Способ выплавки стали в дуговой сталеплавильной печи

 

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при производстве стали в электросталеплавильных цехах. При проведении окислительного периода плавки путем продувки ванны кислородом угарает значительная часть металла, так как в зоне взаимодействия кислородной струи с поверхностью ванны температура достигает точки кипения. Изобретение позволяет снизить угар металла, расход кислорода и улучшить экологическую обстановку. По способу выплавки стали ванну металла продувают через две точки зеркала ванны, равноудаленные от вертикальной оси печи, с центральным углом между ними не менее 90^o. Кислород подают попеременно через одну из точек продувки с интервалом 10 - 25 с и поддерживают его постоянный расход. Оси струй кислорода составляют с зеркалом ванны угол 80 - 90^o и направлены в одну сторону.

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при производстве стали в электросталеплавильных цехах.

Наиболее близким по технической сути к предлагаемому способу является способ выплавки стали в дуговой печи (Д.Я. Поволоцкий, Ю.А. Гудим, И.Ю. Зинуров "Устройство и работа сверхмощных дуговых сталеплавильных печей". -М. : Металлургия, 1990, с. 93, 134).

Способ заключается в завалке металлического лома, его расплавлении, проведении окислительного периода путем продувки ванны расплавленного металла кислородом через водоохлаждаемую фурму, срез сопла которой располагается над зеркалом металла на расстоянии 400-500 мм, проведении восстановительного периода плавки и выпуска металла из печи.

К недостаткам указанного способа следует отнести высокий угар металла, достигающий 7-9% от массы металлической части шихты. Кроме того, способ характеризуется высоким расходом кислорода на тонну выплавляемой стали, составляющим 30-50 м³/т.

Таким образом, высокий удельный расход кислорода и угар металла являются недостатками прототипа.

Задачей изобретения является снижение удельного расхода кислорода и угара металла при выплавке стали в дуговой печи.

Поставленная задача решается за счет того, что в предлагаемом способе выплавки стали в дуговой печи, включающем завалку шихты, плавление, окислительный и восстановительный периоды плавки, продувку ванны кислородом осуществляют через две точки зеркала ванны, равноудаленные от вертикальной оси печи, с центральным углом между ними не менее 90^o, причем кислород подают попеременно через каждую из точек продувки через 10-25 с и поддерживают постоянный расход кислорода, а оси струй кислорода составляют с зеркалом ванны угол 80-90^o и направлены в одну сторону.

Изобретение обладает новизной, что следует из сравнения с прототипом, изобретательским уровнем, так как явно не следует из существующего уровня техники; практически легко осуществимо в имеющихся дуговых сталеплавильных печах.

Способ выплавки стали осуществляется следующим образом.

В дуговую печь заваливают шихту и включают печь на расплавление. При необходимости проводят одну или две подвалки шихты в зависимости от ее насыпной плотности. После расплавления шихты начинают продувку ванны кислородом через две водоохлаждаемые фурмы, одна из которых вводится через свод печи, а другая, например, через рабочее окно. Фурмы расположены таким образом, что оси кислородных струй образуют с поверхностью зеркала ванны угол 80-90^o, а точки встречи струй с зеркалом ванны располагаются на одинаковом расстоянии от зеркальной оси печи. Центральный угол между двумя точками продувки не менее 90^o. Кислород подают попеременно через одну из фурм с интервалом 10-25 с, а его расход поддерживают постоянным.

Таким образом, расход кислорода остается таким же, что и в прототипе, но его подачу производят через одну из двух фурм в течение 10-25 с, а затем через другую в течение такого же отрезка времени, а затем цикл повторяется.

По окончании окислительного периода плавки продувочные фурмы удаляют из печи и проводят восстановительный период плавки и выпуск металла из печи по обычной технологии.

В зоне контакта струи кислорода с поверхностью расплавленного металла через 10-25 с температура металла достигает температуры кипения. Это происходит за счет того, что интенсивное окисление элементов расплава, включая железо, происходит с выделением большого количества тепла, которое не усваивается всей массой металла из-за его недостаточной теплопроводности. Поэтому тонкий поверхностный слой металла в этой зоне кипит, пары металла окисляются и уносятся отходящими из печи газами. Доказательством этому служит дисперсный состав пыли, содержащейся в отходящих из печи газах, с размерами частиц до 0,8 мкм.

Таким образом, часть кислорода бесполезно расходуется на испарение металла, приводит к уменьшению выхода годного и осложняет экологическую ситуацию в цехе выделением запыленного потока через щели электродных отверстий, рабочего окна и другие неуплотненные отверстия.

Подача кислорода попеременно через одну или другую фурму обеспечивает подъем температуры в зоне контакта струи кислорода с поверхностью ванны до точки кипения в течение 10-25 с, а затем подача кислорода происходит через другую фурму в течение тех же 10-25 с. За это время температура металла под первой фурмой падает за счет отвода тепла от нагретой до кипения зоны к прилегающим слоям металла. Новое переключение подачи кислорода снова ведет к подъему температуры до кипения под первой фурмой и остыванию аналогичной зоны под второй фурмой.

Такая подача кислорода на продувку ванны практически исключает угар металла, неэффективное использование кислорода и выбросы пыли в цех.

Переключение подачи кислорода с одной фурмы на другую чаще чем через 10 с приводит к снижению средней температуры под фурмой за период продувки, т. е. снижает скорость обезуглероживания и нагрева ванны. При переключении подачи кислорода более чем через 25 с не исключаются кипение металла и его угар.

Центральный угол между точками продувки на зеркале ванны не менее 90^o обеспечивает полное усвоение тепла, выделяемого в зоне контакта струи кислорода с поверхностью металла. При центральном угле менее 90^o произойдет наложение зон контакта, что приведет к дополнительному угару металла. Увеличение центрального угла между точками продувки не влияет на теплоусвоение и угар металла. Подача кислорода на поверхность ванны под углом 80-90^o обеспечивает движение верхних слоев металла под воздействием энергии струи и способствует увеличению теплопередачи за счет принудительной конвекции.

Снижение угара металла, связанного с проведением окислительного периода плавки, только на 3% позволяет получить дополнительно 3 т металла на каждой плавке в 100-т дуговой печи, что обеспечивает экономический эффект около 40 руб на тонну выплавленной стали. При годовом производстве современной печи 1 млн.т экономический эффект составит 40 млн. руб.

Формула изобретения

Способ выплавки стали в дуговой сталеплавильной печи, включающий завалку шихты, ее расплавление, проведение окислительного периода плавки путем продувки ванны металла кислородом, проведение восстановительного периода и выпуска металла из печи, отличающийся тем, что продувку ванны металла кислородом ведут через две точки зеркала ванны, равноудаленные от вертикальной оси печи с центральным углом между ними не менее 90^o, причем кислород подают попеременно через одну из точек продувки с интервалом 10-25 с и поддерживают его постоянный расход, а оси струй кислорода составляют с зеркалом ванны угол 80-90^o и направлены в одну сторону.