Спосіб виплавки сталі у подовій печі

Изобретение относится к металлургии преимущественно производству низкоуглеродистой стали и совершенствует те хнологию выплавки этой стали в пламенных подовых печах, например, мартеновских или двухванных. Известен способ выплавки стали в подовых печах, включающий завалку ши хтовы х материалов и флюсов, заливку чугуна и продувку ванны кислородом сверху [Казаков А.А. Кислород в жидкой стали. — М.: Металлургия, 1972.С. 98-99]. При реализации этого способа по окончании продувки имеет место повышенная окисленность металла и шлака и для ее снижения до уровня, характерного для плавок, проведенных без продувки ванны кислородом, требуется определенное время. Это время стабилизации окисленности металла зависит от режима кислородной продувки, определяющего содержание, окислов железа в шлаке, а также от концентрации углерода, и составляет от 4 до 13 мин. В связи с этим продувку ванны кислородом до выпуска или раскисления заканчивают раньше на это время. Однако при низких содержаниях углерода в металле практически отсутствуют необходимые условия для оксиления углерода расплава и тем самым стабилизации окисленности ванны. Наиболее близким аналогом предлагаемого технического решения по существу и достигаемому результату является способ выплавки стали в пламенных подовых печах, включающий завалку шихто вых материалов и флюсов, заливку чугуна, продувку ванны кислородом, сверху по окончании которой металл продувают инертным газом, например аргоном, азотом и др. При этом продувку инертным газом ведут через фурму, отстоящую от уровня металла на расстоянии до 100 см, с его расходом 1,5-10,0 м 3 на тонну стали и d интенсивностью 5,0-16,0 тыс.м 3/час [Авт.св. ЧССР № 247368, кл. С 21 С 5/04, 1987]. Способ направлен на снижение в металле содержания фосфора примерно на 60%. Этот способ попутно решает и вторую задачу - создает условия для окисления углерода расплава кислородом, находящимся в металле и шлаке, за счет перемешивания ванны инертным газом. Однако в связи с тем, что продувку инертным газом в данном случае ведут через фурму, располагаемую над ванной, это перемешивание идет слабо, а его влияние на окисление углерода в металле совсем незначительно, тем более в случае выплавки низкоуглеродистой стали, когда оно практически отсутствует. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа выплавки стали, преимущественно низкоуглеродистой, в подовой печи, путем выбора новых параметров и режимов продувки инертным газом, что обеспечивает существенное ускорение окисления углерода в металла за счет кислорода расплава. Данная задача решается тем, что в способе выплавки стали в подовых печах, включающем валку шихтовы х материалов и флюсов, заливку чугуна, продувк у ванны кислородом, по окончании которой металл продувают инертным газом, согласно изобретению продувку металла инертным газом ведут путем погружения фурмы ниже его уровня на 50,0-500,0 мм и осуществляют ее с удельным расходом 0,5-1,4 м /т и интенсивностью 1,5-4,7 тыс.м 3/час. Наиболее оптимальным вариантом способа является тот, когда продувку ванны кислородом заканчивают при содержании углерода в металле на 0,01-0,04% выше нижнего его предела содержания в готовой стали. Такое решение задачи при продувке металла нейтральным газом через погружаемую в него фурму создает условие для ускоренного и существенного перемешивания металла, при этом снижается парциальное давление оксида углерода, что обеспечивает удаление углерода, в том числе и при низких его концентрациях, за счет кислорода металла и шлака. Таким образом, обеспечивается удаление углерода не только без повышения окисленности металла и шлака, но, наоборот, при снижении этой окисленности. Параметры способа отработаны экспериментально. Заглубление формы в металл менее 50 мм влияния на перемешивание металла практически в сравнении с прототипом не оказывает, а удаление углерода из металла фактически отсутствует. При заглублении фурмы более 500 мм степень перемешивания ванны не увеличивается, т.к. стр уи инертного газа достигают пода печи, и, как следствие этого, скорость удаления углерода уже не изменяется даже при максимальном удельном расходе инертного газа, равном 1,4 м 3/т стали, и максимальной интенсивности продувки, равной 4,7 тыс.м 3/час. Продувка при более низких удельных' расходах и интенсивностях подачи аргона, чем это заявляется, как показали проведенные плавки (табл. 1,2), не создает необходимые условия для окисления углерода расплава за счет кислорода металла, а при более высоких - скорость окисления углерода не возрастает и так же, как снижение концентрации кислорода, остается на прежнем уровне. Увеличение удельного расхода и интенсивности подачи аргона сверх указанных пределов, кроме увеличения расхода дорогостоящего аргона, приводит и к дополнительным тепловым потерям, что экономически неоправданно. При выплавке низкоуглеродистой стали с узкими пределами по содержанию углерода прекращение кислородной продувки при содержании углерода в металле на 0,01-0,04% выше нижнего его предела содержания в готовой стали, при продувке инертным газом гарантирует за счет окисления углерода кислородом металла получение стали с заданными параметрами по углероду без осуществления дополнительных технологических операций (см.табл.3). Способ выплавки стали в подовой печи осуществляется следующим образом. Пример его реализации в двухванной печи емкостью 250 т меткомбината "Запорожсталь" при выплавке стали марки 08кп приведен ниже. В печь заваливают 90 т металлолома и 15 т известняка. Затем заливают 160т чугуна и производят продувку ванны через сводовые фурмы кислородом с расходом 5500 м 3/час. При достижении в ванне концентрации углерода на уровне 0,07% кислородную продувку прекращают и начинают подачу через те же сводовые фурмы, погруженные в металл на 300 мм, аргона с расходом 3000 м 3/час. Продувку аргоном производят в течение 5 мин. При этом удельный расход аргона составляет 1,0 м 3/т, а содержание углерода в металле снижается до 0,06%, скорость его окисления составляет 0,13%/час, а концентрация кислорода снижается с 0,078 до 0,055 абс.%. После окончания продувки аргоном производят выпуск плавки с последующим раскислением металла в ковше. По результатам промышленных плавок, проведенных по данному способу на 250-т двухванной печи, установлено, что скорость окисления углерода возросла с 0 до 0,30%/час, содержание кислорода в металле снизилось на 5-22 оти.%, а окислов железа в шлаке - на 3-5 % абс. по сравнению с плавками, выплавленными по прототипу. Таким образом, за счет окисления углерода снижается содержание кислорода в металле и шлаке, что обуславливает снижение расхода раскислителей, увеличение выхода годного металла, снижение его загрязненности неметаллическими включениями, снижение скорости износа футеровки. Значительно сокращается расход инертного газа.