Способ выплавки стали в дуговой сталеплавильной печи


 


Владельцы патента RU 2478719:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный вечерний металлургический институт (RU)

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано при производстве стали в дуговых сталеплавильных печах. Способ включает загрузку шихты, ее расплавление дугами электродов при максимальной электрической мощности на высшей ступени трансформатора, продувку расплава кислородом и его выпуск. Загрузку шихты осуществляют непрерывно через окно в боковой стенке печи и дополнительно между электродами через отверстие в своде печи. Загрузку осуществляют с массовой скоростью, равной скорости расплавления шихты. При загрузке обеспечивают высоту слоя шихты над уровнем порога печи, равную (1-1,5)·L, где L - длина дуги. Продувку расплава кислородом осуществляют через пористое дно сливного желоба. Использование изобретения обеспечивает повышение производительности печи, снижение себестоимости производства металла и снижение угара металла. 1 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано при производстве стали в дуговых сталеплавильных печах.

Известен способ выплавки стали в дуговой сталеплавильной печи, включающий в себя завалку шихты, ее расплавление, проведение окислительного периода плавки путем продувки ванны металла кислородом, проведение восстановительного периода и выпуск металла из печи (Поволоцкий Д.Я., Гудим Ю.А., Зинуров И.Ю. Устройство и работа сверхмощных дуговых сталеплавильных печей. - М.: Металлургия, 1990. - с.80-104).

К недостаткам известного способа следует отнести довольно низкую производительность электродуговых печей, так как максимальная мощность трансформатора используется только в процессе расплавления шихты, после расплавления и до выпуска металла вводимая мощность составляет половину установленной мощности трансформатора.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ выплавки стали в дуговой сталеплавильной печи (Еланский Г.Н., Линчевский Б.В., Кальменев А.А. Основы производства и обработки металлов. - М.: МГВМИ, 2005, с.144-147).

Способ включает в себя завалку шихты, ее частичное расплавление, проведение подвалки шихты, полное расплавление шихты, проведение окислительного периода плавки путем продувки ванны кислородом и выпуск металла из печи.

Недостатки прототипа состоят в следующем. Во-первых, полная мощность трансформатора используется лишь в процессе расплавления шихты. Во-вторых, при проведении подвалки шихты теряется значительное количества теплоты, из-за чего снижается производительность печи и возрастают удельные затраты энергии при производстве металла. Кроме того, продувка ванны металла кислородом сопровождается высоким угаром металла при достижении металлом температуры кипения; величина угара достигает наивысших значений в зонах контакта с поверхностью ванны дуги и струи кислорода. Все это приводит к ухудшению экологической ситуации в цехе за счет выбивания плавильной пыли через неуплотняемые отверстия печи.

Задачами изобретения являются повышение производительности печи, снижение угара металла и улучшение экологической ситуации в электросталеплавильном цехе.

Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом способе выплавки стали в дуговой сталеплавильной печи, включающем в себя завалку шихты, ее плавление, проведение окислительного периода плавки, совмещенное с выпуском металла из печи, причем расплавление шихты проводят при максимальной вводимой электрической мощности на высшей ступени напряжения трансформатора при непрерывной подаче шихты и обеспечивают высоту слоя шихты над уровнем порога печи, равную (1-1,5)·L, где L - длина дуги, причем массовую скорость подачи шихты в печь устанавливают равной скорости расплавления металла.

Устройство для выплавки стали представляет собой дуговую сталеплавильную печь, у которой в боковой стене печи имеется окно для непрерывной подачи шихты в рабочее пространство, в своде печи между электродами выполнено отверстие, через которое подают шихту в печь, а желоб для слива металла выполнен с пористым дном, через которое в струю металла подают кислород при выпуске стали из печи.

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

Предлагаемый способ выплавки стали в дуговой сталеплавильной печи осуществляется следующим образом.

Загрузку шихты осуществляют непрерывно через окно в боковой стенке печи, а с момента образования жидкого металла на подине шихта подается и через отверстие в своде между электродами, что позволяет максимально эффективно использовать мощность трансформатора и исключить подвалку шихты. Все это приводит к росту производительности печи и снижению энергетических затрат при производстве металла.

Одним из недостатков традиционного способа ведения плавки в дуговой сталеплавильной печи является высокий угар металла. Большие значения угара металла связаны с тем, что только небольшая часть тепла, получаемого ванной от электрических дуг и в результате протекания экзотермических реакций окисления элементов расплава, усваивается массой металла, обладающего низкой теплопроводностью (λ=20-27 Вт/м·К). Вследствие этого температура поверхности жидкой ванны достигает точки кипения, что, в свою очередь, приводит к интенсивному испарению с поверхности. В объеме металла при взаимодействии с кислородной струей образуются локальные зоны, в которых температура металла близка к точке кипения. Очевидно, что максимальная величина угара металла за счет его испарения наблюдается в зоне контакта электрических дуг с зеркалом ванны внутри окружности, охватывающей электроды, поскольку температура поверхности ванны под стабильно горящими дугами в течение всей плавки практически равна температуре кипения металла. Величина угара металла при продувке ванны кислородом определяется двумя составляющими: потерями металла за счет его окисления и испарением элементов расплава.

Подача шихты через отверстие в своде между электродами приводит к снижению угара металла в зоне действия электрических дуг за счет того, что для нагрева, плавления и перегрева материала шихты до температуры кипения необходимо определенное количество тепла, излучаемого электрическими дугами, а вводимый материал, забирая часть тепла, снижает среднемассовую температуру высокотемпературной зоны ванны расплава и выравнивает температуру зеркала ванны.

Продувку металла кислородом осуществляют в период выпуска металла из печи, подавая его в желоб через пористое дно. При таком способе введения кислорода в металл образуется большое количество маленьких пузырьков кислорода, что резко увеличивает суммарную удельную поверхность раздела кислород-металл и, следовательно, реакционную поверхность. Следствием этого является увеличение контактной поверхности и интенсивности реакций окисления, что, в свою очередь, существенно повышает эффективность использования кислорода, сокращает его удельный расход, уменьшает продолжительность продувки и сокращает угар металла.

Пример осуществления способа выплавки стали в дуговой сталеплавильной печи большой вместимости показан на фигуре 1.

Фиг.1. Разрез дуговой сталеплавильной печи,

где: 1 - подина печи с откосами;

2 - боковые стены печи;

3 - отверстие

4 - устройство непрерывной загрузки шихты;

5 - отверстие в своде между электродами для подачи шихты;

6 - сливной желоб;

7 - сталевыпускное отверстие

8 - кислородная камера.

Основную часть шихты ~70-80% от общей массы загрузки (металлический лом, твердый чугун и шлакообразующие) непрерывно загружают в печь с помощью транспортирующего устройства 4, например с помощью конвейера, через окно 3 в боковой стене 2. Загрузку шихты осуществляют таким образом, чтобы обеспечить высоту слоя шихты над уровнем порога печи равной (1-1,5)·L, где L - длина дуги (для дуговой сталеплавильной печи вместимостью 100 т: L=0,6 м), причем массовую скорость подачи шихты в печь устанавливают равной скорости расплавления, например, 5 т/минуту. При наличии слоя шихты над уровнем порога печи менее (1-1,5)·L тепловой поток излучением от верхней части дуги будет направлен на стены и свод печи, что приведет к увеличению продолжительности плавки и, как следствие этого, к снижению производительности печи. Если слой шихты над уровнем порога печи будет более (1-1,5)·L, то возможны обвалы шихты, что приведет к поломкам электродов и, следовательно, к снижению производительности печи.

Расплавление шихты проводят при максимальной вводимой электрической мощности на высшей ступени напряжения трансформатора. При образовании жидкой фазы на подине печи 1 начинают подачу шихты (железорудные окатыши, мелкий лом и др.) через отверстие 5 для снижения температуры в зоне взаимодействия электрических дуг с металлом с целью ликвидации локальных высокотемпературных зон и, следовательно, уменьшения интенсивности угара. Кроме того, происходит частичное окисление элементов расплава (С, Si, Mn, Fe, P) за счет реакций с кислородом (в связанном виде) окатышей и загрязнений лома (ржавчина). Так как эти реакции идут с выделением тепла - экзотермические, то увеличивается вводимое тепло, сокращается время плавки и, следовательно, в некоторой степени повышается производительность печи.

Масса загружаемой через отверстие в своде шихты составляет ~20-30% от общей массы загрузки. После накопления достаточного количества металла на подине печи он сливается через желоб 6 с пористым днищем через сталевыпускное отверстие 7. В желобе проводят продувку металла кислородом через пористое днище из кислородной камеры 8 с целью окисления избыточного углерода для дегазации металла (удаление азота, водорода). Раскисление и легирование при необходимости производят в сталеразливочном ковше.

Устройство для выплавки стали представляет собой дуговую сталеплавильную печь, которая отличается наличием в боковой стенке печи окна для непрерывной подачи шихты, в своде печи между электродами выполнено отверстие, через которое подают шихту, а желоб для слива металла выполнен с пористым дном, через которое подают кислород при выпуске металла, что способствует увеличению производительности печи, снижению удельного расхода кислорода и угара металла и улучшению экологической ситуации в электросталеплавильном цехе.

Реализация предложенного способа выплавки стали обеспечит получение дополнительно 50 тыс. тонн стали в год, что позволит получить экономический эффект в размере около 400 млн руб. в расчете на 100-тонную печь.

Способ выплавки стали в дуговой сталеплавильной печи, включающий загрузку шихты, ее расплавление с помощью электродов при максимальной электрической мощности на высшей ступени трансформатора, продувку расплава кислородом и выпуск расплава из печи через сливной желоб, отличающийся тем, что загрузку шихты осуществляют непрерывно через окно в боковой стенке печи и при образовании на подине печи жидкого расплава дополнительно осуществляют загрузку шихты через отверстие, выполненное между электродами в своде печи, обеспечивая высоту слоя шихты над уровнем порога печи (1-1,5)·L, где L - длина дуги, а продувку расплава кислородом осуществляют через пористое дно сливного желоба, при этом загрузку шихты в печь осуществляют с массовой скоростью, равной скорости расплавления шихты.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии, в частности к дуговой электропечи и ее очищающему устройству. .
Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу получения расплава стали с содержанием марганца до 30%, в котором дополнительно могут содержаться до 5% Si, до 1,5% С, до 22% Аl, до 25% Сr, до 30% Ni, а также до 5% Ti, V, Nb, Сu, Sn, Zr, Mo, W каждый, а также до 1% N и P каждый, остальное - железо и неизбежные сопутствующие выплавке элементы стали.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам выплавки стали в электропечах с погруженными в шлаковый расплав расходуемыми графитовыми электродами при непрерывной подаче металлизованных окатышей в шлаковый расплав одновременно с углеродсодержащим материалом, газом через осевое отверстие в электроде.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству круглого сортового проката. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к составу аустенитной высокопрочной коррозионно-стойкой стали и способу ее выплавки. .
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам получения автокузовной стали в дуговых сталеплавильных печах. .

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для получения вспененного шлака в электродуговых печах. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к литейному производству, и может быть использовано для получения литых высоколегированных сталей и жаропрочных сплавов.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к электросталеплавильному производству. .

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано при производстве стали в дуговых сталеплавильных печах

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам производства стали с низким содержанием серы

Изобретение относится к металлургии, в частности к конструкции дуговых электропечей

Изобретение относится к области металлургии, а конкретнее к области электрометаллургии стали

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в машиностроении для производства дешевого инструмента, в частности выглаживателей для деталей из цветных металлов

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к способам контроля окисленности шлака и металла при выплавке сплавов на основе железа в электродуговых печах переменного тока

Изобретение относится к металлургии, а именно к способу загрузки металлизованных окатышей в дуговую печь

Изобретение относится к металлургии, а именно к устройствам загрузки шихты, например, металлизованных окатышей и других сыпучих материалов в плавильные агрегаты
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к способу получения стали в дуговой сталеплавильной печи. Способ включает завалку металлошихты и шлакообразующих материалов, их нагрев и расплавление, проведение окислительного рафинирования путем продувки ванны кислородом со вспениванием шлака, выпуск части шлака из печи и стали из печи, при этом в период рафинирования при достижении температуры металла 1580-1610°С и при израсходовании 75-88% электроэнергии на плавку в ванну в два приема вводят высокомагнезиальный материал, содержащий более 80% MgO, в количестве 6,5-10,0 кг/т стали для получения магнезиального шлака с содержанием 5,1-10,0% MgO и формирования на футеровке износоустойчивого гарнисажа и оставляют упомянутый магнезиальный шлак в печи на следующую плавку. Использование изобретения позволяет увеличить стойкость футеровки печи на 50% и снизить расход электроэнергии на 25-45 кВт·ч/т стали.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к устройству (1) для опрокидывания металлургического плавильного сосуда (50, 55) электродуговой печи (101, 101'). Устройство содержит опрокидываемую рабочую площадку (2) печи, которая имеет отверстие (3) для размещения плавильного сосуда (50, 55), а также дополнительно имеет привод для опрокидывания рабочей площадки (2) печи, содержащий по меньшей мере один шарнирно соединенный с рабочей площадкой (2) печи подъемный цилиндр (4а). При этом устройство дополнительно содержит блокировочное приспособление (5а, 5b) для фиксации угла опрокидывания рабочей площадки (2) печи. Рабочая площадка (2) печи выполнена с возможностью введения в отверстие (3) по меньшей мере двух различных видов плавильных сосудов (50, 55), которые различаются относительно расположения их выпускных отверстий (51, 56) и подлежащего установке при выпуске максимального угла опрокидывания, и при этом обеспечивается возможность фиксации соответствующего максимального угла опрокидывания по меньшей мере для каждого из двух видов плавильных сосудов (50, 55). Кроме того, изобретение относится к металлургической плавильной системе (100, 100') с устройством (1) и к способу с применением такой металлургической плавильной системы. При использовании изобретения обеспечивается возможность рациональной выплавки нержавеющей и углеродистой стали. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 12 ил.
Наверх