способ выплавки и внепечной обработки стали

Формула изобретения

Способ выплавки и внепечной обработки стали, включающий плавление, окисление, доводку металла в печи под основным шлаком с переменной окисленностью, выпуск металла в ковш и раскисление металла кусковыми кремнийсодержащими материалами и алюминием, продувку расплава нейтральным газом в ковше и наведение шлака в нем, отличающийся тем, что после продувки расплава нейтральным газом в ковше металл передают на установку печь-ковш, определяют содержание окислов железа в шлаке по приходу на установку печь-ковш, проводят усреднительную продувку и осуществляют порционную загрузку ферросплавов, включая ферросилиций, причем необходимый расход ферросилиция определяют из выражения:

Q_FeSi=0,025·(FeO)шл+3,28·Siотд-8,43·Siприх-0,002·Опр+1,757,

где Q_FeSi - расход ферросилиция, кг/т;

(FeO)шл - содержание окислов железа в шлаке по приходу на установку печь-ковш, %;

Опр - содержание кислорода в металле по приходу на установку печь-ковш, млн^-1 ;

Siотд - требуемое содержание кремния в стали перед передачей на разливку, %;

Siприх - содержание кремния после проведения усреднительной продувки на установке печь-ковш, %;

0,025; 3,28; 8,43; 0,002; 1,757 - коэффициенты, полученные опытным путем.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к выплавке стали с последующей внепечной обработкой.

Известен способ выплавки подшипниковой стали в дуговых электропечах с основной футеровкой по классической технологии с раскислением в печи или в печи и ковше и с обработкой металла во время выпуска хорошо раскисленным печным шлаком, причем количество раскислителей и порядок их введения в металл варьируются /1/.

К недостаткам известного способа следует отнести наличие в готовом металле глобулярных неметаллических включений сложного состава, ухудшающих качество металла, снижающих свойства готового проката, рентабельность выпускаемой продукции.

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является способ плавки подшипниковой стали в основной дуговой печи под одним шлаком с раскислением в ковше алюминием и кремнием и последующей продувкой металла в ковше инертным газом, когда с целью уменьшения количества и размеров глобулярных неметаллических включений в готовой стали перед выпуском повышают окисленность печного шлака основностью 1-1,5 присадкой твердых окислителей в количестве 3-5 кг на тонну стали до содержания FeO 8-20%, а во время выпуска и последующей продувки инертным газом, металл обрабатывают этим шлаком (SU 580228, С21С 5/52, опубл. 15.11.77).

Известный способ не обеспечивает получение требуемого технического результата по следующим причинам.

Найденный в известном способе технологический прием повышения содержание окислов железа в шлаке до 8,0-20,0% и обработка металла в ковше этим высокоокисленным шлаком (содержание FeO до 20%) приведет к увеличению содержания эндогенных неметаллических включений, за счет разрушения футеровки печи и ковша, что приведет к снижению стойкости печи и ковша, рентабельности.

В то же время, обработка металла в ковше высокоокисленным шлаком приведет к повышенному угару алюминия и кремния, образованию большого количества оксидов этих элементов которые плохо удаляются из металла и требуется дополнительное время на проведение внепечной обработки (в том числе, продувка аргоном), что приводит к затягиванию процесса производства, снижается производительность агрегатов, свойства готового проката.

Признаки ближайшего аналога, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения: плавление, окисление, доводку металла в печи под основным шлаком с переменной окисленностью, выпуск металла в ковш и раскисление металла кусковыми кремнийсодержащими материалами и алюминием, продувку расплава нейтральным газом в ковше и наведение шлака в нем,

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа выплавки стали, при котором получается требуемое содержание кремния в готовой стали, при наименьших затратах, повышается выход годного, увеличивается стойкости печей и сталеразливочных ковшей, снижается содержания неметаллических включений.

Технический результат достигается тем, что в способе выплавки и внепечной обработки стали включающем плавление, окисление, доводку металла в печи под основным шлаком с переменной окисленностью, выпуск металла в ковш и раскисление металла кусковыми кремнийсодержащими материалами и алюминием, продувку расплава нейтральным газом в ковше и наведение шлака в нем, согласно изобретению после продувки расплава нейтральным газом в ковше металл передают на установку печь-ковш, определяют содержание окислов железа в шлаке по приходу на установку печь-ковш, проводят усреднительную продувку и осуществляют порционную загрузку ферросплавов, включая ферросилиций, причем необходимый расход ферросилиция определяют из выражения:

Q _FeSi=0,025×(FeO)шл + 3,28 × Siотд - 8,43 × Siприх - 0,002 × Опр + 1,757, где

Q _FeSi - расход ферросилиция, кг/т;

(FeO)шл - содержание окислов железа в шлаке по приходу на агрегат ковш печь, %;

Опр - содержание кислорода в металле по приходу на агрегат ковш печь-, ррм;

Siотд - требуемое содержание кремния в металле перед отдачей на разливку, %;

Siприх - содержание кремния после проведения усреднительной продувки на печи ковше, %;

0,025; 3,28; 8,43; 0,002; 1,757 - коэффициенты, полученные опытным путем.

Сущность заявляемого технического решения заключается во вводе ферросилиция на установке печь-ковш в зависимости от содержания окислов железа в шлаке.

Расчет расхода ферросилиция в зависимости от окисленности металла позволяет получить требуемое содержание кремния в готовой стали, снизить содержание неметаллических включений, получить требуемую макроструктуру непрерывнолитой сортовой заготовки.

Данный способ иллюстрируется следующим примером.

Выплавляется сталь марки 3 сп. В печь завалили 104 тонны металлолома, опустили свод и включили печь на 10 ступени, затем перешли на 18 ступень, включили RCB (1-5). Расход газа 150 м³/ч, а кислорода 310 м ³/ч.

По ходу отдали порциями 600-800 кг СаО около 2,5 тонн. Отработав 5,5 МВт, печь отключили и произвели заливку 40 тонн жидкого передельного чугуна. Израсходовав около 22 МВт, печь отключили и произвели подвалку металлолома в количестве 45 тонн. После расплавления подвалки произвели измерение температуры металла - 1560°С, и отобрали пробу металла по расплавлении, после чего снова подали напряжение (10 ступень) и произвели нагрев металла в течение 4 минут. Отключив напряжение, произвели измерение температуры, которая составила 1628°С. Затем металл выпустили в ковш, во время выпуска провели раскисление металла, присадив 620 кг 65% ферросилиция, 805 кг 78% ферромарганца и 120 кг вторичного чушкового алюминия, присадили около одной тонны свежеобожженной извести и одновременно продували металл через пористые пробки аргоном.

Далее металл передали на установку ковш-печь. По приходу металла начали продувку металла аргоном через пористые пробки со средним расходом 306.5 л/мин. Затем произвели замер температуры металла (1590°С) и содержания кислорода (65,4 ррм, требуется перед отдачей на разливку 35 ррм). Через 3 минуты, проведя усреднительную продувку, отобрали пробу металла и шлака для определения химического состава. Химический состав металла - 0.14% углерода, 0.16% кремния и 0.49% марганца; содержание окислов железа в шлаке - 9%. Содержание кремния перед отдачей должно быть 0.17-0.21%, а содержание марганца должно быть в соотношении 3 : 1. Ферросплавы вводили порциями. Сначала ввели ферросилиций с расходом, определенным согласно формуле:

Q _FeSi=0,025×9.0+3,28×0,195-8,43×0,16-0,002×65,4+1,757=1,14 кг/т,

затем присадили ферромарганец. Введя ферросплавы, отобрали пробу металла для определения химического состава. В пробе было получено содержание кремния 0.185% и 0.57% марганца. Что соответствует требованиям. Доведя металл до требуемой температуры отдачи на разливку (1604°С), металл передали для разливки на сортовой машине непрерывного литья заготовок.

При данном способе выплавки стали получается требуемое содержание кремния в готовой стали, при наименьших затратах, повышается выход годного, увеличивается стойкости печей и сталеразливочных ковшей, снижается содержание неметаллических включений.

Источники информации

1. Воинов С.Г., Шалимов А.Г. и др. Рафинирование металла синтетическим шлаком. М.: Металлургия, 1970.