Способ получения стали в дуговой электросталеплавильной печи

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к способам получения стали в дуговой электросталеплавильной печи. В дуговую электросталеплавильную печь заваливают металлолом и заливают чугун. Затем расплавляют металлошихту и окисляют углерод газообразным кислородом. Проводят дефосфорацию стали путем присадки железной руды или агломерата и извести. При этом известь вводят в составе смеси, содержащей известково-магнезиальный ожелезненный флюс и известь при соотношении флюса к извести (0,15-0,50):1 в количестве 2,5-4,0% от массы плавки до достижения концентрации в шлаке MgO=8-15%, CaO 35-55%. Производят продувку газообразным кислородом для получения концентрации FeO не менее 15%. Скачивают шлак через порог рабочего окна и выпускают сталь в ковш. При выпуске стали в ковш осуществляют отсечку печного шлака. Присаживают в ковш известь в количестве 1,7-2,5% от массы жидкой стали и необходимые раскислители и легирующие. Изобретение позволяет увеличить стойкость футеровки, повысить степень дефосфорации, снизить расход ферросплавов.

 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам получения стали в дуговых электросталеплавильных печах.

Известен выбранный в качестве прототипа способ получения стали в дуговых электросталенлавильных печах, включающий завалку в печь металлолома, заливку жидкого чугуна, расплавление металлошихты, дефосфорацию стали путем присадок порций железной руды и агломерата в смеси с известью, раскисление стали и шлака в печи, выпуск стали в ковш под печным шлаком, присадку в ковш десульфурирующей смеси, состоящей из извести, плавикового шпата порошка алюминия, отличающийся тем, что в состав завалки вводят агломерат или железную руду в количестве 30-60 кг/т стали, после проплавления металлошихты при расходе электроэнергии 220-320 кВт·ч/т металлолома в печь заливают жидкий чугун при температуре не менее 1200°С со скоростью заливки 6-12 т/мин, проводят окисление газообразным кислородом с расходом 1500-3000 нм³/ч, соотношение присаживаемых железной руды или агломерата в смеси с известью поддерживают соответственно (1-2):(2,5-3,5) при их расходе 70-110 кг/т стали, после чего спускают шлак через порог рабочего окна, а соотношение извести, плавикового пшата и порошка алюминия в водимой в ковш десульфурирующей смеси поддерживают соответственно (1,1-1,5):(0,3-0,5):(0,05-0,1) при расходе смеси 14-18 кг/т стали [1].

Существенными недостатками данного способа получения стали являются:

- высокий износ футеровки в связи с пониженной концентрацией оксидов магния в первичном шлаке и насыщением шлака оксидами магния из огнеупорной кладки печи;

- значительное содержание фосфора в стали в связи с раскислением печного шлака в печи и значительной рефосфорации в печи и при выпуске плавки в ковш;

- высокая концентрация кислорода в стали в связи с попаданием окисленного печного шлака из печи в ковш;

- повышенный "угар" раскислителей и легирующих в связи с введением ферросплавов в печь и контактом с окисленным шлаком.

Известен также способ выплавки стали в конвертере, включающий ввод в конвертер металлического лома, заливку чугуна, продувку металла кислородом, присадку извести и в качестве шлакообразующего материала ожелезненного известково-магнезиального флюса [2].

Существенными недостатками изобретения являются:

1. Количество вводимого MgO с ожелезненным известково-магиезиальным флюсом приводит к получению MgO в шлаке более 15%, что влияет на формирование густых магнезиальных шлаков, обладающих низкой реакционной способностью, вследствие чего снижается степень дефосфорации стали и увеличивается загрязненность стали неметаллическими включениями, кроме того, происходит оголение зеркала металла, в результате чего сталь насыщается азотом, кислородом и водородом. Все вышеперечисленные параметры снижают уровень механических свойств стали.

2. При использовании заявленной шлаковой системы в дуговой электросталеплавильной печи вследствие низкой вспенивающей способности снижается экранирование дуг шлаком, а это за счет интенсивного излучения приводит к прогару водоохлаждаемых панелей и эрозии футеровки печи.

Желаемыми техническими результатами изобретения являются: увеличение стойкости футеровки печи, повышение степени дефосфорации стали, снижение расхода ферросплавов.

Для этого предлагается способ получения стали в дуговой электросталеплавильной печи, включающий завалку в печь металлолома, заливку чугуна, расплавление металлошихты, окисление углерода газообразным кислородом, дефосфорацию стали путем присадок порций железной руды или агломерата и извести, скачивание шлака через порог рабочего окна, выпуск стали в ковш и присадку извести, раскислителей и легирующих, отличающийся тем что известь во время плавления вводят в составе смеси, содержащей известково-магнезиальный ожелезненный флюс и известь при соотношении флюса к извести (0,15-0,50):1 в количестве 2,5-4,0% от массы плавки до достижения концентрации в шлаке MgO=8-15%, CaO=35-55%, при этом производят продувку газообразным кислородом для получения концентрации FeO не менее 15%, при выпуске стали в ковш осуществляют отсечку печного шлака, а известь в ковш присаживают в количестве 1,7-2,5% от массы жидкой стали.

Заявляемые пределы подобраны исходя из следующих предпосылок экспериментальным путем. Соотношение смеси, содержащей известково-магнезиальный ожелезненный флюс и известь, в пределах соответственно (0,15 0,50):1 обеспечивает концентрацию MgO в шлаке 8-15%.

Количество шлака 2,5-4,0% от массы плавки выбрано исходя из рафинирующей способности шлака. При снижении количества шлака менее 2,5% не достигается требуемая степень дефосфорации стали, а при увеличении - более 4,0% требуются дополнительные потери электроэнергии на нагрев шлака и повышение эксплуатационных затрат.

При концентрации менее 35% СаО невозможно обеспечить требуемый уровень дефосфорации, а при повышении СаО>55% формируются густые, малореакционные шлаки, при этом полностью не используется фосфидная емкость шлака и возрастают необоснованные затраты на известь, а также потери тепла на плавление шлака.

При снижении концентрации FeO менее 15% происходит замедление процесса дефосфорации стали и увеличение длительности плавки.

В связи с отсечкой печного шлака, в ковш присаживается известь, количество извести выбрано исходя из рафинирующей и теплоизолирующей способности ковшевого шлака. При присадке в ковш извести в количестве менее 1,7% от массы жидкой стали велики теплопотери через шлак, при количестве извести более 2,5% необходимо значительное количество тепла для расплавления.

Заявляемый способ получения стали был реализован при выплавке стали в дуговых электросталеплавильных печах ДСП-100И7 с трансформатором 95МВА. Выплавка проводилась по следующей схеме. Завалка состояла из металлолома и жидкого чугуна. В печь в период плавления присаживалась смесь, состоящая из известково-магнезиального ожелезненного флюса и извести в количестве 2500-4000 кг на плавку при соотношении (0,15-0,50):1. При этом обеспечивалась концентрация MgO=8-15%, CaO=35-55% и FeO≥15%. В опытах использовался известково-магнезиальный флюс, содержащий FeO_общ=5,0-9,0; СаО_общ≥51,0; MgO≥28,0%, SiO₂≤5,0%, S≤0,06%, P≤0,06%, ППП менее 3,0%. Размер кусков 13-60 мм. Температура плавления флюса 1300-1380°С.

После достижения требуемой температуры, а также концентраций углерода и фосфора в стали последняя выпускалась из печи с отсечкой шлака. В ковш во время выпуска присаживалась известь в количестве 1700-2500 кг, а также необходимые раскислители и легирующие. Заявляемый способ позволил увеличить стойкость футеровки на 6-8%, повысить степень дсфосфорации стали в среднем на 3,7%; снизить расход ферросплавов: кремнийсодержащих на 15-18%, марганецсодержащих на 1,5%, ванадийсодержащих на 1,5-3%, хромсодержащих на 3-4%.

Список источников

1. Пат. РФ №2197535, МПК⁷ С 21 С 5/52, 7/06.

2. Пат. РФ №2164952, МПК⁷ С 21 С 5/28.

Способ получения стали в дуговой электросталеплавильной печи, включающий завалку в печь металлолома, заливку чугуна, расплавление металлошихты, окисление углерода газообразным кислородом, дефосфорацию стали путем присадки железной руды или агломерата и извести, скачивание шлака через порог рабочего окна, выпуск стали в ковш и присадку извести, раскислителей и легирующих, отличающийся тем, что известь во время плавления вводят в составе смеси, содержащей известково-магнезиальный ожелезненный флюс и известь, при соотношении флюса к извести (0,15-0,50):1 в количестве 2,5-4,0% от массы плавки до достижения концентрации в шлаке MgO=8-15%, CaO 35-55%, при этом производят продувку газообразным кислородом для получения концентрации FeO не менее 15%, при выпуске стали в ковш осуществляют отсечку печного шлака, а известь в ковш присаживают в количестве 1,7-2,5% от массы жидкой стали.