способ выплавки рельсовой стали

Формула изобретения

Способ выплавки рельсовой стали, включающий выплавку стали сериями с подачей в дуговую электросталеплавильную печь металлошихты, содержащей металлолом и жидкий чугун, расплавление, окислительный период, раскисление в печи стали алюминием на всех плавках серии, а раскисление шлака в печи на последней плавке в серии - порошком кокса, дробленого ферросилиция и гранулированного алюминия, выпуск стали в ковш без шлака, присадку в ковш при выпуске шлакообразующей смеси и необходимых раскислителей и легирующих, отличающийся тем, что в ковш в качестве шлакообразующей смеси присаживают смесь, состоящую из извести и ванадийсодержащего конвертерного шлака, при соотношении (1,5-2,5):(0,3-0,8), соответственно, в количестве 1,8-3,3% от массы жидкой стали и необходимые кремний- и марганецсодержащие ферросплавы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам выплавки рельсовой стали в дуговых электросталеплавильных печах.

Известен выбранный в качестве прототипа способ выплавки рельсовой стали - прототип [1], включающий подачу в дуговую электросталеплавильную печь в качестве металлошихты металлолома и жидкого чугуна, расплавление, окислительный период, раскисление в печи стали алюминием и шлака порошком кокса, дробленого ферросилиция и гранулированного алюминия, выпуск плавки в ковш, присадку в ковш при выпуске твердой шлакообразующей смеси, состоящей из извести и плавикового шпата, отличающийся тем, что выплавку стали производят сериями, причем металлошихту первой плавки в серии дают массой на 10-15% больше массы металлошихты последующих плавок, а массу металлошихты последней плавки в серии уменьшают на 10-15%, окислительный период проводят до получения стали с содержанием углерода не менее 0,60% и температуры выше ликвидуса 180-240°С; причем сталь раскисляют на всех плавках серии алюминием в количестве 0,07-0,10% от массы металлошихты, а раскисление шлака в печи порошком кокса, дробленного ферросилиция и гранулированного алюминия в количестве, соответственно, каждого 0,09-0,10% от массы металлошихты проводят на последней плавке в серии, при выпуске первой и последующих плавок отсекают печной шлак, а последнюю плавку выпускают с печным шлаком, при выпуске плавок в ковш присаживают твердую шлакообразующую смесь, состоящую из извести и плавикового шпата, при соотношении (1,0-1,5): (0,3-0,5), соответственно, в количестве 3-3,3% от массы жидкой стали, и необходимые раскислители и легирующие.

Существенными недостатками данного способа выплавки рельсовой стали являются

- низкая сквозная степень усвоения ванадия при производстве стали;

- высокая себестоимость стали в связи с применением дорогостоящих ванадийсодержащих ферросплавов.

Известны способы производства ванадийсодержащих сталей с использованием ванадийсодержащего конвертерного шлака, причем ванадийсодержащий шлак присаживается в печь [2-5].

Существенными недостатками данных способов являются

- большая длительность плавки из-за проведения восстановления ванадия из ванадийсодержащего шлака в печи;

- высокий расход электроэнергии, электродов и огнеупоров;

- низкая степень извлечения ванадия из шлака;

- пониженный уровень физико-механических свойств в связи со значительной концентрацией в стали кислорода и загрязненностью стали неметаллическими включениями эндогенного типа.

Желаемыми техническими результатами изобретения являются

- повышение сквозного извлечения ванадия и снижение себестоимости стали.

Для этого предлагается способ выплавки рельсовой стали, включающий выплавку стали сериями с подачей в дуговую электросталеплавильную печь металлошихты, содержащей металлолом и жидкий чугун, расплавление, окислительный период, раскисление (в печи стали алюминием на всех плавках серии, а раскисление шлака в печи на последней плавке в серии - порошком кокса, дробленого ферросилиция и гранулированного алюминия), выпуск стали в ковш без шлака, присадку в ковш при выпуске шлакообразующей смеси и необходимых раскислителей и легирующих, отличающийся тем, что в ковш в качестве шлакообразующей смеси присаживают смесь, состоящую из извести и ванадийсодержащего конвертерного шлака, при соотношении (1,5-2,5):(0,3-0,8), соответственно, в количестве 1,8-3,3% от массы жидкой стали, и необходимые кремний и марганецсодержащие ферросплавы.

Соотношение и количество смеси выбрано, исходя из степени восстановления ванадия, а также исходя из рафинирующей и теплоизолирующей способности ковшевого шлака. При количестве шлака менее 1,8% от массы основность шлака не обеспечивает полного восстановления ванадия и велики теплопотери через шлак, при количестве шлака более 3,3% от массы необходимо значительное количество тепла для расплавления шлакообразующей смеси, а повышение кратности шлака приводит к снижению степени восстановления ванадия из шлака.

Заявляемый способ выплавки рельсовой стали был реализован при выплавке стали в дуговых электросталеплавильных печах ДСП-100И7. Выплавка проводилась по следующей схеме. Завалка первой плавки в серии по металлозавалке была на 10-15 т больше последующих завалок, а последней в серии плавки на 10-15 т меньше. Завалка состояла из 80-90 т металлолома и 3-8 т извести. Заливка чугуна в количестве 30-35 т проводилась из чугуновозного ковша посредством мостового крана при открытом своде после проплавления "колодцев" и частичного осаживания металлолома в печи. Окисление углерода проводили в печи до концентрации не менее 0,60% посредством продувки стали через сводовую водоохлаждаемую фурму, при этом температура в печи изменялась в пределах 1650-1710°С. Далее проводили раскисление стали чушковым алюминием в количестве 70-100 кг, а на последней в серии плавке проводили дополнительно раскисление шлака порошком кокса, дробленого ферросилиция и гранулированного алюминия по 100 кг каждого. При выпуске в ковш присаживали твердую шлакообразующую смесь, состоящую из извести (1500 и 2500 кг) и ванадийсодержащего конвертерного шлака (300-800 кг), и необходимые раскислители и легирующие. На опытных плавках использовался ванадийсодержащий конверторный шлак следующего химического состава: 16,0-18,8% V₂О₅; 10-13,5% SiO₂; 2,0-2,3% CaO; P 0,05%; 9,8-11,0% MnO. Параметры опытных плавок приведены в таблице.

Заявляемый способ обеспечивает снижение себестоимости стали на 4-8 долларов на тонну и увеличивает сквозное извлечение ванадия с 60-70 при использовании ферросплавов до 80-90%. при применении заявляемого способа.

Источники информации

1. Пат. РФ 2235790, С 21 С 5/52, 7/076.

2. А.С. 2133782, С 21 С 5/52.

3. А.С. 605839, С 21 С 5/52.

4. А.С. 836125, С 21 С 5/52.

5. А.С. 1046294, С 21 С 5/52.

Таблица Параметры опытных плавок
№ плавки	№ в серии	Марка стали	Смесь (известь и ванадийсодержащий шлак)	Масса смеси, %	Усвоение ванадия, %
1	1	НЭ76Ф	1,4:0,25	1,8	70
2	2	НЭ76Ф	1,6:0,4	2,0	87
3	3	НЭ76Ф	1,5:0,3	1,8	86
4	4	НЭ76Ф	1,6:0,5	2,1	88
5	1	НЭ76Ф	2,5:0,4	2,9	90
6	2	НЭ76Ф	2,6:0,8	3,2	92
7	3	НЭ76Ф	2,0:0,5	2,5	89
8	4	НЭ76Ф	2,0:0,5	2,5	88
9	5	НЭ76Ф	2,0:0,8	2,8	95
10	6	НЭ76Ф	2,0:0,7	3,2	95
11	7	НЭ76Ф	2,4:0,6	3,0	93
12	1	НЭ76Ф	2,3:0,8	3,3	92
13	2	НЭ76Ф	1,9:0,4	2,3	86
14	3	НЭ76Ф	2.6:0,3	2,9	70
15	4	НЭ76Ф	2,5:0,6	3,4	88
прототип		НЭ76Ф			60-70