Способ выплавки стали в электродуговой печи

 

СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ ПЕЧИ, включающий загрузку на подину печи флюса, смеси железорудного материала с восстановителем и скрапа с последукицим расплавлением и обработкой расплава диоксидом углерода, о т .л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повьшгения степени дефосфорации металла и стойкости футеровки печи, флюс загружают в количестве 9-13% от общей массы шихтовых материалов, причем в качестве флюса используют смесь, состоящую из известняка и доломита, взятых в соотношении 1:(О,7-1,0) крупностью 10-30 мм.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК заО С 21 С 5/52

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР по делАм изОБРетений и ОтнРытий ,ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН Й

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ - и., (21) 3563990/22-02 (22) 17.03.83 (46) 23.05.84. Бюл. 11 19 (72) В.M.Áîðèñoâ, М.Г.Крашенинников.

А.А.Казьмин, B.M.Скосырев, М.Г.Бойко, Т.С.Шишханов, А.С.Белкин, Е.Н.Ивашина, М.И.Пикус, А.А.Харитонов, В.И.Шлыков, С.Л.Русаков и П.И.Плотников (71) Московский ордена Октябрьской

Революции и ордена Трудового Красного

Знамени институт стали и сплавов (53) 669.187.25(088.8) (56) 1. Патент Японии Р 52-152811, кл. С 21.С 5/52, 1977.

2. Патент Японии У 51-45523, кл. С 21 С 5/52, 1976.

„„SU„„A (54) (57) СПОСОБ ВЬШЛАВКИ СТАЛИ В

ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ ПКЧИ, включающий sarрузку на подину печи флюса, смеси железорудного материала с восстановителем и скрала с последующим расплавлением и обработкой расплава диоксидом углерода, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения степени дефосфорации металла и стойкости футеровки печи, флюс загружают в количестве 9-13Х от общей массы шихтовых материалов, причем в качестве флюса используют смесь, состоящую из известняка и доломита, взятых в соотношении 1:(0,7-1,0)» крупностью

10-30 мм.

1 10937

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к способам получения металла из железорудных материалов в электродуговых печах-.

Известен способ получения стали с использованием в шихте электропечей железорудных и углеродсодержащих материалов, шлаковых составляющих и скрапа, сущность способа заключается в том, что доменный шлам, содержащий 1О около 327. углерода, смешивают с негашеной известью и полученную смесь загружают слоями в бадью. Эту слоистую шихту вводят в электропечь.

Количество загружаемой шламо-извест- 15 ковой смеси составляет 5-75 кг/т стали. Смешивание шлама со шлакообраэующей известью позволяет снизить содержание свободной влаги до заданных пределов и обеспечить слабоокис- 2Î лительную атмосферу в .ванне печи эа счет разложения гидроксида кальция и тем самым создать благоприятные условия для удаления фосфора (1).

Недостатками известного способа 25 являются повышенный вынос пыли, поскольку электрические дуги непосредственно контактируют с сыпучим, пылевидным материалом, насыщение расплава водородом вследствие разложения гидроксида кальция и образование при обработке металла давлением водородных трещин.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ, включающий загрузку на подину печи флюса, смеси железорудного материала с восстановителем и скрапа с последующим расплавлением и обработкой 4 расплава диоксидом углерода. Смесь железной руды и извести расплавляется с помощью полых электродов, через которые в расплав вдувается жидкий или газообразный восстановитель в смеси с гидроксидом углерода или паром. В результате вдувания восста.— новителя оксиды железа восстанавливаются, а подача СО> или Н О создает слабоокислительную атмосферу, способствующую переводу фосфора из расплава в шлак 2 ).

Недостатки известного способа: удорожание себестоимости готового

55 концентраций фосфора за счет вдувания диоксида углерода и низкой степени его использования, низкая стойкость футеровки печи за счет

08 агрессивного воздействия оксидного железистого расплава, большой вынос пыли.

Целью изобретения является повышение степени дефосфорации метал"- ла и стойкости футеровки печи.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему загрузку на подину печи флюса, смеси железорудного материала и скрапа с последующим расплавлением и обработкой расплава диоксидом углерода, флюс загружают в количестве 9-13% от общей массы шихтовых материалов, причем в качестве флюса используют смесь, состоящую иэ известняка и доломита, взятых в соотношении 1:(0,7-1,0), крупностью 10-30 мм.

Для глубокой дефосфорацпи металла в сложных системах при прочих равных условиях (высокой активности закиси железа и высокой основности шлака) необходимо создание окислительной атмосферы и поддержание низкой температуры расплава в период.дефосфорации. Это условие достигается за счет использования в качестве шлакообраэующих материалов смеси известняка и доломита. При этом окислительная атмосфера в ванне печи создается за счет выделения СО при диссоциации СаСОЗ и NgC03. Использование смеси известняка и доломита обусловлено возможностью организации окислительной атмосферы на продолжении всего периода дефосфорации за счет различия температур диссоциации карбонатов магния и кальция.

Лиссоциация NgCO начинается при

500-550 С и заканчивается при 720о

750 С, тогда как разложение СаСО> начинается при 700-720 С и заканчио вается в интервале температур о

920-950 С. Следовательно, выделение

СО протекает в интервале темпе2 о ратур 500-950 С и при определенном соотношении между известняком и доломитом, расходе этой смеси и способе ее загрузки можно организовать окисление расплава на протяжении всего периода дефосфорации. Кроме того, разложение карбонатов кальция и магния протекает со значительным поглощением тепла и препятствует перегреву металла. Указанные условия реализуются при загрузке смеси карбонатов кальция и магния на подину печи. Это обстоятельство объясняется

3708 4

1О

20

3 109 тем, что разложение известняка и доломита в этом случае протекает после расплавления и восстановления вышележащих слоеВ смеси железорудного материала с восстановителем и скрапа.

Теплоизолирующий слой железорудного материала, загружаемый на поверхность шлакообразующих, позволяет предотвратить диссоциацию карбонатов до полного расплавления всей садки и тем самым повысить эффективность использования окислительной способности углекислого газа. Интенсивное выделение С02, происходящее с поглощением тепла, после расплавления шихты обеспечивает поддержание температуры расплава на заданном уровне, создает благоприятные условия для удаления фосфора и перемешивания расплава. Таким образом, для осуществления глубокой дефосфорации металла необходимо соблюдение равенства между временем разложения карбонатов и временем (периодом) дефосфорации. Это равенство соблюдается только при оптимальном соотношении между известняком и доломитом и при оптимальном количестве этой смеси по .отношению к общему количеству шихтовых материалов, вводимых в печь.

Указанные технологические параметры определяют опытным путем в электродуговой печи емкостью 3 т.

Оптимальное соотношение между известняком и доломитом составляет

1:(0,7-1), а количество этой смеси находится в пределах 9-137 от общего количества шихтовых материалов. Отклонение от этих параметров приводит к нарушению равенства между временем диссоциации карбонатов и временем дефосфорации рас- плава, что сопровождается нарушением . режима дефосфорации и увеличением содержания фосфора в металле.

Наилучшие результаты получены при применении смеси известняка и доломита крупностьг 10-30 мм. При загрузке флюса, содержащего фракции

0-10 мм, наблюдается снижение интенсивности и продолжительности кипения расплава, что вызвано быстрым прогревом слоя флюса от горячей подины печи и частичной диссоциацией карбонатов до расплавления скрапа.

Это снижает эффективность использования флюса и приводит к повышению содержания фосфора в готовой стали.

При применении флюса, состоящего из фракций более 30 мм, время его диссоциации из-за ухудшения условий прогрева отдельных кусков увеличивается, а следовательно, затягивается период дефосфорации расплава.

Применение флюса такой крупности сопровождается всплыванием непрореагировавших кусков флюса (до 207 от общего количества) на поверхность металлической ванны. При загрузке смеси известняка и доломита крупностью 10-30 мм флюс на подине печи образует пористый газопроницаемый слой, прогреваемый в условиях интенсивного конвективного тепломассооб мена со скоростью, обеспечивающей выделение диоксида углерода на протяжении всего периода дефосфорации. При использовании флюса такой крупности доля всплывших кусков незначительна (до 57).. При соблюдении оптимальных условий процесса и своевременном скачивании первичного шлака (сразу же после прекращения кипения) расход шлакообразующих снижается более, чем в 1 5 .раза, а степень удаления фосфора достигает

87-92/.

К другим преимуществам предлагаемого способа, а именно загрузки шлакообразующей карбонатной смеси на подину печи, следует отнести защиту футеровки печи от агрессивного воздействия оксидного железистого расплава и снфкение выноса пыли вследствие усвоения пылевидных материалов расплавом, перетекающим из верхних горизонтов при расплавлении скрапа.

Пример. Плавки проводят на электродуговой печи емкостью 3 т, В состав загружаемой шихты входят следующие материалы: оленегорский суперконцентрат, литейный кокс крупностью 0,5-3 мм, стальной лом, известняк, содержащий 53Х СаО, и доломит с содержанием 21Х MgO,êðóïíîñòü смеси известняка и доломита составляет 0-100 мм. Эту смесь вводят в количестве 7-157. от общего веса шихтовых материалов. Расход смеси железорудного концентрата с коксом составляет 357 от веса садки. Расход кокса составляет 27Х. от веса концентрата. CMccb известняка и доломита, соотношение между которыми изменяется в пределах 1:(0,5-1,2), равномерным слоем загружают на подину печи.

1093708

Затем последовательно укладывают смесь концентрата с .коксом и слой скрапа. Расплавление шихты осуществляют на максимальной мощности трансформатора печи. 5

Для сравнения технико-экономических показателей несколько. опытных плавок проводят с загрузкой на подину

Соотношение между известняком и доломитом, доли

1:0,5

Показатели

130,7

Расход смеси известняка и доломита, %. от веса шихтовых материалов

1 1 1 1 1 1

9 13 7 9 11 13 15

Состав шихты

1000. 1000

27,25 27,25 суперконцентрат, кг

% (от веса садки) 27,25 27,25 27,25

27,25

270

27,25 углерод кокса, кг

270 270 270

270

270

270

% (от веса садки) 7,35 7,35

2400 2400

65,4 65,4

4,1

4,1

4,1

4,1

4,1 4,1

4,1 в том числе время расплавления

2,2 2,2

2,2 2,3 2,3

2,2

2,2

Время рафинирования, ч общее

1,9 1,9

0,6 0,6

rro фосфору

Содержание стали, %

0,008 0,009 0 005 0,002 0 0015 0,002 0,006

0,.2 0,019 0,02 0,018 0,018 0,018 0,017

Выход, кг

3000 3010 3020 3000 3000 3020 3000

600 600 600 600 600 610 600 металла шлака

1260 1260 1260 1260 1270 1290 1350

Расход электроэнергии, кВт .ч/т стали лом стальной, кг

% (от веса садки)

Общее время плавки, ч печи негашеной извести и обожженного доломита. Во всех опытах выплавляют подшипниковую сталь 11IXf5, в которой содержание S u P должно превышать

0,02 и 0,025% оговоренных ГОСТом

801-78.

Результаты исследований представлены в таблице.

1000 1000 1000 1000 1000

7,35 7.,35 7,35 7,35 7,35

2400 2400 2400 2400 2400

65,4 65,4 65,4 65,4 65,4

1,9 1,8 1,8 1,8 1,8

Ою8 Or 5 Оэ5 Оэ5 0 5

1093708

Продолжение таблицы

Соотношение между известняком и доломитом, доли

Показатели

131,0 1:1,2

1:0,8

Расход смеси известняка и доломита, . 7 от веса шихтовых материалов

Состав шихты

1000

1 суперконцентрат, кг 1000

1000 1000 1000 1000

1000

7 (от веса садки) 27,25

27,25

27,25

27,25 27,25 27,25 27,25

270 270 270 270 270 270

7,35 7,35 7,35 7,35 7,35 7,35

2400 2400 2400 2400 2400 2400

270 углерод кокса, кг

% (от веса садки) 7,35

2400 лом стальнои9 кг

65,4 65,4 65,4 65,4 65,4 65,4

65,4

7 (от веса садки) 4,2

4,1

4,2

4,0

4,2 4,1

4,1

2,3 2,3; 2,3 2,4 2,1 2,2

1,8

Время рафинирования, ч

18 18 18 19 20

2,2

2,0 общее по фосфору

1,2

0 5 0,5 0 5 0 5 0,7 0э7

Содержание стали, Ж

0,002 0,002 0,002 0,002 0,012 0,010 0,020

0,017 0,019 0,018 0,018 0,016 0,015 0,020

Выход, кг

3000 3010 3000 3020 3000 3000 3000 металла

600 900

610 620 600 610 620 шлака

Расход электроэнергии, кВт.ч/т стали 1260 1270 1260 1290 1260 1290 o . 1230 фосфора в стали. Содержание фосфора в оптимальных условиях процесса (отношение количества известняка к доломиту 1:(0.7-1) и расхода смеси

9-13Ж от веса шихтовых материалов) не

Из таблицы видно, что изменение соотношения между известняком и доло- митом, а также расхода этой смеси от веса шихтовых материалов оказывает существенное влияние на содержание

Общее время плавки, ч в том числе время расплавления

Известь и обожженный доломит на подину.Продувка расплава СО, (известньпЪ способ) Однако увеличение расхода элект5 роэнергии при выплавке стали по предлагаемому способу полностью компенсируется улучшением качества стали (резким уменьшением ликвационных раковин при непрерывной раз0 ливке и последующей прокатке заготонок), улучшением механических свойств стали и увеличением срока службы готовой подшипниковой продукции, при этом увеличивается стойкость футеровки подины печи.

Экономический эффект от внедрения изобретения составит 105666 руб./ год.

Составитель А. Прусс

Редактор Н. Рогулич Техред С.Мигунова

Корректор О. Билак

Заказ 3379/23 Тираж 540

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР . по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 9 1093708 10 превышает 01002Х, а ппи стклонении тогда как расход электроэнергии от этих парам. тров оно возрастает возрастает на 2,5-5Х. от 0,008 до 0,012Х (колонки 1, 2, 13).

По сравнению с известным способом содержание фосфора по предлагаемому способу снижается более чем на порядок.

Общее время плавки и время расплавления шихты возрастает по мере увеличения расхода смеси известняка и доломита и превышает величину этого показателя по сравнению с известным способом на 16,6-44,4Х. Однако общее время рафинирования и время дефосфорации сокращается на 13,6-18,2Х и 56-58Х соответственно. Выход шлака по предлагаемому способу по сравнению с известным снижается в 1,5 раза,