способ выплавки рельсовой стали
Классы МПК: | C21C5/52 получение стали в электрических печах C21C7/076 использование шлаков или флюсов в качестве обрабатывающих агентов |
Автор(ы): | Павлов Вячеслав Владимирович (RU), Козырев Николай Анатольевич (RU), Дементьев Валерий Петрович (RU), Годик Леонид Александрович (RU), Кузнецов Евгений Павлович (RU), Моренко Андрей Владимирович (RU), Сычев Павел Евгеньевич (RU), Обшаров Михаил Владимирович (RU), Данилов Александр Петрович (RU) |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2005-03-28 публикация патента:
10.01.2007 |
Изобретение относится к металлургии, в частности к способам выплавки рельсовой стали в дуговых электросталеплавильных печах. Способ включает 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. 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. Изобретение позволяет увеличить сквозное извлечение ванадия до 80-90%. 1 табл.
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 |
Класс C21C5/52 получение стали в электрических печах
Класс C21C7/076 использование шлаков или флюсов в качестве обрабатывающих агентов