способ легирования стали марганцем в мартеновских печах

Формула изобретения

Способ легирования стали марганцем в мартеновских печах, включающий скачивание шлака из печи, наведение нового шлака, присадку в печь в расплав металла марганецсодержащего материала, отличающийся тем, что в качестве марганецсодержащего материала используют низкофосфористую оксидную марганцевую руду, которую с расходом 4-8 кг/т стали, обеспечивающим снижение температуры металла в момент присадки руды не более 20^o, присаживают в печь после скачивания шлака по достижении содержания углерода в металле на 0,10-0,25% выше верхнего значения его марочного содержания в готовой стали и при температуре металла на 60-80^oС выше температуры ликвидус, при этом количество наведенного шлака с основностью 2,0-3,5 поддерживают в пределах 6-8% от массы металла, после чего для раскисления шлака присаживают смесь порошка кокса и ферросилиция в соотношении 1: 3, соответственно, с расходом 0,25-0,95 кг/т стали.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам производства стали в мартеновских печах.

Известен выбранный в качестве прототипа способ выплавки стали в мартеновских печах [1]. Однако при данном способе выплавки велик расход марганцевых ферросплавов при низком сквозном извлечении марганца.

Известны способы прямого легирования стали марганцем, при которых марганец вводится в виде марганецсодержащих оксидных материалов [2]. Однако присадки марганцевой руды в завалку не позволяют значительно увеличить извлечение марганца, так как в период плавления происходит интенсивное окисление марганца, который вместе со спускаемым шлаком удаляется из печи.

Известны также способы производства стали [3, 4], при которых марганцевая руда в смеси с раскислителями вводится при выпуске стали из печного агрегата в ковш. При этом большие тепловые потери не позволяют быстро сформировать гомогенный жидкотекучий шлак, способствующий повышению сквозного извлечения марганца из шлака, шлаковые включения не успевают всплыть из глубинных слоев металла и загрязняют сталь неметаллическими включениями. Введенный в состав, смеси алюминий значительно загрязняет сталь тугоплавкими включениями корунда Аl₂O₃, снижающими качество стали (снижаются механические свойства, увеличивается общий индекс загрязненности стали неметаллическими включениями). Кроме того, в связи со значительным содержанием фосфора в марганцевых рудах увеличивается содержание фосфора в готовой стали, что приводит к увеличению хладоломкости металла.

Желаемыми техническими результатами изобретения являются: снижение расхода марганцевых ферросплавов, увеличение степени сквозного извлечения марганца, повышение качества стали (за счет снижения содержания фосфора и уменьшения загрязненности стали неметаллическими включениями).

Для достижения этого в качестве марганецсодержащего материала используется низкофосфористая оксидная марганцевая руда, которую с расходом 4 - 8 кг/т стали, обеспечивающим снижение температуры металла в момент присадки руды не более 20^oC, присаживают в печь после скачивания шлака по достижении содержания углерода в металле на 0,10-0,25% выше верхнего значения его марочного содержания в готовой стали и при температуре металла на 60-80^oС выше температуры ликвидус, при этом количество наведенного шлака с основностью 2,0-3,5 поддерживают в пределах 6-8% от массы металла, после чего для раскисления шлака присаживают смесь порошка кокса и ферросилиция в соотношении 1:3 соответственно с расходом 0,25-0,95 кг/т стали.

Заявляемые пределы подобраны на опытных плавках, проведенных в 420-тонных мартеновских печах экспериментальным путем.

Присадки марганцевой руды в металл, содержащий углерод выше верхнего марочного содержания не более 0,10%, не позволяют до начала раскисления осуществить выравнивание температуры по глубине ванны и выполнить очищение металла от неметаллических включений, внесенных рудой.

Введение марганцевой руды при содержании углерода в металле выше верхнего марочного содержания более 0,25% снижает извлечение марганца из руды за счет потерь его со спускным шлаком.

При температуре стали менее 60^oC над температурой ликвидус процесс восстановления марганца из шлака значительно замедляется, снижается сквозное извлечение марганца, увеличивается длительность плавки. Напротив, при температуре стали более 80^oС над температурой ликвидус скорость восстановления резко возрастает, при этом возможны выбросы металла и шлака из печи.

Расход марганцевой руды 4,0-3,0 кг/т стали, обеспечивающий снижение температуры стали в момент присадки не более 20^oС, позволяет оптимизировать извлечение марганца из руды, связанное с минимальным расходом марганцевых материалов при получении требуемой температуры стали для процесса легирования марганцем.

При повышении основности, более 3,5, значительно повышается кратность шлака (повышается количество наведенного шлака более 8% от массы металла), растут эксплуатационные затраты, снижается извлечение марганца. При основности металла менее 2,0 падает кратность шлака (количество шлака менее 6% от массы металла), повышается относительное содержание SiO₂ в шлаке, не связанных с СаО в соединение типа CaOSiO₂, в связи с чем образуются силикатные соединения типа MnOSiО₂, из которых извлечение марганца затруднено.

Заявляемое соотношение порошка кокса и ферросилиция и расход смеси обеспечивают наибольшее извлечение марганца ив шлака, причем при несоблюдении соотношения возможно локальное загрязнение стали силикатными включениями.

Заявленный способ был реализован при выплавке стали в 420-тонных мартеновских печах. Использовалась руда месторождения Ушкатын - III следующего химического состава, мас.%: Мn_общ. 39,8: МnО 56,6; SiO₂ 22,1; Fе_общ. 1,6; Р 0,06; S 0,08. Параметры опытных плавок приведены в таблице. На опытно-промышленных плавках сквозное извлечение марганца составляет 40-48% против 35-40% из марганцевых ферросплавов, сокращен расход марганцевых ферросплавов, содержание фосфора снижено в среднем на 0,001%, общий индекс загрязненности корундовыми неметаллическими включениями уменьшен в 1,5 раза, повышены механические свойства стали (предел прочности и текучести увеличены на 10 МПа).

Список источников

1. Технологическая инструкция ОАО "КМК" ТИ 103-185-99 "Выплавка стали в мартеновских печах".

2. Металлург.-1358.- 4.- С.12-13.

3. SU а.с. 1298250, кл. С 21 С 7/06.

4. SU а.с. 1768649, кл. С 21 С 7/06.