рудах увеличивается содержание фосфора в готовой стали, что приводит к увеличению хладоломкости металла.

Желаемыми техническими результатами изобретения являются: снижение расхода марганцевых ферросплавов, увеличение степени сквозного извлечения марганца, повышение качества стали (за счет снижения содержания фосфора и уменьшения загрязненности стали неметаллическими включениями).

Для достижения этого в качестве марганецсодержащего материала используется низкофосфористая оксидная марганцевая руда, которую с расходом 4 - 8 кг/т стали, обеспечивающим снижение температуры металла в момент присадки руды не более 20oC, присаживают в печь после скачивания шлака по достижении содержания углерода в металле на 0,10-0,25% выше верхнего значения его марочного содержания в готовой стали и при температуре металла на 60-80oС выше температуры ликвидус, при этом количество наведенного шлака с основностью 2,0-3,5 поддерживают в пределах 6-8% от массы металла, после чего для раскисления шлака присаживают смесь порошка кокса и ферросилиция в соотношении 1:3 соответственно с расходом 0,25-0,95 кг/т стали.

Заявляемые пределы подобраны на опытных плавках, проведенных в 420-тонных мартеновских печах экспериментальным путем.

Присадки марганцевой руды в металл, содержащий углерод выше верхнего марочного содержания не более 0,10%, не позволяют до начала раскисления осуществить выравнивание температуры по глубине ванны и выполнить очищение металла от неметаллических включений, внесенных рудой.

Введение марганцевой руды при содержании углерода в металле выше верхнего марочного содержания более 0,25% снижает извлечение марганца из руды за счет потерь его со спускным шлаком.

При температуре стали менее 60oC над температурой ликвидус процесс восстановления марганца из шлака значительно замедляется, снижается сквозное извлечение марганца, увеличивается длительность плавки. Напротив, при температуре стали более 80oС над температурой ликвидус скорость восстановления резко возрастает, при этом возможны выбросы металла и шлака из печи.

Расход марганцевой руды 4,0-3,0 кг/т стали, обеспечивающий снижение температуры стали в момент присадки не более 20oС, позволяет оптимизировать извлечение марганца из руды, связанное с минимальным расходом марганцевых материалов при получении требуемой температуры стали для процесса легирования марганцем.

При повышении основности, более 3,5, значительно повышается кратность шлака (повышается количество наведенного шлака более 8% от массы металла), растут эксплуатационные затраты, снижается извлечение марганца. При основности металла менее 2,0 падает кратность шлака (количество шлака менее 6% от массы металла), повышается относительное содержание SiO2 в шлаке, не связанных с СаО в соединение типа CaOSiO2, в связи с чем образуются силикатные соединения типа MnOспособ легирования стали марганцем в мартеновских печах, патент № 2197532SiО2, из которых извлечение марганца затруднено.

Заявляемое соотношение порошка кокса и ферросилиция и расход смеси обеспечивают наибольшее извлечение марганца ив шлака, причем при несоблюдении соотношения возможно локальное загрязнение стали силикатными включениями.

Заявленный способ был реализован при выплавке стали в 420-тонных мартеновских печах. Использовалась руда месторождения Ушкатын - III следующего химического состава, мас.%: Мnобщ. 39,8: МnО 56,6; SiO2 22,1; Fеобщ. 1,6; Р 0,06; S 0,08. Параметры опытных плавок приведены в таблице. На опытно-промышленных плавках сквозное извлечение марганца составляет 40-48% против 35-40% из марганцевых ферросплавов, сокращен расход марганцевых ферросплавов, содержание фосфора снижено в среднем на 0,001%, общий индекс загрязненности корундовыми неметаллическими включениями уменьшен в 1,5 раза, повышены механические свойства стали (предел прочности и текучести увеличены на 10 МПа).

Список источников

1. Технологическая инструкция ОАО "КМК" ТИ 103-185-99 "Выплавка стали в мартеновских печах".

2. Металлург.-1358.- 4.- С.12-13.

3. SU а.с. 1298250, кл. С 21 С 7/06.

4. SU а.с. 1768649, кл. С 21 С 7/06.

Класс C21C5/04 получение стали в пламенных печах, например в сименс-мартеновских 

способ выплавки стали -  патент 2333252 (10.09.2008)
способ выплавки стали в мартеновской печи и мартеновская печь -  патент 2299246 (20.05.2007)
способ выплавки стали в подовом агрегате -  патент 2293122 (10.02.2007)
способ производства сортового проката в прутках из среднеуглеродистой стали -  патент 2285729 (20.10.2006)
способ производства прутка из среднеуглеродистой стали -  патент 2285053 (10.10.2006)
способ выплавки стали в мартеновской печи -  патент 2266965 (27.12.2005)
способ продувки металла в ванне подовой сталеплавильной печи -  патент 2265063 (27.11.2005)
способ выплавки стали в мартеновской печи -  патент 2260625 (20.09.2005)
способ производства катаных заготовок -  патент 2250925 (27.04.2005)
способ производства стали, сталь и изделия из нее -  патент 2244756 (20.01.2005)
Наверх