Спосіб виплавки сталі в електродуговій печі

УКРАЇНА (її) KJ f" \ (і I) (13) (5D5 С 21 С 5/52 ДЕРЖАВНЕ ПАТЕНТНЕ ВІДОМСТВО НА ВИНАХІД (54) СПОСІБ В ИПЛА ВК И СТА Л І В ЕЛЕ К ТР ОД УГОВ ІЙ ПЕЧ І 1 (20)95230014. 23.09 93 (21)4890944/SU (22) 14 12.90 (46) 29.09 95. Бюл N? З (56) Авторское свидетельс тво СССР N* 1216216.кл. С 21 С 5/ 52. 1984 (71) Донецький політех нічний інс титу т , (72) Наконечний А натолій Якович. Романенко Волод имир Іванович, Пєвцова В алентина Мих айлівна, Орсшін Віктор А лєкс анд оовіч (RU), А нд рє га НІколай І в а н о в і ч ( R U ) , Дружінін Юрій В асільє еіч (RU), К ирпіченк ов Віктор Прох оровіч (RU). Акатов А лекс андр Гє оргіє віч (RU), Л еонов А лекс ей Дані/ ювіч (R U; Хріс тіч В л ад імір Дмі тріс віч (R U). Тімпфєє в Владімір А ндрєє оіч (RU) (73) Романенк о Волод имир Іванович (UA) (57) Способ выплавки с тали R злєктродуго-оой печи, вк лючающ ий завалку ших ты, плавление окис лительный период, скачивание окислительного ш лака раскис ление металла, впод шпакообрззующмх оксидных мэрганецс одержащ их материалов и извес ти, о т л и ч а ю щ и й с я тем. что в качестве маріанецс од ержэщего окс идного материала свод ят марганцевый агломерат с ос нов нос тью 1 0 - 1 2. а извес ть имее те с феррос илицием д ают пос ле проплавлення марганцевого агломерата ч™«і Изобретение относ итс я к облас ти металлургии черных металлов и может быть ис пользовано при производ с тве етапи в электродуговых печах. Наиб оле е б лизким к пред лага емому изо бре тен ию п о тех нич ес кой с у щ нос ти являе тс я с пос об легирования с та ли [ 1] включающ ий применение ш лакоп ферросплавного производс тва и окончательну ю корректировку по химическому с ос таву ферросплавами, в котором в дуговую лечь сразу пос ле удаления окис лительного шлака вводят марганецсодержэщие ш лаки с с оотнош ен ие м к с у м ме окс ид ов ма рг ан ц а и кальция, равным 1,5-1,9 в смес и с извес тью а соотнош ении 1: (1,5-3 0). Использование данного способа для легирования с тали в э лектродуговой печи марганцем явл яе тс я ма лоэ ффек тивным по следу ющим причинам 1 Под ача извес ти с овмес тно с марганецс од ержзщими ш лаками в указанном с о отнош ении привод ит к у величению масс ы цілзконого р?1сплэра нэ нагрев и плавлений которого требу ютс я значительные заіратьі энергии и флюсов. 2 Из-за отрицательной основнос ти и низкого с одержания оксид а марганца в марганецс од ержзщих ш лаках затруд няется их использование в тех нологии прямого леги рования етапи. Для макс имально возмож ной замены марганцевых феррос плавов требуетс я и больш ее количес тво с мес и из мэрганцеоого ш лака и извес ти Причем, из пред ложенного с оотнош ения смеем наибо лее значительным является у величение ко личес тва извес ти Ес тес твенным является тот факт что тех нологичнос ть такого про цесса при полной замене марганцевых Фер росплавов очень низкз. 7493 В ос нову изобретения пос тавлена зад ача с озд ания такого спос оба выплавки с тали в э лектродуговой печ и, в котором новые параметры тех нологических операций обес печивают с ниж ение количес гпа ферромарганца на корректировку , с нижение количес тва прис аж иваемой извес ти, Снижение с од ерж ания нем е тал личес ких включ ений вс тали и за счет э тог о позволяю т повыс ить качес тоо с тали. Пос тавленная зад ача решается тем, что в спос обе оыплавки с тали в э лектродуговой печи, включающем завалку ш их ты, плавление, ок ис лите льный пе риод , с качивание окис лительного ш лака, раскис ление металла, ввод шлакообрззующих оксидных марганецс од е рж ащ их мате риа лов и из вес ти, согласно изобретению, о качес тве маргзнецс од ержащего окс идного материала вводят марганцевый зіломерат с ос новнос тью 1,0-1,2. а извес ть омоете с ферросилицием дают пос ле проплавлення марганцевого аг ломерата. Ис пользование марганцевого агломерата ос новнос тью 1,0-1,2 спос обс твует быстрому плавлению окс идного материала и полу чению гомогенного ш лакового расплава, богатою окс идами мэ рганца. При снижении основнос ти марганцевого агломерата ниже 1.0 требу етс я ввод дополн игельн ого кол ичес тва извес ти, что повышает расх од ш лакооОразующих материалов и снижает э ффективнос ть легирования Увеличение основнос ти агломерата выше 1. 2 на привод ит к у лучш ению показателей леш рования. а заграти на получение материала с высокой основнос тью снижают экономическую э ффективнос ть его ис поль зования д ля легирования. В ос с танов лени е ма рганц а из ш лака пред лагаетс я провод ить феррос илицием. Данный восс тановитель органично опис ывается в тех нологический процесс выплаоки, не на ру ш ая с у щ ес тву ющ ий поряд ок прис адки раскис лителеи. Данный вид вос становителя позволяет извлекать марганец в металл на у ровне 90%. В резу льтате протекания реакции вос становления марганца из его окс ида крем нием об разу е тс я нек о тор ое кол ичес тв о окс ид а кремния в ш лаке, что привод ит к с ниж ению его ос новнос ти. В связи с э тим для подд ержания необх од имой ос новнос ти шлакового расплава, обеспечивающей требу емый у ровень рафиниру ющих с войс тв, требу етс я ввод дополнительного количес тва извес ти. Прис ад ки ку скового феррос или ция с удельным весом, превыш ающ им плотнос ть жидкого ш лака позволяют ему плавитьс я в объеме металла. Восс тановление марганца при э том происх од ит в облас ти д иффу зионных процесс ов, отличающихс я относ итель-5 но невысокой скорос тью. Увеличить скорос ть и э ффективнос ть процесс а восс тановления марганца можно пу тем организации процесс а непос редс твенно в шлаковом расплаве. Для этого пред 10 л агзе тс я с ов мес тн о с ввод ом изв ес ти пг цавать кремнийс од ержэщий восс тановитель порош кообразной фракции. Данная фракция восс тановителя обеспечивает его плавление в объеме ш лакового рас плава и 15 позволяет исключить с тад ию д ос тавки восстановителя к зоне реакции с оксидами марганца. При э том повыш ается э ффективнос ть процесса восс тановления, а также стабилизиру ется уровень сод ержания кремния в ме20 талле. Извес ть пред лагаетс я ввод ить пос ле проплзоления марганцевог о агломерата. Воод извес ти позволяет получить ш лаковый расплав требуемой для восс тановительного 25 периода плавки ос новнос ти и подготовить оптимальные ус ловия для дальнейшего вос становления марганца. Навед ение оыс окоос ноапогош лакового рас плава с х орош ими рафини ру ющ ими 30 свойс твами спос обс твует уд алению а ш лаковую фазу вс плывающих из металла неметаллических включений. Пос ле проплавлення марганцевого аг ломерата печной шлаковый расплао в своем 35 с ос таве сод ержит окс ид ы марганца и крем ния, которые при пос ледующ ей прис адке извес ти выполняют роль раэжижителей при плавлении извес ти, что с пос обс тву ет наведению рафинировочного шлака. Тем самым, 40 исключается опаснос ть спекания ш лака, ис ключаютс я прис адки плавик ового шпата и выброс дыма, содержащего фторис тые соединения. П р и м е р. В дуг овой с талеплавильной 45 печи емкос тью 200 тонн по заявляемой тех нологии и технологии прототипа проводили оыплавку с тали марк и 35ХГСА. Химический состав с тали следующий, мас.%: С 0.33-0,39, Мп 0.0-1,1. Si 1. 1-1.4, S, Р не более 0,025. Сг 50 1,1-1.4, N1. Си не более 0, 3. Выплавку с тали, разливку ее в с литк и, отбор проб для определения сос тава неметаллических включений осуществляли в соответс твии с требованиями д ейс твующ их 55 тех нологических инс трукций, А г лом ерат м арг анцев ору д ний из н и з к о к р ем н е з е м ис то г о к а р б о н а тн о г о концен тра та Орд жоник ид зевс кого ГОК а. пос тавляемого по ТУ 14-9-372-90. имел с лед у ющ ий х имичес кий с ос тав, мае % : МпО 7493 52,0, SiOz 15,7-17,5, CaO 17,5-18,9, MgO 3,3, AI2O3 5.7. GeO 2,2, P2O5 0,46. На опытных плавках применяли также свежеобожженну ю извес ть, феррос илиций кус ковой марок Ф С45 и Ф С65, порош ок феррос ил иция марк и Ф С65, плавиковый шпат и порошок алюминиевый марки А ПВ, При выплавке с тали по с пос обу прототипа о качес тве марганецс од ержащего оксидного материала использовали щебень от производс тва э лектропечног о с иликомзрганца с лед ующ его х имичес кого с ос тава. мас.%: СаО 10-15. S fO2 43-50. МпО 17-20, MgO 4-6. A I2O3 5-Ю, FeO до 0, 1, корольки силикомарганца д о 10. По заявля емой тех но логии о пы тны е плавки, проводили по следующей технологической схеме. Завалка ш их ты, плавление, провед ение окис лительного период а соответс твовали требованиям ТИ 132-ЭС2-1-86. Затем пос ле тщательного скачивания окислительного ш лака и провед ения ос адочного раскис ления, на зеркало металла бросковой машиной ввод или марганцевый агломерат в количес тве, обеспечивающем получение заданного с од ержания марганца в металле. Пос ле проплавлення агломерата в печ ь прис аж ивали извес ть и кремнийс од ерж ащий восс тановитель а вид е кускового или порошкообразного феррос илиция.Количес тво прис аживаемой извес ти обес печивало нейтрализацию д ейс твия S 1O2. образующегос я в резу льтате процесса восс тановления марганцз. В дальнейш ем выплавка, поряд ок прис адки ш лакообразу ющих . раскис лителей и легирующих соответс твовали требованиям тех нологичес кой инс трукции Конечное содержание марганца в металле опред еляли по резу льтатам химичес к ого ан а лиз а п ро бы, о то бр ан но й пр и разливке, Поряд ок отбора проб и методика провед ения металлогра фических исс лед ований опред елены час тными инс трукциями Резу льтаты опытных плавок по заявляемой тех нологии предс тавлены а таблице По технологии прототипа пос ле скачивания ок ис лительного ш лак а и проведения осадочного раскисления металла в печь прис аживали щ ебень производс тва э лектропеч иого силикомарганца в количес тве 9 кг/ т в смеси с извес тью в с оотношении 1:2. Присадки восс тановителя технологией прототипа не преду с мотрены, так как корольки силикомарганцч, наход ящ иеся в составе материа ла, кроме у величения с од ерж ания марганца а с тали на уровне 0, 05%, являю тся ос новным ис точником кремния, расх оду емого на восс тановление марганца из ш лака. Корректировку марочного с од ержания мар-5 ганца провод или ферромарганцем марки ФМн78 с учетом того, что прис адка марганцевого щебня д ает общее увеличение марган ца в с та л и в с ред н ем н а 0 , 1 5 % . Р езу льтаты опытной плавк и по тех нологии 10 прототипа привед ены в таблице. Как видно из таблицы, наилучш ие пок азатели с тепени извлечения марганца из аг ломерата дос тигну ты на плавках №№ 3-6, где был соблюден заявляемый поряд ок при15 с адки материалов и основнос ти агломерата. Это позволило с низить уд ельный расх од марганцевых ферросплавов д ля корректировки марочного с од ержания марганца в металле. Следует также отметить отсутс твие 20 прис ад ок плавикового шпата д ля разжижения ш лакового расплава на с тадии проведения процесса прямого легирования с тали. Показатели плавки №6 с видетельс тву ют о том, что использование в качес тве вос25 с тан ов и те л я м а рг ан ц а фе р р ос и ли ц и я порошкообразной фракции позволяет повыс ить показатели извлечения марганца на 2-3%. Наряд у с э тим, количес тво д ополни30 тельно прис аживаемой извес ти в с равнении с прототипом сущ ес твенно сниж аетс я. На плавк ах f\ H\ fe 1 и 2. гд е ос новнос ть марганцевог о агломерата и поряд ок присадки материалов не с оответс твовали заяв35 ляемому. наблюдалось мес тное с пекание шлака. Для полу чения гомогенного ш лакового рас плава по тре бова лис ь прис яд ки флюс ов, а также значительные затраты э лектроэ нергии. При э том наблюд алось 40 снижение полезного использования восс тановителя. Такое сос тояние ш лакового рас плава отразилось на рос те загрязненнос ти стали неметаллическими включениями вс ех расс мотренных гру пп 45 На плавке №7, провед енной потехнологии прототипа, прирос т сод ержания мэ рганца в металле происход ит, в ос новном, за с чет с од ержащ ихс я в с ос таве окс ид ного марганецс од ержащего материала король50 ков силикомарганца. Отмечен также повышенный расход извес ти, необход имос ть д обавок флюс ообразу ющ их м а те р и а л ов, н изк и й у ро в ен ь пок азателей замены марганцевых ферро55 сплавов. Результаты опытных плавок Содержание марганца в металле, мае. % Оксид ный чзргагіецс од ержащ ^й материал Степень извлечения Кремнийсодержащ ий аосстаноеитепь по расплавперед выпу ском лению п/п на разливке вид основнос ть количество, кг марганца, % количество, кг агл -" 0.8 1,4 3000 3000 75 79 вид и содержание кремния. % 45 куск. 65 пор. 1 2 0.18 0.12 0.69 0,83 0,85 0,97 3 0,20 0.87 1.02 1.0 3000 88 45 куск. 750 4 5 0.15 0,73 0,87 1.1 3000 65 пор. 480 0.17 0.78 0,88 1.2 3000 91 90 65 куск. 380 1,0 3000 93 65 пор. 360 _ 2000 78 _»_ я 6 0,18 0,82 0.92 - прототип 0,13 0 72 0.87 щеб 750 500 Продолжение таблицы Количество фер- Порядок прис ад- Количество прип/п 1 2 3 4 5 6 поототип ромарганца на корректировку, кг 420 700 550 350 520 380 1000 ки материалов сажиааемой из(извес ть, агломевести, кг рат, ферросилиций) изв-агл-ФС 1500 эгл+изв-ФС 1500 агл-изв-ФС 1500 М500 агл-изв+ФС 1500 ~"~ 1500 щебень-гиза 4000 Количество вао Содерж ание неметаллических включении в стали, димого плавикозого шпата, кг оксиды макс, /г.редч. силикаты недефоркируемые сульфиды 800 500 500 2.5/2,41 2,5/2.25 3,0/1,75 2,5/2.16 2,0/2.0 2,0/1,75 2,5/2.41 3,0/1.75 5.0/3,83 2.0/2.0 2,0/1,75 1.0/0,66 0.5/0,5 5.0/3.83 3, 5/ 3, 5 3, 5/2, 33 3. 5/2, 75 2. 5/2. 33 2. 5/ 2. 5 2, 5/ 2. 33 3. 5/ 3. 08 * - без учета извес ти, прис аживаемой д ля формирования шлака восс тановительного периода плавки. 7493 Упорядник В.Романенко Замовлення 4519 Техред М.Моргентал Коректор К.Папп Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл.. 8 Виробничо-видавничий комбінат "Патент", м. Ужгород, вул.Гагаріна, 101