Способ выплавки стали в дуговой электропечи


 


Владельцы патента RU 2542157:

Открытое акционерное общество "Уральская Сталь" (ОАО "Уральская Сталь") (RU)

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к технологии выплавки стали в дуговой электропечи. В способе осуществляют завалку в печь металлолома и извести, заливку жидкого чугуна, окисление углерода газообразным кислородом, дефосфорацию, последующий выпуск стали в ковш с отсечкой печного шлака и оставлением 10-15% от общей массы жидкого металла в печи. В состав завалки в количестве 5-40% от общей массы металлолома вводят горячебрикетированное железо, полученное в результате прямого восстановления окисленных руд, и/или образующийся после отсева на грохотах горячебрикетированного железа железосодержащий материал фракцией 4-25 мм, с массовой долей железа металлического не менее 70%, закиси железа в пределах 15-20% и углерода не менее 0,8%. Изобретение позволяет повысить качество стали за счет снижения содержания цветных металлов и азота, сократить время плавки за счет повышения плотности металлошихты в завалке, а также сократить количество подвалок. 2 табл., 3 пр.

 

Предлагаемое изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам выплавки стали в дуговых электропечах.

Известен способ выплавки стали в дуговой электропечи, включающий завалку металлолома и извести, расплавление металлолома, заливку жидкого чугуна в количестве 30-60% от массы завалки при содержании в нем, масс.%: углерода 2,0-3,5, менее 0,01 кремния, менее 0,015 фосфора, менее 0,025 серы при температуре 1280-1400°C сверху в печь после проплавления металлолома при расходе электроэнергии 180-300 кВт·ч/т металлолома, окисление углерода газообразным кислородом при температуре не более 1700°C, дефосфорацию, последующий выпуск стали в ковш с отсечкой печного шлака с оставлением 10-15% от общей массы жидкого металла в печи и присадку в ковш во время выпуска шлакообразующей смеси при соотношении извести и плавикового шпата (0,8-1,2)/(0,2-0,5) с расходом 10-17 кг/т стали, и присаживают ферросплавы (Патент РФ №2258084, C21C 5/52).

Однако используемый металлический лом в известном способе выплавки стали в дуговой электропечи содержит включения цветных металлов и вредных примесей, что снижает качество получаемой стали. Низкая насыпная плотность металлолома (0,5-1,5 т/м3) обуславливает дополнительные затраты на его разделку и необходимость проведения процесса завалки в несколько приемов, что приводит к увеличению длительности плавки и, как следствие, к ухудшению технико-экономических показателей (например, увеличение расхода электроэнергии, огнеупоров, заправочных материалов).

Технический результат, достигаемый предлагаемым изобретением, заключается в повышении качества стали за счет снижения содержания цветных металлов и азота, в сокращении времени плавки за счет повышения плотности металлошихты в завалке, сокращении количества подвалок и в снижении энергопотребления при использовании горячебрикетированного железа (ГБЖ) и/или железосодержащих отходов, образующихся при производстве и транспортировке ГБЖ.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе, включающем в себя завалку в печь металлолома и извести, заливку жидкого чугуна, окисление углерода газообразным кислородом, дефосфорацию, последующий выпуск стали в ковш с отсечкой печного шлака и оставлением 10-15% от общей массы жидкого металла в печи, подачу в ковш шлакообразующей смеси и ферросплавов, согласно предлагаемому изобретению в состав завалки в количестве 5-40% от общей массы металлолома вводят горячебрикетированное железо, получаемое в результате прямого восстановления окисленных руд, и/или железосодержащий материал фракцией 4-25 мм с массовой долей железа металлического не менее 70%, закиси железа в пределах 15-20%, углерода не менее 0,8%, образующийся после отсева на грохотах горячебрикетированного железа.

Снижение включений цветных металлов пропорционально доле ГБЖ и/или железосодержащего материала в завалке.

Углерод, содержащийся в ГБЖ и/или железосодержащем материале, используется для соединения с кислородом, восстановления железа из закиси, а также удаления азота и водорода и в четыре раза эффективней углерода, загружаемого отдельно. Кроме того, выделение оксида углерода способствует интенсивному пенообразованию в шлаке/металле и, как следствие, снижению энергопотребления за счет экранирования дуг.

Содержание азота в стали снижается на 6 десятитысячных долей на каждые 10% ГБЖ и/или железосодержащего материала в завалке.

За счет высокой насыпной плотности (не менее 5 т/м3) ГБЖ и/или железосодержащий материал при подвалке опускается через шлак (плотность 2,5-3,3 т/м3), что повышает плотность металлошихты, а значит приводит к уменьшению количества подвалок металлолома, снижает расход электроэнергии и сокращает длительность плавки.

Заявляемые пределы подобраны опытным путем. Параметры и показатели опытных плавок приведены в таблицах 1 и 2.

Увеличение фракции вводимого материала более 25 мм не обеспечивает равномерное его распределение в объеме металлозавалки, что приводит к увеличению длительности плавки. Использование железосодержащего материала фракции менее 4 мм приводит к его потерям в процессе скачивания шлака и снижению выхода годного.

Применение ГБЖ и/или железосодержащего материала с содержанием металлического железа менее 70% приводит к повышенному шлакообразованию, снижению выхода годного и увеличению длительности плавки.

Введение ГБЖ и/или железосодержащего материала более 40% от общей массы металлолома приводит к увеличению длительности плавки и, в ряде случаев, к вскипанию ванны и выбросам шлака из печи. При снижении расхода ГБЖ и/или железосодержащего материала менее 5% от общей массы металлолома повышается вязкость шлака в начальный период шлакообразования, в результате чего увеличиваются потери ГБЖ и/или железосодержащего материала со скачиваемым шлаком.

Заявляемый способ выплавки стали был реализован при выплавке стали в дуговой 120-т электропечи.

Вариант 1. Выплавку производили с использованием жидкого чугуна в количестве 25-50% от массы металлошихты. Завалку металлолома производили на оставшийся от предыдущей плавки шлак и металл массой 10-15%. ГБЖ и железосодержащий материал (отходы ГБЖ) загружали в середину бадьи в количестве 5-40% от общей массы металлолома. В процессе расплавления шихты в печь через рабочее окно заливали чугун с помощью чугунозаливочной машины, после чего производили продувку металла кислородом через стеновые комбинированные фурмы-горелки с общим расходом до 12000 м3/час. После достижения необходимой температуры и содержания углерода нераскисленный металл выпускали без шлака в ковш. В процессе выпуска в ковш присаживали шлакообразующую смесь, состоящую из 500 кг извести и 200 кг глиноземсодержащего материала, и ферросплавы. После выпуска ковш транспортировался на установку «ковш-печь», где производилось дальнейшее доведение стали до заданного химического состава и температуры разливки. Разливку металла производили на слябовой МНЛЗ с сечением кристаллизатора 190×1200 мм.

Вариант 2. Выплавку производили с использованием жидкого чугуна в количестве 35-50% от массы металлошихты. Завалку металлолома производили на оставшийся от предыдущей плавки шлак и металл массой 10-15%. ГБЖ загружали в середину бадьи в количестве 10-20% от общей массы металлолома. В процессе расплавления шихты в печь через рабочее окно заливали чугун с помощью чугунозаливочной машины, после чего производили продувку металла кислородом через стеновые комбинированные фурмы-горелки с общим расходом до 12000 м3/час. После достижения необходимой температуры и содержания углерода нераскисленный металл выпускали без шлака в ковш. В процессе выпуска в ковш присаживали шлакообразующую смесь, состоящую из 500 кг извести и 200 кг глиноземсодержащего материала, и ферросплавы. После выпуска ковш транспортировался на установку «ковш-печь», где производилось дальнейшее доведение стали до заданного химического состава и температуры разливки. Разливку металла производили на слябовой МНЛЗ с сечением кристаллизатора 270×1200 мм.

Вариант 3. Выплавку производили с использованием жидкого чугуна в количестве 25-45% от массы металлошихты. Завалку металлолома производили на оставшийся от предыдущей плавки шлак и металл массой 10-15%. Железосодержащий материал (отходы ГБЖ) загружали в середину бадьи в количестве 5-20% от общей массы металлолома. В процессе расплавления шихты в печь через рабочее окно заливали чугун с помощью чугунозаливочной машины, после чего производили продувку металла кислородом через стеновые комбинированные фурмы-горелки с общим расходом до 12000 м3/час. После достижения необходимой температуры и содержания углерода нераскисленный металл выпускали без шлака в ковш. В процессе выпуска в ковш присаживали шлакообразующую смесь, состоящую из 500 кг извести и 200 кг глиноземсодержащего материала, и ферросплавы. После выпуска ковш транспортировался на установку «ковш-печь», где производилось дальнейшее доведение стали до заданного химического состава и температуры разливки. Разливку металла производили на слябовой МНЛЗ с сечением кристаллизатора 190×1200 мм.

Заявляемый способ обеспечивает снижение содержания меди, никеля, хрома, молибдена на 15-45%, серы и фосфора - на 40-50%.

Снижение вредных примесей в металле позволяет уменьшить количество переводов плавок в пониженные марки стали, снизить количество прорывов при разливке стали на слябовой МНЛЗ за счет повышения пластичности литой заготовки, сократить отсортировку листового проката по поверхностным дефектам в зависимости от толщины листов и марки стали на 0,40-0,75%.

Высокая насыпная плотность ГБЖ и/или железосодержащего материала позволяет повысить плотность металлошихты в завалке и сократить количество подвалок и, как следствие, сократить продолжительность плавки на 3-5 минут. При этом расход электроэнергии на плавку снижается на 5-10%, расход заправочных и ремонтных масс на 0,15 кг/т, расход печных огнеупоров на 0,22 кг/т.

Таблица 1
Наименование Длительность плавки, мин Выход годного (в пересчете на 100% железа в ГБЖ)
Прототип 60 1,127
ГБЖ с Fe<70% 63 1,129
ГБЖ с Fe>70% от массы металла 57 1,125
Фракция<4 мм 58 1,126
ГБЖ<5% 62 1,132
Предлагаем 55 1,122
Таблица 2
Вариант выплавки Расход материалов на электропечах Отсортировка листового проката, % Продолжительность плавки, мин Количество съездов с МНЛЗ, шт./месяц
Электроэнергия,

кВтч/т
Заправочные и ремонтные массы, кг/т Огнеупоры, кг/т
Прототип 291 5,60 1,91 2,1 63 2,0
Предлагаемый 271 5,45 1,69 1,4 59 0,5

Способ выплавки стали в дуговой электропечи, включающий завалку в печь металлолома и извести, заливку жидкого чугуна, окисление углерода газообразным кислородом, дефосфорацию, последующий выпуск стали в ковш с отсечкой печного шлака и оставлением 10-15% от общей массы жидкого металла в печи, отличающийся тем, что в состав завалки в количестве 5-40% от общей массы металлолома вводят горячебрикетированное железо, полученное в результате прямого восстановления окисленных руд, и/или образующийся после отсева на грохотах горячебрикетированного железа железосодержащий материал фракцией 4-25 мм, с массовой долей железа металлического не менее 70%, закиси железа в пределах 15-20% и углерода не менее 0,8%.



 

Похожие патенты:

Изобретения относятся к области металлургии, в частности к способу получения стали и конструкции электродуговой печи для его осуществления. В способе осуществляют загрузку в рабочее пространство печи шихты, состоящей из металлолома и окускованных оксидоуглеродных материалов, подают электроэнергию, топливо, науглероживатель, флюс и газообразный кислород, осуществляют нагрев и плавление электрическими дугами шихты с обезуглероживанием металлической ванны, выпуск металла и шлака из печи.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству низкокремнистой стали с внепечной обработкой и разливкой на установках непрерывной разливки стали.
Изобретение относится к электросталеплавильному производству, в частности к составу смеси для выплавки стали в электродуговой печи. Смесь содержит, мас.%: пыль системы газоочистки электродуговой печи 60-90 и коксовую мелочь 10-40.

Изобретение относится к электродуговой печи, устройству обработки сигналов, носителю для хранения данных, машиночитаемому программному коду и способу для определения момента времени загрузки для загрузки, в особенности дозагрузки, расплавляемого материала (9), в особенности скрапа, в электродуговую печь (1), причем электродуговая печь (1) имеет по меньшей мере один электрод (3a, 3b, 3c) для нагрева находящегося в электродуговой печи (1) расплавляемого материала (G) посредством электрической дуги.

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее, к способам дожигания горючих газов в дуговых сталеплавильных печах, использующих металлизованные окатыши или брикеты для выплавки стали.В способе осуществляют подачу в рабочее пространство дуговой печи закрученного потока кислорода, дожигание образующихся над шлаковой ванной печи горючих газов, подачу к шлаковой ванне выделяющейся тепловой энергии от дожигания горючих газов и отсос потока отходящих газов.

Изобретение относится к электрометаллургии и может быть использовано при электроплавке металлизованных окатышей в дуговых сталеплавильных печах с дожиганием горючих газов над ванной вблизи зоны отсоса отходящих газов из агрегата.
Изобретение относится к металлургии, в частности к переплаву брикетов экструзионных, содержащих оксидные материалы и твердый углерод, в индукционной тигельной печи.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству стали в дуговых сталеплавильных печах (ДСП). Способ включает подачу в печь металлолома, чугуна, железо-магниевого концентрата, шлакообразующего материала, углеродсодержащего материала, плавление шихты, формирование покровного шлака и выпуск стали в сталеразливочный ковш, при этом железо-магниевый концентрат вводят в виде брикетов размером 20-80 мм поверх металлического лома, причем 1-75% железо-магниевого концентрата вводят в завалку металлошихты на металлолом до начала периода плавления, а оставшиеся 25-99% железо-магниевого концентрата вводят не ранее 0,1 и не позднее 0,9 общей длительности периода плавления, причем железо-магниевый концентрат вводят в количестве, обеспечивающем достижение соотношения между содержанием оксида магния в шлаке и футеровке печи в пределах 0,05-0,16, при этом основность шлака обеспечивают на уровне 1,7-4,5 единиц, а в период формирования покровного шлака производят вдувание в шлак углеродсодержащего материала в количестве 0,1-100 кг/т шлака для вспенивания шлака и восстановления железа из его оксидов.

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано при производстве металлошихты для выплавки стали в дуговых электропечах. Синтетический композиционный шихтовый материал содержит железоуглеродистый сплав, углеродосодержащее вещество и железосодержащий окисленный компонент, включающий оксид железа (Fe2O3) и монооксид железа (FeO), при следующем соотношении компонентов, мас.%: монооксид железа 5-30, оксид железа 0-10, углеродосодержащее вещество 0,1-5, железоуглеродистый сплав - остальное.

Изобретение относится к металлургии. Технический результат - повышение качества регулирования и оптимизация дожигания окиси углерода.
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к способу получения стали в дуговой сталеплавильной печи. Способ включает подачу в печь в качестве металлошихты металлолома и жидкого чугуна, расплавление металлолома, присадку шлакообразующих материалов, продувку кислородом, выпуск плавки. Заливку жидкого чугуна в печь осуществляют в количестве 40-70% от массы металлошихты. После чего осуществляют продувку ванны кислородом с расходом 1800-2200 нм3/час в течение 12-25% времени продувки. Затем расход кислорода увеличивают до 5000-7000 нм3/час и осуществляют продувку в заданном режиме в течение 28-40% времени продувки. Далее расход кислорода снижают до 3000-5000 нм3/час и в заданном режиме ведут продувку до ее окончания. В течение периода продувки ванны с расходом кислорода 5000-7000 нм3/час осуществляют ввод коксового порошка в количестве 25-60 кг/мин. В качестве шлакообразующих материалов присаживают известь в количестве 15-65 кг/т стали и/или известняк в количестве 2-20 кг/т стали, и доломит в количестве не более 10 кг/т стали. Использование изобретения обеспечивает снижение расхода электроэнергии и увеличение производительности выплавки стали. 3 з.п. ф-лы, 2 табл., 7 пр.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу пирометаллургической обработки металлов, металлических расплавов и/или шлаков в металлургическом агрегате. Способ включает загрузку скрапа в металлургический агрегат, его расплавление и продувку газами с помощью инжекционного устройства. В начале расплавления скрапа эксплуатируют инжекционное устройство в режиме горелки, в котором осуществляют подачу в инжекционное устройство природного газа и кислорода. Затем инжекционное устройство переключают в режим инжектора, в котором осуществляют подачу в него кислорода, природного газа и горячего воздуха и формируют из них высокоскоростную струю с полностью окружающей ее газообразной оболочкой. Использование изобретения обеспечивает расширение функциональных возможностей инжекционного устройства. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Настоящее изобретение относится к области металлургии, в частности к установке для получения стали и способу непрерывного или, по меньшей мере, циклического получения стали в указанной установке, в которой используют следующие стадии: шихтовые материалы плавят непрерывно или, по меньшей мере, циклически в электродуговой печи, шихтовые материалы, включающие измельченные куски железного лома, измельченного в системе измельчения отбракованного железного и/или стального лома, железо прямого восстановления и/или горячебрикетированное железо, непрерывно или, по меньшей мере, без остановок в ходе цикла процесса плавки загружают в электродуговую печь с помощью средств транспортировки, часть жидкой стали непрерывно или циклически разгружают из ванны жидкой стали электродуговой печи, из тепловой энергии, заключенной в горячих отходящих газах из верха электродуговой печи, непрерывно или, по меньшей мере, в ходе цикла процесса плавки, вырабатывают электрическую энергию, с помощью средств выработки энергии, систему измельчения, присоединенную к электродуговой печи, для измельчения отбракованного железного и/или стального лома, питают непрерывно или, по меньшей мере, в ходе цикла процесса плавки электрической энергией, вырабатываемой из горячих отходящих газов из верха печи. Использование изобретения обеспечивает повышение производительности установки для получения стали. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к способу и устройству нагрева металлошихты сталеплавильной печи. Способ включает перемещение металлошихты на конвейере в сторону рабочего пространства печи внутри футерованного газохода и организацию движения образующихся в сталеплавильной печи печных газов по футерованному газоходу навстречу металлошихте. В поток движущихся печных газов вдувают через сопла инжекторов, встроенных в стенки футерованного газохода, сжатый воздух с направлением струи под углом 40-65° к поверхности металлошихты навстречу ее движению. Выходные сечения сопел расположены на расстоянии 30-50 калибров сопла от поверхности металлошихты. Использование изобретения обеспечивает повышение эффективности передачи тепла от отходящих печных газов к металлошихте. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 пр.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу производства трубной стали. Способ включает модифицирование металла кальцием после перегрева металла, содержащего не более 0,003 % серы и не более 0,01 % алюминия, над температурой ликвидус не менее 120°С, и длительной, не менее 20 минут, продувки металла аргоном в условиях вакуума. Разливку осуществляют в условиях электромагнитного перемешивания металла в кристаллизаторе при значениях тока 120-200 А и частотой 2,0-4,0 Гц, в зависимости от диаметра непрерывнолитой заготовки. Использование способа обеспечивает заданную чистоту металла по коррозионно-активным неметаллическим включениям, а также повышение стойкости труб при эксплуатации в агрессивных средах. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к предварительному нагреву и подаче садки металла в приемник плавильной установки. Устройство содержит, по меньшей мере, подводящий канал, выполненный с возможностью продвижения вдоль него садки металла с доставкой к приемнику. Над подводящим каналом расположен, по меньшей мере, колпак, ограничивающий тоннель, выполненный с возможностью продвижения внутри него, по меньшей мере, части дымовых газов, выходящих из указанного приемника. По меньшей мере, участок колпака содержит расширительную камеру, расположенную над, по меньшей мере, частью садки металла и выполненную с возможностью обеспечения расширения и удерживания внутри дымовых газов в течение минимально необходимого времени, составляющего по меньшей мере 1,5 секунды, до контакта дымовых газов с указанной садкой металла. Использование изобретения обеспечивает сжигание несгоревших газов и осаждение на садке металла твердых частиц и пыли дымовых газов. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к электропечам с погруженными в шлаковый расплав графитовыми электродами, имеющими осевые отверстия, через которые в зону электрических дуг подают железорудные металлизованные окатыши (ЖМО), осуществляют их плавление с дожиганием окиси углерода кислородом, поступающим из сопел водоохлаждаемой фурмы в пространство между электродами над шлаком, и дополнительный подогрев шлакометаллической ванны. Определяют тепловую мощность шлакометаллической ванны по выражению Δqв=Qв/τ+(Qэкз+QСО+QT), где QB - расход электроэнергии на плавку, кВт·ч/т; QCO, QT, Qэкз - приходы тепла в ванну от дожигания СО, топлива и экзотермических реакций в печи, кВт, и текущую скорость нагрева металла (Vt, °C/сек), регулируют текущий расход ЖМО (Vок, кг/с) в зависимости от тепловой мощности шлакометаллической ванны (ΔqВ, кВт) и текущей скорости нагрева металла в ней (Vt, °C/сек) при соблюдении равенства этой величины оптимально необходимой скорости нагрева металла (Vt(опт), °C/сек). Изобретение позволяет повысить эффективность плавки ЖМО, снизить расход электроэнергии, увеличить производительность печи и уменьшить энергоемкость производства. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к выплавке стали из железорудных металлизованных окатышей (ЖМО) в дуговой печи. Подачу ЖМО ведут непрерывно в зону испарения металла, образующуюся при контакте электрических дуг с металлическим расплавом, и осуществляют их плавление с обеспечением оптимального угара металла в упомянутой зоне с учетом соотношения расхода ЖМО в упомянутой зоне с параметрами теплового состояния шлако-металлической ванны печи. Изобретение обеспечивает снижение угара металла в печи, повышение выхода годной стали и снижение расхода электроэнергии на плавку окатышей в печи. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к металлургии, в частности к электрометаллургии стали с использованием способа подачи металлизованных окатышей через полые электроды в зону электрических дуг и на поверхность менисков при контакте этих дуг с жидким металлом под шлаком. При подаче окатышей определяют электрические параметры дуг, поверхность мениска и число окатышей на поверхностях менисков, выбирают текущую скорость загрузки окатышей в зависимости от упомянутых параметров и осуществляют плавку при соблюдении условия, чтобы текущая скорость загрузки окатышей не превышала скорость их плавления, при этом в процессе непрерывной загрузки окатышей контролируют теплоэнергетическое состояние шлако-металлической ванны, сравнивают и корректируют, по необходимости, текущую скорость загрузки окатышей по скорости загрузки окатышей, учитывающей теплоэнергетическое состояние шлако-металлической ванны. Изобретение позволяет загружать металлизованные окатыши в управляемом режиме от компьютерной системы сталеплавильного агрегата, обеспечивая высокие технико-экономические показатели плавки, а также снизить расход электроэнергии, уменьшить вынос пыли и увеличить выход годной стали. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для предварительного нагрева подлежащего загрузке в металлургический плавильный ковш стального скрапа. Устройство содержит окруженную стенкой корпуса для приема стального скрапа вертикальную шахту и по меньшей мере один, содержащий несколько проходящих параллельно друг другу, расположенных в боковом направлении на расстоянии друг от друга пальцев, установленный подвижно между положением закрывания и положением открывания закрывающий элемент, пальцы которого в положении закрывания по меньшей мере частично выступают в шахту для задерживания стального скрапа и в положении открывания освобождают шахту настолько, что стальной скрап выпадает из шахты в плавильный ковш. Изобретение обеспечивает более короткое время процесса нагрева скрапа. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх