Способ вставки стали в высокомощных дуговых печах

 

Изобретение относится к черной металлургии , в частности к электросталеплавильному производству. Цель - повышение производительности печи за счет сокращения длительности плавки. В высокомощной дуговой печи после проплавления колодцев в струе воздуха вводят в печь смесь чугунной стружки в количестве 15-25% от массы шихты, извести и до 2% от массы чугунной стружки кварцевого песка. Ввод смеси заканчивают за 5-15 мин до окончания плавления всей шихты, при этом струю направляют под углом 60-80° к поверхности ванны и смещают по ходу плавления от центра на 0,1-0,4 радиуса печи.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з С 21 С 5/52

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4699832/02 (22) 02,06.89 (46) 23.09.91. Бюл, М 35 (71) Донецкий политехнический институт (72) B,Ï.Ñëåäíåâ, С.В,Шлемко, Б,П,Крикунов, А,В.Тилинин, Г.С,Легостаев, С,А.Рожнов, В,Н.Щербина, Б,В.Солодовников, Ю.М.Неровный и Н.И.Попик (53) 669. 187.26 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 829683, кл. С 21 С 5/52, 1981.

Заявка Японии М 54 — 18211, кл. С 21 С 5/52, 1979.

Авторское свидетельство СССР

N 1186652, кл. С 21 С 5/52, 1985, Изобретение относится к черной металлургии, в частности к электросталеплавильному производству.

Цель изобретения — повышение производительности печи эа счет сокращения длительности плавки.

При современной сырьевой базе черной металлургии актуальным вопросом является использование металлической стружки, в частности чугунной, запасы которой непрерывно увеличиваются вследствие увеличения объема продукции машиностроения, получаемой обработкой резанием чугунных отливок. Учитывая низкую цену стружки в сравнении с другими видами шихты, применение ее в электросталеплавильном производстве представляется эффективным, Для чугунной стружки, полученной в результате механической обработки отливок, характерным является то, что она дисперс, . Ж„„1678849 А1 (54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В ВЫСОКОМОЩНЫХ ДУГОВЫХ ПЕЧАХ (57) Изобретение относится к черной металлургии, в частности к электросталеплавильному производству. Цель — повышение производительности печи за счет сокращения длительности плавки, В высокомощной дуговой печи после проплавления колодцев в струе воздуха вводят в печь смесь чугунной стружки в количестве 15 — 25% от массы шихты, извести и до 2% от, массы чугунной стружки кварцевого песка. Ввод смеси заканчивают за 5 — 15 мин до окончания плавления всей шихты, при этом струю направляют под углом 60-80 к поверхности ванны и смещают по ходу плавления от центра на 0,1-0,4 радиуса печи, на, размер частиц, как правило, не превышает 20 мм и ее можно загружать в печь непрерывно через загрузочную трубу в своде, Загрузка чугунной стружки совместно с известью и песком обеспечивает ускорение процесса шлакообразования, а следовательно, и интенсификацию плавления шихты и сокращение длительности плавления.

Загрузка в печь части песка и чугунной стружки в струе воздуха, содержащей повышенное количество кремния, приводит к силикатному пути шлакообразования, уменьшая угар железа. Количество извести, загружаемой в печь. должно обеспечивать основность шлака СаО/Я!Ог 2. Совместно с чугунной стружкой загружают до 2% песка (отдельные зерна определенной фракции).

Песок способствует повышению "текучести" чугунной стружки, что упрощает ее эа16 188Е

55 грузку ерез свод (в чистом виде стружка склонна к кострению). Кроме того, при загрузке песка (совместно со стружкой) в струе воздуха„он оказывает механическое воздействие на шихту, что приводит к перемешиванию металлической и шлаковой ванны и ускорению плавления шихты. Такая загрузка обеспечивает существенное ускорение расплавления металлической шихты, а следовательно, и сокращение длительности плавки.

Если количество загрузочной стружки меньше 15 от массы металлической ших. ты. то эффективность способа снижается— снижение себестоимости будет незначительным. Если количество чугунной стружки более 25 от массы металлической шахты, то повышается содержание углерода в металле по расплавлении шихты, что ведет к увеличению длительности плавки.

При количестве песка в смеси до 2 от массы чугунной стружки образуется на ранней стадии достаточное количество шлака, что улучшает условия плавления шихты и приводит к сокращению длительности плавки, При количестве песка в смеси более 2% от массы чугунной стружки количество шлака увеличивается, для получения требуемой основности необходимо загружать значительное количество извести, что ведет к увеличению длительности плавки.

При количестве песка в смеси более 2 от массы чугунной стружки количество шлака увеличивается, для получения требуемой основности необходимо загружать значительное количество извести, что ведет к увеличению длительности плавки.

Если начинать загрузку стружки в печь до проплавления колодцев, то условия плавления шихты ухудшаются, так как происходит оплавление ее и сваривание. При загрузке стружки на жидкую металлическую ванну скорость плавления шихты повышается, формируется достаточное количество активного шлака и длительность плавки сокращается.

Если загрузка стружки заканчивается быстрее, чем за 5 мин до окончания плавления всей шихты, то условия рафинирования металла ухудшаются (шлак обогащается

Si02) для получения шлака требуемой основности (Са0! Si02> 2 ) необходимо вводить значительное количество извести, что приводит к удлинению плавки, Если загрузка стружки заканчивается ранее, чем за 15 мин до окончания плавления всей шихты, то загрузить в печь 15 u более стружки без ухудшения показателей (удлинения плавки) Hp. удается. при мень5

50 шем же ее количестве себестоимость стали повышается.

Загрузка чугунной стружки и шлакообразующих материалов в струе воздуха обеспечивает условия, при которых материалы попадают непосредственно в металл и частично на плавящуюся шихту в колодце, выход годного при этом .повышается, а в результате выделения дополнительного количества тепла (за счет химических реакций окисления Sl, Mn, С и воздействия песка и стружки на шихту в зоне загрузки) ускоряются процессы плавления и окислительного рафинирования.

Направление струи воздуха и материалов под углом 60-80 к поверхности металлической ванны и смещение ее по ходу плавления от центра на 0,1-0,4 радиуса печи способствует перемешиванию (закручиванию) металла, шлака и загружаемых материалов и ускорению плавления шихты, Если угол между направлением струи воздуха и материалов и поверхностью металлической ванны меньше 60О, то загружаемые материалы преимущественно попадают не в жидкий металл, а на твердую шихту, что ведет к удлинению плавки. Если угол между направлением струи воздуха и материалов и поверхностью металлической ванны больше 80О, то тангенциальная закручивающая сила невелика и перемешивание металла, шлака и загружаемых материалов будет недостаточным, длительность плавки увеличивается.

При смещении струи воздуха и материалов от центра менее, чем на 0,1 радиуса, печи интенсивность перемешивания жидкого металла и загружаемых материалов будет незначительной, что ведет к удлинению плавки, При смещении струи воздуха и материалов от центра более, чем на 0,4 радиуса печи, большая часть загружаемых материалов попадает не в расплавленный металл в колодце, а на твердую шихту, что приводит к ухудшению условий плавления шихты и увеличению длительности плавки.

В начальный период загрузки стружки смещение струи от центра должно быть минимальным (0,1 радиуса), к концу загрузки— максимальным (0,4 радиуса), так как увеличивается количество расплавившейся шихты и площадь, занимаемая расплавленным металлом.

Загрузка в печь чугунной стружки совместно с известью и до 2 от массы чугунной стружки кварцевого песка в струе воздуха непрерывно с момента проплавления колодцев, окончание загрузки за 5 — 15 мин до окончания плавления всей шихты, направление струи под углом 60--80" к по1678849

10

20

45 верхности металлической ванны и смещение ее от центра на 0,1-0.4 радиуса печи обеспечивают существенную интенсификацию процесса плавления шихты и сокращение длительности всей плавки эа счет того, что составляющие непрерывно загружаемой части шихты (частички чугуна, извести и песка), имея значительный запас кинетической энергии, попадая в жидкий металл, интенсивно перемешивают его, и частично попадая на твердую шихту, ускоряют ее расплавление, механически разрушая металлическую шихту с поверхности.

Моменты проплавления колодцев и окончание расплавления всей шихты определяются по энергетическим характеристикам, проплавление колодцев характеризуется стабилизацией режима, а расход электроэнергии на расплавление шихты в конкретных условиях величина стабильная и по этому признаку можно судить о времени, оставшемся до окончания плавления.

П р им е р. Опробование способа осуществляют в опытно-промышленных условиях при выплавке подшипниковой стали

ШХЦ15 в 100-тонной дуговой печи ДСП-100

Н3А.

В печь загружают одной порцией стальной лом в количестве 72-88 от массы шихты. Совместно с металлическим ломом и на подину загружают 20 — 25 кг/т извести. После проплавления колодцев в шихте начинают непрерывную загрузку чугунной стружки. Стружку загружают в количестве

12 — 28 от массы металлической шихты совместно с известью (10 — 15 кгlт) и песком (Π— 2,5 от массы стружки). Загрузку производят через загрузочную трубу в своде печи, которая может поворачиваться для изменения направления струи чугунной стружки, извести и песка в воздухе по отношению к поверхности металлической ванны, а также смещения струи в радиальном направлении от центра печи.

Чугунную стружку, известь и песок перед загрузкой в бункер просеивают, ограничивая размер частиц 10 — 15 мм, смесь в бункере подвергают аэрации, Диаметр загрузочной трубы на выходе 50 мм, Непрерывную загрузку заканчивают за

3 — 17 мин до окончания плавления всей шихты, струю направляют под углом 55 — 85 к поверхности металлической ванны и смещали ее от центра на 0,05-0,45 радиуса печи, причем в начале загрузки смещение струи соответствовало минимальному значению, в конце — максимальному.

Характеристика опытных плавок стали

ШХ15 приведена в таблице. Иэ таблицы следует, что лучшие результаты соответствуют плавке 3, в которой количество чугунной стружки на плавку равнялось 20 от массы шихты, содержание песка в стружке 1,5, загрузка смеси заканчивалась за 10 мин до окончания плавления всеи шихты, угол между струей и поверхностью ванны составлял

70, а смещение ее от центра — 0,25 радиуса печи. Длительность плавки при этом равнялась 2 ч, а себестоимость стали в сравнении с известным способом снизилась на 18, Способ выплавки стали позволяет эффективно использовать чугунную стружку, имеющуюся в достаточно больших количествах на металлургических заводах.

Формула изобретения

Способ выплавки стали в высокомощных дуговых печах, включающий загрузку шихты, чугунной стружки и извести, плавление идоводку плавки, отл и ч а ю щи йс я тем, что, с целью повышения производительности печи за счет сокращения длительности плавки, после проплавления колодцев в струе воздуха вводят в печь смесь чугунной стружки в количестве 15—

25 от массы шихты, извести и до 2 от массы чугунной стружки кварцевого песка, ввод смеси заканчивают за 5-15 мин до окончания плавления всей шихты, при этом струю направляют под углом 60-80 к поверхности ванны и смещают по ходу плавления от центра на 0,1-0,4 радиуса печи, 167884Ч ан!

Ол мее ру>!кой нерхпо

IIIМФ

ЭД мещенне труи от ентра, ппн рад еа е, 10

0,25 г,5, 1,5

87

7О

0,25

2,2 г,о

2,1

1,5

7О

О,?5

1О

1,5

0,25 .

82! о

1,5

2,5

0,25

О ° 25

89! о

1,5

7О г,э

89! о

2!2

2>1 г,э

2,5

7О

0,25! о

7О

0,25

0,25! о

7О! о

2,5

0,z5

7О

1,5

70

0,25

2,2

1,5

1,5 г,!

0,25

8! г,э

1,5 о,25

17

0,25

0,25! о

1,5

2,2

2,2

1,5! о

8О

0,25

1 ° 5

0,25

2,5

92! о

1,5

7О

1,5 о,п5

2,6

92! о

7О г,г

1,5! о о,!

0,4

7Î

1,5

z,3 г,ь з,з

88! о

0,45! о

7О

1,5

92 ! оо

22 213 (иэнеетный) До эаГруэки на!хты

Редактор Н.Яцола

Заказ 3183 Тираж 380 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

t E2

2 15

З Zo

4 25

5 28

Ь 2О го

8 20

9 20

10 20 го

Гг гО

1з го

14 20

15 20

16 20 !

7 20

18 20

19 20

20 20

21 20

Составитель Н,Попов

Техред М.Моргентал Корректор И.Муска