Способ производства углеродистых и низколегированных сталей в стотонных дуговых печах

 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству стели аэлектродуговых печах. Цель - повышение производительности печи и снижение расхода электроэнергии. В стотонных дуговых печах при выплавке углеродистых и низколегированных сталей оставляют 70-90% окислительного шлама предыду1цей плавки, вводят 0.2-0.4 т карбюризатора, через 5-10 мин после включения печи вводят 1-2 т извести со скоростью 0.10-0,15 т/мин, совместно со второй порцией шихты вводят 2-4 т извести и карбюризатор в количестве, определяемом по формуле m - 0.15 ^- (С - Б-М «10'V «СИО*^ где тп - масса карб1Оризатора; С - требуемое содержание углерода в питание после расплавлении: М - масса шихты с содержанием углерода более 0.4%. т; Сообщая масса шихты, т; 0.15 и 5 - козффициенты. Повышается производительность на 1 т/ч, снижается расход электроэнергии на 15 кВт. ч/т. 1 табл.^^Изобретение относится к черной металлургии, в част1<ости к производству стали в электродуговых печах.Цель изобретения - повышение производительности nieim и снижение расхода электроэнергии.,^Предложенный способ может быть использован при выплавке углеродистых и низколегированных марок сталц по ГОСТам 1050-74,380-71, 4543-71, 11.19281-73.Шлак в печи оставляют следующими способами: быстрый (за 5-10 с) возврат в печи 8 момент начала схода шлака в исходное положение: загущение шлака в печи перед выпуском присадками извести, известняка или магнезита: отсечка шлака вПроцессе выпуска плавки капилл5«рной продувкой металла и шлака аргоном (азотом) через'специальное устройство, расположенное около сталевыпускного отверстия.Шлак в печи перед вы пуском Не раскисляется, содержание закиси железа в нем составляет 10-20%. 'В печи после выпуска металл не оставляют.Карбюризатор, вводимый на оставшийся в печи шлак, действует как раскиспитель (это новое свойство). Кроме того, ввод карбюризатора на окислительный шлак усиливает такое известное свойство, как вспениваемость,'что связано с большим со-^О 00 00о00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ социалистических

РЕСПУБЛИК

ni)s С 21 С 5/52

- ГОСУДАРСТВЕН ЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ l4 ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ вЂ” К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4734690/02 (22) 04,09.89, (46) 30.01.92. бюл. 3Ф 4 (71) Орско-Халиловский металлургический комбинат (72) В,В. Куликов, Н.Г. Тарынин, А.Г. Мянник, В.В. Павлов и В.В. кулаков (53) 669.187.2,26 (088.8) (56) Заявка Японии М 55-125219.. кл.. С 21 С 5/52, 1980.

Авторское свидетельство СССР

М 537116, кл. С 21 С 5/52, 1975, Авторское свидетельство СССР

th 1312103, кл. C 21 С 5/52, 1987, (54) СПОСОО6 ПРОИЗВОДСТВА УГЛ Е РОДИCT0IX И ЙИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ

В СТОТОННЫХ ДУГОВЫХ ПЕЧАХ (57) Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству стали в

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству стали в электродуговых печах. Цель изобретения — повышение производительности печи и снижение расхода электроэнергии., Предложенный способ может быть Ncпользован hpH выплавке углеродистых и низколегированных марок сталщ по ГОСТам

1050-74, 380-71, МА3-71, 11, 19281-73.

Юлак в печи оставляют следующими способами: быстрый (эа 5-10 с) возврат в печи в момент. начала схода алака в исходное положение; загущение шлака в печи перед выпуском присадками извести, известняка или магнезита; отсечка шлака в

SU,, 1708868А1 электродуговых печах. Цель — повышение производительности печи и снижение расхода электроэнергии. В стотонных дуговых печах при выплавке углеродистых и низколегированных сталей оставляют 70-90$ окислительного шлама предыдущей плавки, вводят 0,2-0,4 т карбюризатора, через 5-10 мин после включения печи вводят 1-2 т извести со скоростью 0,10-0,15 т/мин, совместно со второй порцией шихты вводят 2-4 т извести и карбюриэатор в количестве, определяемом по формуле m--0,15.+(С -5 М 10 )»

«G 10, где тп — масса карбюриэатора; С— требуемое содержание углерода в питание после расплавлении; М вЂ” масса.шихты с содержанием углерода более 0,4 . т; G.— общая масса шихты, т; 0 15 и 5 — коэффициенты. Повышается производительность на 1 т/u, снижается расход электроэнергии на 15 кВт ч/r. 1 табл. процессе выпуска плавки капилля рной продувкой металла и шлака аргоном (азотом) через специальное устройство, расположенное около сталевыпускного отверстия.

Шлак в печи перед, выпуском не раскисляетса. содержание закиси железа в нем составляет 10-20ф.. В печи после выпуска металл не оставляют..

Карбюризатор, вводимый на оставшийся в печи шлак, действует как раскиспитель (это новое свойство). Кроме того, ввод карбюриэатора на окислительный шлак усиливает такое известное свойство. как вспениваемость, что связано с большим со1708868 держанием в окислительном шлаке окислов железа, Оставленный в печи шлак имеет следующий химический состав:

С 0 29,3 — 48,4

40,5

3,,0

3 0

РΠ0,20 — 0,60

РрОь

М О 4,8 — 22,3

16,7

А! О

2 3 454

РΠ8,23 — 19,5

12,86

Остаток 70-90 -ного жидкого алака окислительного периода сразу же после проплавлейия. в металлической шихте "колодцев" вследствие высокого содержания оксидов железа до 20 способствует образованию пенистого шлака, который, аккумулируя тепловое излучение электрических дуг, значительно ускоряет расплавление металлической шихты. Если остаток шлака в печи составляет менее 70 (, то это количество недостаточно для полного экранирования теплового излучения электрических дуг, что приводит к повышенному износу футеровки печи и увеличению расхода электроэнергии. Кроме того. в этом случае в ковш во время выпуска плавки попадает значительное количество окислительного шлака, что приводит к дополнитЕльному угару вводимых в ковш ферросплавов, повышенному содержанию неметаллических включений, снижению качества металла. Оставлять в печи шлака более 90ф, нецелесообразно, так как в этом случае после выпуска пред,. ыдущей плавки в ковш выпускается недостаточное для теплоизоляции металла количество шлака.

Ввод. карбюризатора непосредственно на остаток окислительного шлака способствует йовышению степени усвоения углеро да и вспениванию шлака и тем .самым сокращает период плавления шихты. Если количество карбюризатора, вводимого на остаток шлака, составляет менее 0,2 т, то степень вспенивания шлака незначительна, расход электроэнергии и продолжительность плавления при этом увеличивается.

Ввод карбюризатора свыше 0,4 т приводит к образованию в процессе завалки первой порции металлической шихты большого столба пламени, что небезопасно для печного и кранового оборудования.

Остаток окислительного шлака в количестве 70-90 достаточен для образования пенистого шлака, полностью экранирующеro электрические дуги в начале периода плавления шихты, однако в дальнейшем вследствие спуска шлака из печи самотеком для поддержания необходимого количества

5 шлака нужен дополнительный ввод извести.

При выплавке стали в сверхмощных дуговых печах через 5-10 мин в результате проплавления "колодцев" на подине печи образуется слой жидкого металла. В этот

1Q момент начинают вводить известь, Продолжительность ввода извести согласно изобретению составляет 6-10 мин. Таким образом, продолжительность работы печи

"под током" от момента включения до Мо15 мента начала схода шлака составляет 11-30 мин (5 — 10 — 6-20 мин).

Кроме того, нижний временной предел относится к случаю использования легковесного быстрорасплавляемого лома (на20 сыпная масса менее 1 т/мз), верхний предел — к случаю, когда в составе шихты используют "тяжеловес" (насыпная масса 2,5-5 т/м").

К этому времени шихта, расположенная у стен печи, подплавляется частично, а ших25 та, расположенная в центральной части печи и у завалочного окна, почти полностью расплавляется и не препятствует сходу шлака. Введение извести в процессе плавления первой порции металлической шихты в ко30 личестве 1-2 т компенсирует количество спущенного самотеком шлака. Ввод извести менее 1 т недостаточен для образования необходимого количества шлака, при этом увеличивается расход электроэнергии и

35 продолжительность плавления. Ввод извести более 2 т нецелесообразен, так как наведение большого количества шлака в этот период приводит к увеличению расхода извести и электроэнергии. Ввод извести через

40 5-10 мин после включения шин обусловлен тем, что к этому времени в результате проплавления "колодцев" на подине печи образуется слой жидкого металла, что способствует растворению извести. Посте45 пенный ввод извести по мере расплавления шихты исключает ее спекание. Ввод извести со скоростью менее 0,10 т/мин недостаточен для поддержания в период плавления первой порции шихты необходимого количества шлака. при этом увеличивается рас50 ход электроэнергии, ввод извести свыше

0,20 т/мин ухудшает условия растворения извести, приводит к образованию гетерогенного шлака повышенной вязкости вследствие неполной ассимиляции присадок

55 извести, что приводит к увеличению продол-жительности плавления.

Ввод извести совместно с второй порцией металлической шихты позволяет за счет наличия в печи 40-60 т расплавленного

1708868

15

30

40

45 металла ускорить растворение кусков извести и сформировать в печи достаточное количество шлака, необходимого. для быстрого расплавления шихты и эффективного протекания рафинировочных процессов.

Ввод извести в количестве менее 2 т снижает степень рафинирования металла, увеличивает расход электроэнергии, а ввод извести более 4 т приводит к увеличению продолжительности плавления и расхода электроэнергии.

Введение карбюризатора совместно с второй порцией металлической шихты по. зволяет в течение всего периода плавления поддерживать в печи вспененный шлак и обеспечить необходимое содержание углерода в металле перед проведением окислительного периода, Эффективное и быстрое проведение окислительного периода (нагрев и рафинирование металла) определяет- 20 ся в первую очередь содержанием углерода в металле после полного расплавления металлической шихты. При оптимальном содержании углерода достигается совместное проведение операций обеэуглероживания и нагрева металла, что позволяет перед выпуском плавки одновременно получить необходимые значения углерода и температуры металла. Содержание углерода в металле после расплавления шихты определяется в первую очередь количеством карбюриэатора, вводимого в печь в период,расплавления, и количеством долей лома с высоким содержанием углерода.

Карбюризатор, вводимый с второй порцией металлошихты, используется для поддержания вспененного шлака и . обеспечения необходимого содержания углерода в металле, т.е. карбюризатор используется не только как вспенивающая добавка, но и как науглероживатель . Науглероживателем является также металлошихта с содержанием углерода свыше 0,4 .

Если такого лома нет или он сознательно не используется, то предложенный способ предусматривает для обеспечения заданного содержания углерода увеличение массы вводимого карбюриэатора, Например, при требуемом содержании углерода после расплавления 0,5 при массе лома с содержа- 50 нием углерода более 0,4 /,, равной 20 т, необходимо ввести 0,55 т карбюризатора, а при отсутствии указанного лома — 0,65 т карбюризатора.

Формула m - -0,15+(С вЂ” 5ФЛ-10 э) G-10, 55 по которой определяется масса-карбюризатора, присаживаемого со второй порцией металлической шихты, позволяет ввести в печь необходимое для эффективного вспенивания и науглероживания расплава, а также получения оптимального для каждой выплавляемой марки стали содержания углерода количество карбюризатора.

Если масса вводимого карбюризатора меньше m, то она позволяет только вспенивать шлак; степень же науглероживания расплава при этом незначительная, после расплавления всей металлической шихты содержание углерода в расплаве ниже оптимальных значений. При дальнейшем проведении окислительного периода окончание обезуглероживания расплава до необходимых значений наступает раньше, чем нагрев металла, В этом случае в печь прекращают вводить газообразный кислород и дальнейший нагрев расплава производят при спокоййой ванне. в результате чего увеличивается продолжительность окислительного периода (при спокойной, не "кипящей" ванне резко сокращается теплообмен между верхними и нижними слоями, металла) и износ футеровки стен печи.

Если масса карбюризатора больше m, то содержание углерода в металле после расплавления шихты выше оптимальных значений, что также приводит при дальнейшем проведении окислительного периода r увеличению продолжительности плавки и угара железа, так как в этом случае нагрев. металла до необходимых значений происходит раньше достижения необходимых значений содержания углерода в металле, а дальнейшее обезуглероживание производят при отключенной печи.

Ввод кислорода с момента расплавления второй порции металлической шихты позволяет исключить дополнительный износ подины печи за счет удаления высокотемпературной области, образующейся при вдувании кислорода в металлический расплав от подины, так как к этому моменту после расплавления первой порции металлической шихты на ней образуется слой жидкого металла высотой 0.5-0,8 м.

Подача кислорода с расходом менее 400 м /ч не приводит к заметному ускорению процессов шлакообразования и плавления, при введении кислорода с расходом более

1000 м /ч происходит значительный угар карбюризатора, резко снижается степень усвоения углерода.

Подача кислорода непосредственно на границу расплавленный металл — жидкий шлак с помощью трубы позволяет ускорить процесс растворения кусков извести за счет окисления углерода и интенсивного барботажа расплавленного металла.

Подача кислорода ниже указанной границы приводит к износу подины печи и

1708868

15

50 преждевременному сгоранию трубы, при подаче кислорода выше границы окисление углерода расплавленного металла резко уменьшается, замедляется процесс растворения извести, увеличивается продолжительность плавления. Кроме того, наблюдается значительный угар карбюризатора, вводимого с второй порцией металлической шихты,.что приводит к получению содержания углерода после полного расплавления продолжительностью окислительного периода. Введение в печь кислорода приводит к образованию оксидов железа, которые при наличии высокоосновного шлака является важным условием для деформации металлического расплава.

Однако в этом случае при образовании оксидов-железа выделяется значительное количество тепла, что замедляет процесс дефосфорации, Подача в печь твердого окислителя позволяет за счет протекания зндотермической (теплопоглощающей) реакции разложения оксидов железа во всем объеме металлического расплава значительно увеличить степень дефосфораци, кроме того, обьемное кипение ванны повышает величину поверхности межфазной границы металл — шлак, что также увеличивает скорость и степень окисления фосфора.

Введение твердого окислителя менее

0,4 т недостаточно для максимальной степени дефосфорации, присадка окислителя свыше 0,6 т приводит к значительному снижению температуры металла, увеличению продолжительности плавки и в ряде случаев к интенсивному вскипанию ванны и выбросам металла. Ввод твердого окислителя до расплавления 80 всей металлической шихты нецелесообразен, так как в этом случае при последующем доплавлении остав- 40 шейся шихты в металлический расплав переходит значительное количество фосфора, для удаления которого необходимо проводить дополнительные операции по дефосфорации, что увеличивает продолжи- 45 тельность плавки.

Предложенный способ выплавки стали в дуговых печах реализован следующим образом.

Плавку ведут s стотонной злектродуговой печи с трансформатором мощностью 75

М ВА.

Масса металлической шихты 120 т. Шихта состоит из оборотного и привозного лома, масса лома с содержанием углерода более 0,4® составляет 20-50 т. В качестве карбюризатора используют кусковой кокс, в качестве твердого окислителя — окисленные окатыши.

В печи после выпуска предыдущей плавки оставляют 70-90-",ь шлака окислительного периода. Через пятое отверстие в своде с помощью систем бункеров и конвейеров в печь загружают 0,2 — 0,4 т кокса, после чего заваливают первую порцию металлической шихты. Через 5-10 мин после начала расплавления в печь через свод начинают вводить 1-2 т извести со скоростью 0,100,15 т/мин. По окончании расплавления первой порции металлошихты в печь вводят трубу, после чего загружают вторую порцию металлической шихты совместно с 2-4 т извести. По селекторной связи с шихтового отделения сталевару сообщается масса лома с содержанием углерода свыше 0,4 .

По формуле

m - 0,15 + (С-5M ° 10 з) ° G 10 2 сталевар определяет необходимую массу карбюризатора и вводит его в печь. Масса карбюризатора в зависимости от количестâà высокоуглеродистого лома и требуемого содержания углерода в металле после полного расплавления шихты составляет 0,451,0 т. С момента начала расплавления второй порции металлической шихты в печь через трубу вводят кислород. После расплавления не менее 80 в печь присаживают 0,4-0,6 т окисленных окатышей.

Для сравнения выплавляли 5 плавок по известному способу. В печи после выпуска оставляли 10 — 12 g, металла и 40-50 шлака окислительного периода. На остаток металла и шлака загружали 3,0 т извести и 0,85 т коксовой мелочи, 1,5 т извести вводили в печь совместно с первой порцией металлошихты.

Характеристика и технико-экономические показатели 90 опытных и сравнительных плавок стали марки 20 приведены в.таблице, Масса лома с содержанием углерода более-0,47; составляла 30 т.

Оптимальное содержание углерода после полного расплавления шихты для стали этой марки равно 0,5 . Оптимальная масса мелочи, вводимой совместно со второй порцией металлической шляхты при общей шихтовке плавок в 115 т согласно изобретения, составляла 0,55 т.

Опытно-промышленное опробование предлагаемого способа позволяет по сравнению с выплавкой стали по известному способу увеличить производительность печи на 1 т/ч, уменьшить расход электроэнергии и электродов соответственно на

15 кВт ч/т.и 0,0001. т/т. Содержание фосфора в стали опытных плавок составило 0,0100,0157ь на сравнительных плавках-0,012-0,025.

10 мин после включения печи вводят 1-2 т извести со скоростью 0 10-0,15 тlмин, совместно с второй порцией шихты вводят 2-4 т; извести и карбюриэатор в количестве, спределяемом по формуле

m 0,15+ (С вЂ” 5.М.10 з) G 10, где m — масса карбюризатора;

С вЂ” требуемое содержание углерода в металле после расплавления, 7,;

М вЂ” масса шихты с содержанием углерода более 0,476, т:

G — общая масса шихты, т;

0,15 и 5 — коэффициенты.

1708868

Формула изобретения

Способ производства углеродистых и низколегированных сталей в стотонных дуговых печах. включающий оставление в печи конечного шлака предыдущей плавки, 5 вл ..дение карбюризатора и извести, завалку . шихты двумя порциями, плавление, кислородную продувку и выпуск, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения производительности печи и снижения рас- 10 ,. хода электроэнергии, в печи оставляют 70 90ф окислитвльного шлака; карбюризатор вводят в количестве 0,2-0,4 т, через 5-10

1«оса ЭВВВСТЭ ЭВО СксростФ

ВФФксй . ООВФФ«

Ю ЭЭСТК

Мера ктаркс тма

Лоэа

РЭС

1Фаэем»

»ФС тк,t та ВФ»к«эа»смэ

Оокэээтэм работа м»Ф

° ВОВЭ кааэс

ТК»ФО

8ФСФТОаь Aoooo гас аоа кость o«OI эаэктtoo oIlo та» р/ФВФФВВ ма ФмФ ность ТВОФ

r/В кет к/т с 2-0 o/»IN ювФОВкэа

«Фкто, T

ФФВ Оста ток Ф, Ю»ФФВФ т

3 °

0,З

М„% 560

l9.8 576

$0,$ $65

ФФ$ ВФВС - 52 мтам

O,S S0

0,5 69

1,5 OS

1 .5 85

I,S

O,$$ 7

O,SS 7

4,$5 7

3,d

), 4

1,5

1,S

70 . 4,3

80 0Ф) гасФФОО омкт рсаоо

4,4OSO r/ò

°,5

°,5. амкФФатв»

51,2 $10

И.5 SS7

1.5

3.0 з.а

1$

1tS

e,ss 1

°,SS

94 03 я °,3

ВФэкктааьФФм

Т«»ОЭКВ IIOIO рк Вэтама

ВРВВФФртма

O«O»t ° IOO

ССССО ЭФ»МК

»Фа ФФВВФФФТВО

И. I 576

М,6 576

SO,l $6$

%Ф,6 $69

l7.9 $36

М l S76

43 6 s3o

И,е 584

l9,S 516

Ме 582

° Ф

tt

° t

° Ф

°t

° Ф н м

° t

«ФЭК

35 О,S

6S 0, S

85 0,5

35 4.5

6S °, S

35 ° .5

35 °,5

8$ ° .5

35 °,5

8S ° .S

SI

69

М

52

l8

$1

51

%4

1 5

1,S

1,5

1,S

1,$

I,S

1,5

1,5

1 5

1 .$

1т)3.0

1,$ ), а

1,$ ) .0

1 .5 3.4

1;$ 3, в

I,S 3,4

1 .S 3,1

1,5 3, Ф

I. $3,9

I,S 3.0

7

1

7

5

1 °

6 ее

7 аа

° 3o

9 ае

10 ав и 80

22 30

1l ФФ

1561

0,5S

1.SS

O,SS

0,5%

О,ls е,6S

4.Я

O.$$

О,S5

O,SS

41

1,2

1,6

49 в, )

°,з

°,3

°,3

°,3

°,3 мтам

° Ф

1

7.

7

7.

7

° Ф

\l !

° Ф

° l

° Ф

° Ф

° Ф

7 ,1

7

7

Р э 4 020 г «0.9»

Г - 0,416

Г О 0,012

° - 1,106

o - в,ее) ФФ

ФФ

° Ф

ФФ ротам

° ФФЭЭ

Еаак

° карос м тор. м арк эанаОВФО«Фокса

OIaOrbCWll раскоа Вмкт- .

РОВОВ

0,0055 т/т

Составитель Н; Попов

Тех ред М. Моргентал Корректор Т. Малец

Редактор M. Келемеш,Даказ 404 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

16 04

27 84

18 ае

19 60

20 80

21 64

22 . 60 23 &а

2l 80

25 40

26 6е . 27 6О

24 80

29 60

30 60

31 34

32 60

33 60

3l 84

)S 80

36 05 (сраакФФ.

° «ВФ«43

°,3

°,)

° Ф)

О,З

°, 3

, ° .з

° 3

° .з

4,3

ОФ)

°,3

Ф .3 в. з

Ф .3

4,3

°, 3

ФФ)

° ФЗ

o,ç

°,3

°,35

Ф155

o,ss

O,$$

0,55

Ф, Я

В,%5

О,SS

0, Я

o .ss

0,55

° .SS

°,55

°,Я

°,5$

4,$$

O.S5

° .5S

Ф,Я в,ss е,ss .ФФ

0,$

1,О

2,1

2,5

1$.

1,5

1,5

1,5

1,5

1,5

1,5

1,5

1,5

1,5

1.5

1,5

1,5

1,5

1.5

1,5

1 ° 5

З,в

3,4 з,е

3 1

I,O

2, 0

l,e

$, 0 з, °

3,а . 3, е

3, ° з,е з o

3 .в

)ФO

3,4

3,0

ЗФФ

} .Ф

1,%

1 $

1 ° S

1. $

I,S

1 $

1,%

1,5

4,%

4 .1

o,ã

4,2S

1,%

1,%

l 5

1 $

1 $

1,5

1,%

85 ° .5

05 ° tS

35 0.$

85 0,5

85 0,5

85 0,$

8S О, S

8S °,5

85 4,$

3S 4,S

8S 4,S

7$ ФЗ

64 4,S

8$ ° . 3

6$ O,l

05 O, 6

15 0,7

05 1.7

6S 4,$

SS

$O

$4 и

%l

l9

$0

52

53

SO

l9

53

l9

$4

SO

69

51

5l

51

SS

М,2 546

И,$576

$0, 1 57О

l9, 6 57S

l1;2 S4O

$0,l 576

$0,3 57l

l9.$ 586

l9 ° 58 1

l9,6 $76

SO,$ 574

l9 I 578

SO, l $6$

%4,% 567

$0 .3 S68

S4,2 573

l9,6 57)

l9, 1 МЗ

69 .4 S)l

М, 7 S82

И,% 584