Способ выплавки стали

 

СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ, включающий завалку лома и шлакообразующих материалов, ввод отработанной футеровки алюминиевых электролизеров , заливку жидкого чугуна и продувку металла кислородом, о тличающийся т.ем, что, с целью увеличения расхода лома и снижения длительности плавки, отработанную футеровку алюминиевых электролизеров загружают в количестве 10-25 кг/т стали, причем 20-50% ее количества вводят в жидкий чугун за 20-30 мин до его слива, а 50-80% вводят на подину печи с присадкой на него шлакообразующих материалов и лома.

„„SU„„1189 8

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСЛЮЛИН (51)4 С 21 С 5/04

ЗСЕИКВЩ q

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3699820/22-02 (22) 14. 02. 84 (46) 07.11.85. Бюл, Р 41 (71). Ждановский металлургический институт (72) Л.Ю.Назюта, Г.Ç.Гизатулин, Н.А.Гуров, Г.M.Белопольский, И.В;Куликов, В.С.Кальченко, А.М.Овсянников, А.Ф.Папуна, Г.И.Налча, А.Ф.Лузан и И.Н.Симонов (53) 669.045.516(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 246542, кл. С 21 С 5/04, 1967.

Авторское свидетельство СССР

У 988877, кл. С 21 С 5/28. (54) (57) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ,. включающий завалку лома и шлакообразующих материалов, ввод отработанной Футеровки алюминиевых электролизеров, заливку жидкого чугуна и продувку металла кислородом, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения расхода лома и снижения длительности. плавки, отработанную Футеровку алюминиевых электролизеров загружают в количестве 10-25 кг/т стали, причем 20-50Х ее количества вводят в жидкий чугун за 20-30 мин до его слива, а 50-807 вводят на подину печи с присадкой на него шлакообразующих материалов и . лома.

11898

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к способам выплавки стали s мартеновских печах.

Цель изобретения - увеличение расхода чугуна и снижение длительности плавки.

Отработанная футеровка алюминиевых электролиэеров представляет собой куски 10-1500 мм. Наличие крупных фракций более 400 мм, как .t0 правило, не превышает 15%. В чугуновоэный ковш такие куски загружают после предварительного. дробления.

Согласно химическому анализу материал содержит от 40 до 80% угле- 15 рода, от 10 до 20% А1 0з и А1мет, от. 10 до 35% NaF и На АЗР, не более

0,6% серы. Использование материала в мартеновском производстве возможно в недробленом и дробленом состо- 20 янии.

Наличие в составе отработанной футеровки наряду с теплоносителем (углеродом, карбидом алюминия) раэжижающих сталеплавильный шлак ком- 25 понентов (NaF и А1 0 ) расширяетдиапаэон его применения. Как показали результаты расчетов. тепловых балансов мартеновского и конвертерного способов выплавки стали, ис- у0 пользование отработанной футеровки в качестве дополнительного теплоносителя с целью сокращения расхода чугуна возможно при его расходе более 5 кг/т стали. Однако при этом

35 . за счет дополнительного поступления в шлак разжижающих компонентов (от 6 до 16% от веса шлака) значительно повышается его жидкотекучесть и склонность к вспениванию . Присутствие в шлаке стабилизирующих пену сажистых частиц углерода делает процесс неуправляемым, усложняет .перемешивание ванны и значительно снижает производительность агрегата. 4 .1.

Некоторое увеличение верхнего предела использования в сталеплавильном переделе, отработанной футеровки с, может быть достигнуто за счет скачи- вания начального шлака. Однако карди-50 нальным решением вопроса является рассредоточение присадок материала по всему периоду рафинирования. В мартеновском переделе загрузка материала в период доводки не дала поло- 55, жительных результатов иэ-за низкого удельного веса и длительного пребывания в шлаковой фазе. Ввод материала необходимо осуществлять в металлическую фазу. Наиболее удобными оказались режимы загрузки отработанной футеровки на подину печи под слой шлакообраэующих, лома и чугуна и s жидкий чугун до момента его слива в печь, Эти приемы позволяют увеличить расход материала до 10 кг/т стали,.

Технологические показатели таких плавок в условиях 900-т мартеновских печей представлены в табл, 1.

Их анализ показал, что,ввод футеровки на подину печи под шлакообразующие удлиняет период ее взаимодействия с металлической ванной. На ряде плавок наблюдалось всплывание футеровки в ванну в конце полировки. Время взаимодействия значительно зависит от качества лома: при использовании легковесного лома этот период был значительно меньше, чем при испольэо" вании обрези слябов. Загрузка футероВ ки на подину печи не обеспечивает высоких рафинирующих свойств начального шлака, которые достигаются при загрузке материала в жидкий чугун.

Недостатком последнего способа явля- ется удлинение периода плавления в результате интенсивного пенообразования, а также плохой прогрев ванны через слой пенистого шлака (температура металла по расплавлении на

15 С ниже). Естественно, что комбиФ нированный способ ввода материала в жидкий чугун до слива его в печь и на подину под шлакообразующие улучшит технологические показатели процесса.

Оптимальные соотношения расходов опытного материала в чугун и на подину печи определялись экспериментально. Как показали результаты исследования (табл. 1),.технологические показатели процесса с использованием отработанной футеровки улучшаются, если часть этого материала в количестве 50-80% от общего расхода загружается на подину печи, а другая часть — 20-50% загружается в жидкий чугун до em слива в печь.

Основной целью ввода футеровки в жидкий чугун до его слива в печь является сокращение продолжительности плавки за счет интенсификации процессов десульфурации и дефосфорации на начальных стадиях периода плавления и удаление избыточного содержания серы и Ьосфора с первичным "сбегающим" шлаком.

11848

Если вся масса угольной футеровки загружается на подину печи, то процесс поступления NaF и Al О этого материала в шлаковую Аазу начинается только с середины плавления, что подтверждается результатами химического анализа начального и конечного "сбегающего" шлака. (табл. 2). При вводе части материала в жидкий чугун поступление ука- 10 занных элементов в шлак начинается с момента слива чугуна, увеличивает рафинирующую способность первичного, шлака и способствует более глубокому удалению из металла серы и АосАора. 15

О полном переходе вводимой на дно чугуновозного ковша угольной футеровки в объем чугуна в растворенном виде или в виде взвеси свидетельствует отсутствие этого материала в 20 ковше после слива его в печь.

При загрузке на поднну печи менее

50% отработанной футеровки в резуль-тате длительного плавления подслоев пенистого шлака продолжительность ..2S плавки увеличивается.

При загрузке на подину печи более

80% отработанной футеровки увеличивается длительность полировки за счет поступления в ванну дополни- щ0. тельного количества углерода и

11 II чистого кипа — за счет более высокого содержания в металле серы.

При расходе отработанной футеровки 10 кг/т стали наиболее высокие З5 технологические показатели (максимальное сокращение длительности плавки 14 мин и минимальное содержание серы в готовом металле

0,040 ) достигаются если 50 рас- 40 ходуемого материала загружают на подину печи под шлакообразующие.

Количественные пределы расхода отработанной футеровки при условии 45 загрузки на подину 50 и 80 (гранич+ ные условия) этого материала также определялись экспериментальным путем (табл. 3). При этом было установлено, что снижение расхода чугуна 50 . достигается только при расходе Аутеровки более 10 кг/т стали. При меньшем расходе материала тепло от горения углерода расходуется на нагрев футеровки до температуры протекания 55 эндотермической реакции раскисления шлака. При этом наблюдается ускорение шлакообразования и снижение удельЯЗ 4 ного расхода известняка на 1 ед. основности шлака.

Расход отработанной угольной Аутеровки в предлагаемом способе имеет граничные значения, которые. не могут быть рассчитаны исходя из необходимости получения требуемого содержания углерода по расплавлении.

С увеличением расхода отработанной футеровки более 10 кг/т стали расход чугуна постоянно снижается.

В исследованных условиях каждый 1 кг вводимой футеровки снижает расход чугуна на 2,5 кг. Однако с увеличением расхода отработанной Аутеровки повышается и жидкотекучесть шлака.

При расходе футеровки более 25 кг/т стали жидкотекучесть шлака достигает критических пределов, вспенивается и резко увеличивает продолжительность плавления и доводки. Причем при минимальном расходе футеровки на подину печи (50 от 26 кг/т стали) значительно увеличивается. период плавления при сохранении стабильной продолжительности доводки. И наоборот, при максимальном расходе футеровки на подину (80 . от 26 кг/т стали) резко увеличивается продолжительность доводки при относительно стабильной продолжительности плавления.

Таким образом, при расходе футеровки более 25 кг/т независимо от способа ее ввода снижение продолжительности плавки не достигается.

Поэтому расход отработанной футеров.ки является критическим. Оптимальным расходом Аутеровки,согласно результатам исследования, является расход

15 кг/т стали, который обеспечивает минимальное сокращение продолжительности плавки в среднем на 16 мин и максимальное увеличение десульАирующей способности шлака — на

2,5-7,2% (абс.). При этом расходе отработанной Аутеровки целесообразен ввод основного ее количества (70X от общей массы) на подину печи под шлакообразующие, который обеспечит более высокое качество выплавляемого.металла.

При расходах опытного материала

10-25 кг/т стали в жидкий чугун необходимо загрузить от 2 до 12,5 кг/т стали отработанной Аутеровки.

Для усвоения этого количества отработанной футеровки требуется

1189883

10 определенное время. Согласно про-. мьппленным,испытаниям для усвоения чугуном 2,1% от его веса (верхний предел расхода отработанной футеровки) отработанной футеровки требуется 20-30:мин. При выдержке указанных материалов более ЭО мин значительно снижается температура чугуна. При загрузке в чугун 2, 1Х отработанной футеровки менее, чем эа 20 мии некоторая ее часть не успевает усвоиться и на ряде плавок остается в ковше после saливки чугуна в печь. 15

Основное количество отработанной футеровки в количестве 5-20 кг/т стали (50-80Х от общего расхода) загружается на подину печи под шлакообраэующие. Основное назначение этой части материала — улучшение теплового режима плавок в конце периода плавления и доводки металла за счет притока дополнительногоколичества углерода. Согласно расче- 25 там в период доводки в металл поступает 0,5-2,0Х углерода в зависимости .от общего расхода футеровки и ее доли в.чугуне.

Пример. В 900-т мартеновской g0 лечи выплавляют сталь 3 кп. На поди- . ну печи загружают 8 т отработанной угольной футеровки, 16 т железной руды, 57 т известняка,и 430 т металлического лома, Все этб прогревают 35 и заливают 520 т .чугуна, в который за 25 мин до слива в печь загрузили

5 т отработанной футеровки. Через

15 мин после слива чугуна скачивают первичный шлак. Продувку ванны кис- 40 лородом начинают после слива трех ковшей .{300 т) жидкого чугуна с интенсивностью 6000 м /ч. Момент расплавления металла определяют визу- . ально по состоянию ванны. Отбирают,. пробы металла и шлака, замеряют температуру ванны. После полного расплавления наводят новый шлак путем присадки 6 т боксита, 5 т окалины, 8 т извести, а затем полируют в течение 80 мин. В период полировки с целью интенсификации процесса окисления углерода увеличивают расход кислорода через сводовые фурмы на 40Х и опускают фурму.на 20Х ниже первоначального ее уровня. При этом расход кислорода составляет

8400 м /ч. В конце полировки перед

"чистым кипом" отбирают пробы металла и шлака, замеряют температуру ванны. Продувку ванны кислородом заканчивают эа 15 мин до окончания плавки.

Указанная последовательность дей-

1 ствий осуществляется при изменении расходов отработанной угольной футеровки. Полученные данные приведены в табл. 1, 3.

В табл. 4 представлены технологические показатели таких плавок в сравнении с известным вариантом.

Таким образом, в условиях мартеновского производства предлагаемый способ выплавки стали позволяет снизить по сравнению с базовым вариантом содержание чугуна на 34 кг/т и продолжительность плавки на 17 мин при более высокой степени десульфурации металла в периоды плавления и доводки. Это позволит снизить себестоимость стали и повысить ее,качествЬ эа счет снижения содержания серы в готовом металле в среднем на

О, 006Х по сравнению с базовым вариантом.

1189883

Таблица 1

Варианты загрузки отработанной футеровки

РУ йп

82 . 100

48 50 70 80

5-15 5-16 5-00 5-02 5-03 5-03 5-14,3-55 3-56 3-40 3-42 3-43 3-53 3-54 в том числе:

1-50 1-44 1-30 1-35 1-25 1-25 1-25 плавления

1-25 1-.30 1-25 1-30 1-30 1-35 1-34 полировки

0-40 0-42 0-45 0-47 0-48 0-53 0-55

Ф чистого кипа

1э17 1э20 1 ° 35 1э35 1э42 is48 1э55 углерод

0 14 0 14 0 15 0 16 0 16 0 16 0 ° 16 марганец

0,48 0,050 0,052 0,052 0,053 0,055 0,057 сера фосфор

0,017 0,017 0,018 0,018 0,024 0,026 0,026

1515 1515 1520 1525 1530 1530 1530

8,3 9 ° 2 9,4 10,0 10,8 11,0 . 10,8

2 ° 0 2э1 2эО 2»0 1э9 1э9

1,8

0,26 0,26 0,27 0,27 0,27 0,28 0,28 углерод

0,15 0,16 0,16 0,17 0 ° 18 0,18 Оэ18

0,044 0,045 0,043 0,042 0,044 0,045 0,048 марганец сера

1590 1590 1595 1595 1595 1595 1595

Технологические показатели

1. Продолжительность, ч-мин твердого периода. жидкого периода

2. Состав металла по расплавлении, Х

3. Температура металла по о расплавлении, С

4. Состав шлака по расплавлении:

Fe0s Х основность

5. Состав металла в конце полировки, Х

6. Температура металла в конце полировки, С в чугун

100Х на подину, Х

I 112 l

1189883

Продолжение табл, загрузки отработанной футеровкя окааа на подииу, Й

7. Состав шлака в конце, полировки

86 88 92

10,0 9,6 10,2 10,0.2,2 2,2 2,2 2,1 2,1 2,0 2,1

8. Состав металла перед раскислением, Й

0 15 0 15 0 15 0 15 0 16 0 16 0 16 углерод сера

0,042 0,042 0,040 0,040 0,042 0,043 0,045

»р»в ° »»

П р и м е ч а н и e, Расход чугуна 530 т, расход металлического лома

420 т, расход отработанной угольной футеровки

t0 кг/т стали.

Та.блица

Основность шлака

Вид шлака

С0 А1<0 Сера Фтор Р О ,120 1,6

Конечный "сбегающий"

Примечание. Слева над косой чертой — ввод 10 кг/т стали отработанной угольной футеровки на подину печи. Справа под косой чертойввод 7 кг/т стали отработанной угольной футеровки на подину печи и 3 кг/т стали в жидкий чугун.

Fe0 Х основность

Начальный. "сбегающий"

Содержание, Х

1 ) БЧ:Р .1

12 о

ЧЪ g

° Ф ! !

Cta Ю м ел а

° о

D л о б е4 б са а о

4Ч л

ЪЧ ЪФ at ! о иЪ о ! л

CO Ф о л бб л» о ббЪ, о

Ф о м

МЪ

° л ф .б» л л о о о .Ъч .м !

° N

Ф а

an ббЪ

an б,Г а е о б4 м о л о

° 4

In а

ЪЧ о л !!

Ч Е

СЧ D! !

С4 о

° «Ъ

М

D л о, ° a о л

Э аА сФ at

Ю .о о

an

Ю»

Ъ л

° О о

» о

ЧЪ ЬО о л, * ,о л е

= 3

CV

° - N! аб. !!

С4

»Э о л о бЯ ,an) со л м б» л ° о

N л

Саа

СЧ о а

N л о л

ЧЪ и

N Я е е м л л

° » е л бб О

О о Й о

aCt

° »

O б о а

Ъ!Ъ о о. ©

44

ЧЪ

О а л а о л

О\ о

»Ъ ! бЪ

О

О л ббЪ о о л

60 ббЪ

«О

e o!

an 3

3 й

С4 п бд 1

IOa gf

1189883. Е ббЪ В

N ) ЧЪ а N

N !Р.

° ЪЧ

ЮО ° CO ©

N N л» !

Ф Фм !Ч

Ю Я t4 !

° а» N

g .ЧИ Е ! .

° » v фЧ о 44 о

4Ч М ° !.!.!

ЕЧ

Ю

an о о

© ю о а

44

ln

D о о, an an о

° е. Q а а ° о о. Ф

an . an о

» МЪ о!

Ч 4! е

ФЧ

О О

1 о о

5 3 Я

° л ЧЪ о a"

Cta an Я а л ю о о

D л о о

Я о и ю

II Â

Зм йг ! (1 l 89883

Таблица 4 а

1. Расходы на плавку, т

550

520 чугуна

400

430

16 железной руды угольной футеровки

57

57 известняка

4-40

4-45 твердого периода жидкого периода

5-14

4-52 в том числе:

1-20

1 — 15 слива чугуна плавления

1-30

1-26

1-30

1-20 полировки

0-50

0-54 чистого кипа

3. Состав металла по расплавлении, 7

1,05

0,92.углерод

0,16

0,15 марганец

0,056

0,052 сера

4. Температура металла по расплавлении, С

1530

1525

5. Состав шлака по расплавлении, Ж

Fe0

12,0

8,6

1,9

2,1 основность

ВФ пп

Технологические показатели металлического лома

Продолжительность периодов плавки, ч-мин

Известный вариант

Предлагаемы вариант

1189883

0,26 углерод марганец

0,11

0,046 сера

0,040

1585

РеО

8,8 основность

2,4

6000.

8400

0,15 углерод

0,15

0,044 сера

0,038

Составитель А. Тимофеев

Редактор С. Лыжова Техред М.Надь Корректор О.Луговая

Тираж 552

Заказ 6931/27

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

6. Состав металла в конце полировки, Х

7. Температура металла в конце полировки, С

8. Состав шлака в конце полировки, %

9. Расход кислорода s период полировки, м /ч

10. Состав металла .перед раскислением, Х

16

Продолжение табл.4