Способ непрерывной плавки стали

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ1. Способ непрерывной плавки стали, включающий заналку в расплавной реактор железосодержащих материалов, ввод флюсов,плавление шихты, перегрев расплава, выпуск шлака и расплава в ковш, ввод кремнистых материалов и восстановителя до получения кислого железистого шлака, отличающийся тем, что в качестве железосодержащих материалов исполъзуют чугун и/или скрап, флюсов- чистые материалы из группы форстерит,оливин, пироксан, ортосидшкат магния или железа, в качестве кремнистого материала ферросилиций, а в качестве восстановителя алюминий, ферросилиций, и алюминий вводят на дно ковша перед выпуском или при выпуч оке, при этом, ферросилиций вводят из расчета получения 0,15-04 И, кремния в расплаве, а флюсы и алюминий - в количестве, обеспечи вающем получение в ковше кислого железистого шлака следующего состава 20-772 РеО 10-З 0 102 245 А 12 О 3 540 МдО 0,13-6,45 МпО 140 Са 0 0,15,0 Сг 2 Оэ 5 и Р - следы(72) Авторы Людвиг фон Богданди (ПЕ), Герхард Миттер, Отто Кеплер, Луциан Похмарски, Кристиан Якемар (АТ), Ханс-Юрген Лангхаммер (ПЕ)2. Способ по п.1, отличающийся тем, что расплав перегревают на 1030 С над тештературой ликвидус.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в ковш перед выпуском или в процессе выпуска дополнительно вводят известь.4. Способ по пп. 1, З, отличающийся тем,что отношение количества введенной извести и кремния в расплаве равно 415. Способ по п.1, отличающийся тем, что в ковше получают кислый железистый шлак следующего состава 54 РеО 20 5102 7 А 12 О 3 8 МЕО 3,9 МпО 4 СаО 0,8 Сг 20 э Б и Р следы.б. Способ по п.1, отличающийся тем, что в ковше получают кислый железистый шлак следующего состава 40 РеО 20 102 7 1511203 8 МО 3,9 МпО 4 СаО 0,8 Сг 2 О 3 Б и Р - следы.Изобретение относится к области металлургии. а именно к способу непрерывной выплавкн стали из железосодержащих материалов,например чугуна и/ или скрапа.Для получения стали из твердых железосодержащих материалов, в частности скрапа,твердою чугуна, окатышей, губчатого железа или их смесей, используют, как правило. конвертеры с продувкой кислорода сверху или через расплав, причем, для получения необходимого для плавления тепла в конвертер вдувается углеродсодержащее топливо. Довольно просто можно получить сталь из скрапа, не используя, при этом, жидкого чугуна,в электродуговых печах. Однако в этом случае расход энергии относительно велик, и поэтому при обычном оформлении такие процессы недостаточно экономичны. В случае известных конвертерных способов, когда кислород продувается сверху или через расплав, процесс, как правило, протекает быстрее и сам способ является более экономичным. При таких способах плавки в расплаве образуется довольно большое количество оксидов, а образующейся в процессе шлак, как правило, имеет сравнительно большую вязкость. Такие вязкие шлаки, кроме того, большей частью обладают недостаточно высокой газонепроннцаемостью,что может явиться причиной слгппком сильного вспенивания, а иногда приводить и к выкипаншо расплава.Задачей изобретения является проведение вышеуказанного процесса плавления таким образом, чтобы предотвратить чрезмерное кипение и существенно снизить опасность вспенивания. Решение этой задачи обеспечивается за счет того, что в качестве железосодержащих МНТСРИЗЛОВ ИСПОЛЬЗУЮТ ЧУГУН и/или скрап, флюсов - чистые материалы из группы форстерит, оливин, нироксен, ортосиликат магния или железа, а в качестве кремнистых соединений - ферросилиций, а восстановителя - алюминий, ферросилиций и алюминий вводят на дно ковша перед выпуском или при выпуске, при этом, ферросилиций вводят из расчета получения 0,15-0,4 кремния в расплаве, а флюсы и алюминий в количестве, обеспечивающем получение вКОВЩВ КИСДОГО ЖСЛЕЗИСТОЮ ШЛЭКН СЛЕДУЮЩЕГО СОСТНБЗПри образовании шлака такого состава помимо известных изменений вязкости происхо 10дит также (в благоприятном направлении) изменение и механической газопроницаемости,При проведении процесса с образованием шлака вышеуказанного состава оказалось возможным подавлять вспенивание шлака,происходящего в результате металлургических реакций, протекающих с газообразованием. Кроме того, образование шлака такого состава позволяет осуществлять и последующие металЛУРЕИЧССКИС ПРОЦЕССЫ, такие, как, например,Экзотермические реакции и/ или получение расплава с определенным содержанием кремния.Железо и марганец в подавляющем больПШНСТВЕ случаев НЗХОДЯТСЯ В ШЛЗКС В виде монооксндов, Ре 0 соответственно Мп 0.При разливке расплава в ковш весьма существенное значение имеет возможность задания определенных температур расплава и металлургического шлака.Известен способ, по которому для установления заданных значений температур используют силикотермические реакции. При этих реакциях необходимое возрастание тештературы может быть достшнуто за счет использования РеБ. Однако, для того, чтобы при проведении таких сиэшкотермических реакций можно было предупредить переливание пены и исключить опасность чрезмерно интенсивного кипения, очень важно правильно выбрать состав металлургического шлака, который по вязкости и механической тазопроншхаемости отвечал бы требованиям последующих силикотермических стадий. Поэтому, при проведении процесса в рамках способа наиболее Целесообразно вводить в расплав при выпуске его в разливочиый ковш вступающие в экзотермические реакции добавки такие, как, например,51, А 1 или Экзотермические реагирующие сплавы. Благодаря контролю щлакового режима в соответствии с настоящим изобретением и образованию шлака вышеуказанного состава становится возможным ввести процесс с образованием большого количества шлака при использовании разливочных ковшей технически разумных размеров, не опасаясь, при этом,переполнения ковша.Проще всего, способ можно осуществить путем добавления в качестве флюса соединений,представляющих собой систему РеО-МЕО 5102, например, оливинов или пироксенов. Предпочтительно, в качестве флюса использовать форстерит, ортосиликат магния или железа.Таким образом, достигается направленное влияние на вязкость и температуру плавления шлака, причем, одновременно достигается и высокая газопроницаемость образующегося шлака, благодаря чему уменьшается вспениваемосгь его в разливочном ковше. Соедине 5 ВУ 713 С 1 бнив типа РеО-М 5 О-51 О 2 например, оливины или пироксены, сами по себе имеют высокую температуру плавления. При взаимодействии их с кислыми шлаками с высоким содержанием железа образуются соединения с температурами плавления 1100-1200 С, в результате чего,при температурах, при которых обычно проводится процесс, получается шлак с низкой вязкостью и высокой газопроницаемостью. Применение таких флюсов дает существенное преимущество по сравнению с обычно испольЗУСМЫМ ДЛЯ ЭТИХ ЦЕЛЕЙ ПЛЗВИКОВЫМ ЩПНТОМ. Хотя плавиковый шпат, как и известь, переходит в силикат кальция, однако, скорость реакции, при этом, значительно меньше, чем в случае использования, например, форстерита. Энергетически более благоприятная реакция в случае использования ортосиликатов магния и железа приводит к образованию нейтральных шлаков, что обеспечивает более длительный срок службы футеровки. Кроме того, при использовании вместо плавикового шпата силикатов, в частности, ортоснликата магния и ортосиликата железа, не образуется токсичных, загрязняющих окружающую среду, газов.Применение форс-герита, который сам по себе имеет высокую температуру плавления,приводит при взаимодействии его с 5102, СаО,РеО и Ре 203 к значительному снижению температуры плавления. Выделяющаяся, при этом, теплота смешения может быть полностью использована. При взаимодействии с кремнием образуется дополнительное количество 502, что тормозит образование дивиликата кальция, и в результате образуется моносшшкат кальция с более низкой температурой плавления.В частности, в случае переокислеиных расплавов стали с кислыми шлаками с высоким содержанием железа предлагаемое изменение состава шлака приводит к тому, что в последующем становится возможным проведение силикотермических реакций с малой склонностью к вспениванию.Кроме того, предлагаемый способ дает вознежность довольно точно устанавливать нужную температуру и проводить процесс при незначительном перегреве в плавильной печи перед выпуском расплава в разливочный ковш. Целесообразно при осуществлении способа добавлять в разливочный ковш СаО перед или в процессе выпуска расплава. Находящийся в ковше или попадающий в него в процессе выпуска СаО реагирует с кремнием по следующему уравнениюв результате чего происходит разогрев расплава. Вследствие протекания этой реакции, с одной стороны, происходит разогрев шлака, а сдругой стороны - происходит частичное восстановление входящего в состав шлака РеО,образующегося в результате неизбежного окисления железа в плавильном тигле для скрапа. В результате увеличивается степень извлечения металла. Для равномерного распределения выделяющегося в щлаке тепла по всей массе металла и для предупреждения сильною перегрева шлака, отрицательно воздействующего на футеровку разливочного ковша, расплав можно перемешивать с помощью аргона, вводимого через продувочный патрубок в днище ковша. Предпочтительно вводить СаО в количестве 4-16, а 51 - в кодшчестве 2-8 кг/т металла, что является оптимальным для протекания сшшлсотермической реакции. Стехиометрического и количественного превращеъшя можно добиться при введении СаО и 51 в массовом соотношении 41.Было установлено, что наиболее предпочтительными являются шлаки следующих составонОсуществляя контроль щлакового режима по способу можно, используя Ре 51, в частности Ре 51 (75 ), точно устанавливать нужное содержание кремния в расплаве. Предпочтительно, при этом, проводить процесс таким образом, чтобы содержание кремния в расплаВВ, УСТЗНВВЛИНЗСМОБ 33 СЧЕТ ИСПОЛЬЭОВННИЯ Ре 51, составляло 0,15-0,40.Осуществляя контроль Шлакового режима по способу, процесс выпуска расплава можно производить лишь с небольшим перегревом, в частности с перегревом в 10-30 С, причем, вводя в разлиночный ковш добавки, реагирующие с выделением тепла, можно предотвратить или,по меньшей мере, замедлить затвердевание расплава. Такой слабо перегретый металл (с перегревом 10-30 С) можно выпускать из плаВИЩЪНОО ТИГЛЯ ДЛЯ скрапа И ВМЕСТЕ С ОБОГЗ щенным РеО шлаком выливать в приемный разливочный ковш. Этот приемный ковш предварительно может быть нагрет до температуры15 ОО-1 бООС. Необходимое для проведения в разливочном ковше последующих вторит-ищи металлургических операций повышение температуры позволяет в дальнейзпем проводить в конвертере с добавкой или без добавки чугуна такие процессы, как обезгаживание, низкочастотная обработка и дополнительнаяпродувка. В процессе заполнения разлпвочного ковша, в него можно периодически вводить РеБ (75 ) и известь. По другому варианту в пустой раздшвочный ковш предварительно вводят известь и затем в процессе разливки непрерывно добавлшот в него РсБЕ (75 ).Государственное патентное ведомство Республики Беларусь.