Способ выплавки стали в мартеновских печах скрап-процессом

 

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к производству стали в мартеновских печах. Цель изобретения - улучшение качества металла , удешевление технологии за счет снижения расхода чугуна и повышения производительности процесса. Поставленная цель достигается дополнительным вводом двумя порциями совместно закристаллизованного субокиснометаллического сплава алюминия (СЗСМСА) с соотношением А1:А1205 (0,05-0,3): :1. Первую порцию СЗСМСА фракцией 5- 200 мм вводят равномерно на слои легковесного лома до ввода извести при соотношении СЗСМСА и извести, равном

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1

„„SU „„1622408 (5l)5 С 21 С 5/04... шч 1

1 Pt 1 !

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (ЛНРЫТИЯМ

ПРИ fKHT СССР (21) 4433533/02 (22) 30.05.88 (46) 23.01.91. Бюл. 11! 3 (71) Нижнеднепровский трубопрокатный завод им. Карла Либкнехта (72) М.И. Гасик, А.А.Дерюгин, Ю.Б.Кушнир, А.И.Поюровский, К.В.шадрин, А.Н.Морозов, Ч.Д.Исмаилов, А.А.Беркут, И.И.Циргвава и В.В.Трегубенко (53) 669.184 ° 266 (088.8) (56) Типовая технологическая инструкция по выплавке спокойной стали в основных мартеновских печах, работающих скрап-процессом на твердой эавалке.

Минчермет, 1983, ТТИ-5.4-15-24.83, с. 24. (54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В МАРТЕНОВСКИХ ПЕЧАХ СКРАП-ПРОЦЕССОМ (57) Изобретение относится к черной металлургии, а именно к производству стали в мартеновских печах. Цель изобретения — улучшение качества металла, удешевление технологии за счет снижения расхода чугуна и повьш|ения производительности процесса. ПоставИзобретение относится к черной металлургии, а именно к производству мартеновской стали скрап-процессом.

Цель изобретения — повышение качества, снижение расхода чугуна, ферросплавов и повьш1ение проиэводительности процесса.

Способ осуществляют следующим образом.

Последовательно заваливают легковесный лом, известь, остальной лом и

2 ленная цель достигается дополнительнЫм вводом двумя порциями совместно закристаллизованного субокиснометаллического сплава алюминия (СЗСМСА) с соотношением Al: A1 0 g g = (О, 05-0, 3):

:1. Первую порцию СЗСМСА фракцией 5200 мм вводят равномерно на слой легковесного лома до ввода извести при соотношении СЗСМСА и извести, равном (0,1-0,2):1. Количество вводимой в завалку извести составляет 70-85,". от необходимого, а остальное количество извести вводят по истечении 60-80Х периода плавления госле смачивания первичного шлака. Вторую порцию

СЗСМСА вводят в период предварительного раскислення на печной шлак фрак- Ж цией 3-30 мм в количестве (0,020,03!): от массы печаого шлака. Спо- Ша соб обеспечивает повышение степени С десульфурации стали на 10-46.., снижение расхода чугуна на 6-167., силикомарганца на 24-44Х ферросилиция на

Ф

Мае

4-!5Х алюминия на 13-347, повышение производительности на 3,5-7,5 отн.7..

1 табл. К чугун, плавят, скачивают шлак в конце периода плавления, проводят доводку, предварительное раскисление, выпуск и окончательное раскисление, при этом в шихту дополнительно вводят совместно эакристаллизованный субокиснометаллнческий сплав алюминия (СЗСМСА) с соотношением А1:Ali0g-,!!, равным (О, 05-0, 3): 1 фракции 5 — 200 мм, ввод СЗС11СА осуществляют равномерно на слой легковесного лома до ввода

1622408 извести в количестве, обеспечивающем соотношение СЗСМСА к извести, равное (О, 1-0, 2): 1, причем количество вводимой в завалку извести составляет 70—

85Х от необходимого, а остальное ко5 личество вводят по истечении 60 — 80X периода плавления после скачивания первичного шлака, кроме того в период предварительного раскисления на печной шлак дополнительно вводят СЗ(21СА фракции 3 — 30 мм в количестве (0,02—

0,035):1 от массы печного шлака.

В качестве катализнрующей добавки в шихту вводят совместноэакристаллизованный СЭСИСА с соотношением Al:

:А1 0з x = (0,05 — 0,3):1. Этот материал представляет собой сплав метастабильной системы алюминий — кислород". Окисная часть представляет собой нестехиометрические окислы алюминия с анионо-кислородным дефицитом (субокиСлы). Установлено, что укаэанные субокислы обладают черезвычайно

Ф высокой реактивной способностью для 25 ассимиляции известью. Проведенные исследования показывают, что реакционная способность субокислов алюминия значительно превышает реакционную способность окислов алюминия со стехиометрическим соотношением компонентов, например, содержащихся в глиноземе, корунде, боксите и т.д.

Введение в шихту указанного компонента обусловлено следующим. При осуществлении известного способа процесс 35 и интенсивность шлакообраэования лимитируются скоростью ассимиляции извести в шлаке плавления, состоящем иэ продуктов окисления металлозавалки (РеО, SiO, ИпО и т.д.). Скорость ассимиляции извести черезвычайно низка ввиду нехваткй в шихте компонентов, способствующих ассимиляции извести.

Введение в шихту указанных субокислов алюминия, имеющих низкую температуру плавления и тесный непосредственный контакт с известью, обеспечивает интенсификацию шлакообраэования. При этом субокислы алюминия благодаря черезвычайно высокой реакционной способности "пропитывают" куски извести, снижают их температуру плавления, создают нестехиометрию в кусках извести и тем самым способствуют их более быстрому растворению в первичном шлаке.

В результате процесс шлакообразования заметно ускоряется. Образующийся на более ранних стадиях плавления слой высокоосиовного шлака предохраняет металл от непосредственного контакта с атмосферой печи, что обеспечивает уменьшение насыщения металла серой и водородом и снижение угара углерода. В итоге снижается расход чугуна, газонасыщенность металла, содержание серы в нем, повышается производительность процесса. Кроке того, стабилизируется ход доводки плавки эа счет получения стабильного содержания углерода в металле по расплавлению и высокой основности шлака, что устраняет ввод дополнительньм материалов, ферросплавов, чугуна и др. и облегчает ведение плавки обслуживающим персоналом, т.е. снижает грузоэатраты.

Необходимым условием для осуществления способа является поддержание в новом компоненте шикты соотношения

A1:А1 0 х (0,05 — 0,3):1. Апюминий, содеркащийся в материале в указанных концентрациях, выполняет функцию создателя нестехиометрии в оКасной фазе. При введении этого материала в шихту и нагреве ее металлический алюминий полностью диффундирует в субокисную фазу, тем саввич увеличивая его нестехиометрию и реакционную способность субокисла и сникая weaaepaтуру плавления материалов в целом;

Наличие указанной концентрации суб окислов алюминия обеспечивает наилучшие условия для протекания процесса ассимиляции извести и достижения указанных целей.

Важным условием является такие обеспечение процесса ыеобходимой поверхностью контакта нового материала с известью для достижения цели. Исследования показывают, что необходимая поверхность контакта достигается при фракции нового компонента шихты

5 - 200 мм.

Ввод СЭСИСА на слой легковесного лома с последующим накрытием его известью обусловлен созданием наилучших условий для ассимиляции. При плавлении сначала плавится чугун и в расплавленном виде стекает на подину, проходя через слой лома, извести и нового компонента шихты, далее

СЭСИСА, имеющий низкую температуру плавления, плавится и поднимаясь через верх (ввиду низкого удельного веса по отношению к чугуну) проходит че1 622408

55 реэ слой извести и пропитывает ее, обеспечивая указанную интенсификацию процесса шлакообраэования.

Оптимальное соотношение в шихте

СЗО1СА к извести, равной (О, 1-0, 3): 1, установлено экспериментально. При этом количество вводимого в шихту

СЗС11СА достаточно для пропитки ею извести в период плавления и ускорения процесса ассимиляции. Кроме того, это соотношение обеспечивает шлакообраэование в наиболее оптимальный момент технологии — в момент расплавления массы металла шихты, когда начинает интенсивно протекать процесс угара углерода и насыщения металла водородом и,серой.

По предлагаемому способу известь вводится в два приема: 70 — 853 от необходимого в эавалку; остальное по истечении 60 — 807. периода плавления после скачивания первичного шлака.

Такая технология обеспечивает следующее. Снижается количество извести, вводимой в завалку, что приводит к снижению длительности периода завалки, облегчается процесс плавления шихты, обеспечивается полная ассимиляция извести и снижение ее непроиз-. водительных потерь, стабилизируется процесс. Указанное снижение количества извести, вводимой в завалку, возможно только при использовании в шихте нового материала, катализирующего протекание шлакообразования. Ввод остальной порции извести по истечении

60 — SOX периода плавления после скачивания первичного шлака позволяет точно определить количество необходимой извести в аспекте обеспечения требуемой основности по расплавлению, При этом вся порция извести полностью ассимилирует благодаря присутствию в шлаке субокислов алюминия. В целом эта операция sa счет сокращения периода завалки и плавления шихты обеспечивает повышение производительности процесса и экономию извести.

Экспериментально установлено, что при осуществлении способа по истече1нии 60 - 807 периода плавления чугун и большая часть лома расплавлена (благодаря новому компоненту шихты), и на их поверхности образуется высокофосфорисчъиЪ и высокосернистый слой шлака, который необходимо частично скачать и навести новый высокоосновный шлак путем присадок новых порций

6 извести, сдвинув реакцию десульфурации и дебосфорации в сторону перехода примесей в шлак.

В период предварительного раскисления целесообразно вводить для нейтрализации печного шлака (взамен чушкового алюминия) указанный СЗСИСА.

При этом окисленность шлака эа счет применения фракционированного с большой поверхностью контакта нового материала с нестехиометрическим содержанием компонентов более интенсивно и в большей степени снижается, обеспечивая повышение усвоения металлом ферросплавов. Степень взаимодействия этого материала с кислородом атмосферы низка и практически полностью он полезно используется для нейтрализа20 ции шлака в период предварительного раскисления и стабильного снижения содержаний серы, водорода и кислорода в готовом металле. Предлагаемое соотношение массы СЗЖСА к массе печного

25 шлака определено экспериментально.

Важным фактором является ввод

C3Q1CA в виде фракции 3 — 30 ми, при этом обеспечивается наибольшая площадь контакта и наименьший вынос материала с отходящими газами.

Предлагаемые гределы соотношений обусловлены следующим, При снижении соотношения Al:Al О> р в СЗ(24СА на° блюдается дефицит алюминия по отноше- нию к необходимому его количеству для создания нестехиометрии в окисной фазе. При нагреве шихты ввиду дефицита алюминия требуемая степень нестехиометрии окислов не достигается и реакционная способность их не увеличивается. При этом снижается скорость шлакообразования, увеличивается расход чугуна и ферросплавов, повышается газонасыщенность металла и содержание в нем серы, производительность процесса падает.

При увеличении этого соотношения более верхнего предела нарушается оптимальное соотношение Al:A1 0 в сплаве, при этом алюминий, кроме распределения по границам субокисной фазы, выделяется в виде самостоятельной фазы — крупных металлических включений алюминия, которые полностью окисляются кислородом атмосферы. При этом повышения нестехиометрии и следовательно реакционной способности материала в целом не происходит.

1622408 дит, увеличивается угар углерода и расход чугуна, ухудшается качество металла и снижается производительность процессл.

При снижении соотношения СЗСИСА к 25 извести менее нижнего предела в завалке наблюдаетс I де>Ьитгит нового материала для лсспмтгляции извести и, следователт н:>, шлакообрлзования. Улучшения технико-экономических показателей 30 процесса не ппотгсходттт. При увеличе— нии этого соотттс>т>тенин более верхнего предел I — в шихта избыток нового материала, что пр тттодит к появлению шлака не в требуемый период технологии, а в более ранний, причем шлак эа счет

35 высокого тт:>тгерхттостттого натяжения становится ftp«истым, Q.судшлются теплообменные ттр:>цессьт, что удлиняет период плавгсттттгт, увсличпвлет энергозатрлты, с нижлет производительность процесса; т гтс> тт>тт:тле т себестоимость ro40 тового метя i аа.

При склчивлшттт тлгтлка по истечении

МЕНЕЕ тО„ПЕ р:тО;тя IIËàВЛЕНИя КОЛИЧЕСтво обрязоBлня >го шляксг находится ниже требуемого тто;т>тчестал. При этом скачттвлтти» ь>:така г«дет к оголению металла и его;>ктипттт»ту гзэлгтттодействию с л гмосферой с. вытекающими послеДствиями (угар углерода, насьпцение газами, 50 серой, уь антенне расхода чугуна) .

При склчивании шлякл по истечении более 857 периода плавления образовав— шнйся высокг>фосфористьттт и высокосернистыйт шлак достигает рлвнoBåñèÿ и это равновесие сдвигается в сторону перехода босфора н гтетапл. Кроме того, при этом упусклется оптимальный

При сштжетгтттт фракции используемого сплава менее нижнего предела за счет кинемлтической энергии факела и отходящег« газа значительная часть этого материала выностггся из печи, что тре5 бует его погтьтшенного расхода. Это в свою очередь повышает себестоимость продукции, ухудшает условия труда и снижает эксплуатационную стойкость

10 элементов печи, При увеличетпти фракции более 200 мм поверхность контакта СЗСИСА с извес— тью снижается менее допустимого пре— дела для дoc гижения поставленных це15 лей. При этом увеличивается время плавления сплава, необходим его больший рас:ход, ухудшается процесс ассимиляции извести, шллкообрязования в нужный момент технологии «е происхо- 20 момент активного протекания реакции десульфурации и дефосфорации металла, а вводимая вторая порция извести не растворяется к моменту полного расплавления ° В итоге увеличивается расход материалов и ферросплава.

Пример. На 250-тонной мартеновской печи проводят промышленные испытания предлагаемого способа. В печь последовательно заваливают легковесный лом, СЗСИСЛ, известь, остальную часть лома и чугуна. При проведении испытаний исполг эуют СЗСИСА с соотношением Al:À1 0 = (0,05-0,3):1, фракции 5 — 200 мм. Ввод СЗСИСА осуществляют завалочными мульдами равномерно на слой легковесного лома до ввода извести. Известь вводят на слой

СЗСИСЛ, исходя из необходимости получения соотношения СЗСИСА к извести, равного (О, 1 — 0,2): 1, Количество вводимой в завалку извести составляло

70 — 857 от необходимого количества, остальная часть извести вводится по истечении 60 — 80 периода плавления после скачивания первичного шлака.

После загрузки шихты начинают период плавления. Е!пак скачивают по истечении 60 — 80;7 длительности периода плавления, после чего вводят оставшиеся 15 — 30". (от необходимого количества) извести. Далее начинают доводку— присадку необходимого количества руды, обеспечивающей равномерное обезуглероживание. По достижении требуемой температуры и необходимого содержания углерода, серы и фосфора в металле осуществляют предварительное раскисление. Для этого на шлак присаживают

СЗСИСЛ фракции 3 — 30 мм в количестве (О, 02 — О, 035): 1 от массы шпака. Кроме того, в металл присаживают уменьшенное количество силикомарганца. Далее металл выпускают одновременно в два ковша. При выпуске металла в ковш последовательно вводят уменьшенное количество ферросипиция и алюминия. Далее металл разливается сифоном в изложницы, Последовательность проведения операций способа и технико-экономические показатели приведены в таблице. Примеры 1 — 3 выполнены по предлагаемому способу, примеры 4 и 5 соответствуют условиям, при которых параметры находятся abrcre и ниже предлагаемых пределов, примеры 6 и 7 соответствуют услот>ттям известного способа.

1622408

Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает повышение степени десульфурации стали на 10 — 16X, т.е. улучшение качества металла, снюкение расхода чугуна на 6 — 16 отн.Т и снижение расхода силикомарганца на 24—

44, ферросилиция на 4,5 — 15K.

Формула изобретения

Способ выплавки стали в мартеновских печах скрап-процессом, включающий последовательную завалку в печь легковесного лома, извести, остального металлолома и чугуна, период плавления, 15 скачивание шлака, ввод извести, доводку, предварительное раскисление, выпуск, окончательное раскисление в ковше, отличающийся тем, Значения показателей по примеру

Показатели

1 2 3 4, 5 6 7

250 250

94 94

250 250 250 250 250

&8 79 84 93 91

О 84. 1 4 2 О О 36 3 2

Масса металлозавалки, т в том числе чугуна, т

МаСса вводимого СЗО1СА, т

Насто ввода СЗО1СА - на

cnoh легковесного лома

8у4 94 1g,2 72 108 12 12

70 78 85 60 90 100 100

3 от необходимого

О 1 О 15 О 2 0 05 0 3

Соотнонение Al:А1аОЗ „ в

СЗСИСА

О 05 О 18 О 3 0 03 О 4

5 200 100 3 250

° ракния СЗО1СА, мм (Сверх необходнмого) 3,6 2 6 1 8 4 8 1 2 2

30 22 15 40 1О

Й от необходимого

Нокент ввода второй порции навести, 7 от длительности периода плавления

100 100

80 60 70 90 50

Содернание в металле ло раснлавленюо, Х:

1,0 0,97

О, 042 О, 045

1,08

О> 049

0,99

0,97

О, 050

0,99 0,99

0,043 0,042

Углерод

О, 048

Сера

Угар углерода в период плавления, 2

42,3 35,7 39,3 46,3 38,9 45,6 46

О 035 О 027 О 02 0 04 О 01

3 15 30 2 40.

Фракция СЗО1СА, мм

Еоличество введенной извести на слой СЗО1СЛ:

Соотпонеиие СЗО1СЛ к известФ аалнчество вводимой нэв сти восле схачиваиия первичного

° иана:

Соотионение СЗО1СА, вводимого в период предварительного раскисления, к массе печного нлака что, с целью повышения качества, сни1кения расхода чугуна, ферросплавов и повышения производительности, в печь дополнительно двумя порциями вводят субокиснометаллический сплав алюминия при отношении A11А1о09 „ равном (О, 05-0,3): 1, при этом первую порцию сппава фракцией 5-200 мм вводят равномерно на слой легковесного лома до завалки извести при отношении масс сплава и извести (О, 1-0,2):1, а вторую порцию сппава фракцией 3-30 мм вводят на шлак при отношении масс шлака и сплава 1:(О, 02-0,035) во время предварительного раскисления, причем 70-85Х извести вводят в завалку, а остальную известь — по истечении

60-80Т периода плавления.

1 Ь22408

Продолжение таблицы

Значеннл показателей so прнмеру

1 1 Т

Показатели

1 2 3 4 5 6 7

5,9 7,4 8,0 5,9 9

16 20 23 16 26

10,4 10,5

28 32

Угар марганца, Х

3 9

4,1

4,2

4,4

0,34 0,31

0,37

0,41

1О

1О

10аа

232

232

231

232

231

232

231

22,3

Пронзводительность, т/ч

23,2 23,3 23,8 22, 4

22,1

21,8

0,022 0,021 О, 021 0,024 0,026 0,028 0,030

Составитель В.Борисов

Редактор Н.Яцола Техред M.Ìoðãåíòàä

Корректор П.РевскаЯ

Заказ 89 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101

Еолнчество вводнмого снлнкомарганца, кг/т гаскод ферросплавов tlpH окончательном расхнсленнн металла, кг/т:, ферросчлнцнй

Алвмнннй

Обегав продолжительность процесса ч»""

Х<иввчество слнтого металла, т

Содеркание серы в готовом металле, Х

4,3

0,42

4,4

0,45

4 5

0,42