Спосіб виплавки сталі в мартенівській печі

Спосіб виплавки сталі в мартенівській печі, який включає завалку металобрухту, завантаження чавуну, присадку сипучих охолоджувачів, флюсів і матеріалів, що містять марганець, порціями по 1-4 кг/т сталі через кожні 10-15 хвилин, скачування шлаків по ходу плавки, її доведення й розкислення в печі, який відрізняється тим, що присадку матеріалів, що містять марганець, починають після досягнення металом температури 1500-1535°С, основності шлаків, що дорівнює 1-1,5 з загальною витратою 6-14 кг/т сталі. Корисна модель відноситься до металургії чорних металів, а саме до технології виплавки сталі в подових, переважно в мартенівських, печах із розкисленням розплаву в агрегаті. Відомий спосіб виплавки сталі в мартенівській печі, що включає завантаження чавуну, завалку металобрухту, присадку сипучих охолоджувачів, флюсів і матеріалів, що містять марганець, скачування шлаків по ходу плавки, доведення й розкислення в печі [А.С. СРСР №1018977, кл С21С 5/04, 1983]. Цей спосіб передбачає також присадку в процес розкислення металу матеріалів, що містять кремній. Спосіб вирішує завдання скорочення витрати феросплавів, у тому числі й матеріалів, що містять марганець, і передбачає їх порційну присадку в агрегат у період доведення плавки й випуску. Зазначений спосіб дозволить декілька знизити витрати марганцю на розкислення сталі за рахунок використання в період закінчення доведення й розкислення відходами виробництва вуглецевого феромарганцю й (або) силікомарганцю. Однак ступінь переходу марганцю з оксидів у метал залишається низькою. Це пояснюється тим, що матеріали, що містять марганець, уводяться в мартенівську піч за 10-20 хвилин до випуску плавки. При цьому вони не встигають асимілюватися шлаками, і процес перерозподілу марганцю між металом і шлаками далеко не досягає рівноваги. Крім цього, у відомому способі уведення матеріалів, що містять марганець, не взаємозв'язане із температурою рідкого металу і основністю шлаку. Найбільш близьким по технічній сутності до корисної моделі є спосіб виплавки сталі в мартенівській печі, що включає завалку металобрухту, завантаження чавуну, присадку сипучих охолоджувачів, флюсів і матеріалів, що містять марганець, після досягнення металом температури 1540-1580°С і основності шлаку рівної 1,6-2,2, скачування цього шлаку в кількості 30-70 %, при цьому присадку матеріалів, що містять марганець, здійснюють порціями по 1-4 кг/т сталі через кожні 10-15 хвилин із загальною витратою 15-20 кг/т сталі та закінчують за 35-50 хвилин до розкислення плавки, а основність шлаку підвищують в кінці плавки до 2,3-2,8, доведення плавки й розкисленні металу в печі [Патент України №24988 С21С 5/04. Опубл. 25.12.98. Бюл. 24.]. Зазначений спосіб вирішує завдання деякого збільшення ступеню засвоєння марганцю, що вводять у метал за рахунок погоджування уведення матеріалу, що містить марганець, з температурним режимом плавки, основністю шлаків, що утворюється в печі, і розосередженням введеного матеріалу, що містить марганець, на порції по 1 -4 кг/т сталі через кожні 10-15 хв. із загальною витратою 15-20 кг/т сталі. З теорії сталеплавильних процесів відомо, що CM CD o> 6727 відновленню марганцю зі шлаків у метал у період доведення мартенівської плавки сприяє висока температура розплаву, наявність високо основного шлаку, знижений уміст оксидів заліза в шлаку, підвищений уміст оксидів марганцю в шлаку, виключення операції скачування шлаків після присадки матеріалів, що містять марганець. Із цієї точки зору режим присадок матеріалів, що містять марганець, по ходу доведення мартенівської плавки у відомому способі обраний обґрунтовано. Однак, відповідно до металургійної термохімії, коефіцієнт розподілу марганцю між металом і шлаком визначається кінцевими показниками мартенівської плавки й, в остаточному результаті, ступенем наближення реакції окислюваннявідновлення марганцю в системі метал-шлак до рівноваги. У зазначеному способі регламентація параметрів мартенівської плавки приводить до значного відхилення кінцевої системи метал-шлак від рівноваги й обмежує ступінь засвоєння марганцю на рівні не більше 50 %. В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалення способу виплавки сталі в мартенівських печах шляхом наближення системи метал-шлак до рівноваги, що дозволить підвищити ступінь засвоєння марганцю металом з одночасним зниженням загальних витрат матеріалів, що містять марганець. Поставлена задача вирішується тим, що в способі виплавки сталі в мартенівській печі, що включає завалку металобрухту, завантаження чавуну, присадку сипучих охолоджувачів, флюсів і матеріалів, що містять марганець, порціями по 1-4 кг/т сталі через кожні 10-15 хв. згідно з корисною моделлю, присадку матеріалу, що містить марганець, починають після досягнення металом температури 1500-1535°С, основності шлаків 1-1,5, із загальною витратою 6-14кг/тсталі. Загальними ознаками способу, що заявляється, і прототипу є завалка металобрухту, завалка чавуну, присадка сипучих охолоджувачів, флюсів та матеріалів, що містять марганець. Відмітними ознаками є ті, що присадку матеріалів, що містять марганець, починають після досягнення металом температури 1500-1535°С, основності шлаків 1-1,5, із загальними витратами 6-14 кг/т сталі. Необхідність відмітних ознак обумовлено наступними обставинами. Присадка матеріалу, що містить марганець, після досягнення металом температури 1500-1535°С, у порівнянні із прототипом збільшує тривалість контакту шлакового розплаву з металом, що сприяє наближенню системи метал-шлак до рівноваги й, як наслідок, до підвищення ступеню засвоєння марганцю металом. Сукупність ознак, що характеризують відому технологію виплавки сталі в мартенівській печі, не забезпечує нових властивостей і тільки присутність відмітних ознак дозволяє одержувати новий, більш високий технічний результат. Присадка матеріалу, що містить марганець, до досягнення металом температури 1500°С, різко знижує температурні умови його засвоєння шлаковим розплавом, приводить до переохолодження ванни, сприяє утворенню гетерогенних шлаків, що перешкоджає переходу марганцю зі шлаків у метал. Присадка матеріалу, що містить марганець, після досягнення металом температури 1535°С скорочує тривалість контакту металу зі шлаками й не дозволяє системі метал-шлак досягти рівноваги, що знижує ступінь засвоєння марганцю металом. Однією з умов, що забезпечують високий коефіцієнт розподілу марганцю між металом і шлаками, є висока основність шлаків. Оксиди марганцю є інтенсивними розчинниками вапна. Тому присадка матеріалу, що містить марганець, по досягненні шлаками основності 1,0-1,5 сприяє інтенсивному розчиненню вапна, швидкому утворенню високо основного рідинно рухомого шлаку, що сприяє прискоренню наближення системи метал-шлак до рівноваги й підвищенню ступеню засвоєння марганцю металом. Присадка матеріалу, що містить марганець, до досягнення шлаками основності 1,0 знижує термодинамічні умови його засвоєння, що перешкоджає переходу марганцю зі шлаків у метал. Крім цього, по технологічному регламенту мартенівської плавки, шлак з основністю менше 1,0 підлягає скачуванню з мартенівської печі, що приведе до втрат матеріалу, що містить марганець, зі шлаком. Присадка матеріалу, що містить марганець, після досягнення шлаком основності 1,5 не робить сприятливого впливу на процес розчинення вапна, нівелює ефект швидкого утворення високо основних рідинно рухомих шлаків і підвищенню ступеня засвоєння марганцю металом. Загальна витрата матеріалу, що містить марганець, до 6 кг/т сталі не робить помітного впливу на підвищення залишкового вмісту марганцю в металі. Загальна витрата матеріалу, що містить марганець, більш 14 кг/т сталі приводить до недоцільного зниження ступеня засвоєння марганцю металом. Комплекс технологічних прийомів ведення мартенівської плавки відповідно до винаходу забезпечує ступінь засвоєння марганцю металом у межах 55-70 %, при 40-50% у випадку використання способу прототипу. Заявлений спосіб здійснюється в такий спосіб. Мартенівська плавка проводиться відповідно до діючої в сталеплавильному цеху технологічною інструкцією. Після розплавлювання металевої частини шихти й скачування первинних шлаків у мартенівську піч присаджується матеріал, що містить марганець. По досягненні металом заданих на плавку параметрів здійснюється попереднє розкислення сталі в печі й випуск готової сталі в ківш. Для завантаження матеріалів, що містить марганець, у мартенівську піч, використовується діюче в цеху обладнання: завалочна машина, полірувальна мульда. Приклад. Спосіб виплавки сталі здійснювали в промислових умовах на 600-т мартенівській печі. Після завалки й прогріву залізної руди в кількості 7,2 т, вапняку 36,0 т, вапна 3,6 т, сталевого 6727 лома 348 т у мартенівську піч додали 306 т рідкого чавуну Після розплавлення й нагрівання ванни скачали шлак, а потім увели карбонатну марган цеву руду Нікопольського басейну. ХІМІЧНИЙ склад карбонатної марганцевої руди наведений у таблиці 1 Таблиця 1 Мп 28,5 SiO2 20,0 АІ2Оз 1,2 Вміст елементів, % МдО 7,5 1,2 СаО Присадку карбонатної марганцевої руди здійснювали по досягненні металом температури 15001535°С, основності шлаків рівної 1,0-1,5 порціями по 2 т через кожні 15 хв Загальна витрата руди Р S 1,64 Fe2O3 2,3 0,062 ППП 22,5 становила 6-14 кг/т сталі Результати дослідної й порівняльної (по протоколу) плавок наведені в таблиці 2 Таблиця 2 № п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 (прототип) Показники мартенівської плавки в момент початку уведення карбонатної марганцевої руди Температура сталі, Основність шлаків Загальна витрата руди, кг/т сталі °С 1490 10,0 1,21 1500 1,25 10,0 1520 1,23 10,0 1535 1,25 10,0 1540 1,31 10,0 1520 0,9 10,0 1520 1,6 10,0 1520 5,0 1,39 1520 1,28 15,0 1560 1,75 Таким чином, при використанні запропонованої технологи, ступень засвоєння марганцю в порі Комп'ютерна верстка А Крулевський Ступінь засвоєння марганцю, % 35 6 62,7 70,0 55,8 47,6 41,2 43,4 48,9 45,7 44,5 17,0 внянні із прототипом збільшився в середньому на 33,7% Підписне Тираж 28 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул Урицького, 45, м Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Глазунова, 1, м Київ - 4 2 , 01601