Способ выплавки стали в высокомощных дуговых печах

 

СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В ВЫСОКОМОЩНЫХ ДРУГОВЫХ ПЕЧАХ, включающий загрузку металлической шихты, шлакообразующих материалов и ввод газооб-разного кислорода непосредственно в зону шлакообразования, отличаю шийс я тем, что, с целью сокращения длительности плавки и улучшения условий окислительного рафинирования расплава, на подину печи загружают одной порцией известь в количестве ;30-45 кг на 1 т стали совместно с чугунной стружкой при соотношении 0,2-0,5 кг чзпгунной стружки на 1 кг извести и с момента включения печи вводят кислород с расходом 2-20 м /ч иа 1 т металлической шихты. (Л эо а: а

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 С 21 С 5/52

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

fl0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3722390/22-02 (22) 05.04,84 (46) 23.10.85. Бюл. И 39 (72) В. И. Мачикин, С. В. Шлем1со, Б. П. Крикунов, В, В. Парабин, В. Н. Шербина, Г. С. Легостаев, А. Г. Бондаренко, Б. В. Солодовников, А. П. Фоменко и Н. И. Попик (71) Донецкий ордена Трудового Красного

Знамени политехнический институт (53) 669.187.25 (088.8) (56) Строганов А. И. и др. Дуговые электропечи. — М.: Металлургия, 1912, с.224.

Авторское свидетельство СССР hl 420684, кл. С 21 С 5/52, 1974.

Авторское свидетельство СССР Н 651034, кл. С 21 С 5/52, 1979, Авторское свидетельство СССР 11"- 583173, кл. С 21 С 5/52, 1977.

Авторское свидетельство СССР N 901288, кл. С 21 С 5/52, 1982.

Авторское свидетельство СССР Н 537116, кл. С 21 С 5/52, 1976. (54) (57) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В

ВЫСОКОМОЩНЫХ ДРУГОВЫХ ПЕЧАХ, включающий загрузку металлической шихты, шлакообразующих материалов и ввод газооб-разного кислорода непосредственно в зону шлакообразования, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью сокращения длительности плавки и улучшения условий окислительного рафинирования расплава, на подину печи загружают одной порцией известь в количестве .30 — 45 кг на 1 т стали совместно с чугунной стружкой при соотношении

0,2 — 0,5 кг чугунной стружки на 1 кг извести и с момента включения печи вводят кислород с расходом 2 — 20 м /ч па 1 т э металлической шихты.

1!86652 2!

20

Изобретение относится к черной металлур- гии, в частности к электросталеплавильному производству.

1Яель изобретения -- сокращение длительности плавки и улучшение условий окислительного рафинирования расплава.

При выплавке стали в высокомощных печах загрузка извести на подину одной порцией в количестве 30 — 45 кг/т позволяет получить шлак с основностью (СаО/SiO>) на уровне 2,5 — 3,5 и в достаточном, с точкй зре- ния стабилизагши горения и экранирования луг, количестве. При меньшем количестве извести (c 30 кг/т) количество и основность образующегося шлака недостаточны для эффективной работы: уменьшается стабильность горения дуг и коэффициент использования напряжения; дефосфорирующаяся, способность такого шлака оказывается недостаточной для получения заданного содержания фосфора в металле. При большем количестве извести (> 45 кг/т) степень ее использования снижается: раствориться в шлаке за время плавления шихты она не успевает и происходит механический вынос ее, кроме того, при увеличении СаО в шлаке определенного уровня (> 60%) шлак загущается и его фосфоропоглотительная способность снижается, длительность плавки и расход электроэнергии при этом увеличивается.

Загрузка чугунной стружки совместно с известью лри соотношении 0,2 — 0,5 кг стружки на кг извести способствует более быстрому шлакообразованию. Низкая температура плавления чугунной стружки влечет быстрое образование расплава; окисление примесей чугуна (S i,Mn, С) при введении кислорода с одной стороны приводит к быстрому образованию шлака и растворению в нем извести, с другой — к повышению температуры за счет экзотермических реакций окисления примесей чугуна в зоне шлакообразования, что особенно важно в начальный период плавления шихты. Окисление углерода, присходящее при этом, вызывает вспенивание шлака и стабилизацию горения дуг. Все

1 это благоприятно сказывается на показателях работы печи: сокращается длительность плавки и расход электроэнергии. При загрузке совместно с известью чугунной стружки при соотношении менее 0,2 кг на 1 кг извести скорость шлакообразования и дефосфорации металла резко снижается, увеличивается длительность плавки. Загрузка в печь чугунной стружки совместно с известью в количестве более, чем 0,5 кг на 1 кг извести, сопряжена с определенными трудностями, так как масса

1 смеси (известь и чугунная стружка) получается больцюй и загрузить ес на полину одной порцией не представляется возможным, а при загрузке смеси вместе с металлошихтой эффективность использования извести снижается.

Введение кислорода в зону пшакообразования (в зону загрузки смеси извести и чугунной стружки) с момента включения печи с расходом 2 — 20 м /ч на 1 т металлической

3 шихты способствует разрыхлению смеси извести и чугунной стружки в начальный период плавления шихты, ускоряя тем самым процесс шлакообразования, повышает содержание в шлаке FeO, способствует вспениванию шлака и улучшению условий горения дуг.

При введении кислорода в зону цглакообра» зования через определенное время (5 в 15 мин) после включения печи условия шлакообразования ухудшаются, так как колодцы проплавляются в этом случае !пои выплавке стали в высокомоццгои печи) быстрее, и смесь оказывается под расплавом, растворение извести протекает ме!ьггенно, длительность плавки увеличивается.

Введение кислорода в период плавления шихты в зону непосредственного шлакообразования с расходом 2 — 20 м/ч. на 1.т металлической шихты обеспечивает оптимальные условия шлакообразования. Минимальные значения относятся к началу периода плавления шихты (с момента включения печи), максимальные — к концу периода плавления и зависят от качества металлической шихты (окисленность, плотность и т. д.) и массы присаженных на подину шлакообразующих материалов. При расходе кислорода менее 2 м /ч на 1 т металлической шихты эффект разрыхления смеси извести и чугунной стружки не достигается, недостаточна при этом и окисленность шлака, а следовательно, ухудшаются и условия дефосфорации металла.

При расходе кислорода более 20 м /ч на 1 т

3 металлической шихты увеличивается угар элементов, в первую очередь железа, что снижает выход годного металла. Кроме того, при таком расходе кислорода вследствие интенсивного перемешивания металла могут быть выбросы через гюрог рабочего окна.

Предлагаемый способ позволяет в условиях выплавки стали в высокомощных печах обеспечить .раннее шлакообразование, формирование в период плавления шихты и шлака в количестве

60 — 80 кг/т стали с основностью (СаО/SiO ), равной 2,5 — 3,0, которые стабилизируют горение длинных дуг, повышают коэффициент использования напряжения и способствуют успешному проведению процесса дефосфорации металла к концу периода плавления. Таким образом, Таблица 1

Соотношение чугунной стружки и извести сновность Содержаaica, ние в

Са()/рг! шлаке,% й

Колич ест- 0 во шлака щл в конце плавления, кг/т

Момент начаРасход кислорода в период плавления,м /ч на 1 т стали

Плав- Количество ла ввода кис порода извести на ка по дину, кг/т

Через 15 мин 1,5 — 10 после включения

0,15

1 25

46,0

1,6

15,2

Через 5 мин после включе2 — 10

0,30

2 25

50,0

16,0

1,6

Через 2 мин 2 — 15 после включе0,20

3 30

60,0

2,5

16,4 ния

4 40

0,35

С момента включения

2 — 20

76,0

3,2

18,0 лечи

Через 2 мин 4 — 20 после включе0,50

5 45

85,0

3,5

19,6 предлагаемый способ выплавки стали в высокомошных печах позволяет сократить длитель ность плавки и улучшить условия окислительного рафинирования расплава. Шлак периода расплавления может быть использован без обновления в окислнтельный период (фосфоропоглотительная способность его высока), что также способствует сокрашению длительности плавки и снижению расхода электро энергии.

Пример. Выплавку стали ШХ15 по предлагаемому способу осуществляют в опытно-промышленных условиях в 100 — тонной дуговой печи с трансформатором мощностью 63МВА.

Как на опытных, так и на сравнительных плавках металлошихта состоит из 25 — 30% оборотного лома, 10% чугунной стружки и 60 — 65% привозного лома с одинаковой насыпной плотностью. После выпуска преды дущей плавки на подину печи загружают одной порцией при помощи бросковой машины известь совместно с чугунной стружкой, укладывают трубку для ввода кислорода и загружают металлическую часть шихты. В качестве науглероживателя применяют кокс, который загружают на подину печи. При проведении опытных плавок количество извести в завалке изменяют от 10 до 50 кг на

1 т стали, а соотношение чугунной стружки

186652 4 .и извести — от 0,10 до 0,60. Кислород вводят непосредственно в зону шлакообразования кислородной трубкой и через фурму с момента включения печи через 2,5, 10 и 15 мип после включения, изменяя расход его от 1-5

3 (в начале плавления) до 10 — 30 м /ч на 1 т стали (в конце плавления).

Плавку по известной технологии проводят с загрузкой извести на подину (10 кг на 1 т стали) и в подвалку (15 кг на 1 т), при этом перед подвалкой в печь загружают железную руду (45 кг на 1 т стали) кислород вводят в печь через 10 мин после ее включения с расходом 4 — 10 м /ч 1 т стали.

В табл. 1 и 2 приведены характеристики и технико-экономические показатели опытных плавок в сопоставлении с плавкой по известной технологии. Из этих данных видно, что при выплавке стали по предлагаемому способу достигается минимальная длитеньность плавки,сокращается расход электроэнергии и улучшаются условия окислительного рафинирования, в частности дефосфорации расплава.

Так, в сравнении с выплавкой стали по известной технологии длительность плавки сокращается на 35 — 44 мин, расход электроэнергии снижается на 45 — 55 кВт ч/т, содержание фосфора в металле по расплавлении шихты составляет О,ООЯ вЂ” 0012%, что в два раза ниже, чем на сравнительной плавке.

1! 86652

Продолжение табл. 1

Соотношение,; чугунной стружки и извести

Количестсход кисло. да в период авления,м /ч

1 т стали

Количество извести на омент нач а ввода к орода одержа. ние и бяке,% сновно во шлака в конце плавления, кг/т ака, ка

0/Sl по дину, кг/т

50 (двумя 0 60, порциями) Через 5 мин после включе5 — 30

98,0

3,3

21,2 ния

10 кг/т на подину + Через 10 мин

+ )5 кг/т в подвалку+ после включе+ 15 кг/т железной руды ния

По известной

4 — 10

1,2

12,4 технологии

Таблица 2, gh=U /О„

Удельный расход электроэнергии, кВт - ч/т

Длительность плавки, ч-мин

Плавка

Содержание фосфора в металле по расплавл ении,%

0,88

0,018

0,90

0,016

0,012

0,009

0,93

85

0,96

0,97

0,011

0,92

0,012

По известной технологии 0,85

0,024

4 — 00 545

24 — коэффициент использования напряжения; напряжение в районе головок электрододержателя; напряжение на шинном пакете трансформатора; >", расчетный коэффициент распределения фосфора

+ 2,5 19(% „ь )+ 0,08 (oCaO)+ 0,4.

Р (4Pl 22350

19 1- = 19 ! /р) т — 16,0 +

Составитель Л. Магаюмова

Техред А.Кикемезей Корректор Т. Колб

Редактор H. Яцола

Заказ 6504/28

Подписное

Тираж 552

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

3-50 515

3 — 40 510

3-25 492

3-16 490

3 — 20 500

3 — 35 530

Ко эффициент распределения фосфора (% р)

Г Р

Расчетный коэффициент распределения фосфора при использовании шлака в окислительном периоде (т=1600 С), (/, v)»»

" =-тгч