Способ выплавки стали и легирующая смесь для предварительного раскисления стали

 

Изобретение относится к области металлургии и применяется при выплавке стали с применением легирующих смесей для предварительного раскисления в печи. Цель изобретения - повышение хладостойкости стали, снижение расхода металлошихты и раскислителей. При выплавке стали с использованием полупродукта с содержанием 3,5-4,2 в подовом агрегате в завалку вводят окатыши титаномагнетитовых руд. При этом 40-50% полупродукта заменяют полупродуктом .с содержанием углерода 2,5-2,8% и заливают в печь. В периЪд предварительного раскисления в печь вводят легирующую.смесь, содежащую, мас.%: ферросилиций 10- 20; силикомарганец 10-20; металлосодержащие отходы производства электрокорунда нормального 60-80. Использование при выплавке стали окатышей титаномагнетитовых руд и легирующей смеси на основе отходов производства электрокорунда нормального приводит к достижению целей изобретения. . 2 с.п. ф-лы, 2 табл. а S (Л ее ел 4; со

СО)ОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) А1 (51) 4 С 21 С 5/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3852614/22-02 (22) 07.02.85 (46) 07.06.87. Бюл. Ф 21 (71) Чусовской металлургический завод и Уральский научно-исследовательский институт черных металлов (72) И.Н. Губайдуллин, Ю.С. Щекалев, В.А. Исаев, В.Г. Гамбург, А.И. Сазухин, В.Н. Зеленов, О.Н. Кокареко, И.Т. Рябов и В.M. Марков (53) 669.15-198(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 422786, кл. С 22 С 35/00, 1971.

Выплавка стали в основных печах скрап-рудным процессом. Технологическая инструкция 115-СТ-56-82, r. Чусовой, 1982. (54) СПОСОВ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ И ЛЕГИРУЮЩАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО РАСКИСЛЕНИЯ СТАЛИ (57) Изобретение относится к области металлургии и применяется при выплавке стали с применением легирующих смесей для предварительного раскисления в печи. Цель изобретения — повьппение хладостойкости. стали, снижение расхода металлошихты и раскислителей. При выплавке стали с использованием полупродукта с содержанием

3,5-4,2 в подовом агрегате в завалку вводят окатыши титаномагнетитовых руд. При этом 40-507 полупродукта заменяют полупродуктом .с содержанием углерода 2,5-2,87 и заливают в печь.

В период предварительного раскисления в печь вводят легирующую. смесь, содежащую, мас.Ж: ферросилиций 1020; силикомарганец 10-20; металлосодержащие отходы производства электрокорунда нормального 60-80. Использование при выплавке стали окатышей титаномагнетитовых руд и легирующей смеси на основе отходов производства С электрокорунда нормального приводит к достижению целей изобретения.

2 с.п. ф-лы, 2 табл.

1315479

Изобретение относится к области металлургии, в частности к разработке способов выплавки стали и составам .легирующих смесей для ее предварительного раскисления в печи. 5

Цель изобретения — повышение хла-. достойкости стали, снижение расхода металлошихты и раскислителей.

Сущность изобретения заключается в использовании вместо обычных железорудных материалов (агломерата, железной руды, окалины) окатышей из титаномагниевых руд и легирующих сме— сей, содержащих металлоотходы производства нормального электрокорунда.

Окатыши характеризуются большей: основностью (1,2-1,4 против 1,0-1,1) и более высокой окислительной способностью (58,5-59,6% железа в окислах против 55,0-56,5%), а также наличием

20 в них окислов титана (до 7%), окислов ванадия и хрома (до 1% каждого).

Восстановление последних в процессе выплавки стали инициирует образование в стали карбонитридов, способствуя измельчению зерна и карбонитридному упрочнению металла, что, в свою очередь, обеспечивает значительное улучшение хладостойкости стали.

Согласно предлагаемому способу применяют два вида углеродистого полупродукта: вначале 30-40% (от массы ,металлозавалки) высокоуглеродистого полупродукта с 3,5-4,2% С, а затем

40-50% полупродукта с содержанием

С 2,5-2,8%.

Рекомендуемая последовательность заливки углеродистых полупродуктов и их соотношение исключают случаи локального обезуглероживания металла, "замякания" плавки, обеспечивают равномерный прогрев и расплавление лома, снижают расход топлива. Этот

1 вариант выплавки практически на всех плавках обеспечивает по расплавлению соответствие между содержанием углерода (0,7-0,9%) и температурой металла (1500-1520 С) с наводкой жидкоподвижного реакционноспособного шлака с основностью 1,5-2,0.

Исключение случаев вскипания ванны, характерное, например, при обрат— ной последовательности заливки полупродуктов, замякание" плавки и локальное переокисление ванны, в конечном итоге приводит к повышению производительности выплавки стали предлагаемым способом, снижению расхода металлошихты и ферросплавов, а также повышению ее служебных свойств и, прежде всего, хладостойкости. Повьпнению последней способствует не только снижение уровня вредных примесей (S и Р), но и увеличение уровня легирования металла ванадием и титаном, достигаемое вследствие лучших условий для их восстановления в металл.

Результаты сравнительного анализа выплавки стали приведены в табл. 1.

Пример. В основной 240-тонной мартеновской печи выплавляют сталь марки 55С2 (рессорная) скрап-рудным процессом.

Вначале на поцину печи (первый слой) заваливают 9,5 т окатышей из титаномагнетитовых руд, содержащих, мас.%: Fe 0 < (в окислах) 58,7; Ti0

3,5; V О . 0,7;, Cr О О,З, имеющих основность 1,29. Затем присаживают

6,5 и 3,0 т известняка и окалины соответственно, после чего загружают

25 т лома. Далее вторым слоем заваливают 6,4 т тех же окатьппей, известняк (4,5 т), окалину (2 т) и остальное количество стального лома.

После прогрева загруженных материалов в печь (порционно). последовательно заливают высокоуглеродистый полупродукт, содержащий, мас.%: С

3,8 при 1300 С (1-й ковш — 40 т);

С 3,6 при 1320 С (2-й ковш — 30 т);

С 4>1 при 1280 С (3-и ковш — 20 т) всего 90 т высокоуглеродистого ванадиевого полупродукта, а затем низкоуглеродистый ванадиевый полупродукт, содержащий, мас.%: C 2,8 при 1370 С (1-й ковш — 40 т); С 2,,6 С при 1380 С (2-й ковш — 40 т) и С 2,8 при 1370 С (3-й ковш — 40 т) — всего 120 т низкоуглеродистого полупродукта.

После окончания заливки скачивают первичный шлак в объеме 0,5 чаши объемом 11 м . Содержанием углерода по расплавлению составляет 0,95%, T--

1520 С, а основность шлака 2,1.

В период доводки плавки присаживают взамен агломерата окатыши из качканарских руд и известняк. Вязкость шлака регулируют периодическими присадками сухого боксита и шамотного боя. Основность шлака к концу доводки 3,2.

Раскисление стали в печи осуществляют смесью ферросилиция (25%) и силикомарганца (17%) в количестве

20 KI /т. В ковш присаживают силико79

3 13154 марганец (17) и ферросилиций (457.) в количестве 35 кг/т. В период предварительного раскисления стали в расплав наряду с SiNn u FeSi дополнительно вводят отходы производства 5 нормального электрокорунда в количестве от 0,9 до 2,1Х. от массы металлозавалки. Состав полученной стали,7.:

С 0,53; Si 1,70; Мп 0,64; Р 0,015;

$ 0,022; V=0,05; Ti 0,02. 10

Степень десульфурации 46Х. Степень дефосфорации 707, расход металлошихты 1082 кг/т, расход ферросплавов 45 кг/т, ударная вязкость образцов (KCV) металла при -20 С 1,44, при -40ОС 1,04, при -60 С 0,7 МДж/м.

По этой технологии осуществляют выплавку стали при различном количеСтве заливаемых полупродуктов.

Для сравнения выплавляют сталь этого 20 же состава по известному способу.

Как следует из данных, приведенных в табл. 1, использование в шихте мартеновской плавки окатышей из титаномагнетитовых руд и углеродистого полупродукта с разным уровнем концентрации углерода, заливаемого в печь в определенной последовательности и соотношениях, обеспечивают улучшение хладостойкости стали, а также снижает расход металлошихты и ферросплавов.

Легирующая смесь содержит, наряду со стандартными ферросплавами, металлосодержащие отходы производства 35 нормального электрокорунда следующего состава, мас.X: кремний 7-15; титан 1-4; марганец 1-3; хром 0,52,0; ванадий 0,5-2,0; алюминий 0,5.3,0; кальций 0,02-2,0;.магний 0,010,8; фосфор 0,03-0,05; сера 0,02—

0,03; железо — остальное.

Металлосодержащие отходы — попутный продукт выплавки нормального электрокорунда, получаемый при высокой температуре (1800-2400 С) на подине печи под слоем корунда. Он образуется при восстановлении примесей алюмосодержащего сырья коксом. Плотность его в твердом виде — 7,77,8 г/см заметно превышает плоть з ность жидкой стали (7,1-7,2 г/см ) и поэтому, будучи введенным в ванну, он погружается в глубинные слои металла. При этом в отличие от стандартных ферросплавов, работающих на поверхности металл — шлак и раскисляющих преимущественно поверхностные . слои ванны, обеспечивается достаточно быстрое растворение материала и глубокое раскисление внутренних объемов металла.

Этот материал целесообразно использовать в смеси со стандартными ферросплавами, суммарное содержание которых в смеси не должно превышать

407.. При большем содержании (меньшем содержании отходов) содержание кислорода и серы в металле после раскисления несколько выше значений, характерных для оптимального варианта.

При этом закономерно снижается и хладостойкость металла. При содержании же в смеси отходов более 80Х отмеченные показатели также снижаются, по-видимому, вследствие уже более заметного охлаждения металла.

При оптимальном соотношении компонентов в легирующей смеси повышается и степень использования стандартных ферросплавов, так как предлагаемая смесь способствует меньшему saпутыванию стандартных ферросплавов мелкой фракции в шлаке вследствие большего удельного веса самой смеси.

Улучшение хладостойкости стали обусловлено также тем, что отходы содержат элементы, способствующие измельчению зерна и карбонитридному упрочнению металла.

Пример. После "чистого" кипе-. ния перед предварительным раскисле ем в печи металл содержит, мас.X:

С 0,56; P 0,024; S 0,027; Мп 0,09;

Si 0,04; V 0,031; Ti 0,017. Предварительное раскисление осуществляют смесью, содержащей 157 ферросилиция (ФС25), 15Х силикомарганца (Смн!7) и 707. металлоотходов производства нормального электрокорунда, содержащего, мас.X: Si 12,08; Ti 3,51; Ип

1,96; Al 1,98; Cr 0,97; Ч 1,02; Са

0,48; Mg 0,29; S 0,021; P 0,027. Количество введенной в печь смеси 4,5 т (18 кг/т), в том числе отходов

12,6 кг/т или 1,26X.. Затем металл выдерживают в печи в течение 5 мин и сливают в ковш. Металл после выдержки его в печи содержит,мас.X:

С 0,56; P 0,022; S 0,022; Мп 0,25;

Si 0,22; Ч 0,040; Ti 0,022. Поэтому .осуществляют предварительное раскисление стали с одним и тем же ее химическим составом при разном соотношении компонентов смеси. Для сравнения

1315479

60-80

Т а б л и ц а 1

Способ выплавки стаКоличество отходов

Железорудный материал производства электрокорунда,X от массы ли

С содержанием С в и/п 3,5-4,27

С содержанием С в п/п

2,5-2,87. металлозавалки/т

Известный

80/200

Обычный железорудный агломерат

Предлагаемый

0,9/2,3

1,0/2,6

1,5/3,9

2,0/5,2

2,1/5,5

55/138

45/113

40/100

25/62

Окатыши из титаномагнетитовых

35/87

40/ 100 руд

30/75

50/125

35/87

45/113 осуществляют предварительное раскисЛение стали по известному способу.

Как следует из данных табл. 2, дополнительный ввод в состав смеси для предварительного раскисления металлоотходов производства нормального электрокорунда обеспечивает улучшение ее хладостойкости в 1,5-1,7 раза, снижение расхода металлошихты на 10-11 кг/т и ферросплав на 14-18! 10

Формула. изобретения

1. Способ выплавки стали, включающий послойную завалку желеэорудных 1> и шлакообраэующих материалов, лома, заливку полупродукта с 3,5-4,2Х углерода, периоды плавления, доводки и предварительного раскисления в печи ферросилицием и силикомарганцем, о т- 20 л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения хладостойкости, снижения расхода металлошихты и раскислителей, в завалку вводят окатыши из титаномагнетитовых руд, 40-50K полупродукта заливают с содержанием углерода 2,5-2,8Х, а в период предварительного раскисления в расплав дополнительно вводят отходы производства электрокорунда нормального в количестве 1-2Х от массы металлоэавалки.

2. Легирующая смесь для предварительного раскисления стали, содержащая ферросилиций и силикомарганец, отличающаяся тем, что, с целью повышения хладостойкости стали, снижения расхода металлошихты и ферросплавов, смесь дополнительно содержит металлосодержащие отходы производства электрокорунда нормального при следующем соотношении компонентов, мас.X:

Ферросилиций 10-20

Силикомарганец 10-20

Металлосодержащие отходы производства электрокорунда нор.мального

Количество углеродистого полупродукта, 7 от массы металлозавалки/т <315479

Продолжение табл.!

ПроизводительРасход материалов, кг/т

Способ выплавки стаФерросплавы в ковш

ФерросплаМеталлошихность т/сут ли

Долговечность

-20 -40 -60 вы на предварительта автомо- бильной ное рессоры из стали, X раскисление

Извест.Ный

0,94 0,61 0,41 100 987 1106

20 38

Предпагаемый

1,05 0,68 0,44 120 985 1094

1,04 0,78 0,44 110 1014 1099

Таблица2

Расход материалов, Состав смеси,X

Показатели качества стали

Легирующая смесь кг/т

СМн!7

Ударная вязкость, МДж/м при t, С, ФС45 отходы

ПРОН9 водства электМеталлошихта:

-60

Долговеч-20 рокорунда ность автомобильной рессоры из стали, Х

Известная оптимального состава

0,91 0,60 0,42 100

53,20

ll06

1 !0 0,70 0,40 105

1,35 1,05 0,78 115

Предла" гаемая

45,40

43,40

1102

5 5 90

l0 10 80

1095.

Показатели качества стали

Ударная вязкость, МДж/м б при t, С

1,24 0,96 0,68 120

l,38 1,12 0,68 115

1,44 1,04 0,71 130

1026 1087

1020 1086

1031 1082

15 31

15 32

15 30

18 39

18 37

Стандарт- ные ферросплавы на раскисленне и легирование

1315479

Продолжение табл.2

Состав смеси,X

Показатели качества стали

Расход материалов, Легирующая смесь кг/т

ФС45 СМн17

Ударная вязкость, МДж/м при t, С

Металлошихта

-40

-20

-60

Долговечрокорунда ность автомобильной и легирование

1,05 0,80 0,45 110

Составитель В. Самсонов

Редактор Н. Егорова Техред А.Кравчук K0PPeKToP А. Зимокосов

Заказ 2317/26 Тираж 549 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 отходы

IIPoHs водства элект15 15 70

20 20 60

25 25 50 рессоры из ст&» ли, Х

1,40 1,02 0,65 120

1,25 0,95 0,68 120

Стандартные ферросплавы на раскисление

2096 43,20

1096 44,35

1101 48,80