Обработка металла на установке «печь-ковш»
4.1 После слива плавки из конвертера, отбора пробы металла и измерения температуры, сталеразливочный ковш выдается в разливочный пролет и передается в пролет участка ВОС.
4.2 Поступивший на участок ВОС сталеразливочный ковш с металлом устанавливается на сталевоз установки «печь-ковш» и подается в позицию обработки. Длительность передвижения ковша после слива металла из конвертера до постановки в позицию обработки на установке «печь-ковш» должна быть не более 25 мин.
4.3 По прибытии сталеразливочного ковша на установку «печь-ковш», в систему автоматизации УРОВЕНЬ 2 вводятся данные номера плавки, марки стали, ориентировочной массы металла в сталеразливочном ковше.
4.4 На ковш опускается крышка установки «печь-ковш», зазор между крышкой и краем сталеразливочного ковша должен быть не более 50 мм, подсоединяется шланг для подачи аргона через донную фурму. При производстве металла с верхним регламентированным содержанием азота 0,015 % и более допускается применение в качестве продувочного газа азота.
4.5 Производится измерение толщины шлака с помощью металлической трубки – стержня. Трубка опускается в расплав на глубину 0,5 м, выдерживается в течение 10 – 15 с и извлекается из расплава. Толщина шлака измеряется по длине зашлакованной поверхности трубки, от отгоревшего в металле торца трубки до свободного от шлака участка. При необходимости определения химического анализа шлака, он отбивается от трубки и направляется в лабораторию
4.6 В случае поступления на установку «печь-ковш» плавки с твёрдым «коржом» шлака, препятствующим измерению толщины шлака и температуры, производится расплавление шлака путём электродугового нагрева в течение от 1 до 3 мин, после чего производится измерение температуры металла.
4.7 Усреднительная продувка начинается с расхода 600-800 л/мин (интенсивное перемешивание). Оценка качества донного перемешивания металла производится сталеваром визуально. Расход аргона в течение всей обработки плавки должен обеспечивать перемешивание стали без выплесков металла и шлака.
4.8 Интенсивность перемешивания металла зависит от периода обработки.
Наиболее интенсивное перемешивание устанавливается в периоды усреднительной продувки (в начале обработки плавки), растворения ферросплавов и проведения десульфурации металла.
В периоды нагрева и очистительной продувки (перед отдачей плавки на МНЛЗ) перемешивание производится без оголения зеркала металла.
4.9 В случае слабого перемешивания металла, даже при максимально установленном расходе аргона, или при невозможности визуально оценить качество продувки из-за большого количества шлака, может производиться совместная продувка металла аргоном с использованием верхней аргонной фурмы.
Суммарный расход аргона через верхнюю аргонную фурму и через донную фурму устанавливается таким, чтобы не допустить выбросы металла и шлака из сталеразливочного ковша.
4.10 После перемешивания металла в течение не менее 1 мин производится первый замер температуры металла.
4.11 Рекомендуемая температура металла на установке «печь-ковш» указывается в технологической документации на выплавку данной марки стали.
4.12 При наличии донной продувки на открытое зеркало металла допускается вводить углеродсодержащий материал для получения содержания углерода на нижнем пределе.
Необходимое количество углеродсодержащих материалов, вводимых на открытое зеркало металла, определяется с учетом химического состава ковшевой пробы металла, взятой после его слива из конвертера.
При отсутствии открытого зеркала корректировка металла по содержанию углерода производится порошковой углеродсодержащей проволокой.
4.13 С целью гомогенизации расплава по химическому составу, температуре и для разжижения ковшевого шлака начинается электроподогрев металла в течение 2-5 мин с одновременной присадкой шлакообразующих материалов (извести и разжижителей) и наведением шлака. Нагрев начинается с четвертой ступени и при необходимости величина ступени нагрева постепенно увеличивается.
4.14 Расход шлакообразующих материалов зависит от исходного химического состава стали по ковшевой пробе; заданного химического состава стали; температуры металла; необходимости вакуумирования; количества шлака, попавшего в сталеразливочный ковш при сливе металла из конвертера и других факторов.
4.15 В процессе обработки температура отходящих газов перед рукавным фильтром должна быть не более 130 °С.
4.16 После первоначального подогрева электроды поднимаются, проверяется пропускная способность донной фурмы, оценивается жидкоподвижность шлака и его количество по высоте над зеркалом металла, измеряется температура металла.
4.17 Ориентировочная скорость нагрева металла, без отдачи шлакообразующих материалов и ферросплавов, при длительности нагрева не менее 3 мин, указана в таблице 1.
Таблица 1
| Ступень нагрева | Скорость нагрева металла, °С/мин |
| Четвертая ступень | 2,0 |
| Пятая ступень | 3,0 |
| Шестая ступень | 4,0 |
4.18 Раскисление шлака производится в начале обработки, после ввода двух навесок ТШС, алюминиевой дробью в количестве от 0,4 до 0,7 кг/т стали. Металл, предназначенный для производства колес, бандажей и рельс, раскисляется мелким (фракция не более 20 мм) ферросилицием в количестве от 0,70 до 1,0 кг/т стали или кусковым силикокальцием в количестве от 0,50 до 0,70 кг/т стали.
4.19 Для восстановления марганца из ковшевого шлака, при обработке металла с регламентированным нижним пределом по содержанию марганца в готовой стали не менее 1,0 %, расход раскислителей шлака на установке «печь-ковш» увеличивается в 1,5 – 2,0 раза.
4.20 Для визуальной оценки шлака отбирается проба шлака согласно пункта 4.5. После охлаждения часть шлака отправляется пневмопочтой на экспресс-участок конвертерного цеха лаборатории аналитического контроля (ЛАК) ЦЛК для определения химического состава.
Рекомендуемое содержание FeO в шлаке должно быть не более 1,2 %.
4.21 В зависимости от жидкотекучести и цвета шлака (таблица 2), по ходу нагрева добавляется ТШС с различным соотношением извести и разжижителей.
Таблица 2
| Цвет шлака | Характеристика |
| Черный | Массовая доля FeO+MnO более 2 %. Шлак необходимо дополнительно раскислить Al |
| Серый | Массовая доля FeO+MnO от1 до 2 %. Необходимо дальнейшее раскисление шлака Al |
| Белый, светло- серый или желтый | Шлак нормально раскислен. Желтый цвет указывает, что десульфурация прошла |
| Зеленый | Шлак содержит повышенное содержание оксида алюминия Al2O3 |
4.22 Производится предварительное раскисление металла алюминиевой проволокой и через 3 – 5 мин продувки отбирается первая проба металла, измеряется температура. Измерение температуры по ходу доводки производится не ранее чем через 1 мин после подъема электродов. Определяются время и скорость дальнейшего нагрева.
4.23 После получения химического анализа первой пробы металла добавляются легирующие элементы в необходимом количестве и через 5 – 7 мин после ввода последней порции ферросплавов и легирующих отбирается вторая проба металла.
4.24 Легирование стали ванадием, ниобием, молибденом, титаном на установке «печь-ковш» производится в следующем порядке:
- при выплавке стали, предназначенной для разливки на МНЛЗ № 4, легирование производится порошковой проволокой с соответствующим наполнителем;
- при выплавке стали, предназначенной для разливки на МНЛЗ № 1, МНЛЗ № 2, МНЛЗ № 3, и разнице между максимальным и минимальным значениями ванадия, ниобия, титана – не более 0,02 %, молибдена – не более 0,05 %, легирование производится порошковой проволокой с соответствующим наполнителем;
- при выплавке стали, предназначенной для разливки на МНЛЗ № 1, МНЛЗ № 2, МНЛЗ № 3, и разнице между максимальным и минимальным значением ванадия, ниобия, титана – более 0,02 %, молибдена – более 0,05 %, легирование производится соответствующими кусковыми ферросплавами.
4.25 Ориентировочное снижение температуры, °С, при присадке 1 т:
ферромарганца.................................................................................... 10
ферросилиция......................................................................................... 5
феррохрома.......................................................................................... 13
силикомарганца.................................................................................... 10
никеля....................................................................................................... 9
ТШС......................................................................................................... 15
4.26 Усвоение базовых элементов при доводке плавки на установке «печь-ковш» приведено в таблице 3. При выплавке малокремнистых марок стали усвоение элементов принимается ближе к нижнему пределу, при выплавке марганцовистых марок стали – ближе к верхнему.
Таблица 3
| Базовый элемент | Усвоение, % |
| Марганец | 80-100 |
| Кремний | 60-85 |
| Титан | 50-80 |
| Ниобий | 70-95 |
| Ванадий | 95-100 |
| Хром | 90-100 |
| Никель | 90-100 |
| Молибден | 90-100 |
| Медь | 95-100 |
| Бор | 60-80 |
| Алюминий (проволока) | 20-70 |
| Алюминий (кусковой) | 20-40 |
| Кальций (проволока) | 10-20 |
| Кальций (кусковой) | 3-5 |
4.27 После получения химического анализа второй пробы производится корректировка химического состава металла с добавлением необходимого количества раскислителей и легирующих элементов и последующей продувки металла аргоном не менее 3 мин.
4.28 При производстве металла, подвергающегося вакуумной обработке, в конце обработки на установке «печь-ковш» в сталеразливочный ковш отдается корундовый нейтрализатор шлака (МКНФ или ШОК максимум 90Б). Расход – 0,7 кг/т стали.
4.29 После получения заданной температуры и требуемого химического состава стали, в зависимости от остаточного содержания алюминия и содержания кальция в пробе металла в сталеразливочном ковше, содержания алюминия в промежуточном ковше на предыдущей плавке, производится ввод в металл алюминиевой проволоки со скоростью от 3 до
6 м/с. Не менее чем через 3 мин продувки металла аргоном после ввода алюминиевой проволоки, вводится порошковая силикокальциевая или феррокальциевая проволока со скоростью от 3 до 6 м/с.
Продолжительность очистительной продувки металла после ввода силикокальциевой проволоки должна быть не менее 3 мин. Продувка производится с расходом газа, обеспечивающим перемешивание металла в ковше без оголения зеркала металла.
4.30 Рекомендуемое содержание алюминия и кальция в металле после ввода порошковой проволоки указано в таблице 4.
Таблица 4
| Назначение металла | Массовая доля элемента, % | |
| алюминия | кальция | |
| Колеса, бандажи, кольца | ≤ 0,005 | ≥ 0,0010 |
| Рельсы | ≤ 0,005 | ≥ 0,0010 |
| Трубная заготовка | ≥ 0,015 | ≥ 0,0020 |
| Заготовка для листа | ≥ 0,020 | ≥ 0,0020 |
| Квадратная заготовка | ≥ 0,008 | ≥ 0,0016 |
| Остальной прокат | ≥ 0,015 | ≥ 0,0020 |
| Примечание – При производстве стали с регламентированной массовой долей алюминия, остаточное содержание алюминия должно соответствовать требованиям заказа. |
4.31 При отсутствии на установке «печь-ковш» алюминиевой проволоки допускается вводить на открытое зеркало металла кусковой алюминий в количестве, обеспечивающем требуемое содержание алюминия.
4.32 При производстве марок стали с регламентированным содержанием серы, корректировка металла по содержанию серы производится серосодержащей порошковой проволокой. Ввод серосодержащей проволоки производится в конце обработки плавки, после ввода силикокальциевой проволоки и очистительной продувки металла аргоном. Продолжительность продувки между вводом силикокальциевой и серосодержащей проволоки должна быть не менее 3 мин. После ввода серосодержащей проволоки производится очистительная продувка металла аргоном продолжительностью не менее 3 мин.
4.33 В конце обработки, не ранее чем через 3 мин после последнего ввода порошковой проволоки, производится измерение температуры металла.
4.33.1 Температура металла в сталеразливочном ковше первой плавки в серии, при замене промежуточного ковша и подаче металла на установку «печь-ковш» в ковше с новой футеровкой, должна быть на 5 °С выше указанной для данной марки стали.
4.33.2 Температуру металла персоналу установки «печь-ковш» заказывает сменный мастер МНЛЗ.
4.34 Не разрешается производить подогрев металла в сталеразливочном ковше после ввода порошковой силикокальциевой проволоки при его окончательном модифицировании.
4.35 Продолжительность обработки металла на установке «печь-ковш» должна составлять, мин, не менее:
для марок стали, предназначенных для производства рельсов, колес, колец, бандажей, осей............................................................................................... 30
для остальных марок стали............................................................... 25.
4.36 Время передачи сталеразливочного ковша с установки «печь-ковш» на вакууматор не должно превышать 15 мин. Время между окончанием обработки металла на установке «печь-ковш» и началом разливки металла на МНЛЗ должно обеспечивать серийность разливки и не превышать 20 мин (15 мин для плавки, которая подается перед сменой промежуточного ковша на МНЛЗ). Увеличение указанного выше времени производится по согласованию со сменным мастером МНЛЗ или начальником смены.
4.37 Если МНЛЗ или вакууматор не готовы к приему металла, то температура металла в ковше поддерживается периодическим подогревом металла на 4 – 5 ступени трансформатора.
Порошковая и алюминиевая проволока в этом случае вводятся при полной готовности МНЛЗ к работе.
4.38 Доводку по химическому составу металла, подлежащего вакуумированию, допускается производить в процессе вакуумирования.
4.39 После окончания доводки стали по температуре и химическому составу отбираются пробы металла и шлака, сталеразливочный ковш выдается из позиции обработки в позицию крана. Передача металла на МНЛЗ без данных химического состава и без окончательного измерения температуры запрещается.
4.40 При неготовности МНЛЗ к разливке, металл, подвергшийся вакуумной обработке, передается на установку «печь-ковш». Температура металла в ковше поддерживается периодическим подогревом металла на 4 – 5 ступени трансформатора.
Перед передачей плавки на МНЛЗ металл проходит повторное раскисление и вакуумную обработку.
4.41 При передаче металла на МНЛЗ № 1, МНЛЗ № 3 в сталеразливочный ковш на поверхность шлака для утепления металла равномерно подается утепляющая смесь.
Расход утепляющей смеси для плавок, разливаемых на МНЛЗ № 1:
- сортамент для производства транспортного металла - не менее десяти мешков на ковш (не менее 100 кг на ковш);
- остальной сортамент – не менее шести мешков на ковш (не менее 60 кг на ковш).
Расход утепляющей смеси для МНЛЗ № 3:
- двухручьевой вариант разливки - не менее десяти мешков на ковш (не менее 100 кг на ковш);
- четырехручьевой вариант разливки – не менее шести мешков на ковш (не менее 60 кг на ковш).
При передаче сталеразливочного ковша на вакууматор утепляющая смесь в ковш не присаживается.
4.42 После отдачи утепляющей смеси на ковш устанавливается крышка (кроме МНЛЗ, оборудованных стационарными крышками) и ковш подается на МНЛЗ.
ДЕСУЛЬФУРАЦИЯ МЕТАЛЛА
5.1 Для проведения десульфурации производится раскисление поверхностного шлака присадкой алюминиевой дроби в количестве от 0,4 до 0,7 кг/т стали. Для десульфурации металла, предназначенного для производства колес, бандажей, рельс, используется мелкий ферросилиций в количестве от 0,70 до 1,00 кг/т стали. При обработке стали с массовой долей кремния не более 0,03 % для раскисления шлака используется только первичный алюминий.
5.2 Металл продувается аргоном, перемешивание металла должно обеспечить полное растворение алюминия (кремния) в шлаке для снижения его окисленности. При недостаточном перемешивании металла аргоном, подаваемом через донную фурму, производится продувка металла через верхнюю аргонную фурму.
5.3 Производится электродуговой нагрев металла, во время которого, для наведения высокоосновного жидкоподвижного шлака, присаживаются компоненты ТШС, состоящей из извести и плавикового шпата. Шлакообразующие материалы присаживаются разовыми порциями, масса порции должна быть не более 500 кг.
5.4 Электродуговой нагрев должен обеспечивать полное растворение шлакообразующих материалов и получение жидкоподвижного рафинировочного шлака.
5.5 После наведения шлака устанавливается максимально-возможный расход аргона на донную фурму (исключающий выплески металла и шлака). Для интенсификации перемешивания металла и шлака рекомендуется производить совместную продувку металла аргоном с использованием верхней аргонной и донной фурм.
5.6 Продолжительность продувки после наведения шлака должна составлять не менее 5 мин. В период проведения десульфурации рекомендуемое содержание алюминия в металле должно быть не менее 0,030 % (кроме металла, предназначенного для производства колес, бандажей, рельс).
5.7 Для оценки состава шлака, после его полного усреднения, отбирается проба шлака. Отбор пробы шлака производится согласно 4.5.
5.8 Визуально шлак анализируется по цвету в соответствии с таблицей 2. Цвет шлака изменяется по степени его окисленности (содержанию FeO и MnO) от черного к белому. Появление белого шлака означает, что шлак нормально подготовлен для проведения процесса десульфурации стали.
5.9 Для полного определения химического состава, шлак пневмопочтой отправляется в экспресс-участок конвертерного цеха ЛАК ЦЛК. Рекомендуется отправлять 2 пробы шлака: первую – отобранную после проведения усреднительной продувки, вторую – после наведения белого шлака.
5.10 Для обеспечения наилучшего результата десульфурации стали в ковше массовая доля FeO в шлаке должна быть не более 1,0 %.
5.11 Для проведения процесса десульфурации дополнительно могут использоваться порошковая проволока с наполнителем феррокальций или силикокальций и кальцинированная сода.
5.12 В случае, если шлак имеет темный цвет (что свидетельствует о высоком содержании FeO в шлаке), дополнительно производится раскисление шлака алюминиевой дробью в количестве не более 0,6 кг/т стали.
5.13 При содержании серы выше требуемого значения для данной марки стали производится дополнительная продувка с максимально возможным расходом аргона.
5.14 При температуре металла менее требуемых значений производится дополнительный электродуговой нагрев.