Спосіб виплавки сталі в подових печах

Винахід відноситься до чорної металургії, зокрема, до способів виробництва сталі в подових печах, наприклад, мартенівських та двованних. Відомий спосіб виплавки сталі в подових печах, що включає завалку металобрухту та флюсуючи х матеріалів, заливку чавуну за одним заходом, продувку розплаву киснем, скачування шлаку в перебіг плавки, її доводку та випуск з печі. Регулювання вмісту вуглецю в сталі в процесі плавки проводиться зміною інтенсивності продувки металу киснем або застосуванням твердих окислювачів. [Загальна металургія. Під ред. В. Г. Воскобойникова. М. "Металургія", 1985р., с.258-263]. Недоліком цього способу є те, що при збільшенні частки чавуну в шихті з'являється необхідність збільшувати інтенсивність продувки металу киснем або витрати твердих окислювачів, що, в свою чергу, спричиняє значний перегрів металу або різке закипання ванни (при застосуванні твердих окислювачів). Ці відхилення технологічного процесу не дозволяють регулювати і поєднувати оптимальні швидкості нагріву металу та видалення з нього вуглецю, а також зв'язані з можливістю викидів металу та шлаку з печі. В якості прототипу обраний спосіб виплавки сталі в подових печах, що включає завалку металобрухту та флюсуючи х матеріалів, заливку чавун у двома порціями, продувку розплаву киснем, скачування шлаку в перебіг плавки, її доводку та вип уск з печі (авт. свід. №342910, опубл. 22.06.1972р., бюл. №20). Недоліком цього способу є відсутність регламентації температури металу під час заливки другої порції чавун у, що, при зміні частки чавуну в ши хті, не дозволяє регулювати і поєднувати оптимальні швидкості нагріву металу та видалення з нього вуглецю. Задачею винаходу є вдосконалення способу виплавки сталі в подових печах, в якому шляхом змінення параметрів процесу плавлення досягаються оптимальні швидкості нагріву металу та видалення з нього вуглецю без застосування твердих окислювачів в завалку, що забезпечує зниження витрат металошихти та ферросплавів. Встановлена задача вирішується тим, що в способі виплавки сталі в подових печах, що включає завалку металобрухту та флюсуючи х матеріалів, заливку чавун у за одним заходом, продувку розплаву киснем, скачування шлаку в перебіг плавки, її доводку та випуск з печі, передбачені наступні відмінності - друга порція чавун у заливається в піч при досягненні розплавом вмісту вуглецю на 0,3-0,5% вище та температури на 70-100°С нижче потрібних перед випуском. Така регламентація параметрів перед заливкою другої порції чавуну зумовлена наступним причиннонаслідковим зв'язком між встановленою задачею та запропонованим рішенням: - вуглець і кисень в рідкому залізі є поверхневоактивні елементи, тобто їх концентрації на межі з газовою фазою вищі, ніж в об'ємі розплаву. Збільшення температури посилює дифузійні процеси, знижує поверхневий натяг і, тим самим, полегшує створення бульбашок СО, посилює перемішування, масо- та теплоперенос в об'ємі металу; - знижена після заливки першої порції чавуну висота шару металу і шлаку в ванні печі сприяє зниженню їх ферростатичного тиску і, при температурах, перевищуючи х температуру ліквідує, сприяє інтенсивному кипінню ванни, що, в свою чергу, сприяє протіканню реакції окислення вуглецю і виділенню теплоти в атмосферу печі; - заливка другої порції чавуну при вищевказаних параметрах металу приводить до зниження температури та одночасному збільшенню вмісту вуглецю в розплаві. Подальша продувка металу киснем забезпечує поєднання оптимальних швидкостей нагріву металу та видалення з нього вуглецю, а також потрібні температуру і вміст вуглецю перед випуском плавки. Оптимальні параметри плавки перед заливкою другої порції чавуну (температура металу та вміст вуглецю) підтверджені експериментами. В таблиці приведені дані, що характеризують параметри запропонованого способу в порівнянні з прототипом. Спосіб здійснюється наступним чином: після заливки першої порції чавуну і продувки розплаву киснем проводиться контроль температури металу і вмісту в ньому вуглецю. При досягненні в розплаві вмісту вуглецю на 0,3-0,5% вище та температури на 70-100°С нижче потрібних перед випуском для заданої марки сталі в піч заливається друга порція чавуну і продовжується продувка металу киснем до необхідних параметрів перед випуском або початком післяпродувочного періоду. Приклад реалізації способу в 500-тонній мартенівській печі ВАТ "Запоріжсталь" при виплавці сталі з застосуванням заливки чавуну двома порціями. Піч працює скрап-рудним процесом, загальна вага металшихти 540т,в тому числі рідкого чавуну - 60-67%, металобрухту - 33-40%, основний сортамент - киплячі сталі. Після завалки та прогріву металобрухту (без твердих окислювачів) і флюсових матеріалів в піч заливають першу порцію рідкого чавуну (50-55% від загальної ваги металошихти). Одночасно з заливкою чавун у починають продувку металу киснем. При досягненні в ванні печі вмісту вуглецю на 0,3-0,5% вище необхідного перед випуском (наприклад, для сталей марок 08кп/пс - 0,4-0,6% абс.) і температури 1530-1540°С, в піч заливають другу порцію чавуну (залишок) і продовжують продувку металу киснем до необхідного вмісту вуглецю перед випуском плавки. Загальна вага металошихти не змінюється. Розкислення металу проводиться в ковші під час випуску плавки, розлив сталі проводиться в зливки сифонним способом. При виробництві сталі по запропонованому способу використовуються звичайні шихтові, додаткові та ферросплавні матеріали, які застосовуються в металургії. Таким чином, використання запропонованого способу дозволяє при збільшенні частки чавуну в ши хті (без збільшення загальної ваги металошихти) регулювати і поєднува ти оптимальні швидкості нагріву металу та видалення з нього вуглецю без використання твердих окислювачів в завалку, стабілізувати хід плавки, знизити витрати металошихти та ферросплавів. Таблиця Спосіб Температура Вміст вуглецю в Витрати матеріалів, кг/т Запропонований Прототип металу перед заливкою другої порції чавун у Нижче необхідної перед випуском на 60°С -"- 70°С -"- 85°С -"- 100°С -"- 110°С металі перед заливкою другої порції чавун у Вище необхідного перед випуском на 0,2% -"- 0,3% -"- 0,4% -"- 0,5% -"- 0,6% 0,6-1,2% абс. металошихта ферросплави 1144 5,50 1138 1138 1140 1147 1150 5,32 5,30 5,34 5,52 5,58