Спосіб та плавильна установка для одержання сталі з високим вмістом марганцю і низьким вмістом вуглецю

1. Плавильна установка для одержання сталі з високим вмістом марганцю і низьким вмістом вуглецю, яка включає конвертер (6а) з засобами подачі до нього розплавів чавуну або вуглецевої сталі та феромарганцю, шлакоутворюючих і супутніх елементів, і розміщену за конвертером (6а) по ходу те хнологічного процесу піч-ківш (12), яка відрізняється тим, що перед конвертером (6а) передбачена відновна піч (16) для феромарганцю, а також шахтна піч (17) для одержання чавуну (2) або кисневий конвертер (6) для одержання вуглецевої сталі, або електропіч (18). 2. Спосіб одержання сталі (1) з високим вмістом марганцю і низьким вмістом вуглецю з рідкого чавун у (2) або рідкої сталі (3) і шлакоутворюючих, C2 2 (11) 1 3 82962 ким вмістом вуглецю, проте, найкращим чином підходить для застосування при виробництві. Одержання сталі з високим вмістом марганцю в металургійному агрегаті, який відрізняється від електропечі, обмежене тим фактом, що при продуванні розплавки киснем великі кількості марганцю обшлаковуються, оскільки при зневуглецюванні сталі кисень має більш високу спорідненість до марганцю. До цих пір вибір шляху виробництва за участю конвертера пов'язаний з високим обшлакуванням марганцю і відповідно низьким вмістом марганцю в сталі на рівні 16-17%. Одержання сталі з високим вмістом марганцю і низьким вмістом вуглецю в електропечі пов'язане з множиною проблем: в області дуги при температурі, що досягає 30000C, має місце інтенсивне випаровування марганцю. Потрібне застосування дорогого брухту, що містить мінімальні кількості забруднюючих домішок. Крім того, потрібно застосовува ти дорогі феросплави з низьким вмістом вуглецю. В основі винаходу лежить задача зменшення недоліків, пов'язаних з виробничою лінією, яка включає відмінні від електропечі металургійні агрегати, при цьому з використанням чавуна і рідкого розплаву Fe-Mn забезпечується одержання високомарганцевої сталі з низьким вмістом вуглецю. Поставлена задача вирішується згідно з винаходом за рахунок того, що процес здійснюють шляхом подачі рідкого феромарганцю із вмістом вуглецю приблизно 6% і рідкої сталі із вмістом вуглецю приблизно 0,1% в конвертер разом з необхідною кількістю шлакоутворюючих, при цьому за допомогою комбінованого продування киснем через верхні і нижні фурми вміст вуглецю в розплаві знижується приблизно до 0,7-0,8%, причому деяка кількість холодного продукту попередньої плавки використовується як охолоджувач, і при цьому шляхом безперервного продування киснем через нижні фурми вміст вуглецю знижується приблизно до 0,05-0,1%. За рахунок охолоджувачів і протікання процесу рафінування розплаву від вуглецю при відносно низьких температурах і під поверхнею дзеркала розплаву знижується випаровування марганцю. Застосування вуглецевого феромарганцю як джерела марганцю забезпечує ефективний процес виробництва сталі з високим вмістом марганцю. Вміст марганцю в сталі може бути збільшений до 25-30%. Застосування чавуна полегшує виконання суворих вимог відносно вмісту міді та інших забруднюючих елементів. Одержання сталі з високим вмістом марганцю та іншими присадками можливе в рамках інтегрованого сталеплавильного виробництва. Не здійснюється введення в сталь разом з металевим брухтом домішок, таких як мідь, цинк, олово, молібден, вольфрам та інші. Переважно, якщо забезпечується зниження парціального тиску шляхом вдування кисню через верхні фурми і суміші кисень - інертний газ через нижні фурми. Для забезпечення переважно невисокої температури передбачено, що всі етапи процесу здійснюються в температурному інтервалі від 1630 до 16500C. 4 Інше удосконалення передбачає, що для одержання необхідного складу сталі на печі-ковші в розплав вводять силікомарганець і/або фероалюміній. Можуть також вироблятися TWIP (Twinning induced plasticity) або TRIP (Transformation induced plasticity) сталі. Практичний приклад реалізації передбачає, що в конвертер подають високовуглецевий феромарганець з 75% марганцю, 6% вуглецю і в кількості 360 кг (на тонну сталі, що одержується) і 530 кг рідкої сталі з 0,1% вуглецю, а також необхідну кількість шлакоутворюючи х, при цьому в розплав присаджують 23,3 кг вуглецю, що відповідає вмісту вуглецю в ши хті на рівні 2,6%, при цьому в процесі комбінованого продування киснем щонайменше через одну верхню і декілька нижніх фурм вміст вуглецю знижується приблизно до 0,9, і потім безперервно на розплав подають приблизно 150 кг холодного продукту попередньої плавки як охолоджувача і за рахунок безперервного продування киснем через нижні фурми вміст вуглецю знижується приблизно до 0,05-0,1%. Плавильна установка для одержання сталі з високим вмістом марганцю і низьким вмістом вуглецю на базі чавуна і вуглецевої сталі і з додаванням шлакоутворюючи х і супутніх елементів виконана так, що по потоку перед конвертером розташовані з одного боку передбачена плавильна місткість SAF або шахтна піч і з іншого боку інший кисневий конвертер для одержання вуглецевої сталі або електропіч, при цьому в кінці лінії передбачений агрегат піч-ківш. На кресленнях показані приклади реалізації винаходу, які детально описані далі. Показано: Фіг.1 - діаграма плавильного процесу (верхня частина) і протікання процесу зневуглецювання у часі (нижня частина) Фіг.2 - блокове зображення здійснення процесу і вказування присадок в плавильну установку. На фіг.1 показане здійснення способу одержання сталі 1 з високим вмістом марганцю і низьким вмістом вуглецю на базі рідкого чавуна 2 і рідкої сталі 3, а також шлакоутворюючих 4 (див. фіг.2 з утворенням шлаку). Спосіб здійснюється шляхом подачі рідкого феромарганцю 5 з приблизно 6% вуглецю і рідкої сталі або вуглецевої сталі За з приблизно 0,1% вуглецю в конвертер 6а спільно з необхідною кількістю шлакоутворюючих 4. Потім шляхом комбінованого продування киснем 7 щонайменше через одну верхню фурму 8 і нижню фурму 9 вміст вуглецю знижується до 0,7-0,8% вуглецю. Одночасно деяка кількість холодного продукту з попередньої плавки присаджується як охолоджувач 10. На даній стадії здійснюється зниження вмісту вуглецю до 0,05-0,1% за рахунок безперервного продування киснем 7 через нижні фурми 9. За рахунок безперервного продування киснем 7 або сумішшю 11 кисню і інертного газу через нижні фурми 9 і через верхню фурму 8 може знижуватися парціальний тиск кисню у газовій фазі. Всі етапи способу здійснюються при низькій температурі від 1630 до 16500C. 5 82962 Для встановлення кінцевого складу на печіковші 12 передбачена присадка в розплав 13 силікомарганцю і/або фероалюмінію. Плавильна установка для одержання сталі 1 з високим вмістом марганцю і низьким вмістом вуглецю функціонує згідно з фіг.2 з подачею 14 чавуна або вуглецевої сталі, а також шлакоутворюючих 4 і супутніх елементів 15. Для цього передбачена відновна піч 16 (з зануреними електродами) або шахтна піч 17 для одержання чавуна 2 або кисневий конвертер 6 для одержання вуглецевої сталі За або електропіч 18, які розташовані перед конвертером 6а. Після конвертера 6а передбачена піч-ківш 12. Практичний приклад реалізації способу згідно з винаходом полягає в тому, що на першому етапі в конвертер 6а завантажують рідкий вуглецевий феромарганець з 75% марганцю, 6% вуглецю і в кількості приблизно 380 кг (на тонну сталі), а також 530 кг рідкої сталі із вмістом вуглецю 0,1% і необхідну кількість шлакоутворюючих 4, при цьому в розплав 13 подають 23,3 кг вуглецю, що відповідає вмісту вуглецю в шихті 2,6%. На другому етапі здійснюють комбіноване продування киснем через щонайменше одну верхню фурму 8 і множину нижніх фурм 0 до зниження вмісту вуглецю до 0,7%. На третьому етапі приблизно 150 кг (на тонну сталі) холодного продукту з попередньої плавки безперервно подають як охолоджувач 10. На четвертому етапі здійснюють продування через нижні фурми 9 сумішшю 11 кисню та інертного газу (іне Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 6 ртний газ служить для захисту фурм і забезпечує перемішування) до зниження вмісту вуглецю до приблизно 0,1%. Одержання кінцевого складу (TWIP або TRIP сталей) здійснюють шляхом присадки легких елементів (алюмінію, кремнію тощо), так що в інтегрованому сталеплавильному виробництві забезпечується одержання сталі 1 з високим вмістом марганцю і низьким вмістом вуглецю і з домішками алюмінію і кремнію тощо. Список позначень 1 сталь з високим вмістом марганцю і низьким вмістом вуглецю 2 рідкий чавун 3 рідка сталь За рідка вуглецева сталь 4 шлакоутворююче 5 рідкий феромарганець 6 кисневий конвертер 6а конвертер 7 кисень 8 верхня фурма 9 нижня фурма 10 охолоджувач 11 суміш кисню та інертного газу 12 піч-ківш 13 розплав 14 подача чавуна або вуглецевої сталі 15 супутні елементи 16 відновна піч (SAF) 17 шахтна піч 18 електропіч Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601