Способ выплавки стали в электрических печах

Изобретение относится к металлургии, в частности к способу выплавки стали в электрической печи. Способ включает загрузку в печь шихты, содержащей стальной лом, металлизованные окатыши, шлакообразующие материалы и металлургические брикеты со степенью металлизации 65-70%. Металлургические брикеты изготавливают из железосодержащих отходов производства процесса прямого восстановления железа. Загрузку металлургических брикетов осуществляют на подину печи послойно со стальным ломом. По мере расплавления шихты подают металлизованные окатыши и шлакообразующие материалы. Использование изобретения обеспечивает повышение производительности печи за счет сокращения времени расплавления шихты.

 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам выплавки стали в различных сталеплавильных агрегатах, преимущественно в дуговых электрических печах.

Известны способы выплавки стали с применением в шихте различных материалов, таких как чугун, стальной лом, металлизованные окатыши, брикеты и др. Технико-экономические показатели плавки определяются технологией выплавки, стоимостью и составом применяемой металлошихты.

Известен способ выплавки стали с применением шихтовых брикетов (патент РФ №2213788, МПК С21С 5/00, опубл. 10.10.2003) следующего состава, % масс.: окисленный железосодержащий материал 5-57, карбюризатор 20-30, связующее 10-20, легирующая добавка 1-15, железоуглеродистый сплав 1-30, шлакообразующий материал 1-10, пластификатор 1-10. К существенным недостаткам данной технологии выплавки относится высокое содержание вредных примесей в брикетах, что является нежелательным при выплавке высококачественных марок стали.

Известен способ выплавки стали (патент РФ №2180007, МПК С21С 5/52, С21С 5/04, опубл. 27.02.2002) с добавкой в металлошихту железоуглеродистых брикетов (ЖУБ), содержащих, в % мас.: 70 - оксидов железа, 30 - углеродсодержащего вещества и связующее вещество - 5-10 сверх 100% - в виде концентрата кальцинированной соды и суглинка, генерирующих при нагреве восстановительную газовую среду (СО). В качестве железосодержащих материалов в таких брикетах используется стальная окалина, железосодержащая металлургическая пыль, железная руда и т.п. Применение окисленных железосодержащих материалов в шихте требует увеличения времени плавки для завершения процессов восстановления железа, что приводит к дополнительному расходу электроэнергии.

Известен шихтовый брикет (патент РФ №21505514, С21С 5/00, С22В 1/00, опубл. 10.06.2000) для производства высококачественной стали, содержащий железо металлическое, оксиды железа, углерод и пустую породу, в следующем соотношении, мас. %:

при этом отношение углерода к кислороду оксидов железа больше или равно 0,8. Брикеты производят способом горячего брикетирования со степенью металлизации - 75-85%. Размер брикетов, мм: 110×50×30 мм.

Выплавка стали осуществляется в ДСП на шихте с соотношением компонентов: 35% брикетов и 65% металлолома.

Существенными недостатками данного брикета, являются:

- высокие затраты, связанные с изготовлением данного брикета, в результате чего увеличивается себестоимость полученной стали;

- пониженная прочность брикетов, приводящая к образованию большого количества мелочи при транспортировке брикетов в результате чего ухудшаются технико-экономические показатели плавки;

- высокая продолжительность плавления в связи с тем, что оксиды в материале не распределены по объему материала, а находятся в центральной части, что требует дополнительное время для диффузии активного кислорода оксидсодержащего сплава к углероду железоуглеродистого сплава;

- высокая концентрация углерода, повышающая длительность плавки в связи с необходимостью его удаления для определенных марок стали.

Известен способ выплавки стали в дуговой сталеплавильной печи с применением металлизованных окатышей в шихте (прототип) (авт. свид. СССР №1350179, МПК С21С 5/52, опубл. 07.11.1987).

Выплавка стали ведется на шихте, состоящей из стального лома - 20-40%, металлизованных окатышей, доля которых составляет 60-80% от массы плавки, кокса и шлакообразующих. В электродуговую печь после выпуска предыдущей плавки загружают часть смеси извести и известняка в соотношении 1:(0,1-1), заваливают стальной лом, включают печь и во время проплавления электродами колодцев в шихте загружают через отверстие в своде остальную часть указанной смеси извести и известняка общим количеством 0,7-2% от массы плавки, а также необходимое расчетное количество кокса. После проплавления электродами в стальном ломе колодцев непрерывно загружают в печь металлизованные окатыши, известь и известняк в соотношении 10:(0,5-1,2):(0,2-1,2).

К недостаткам использования в шихте металлизованных окатышей можно отнести то, что:

- высокая степень металлизации (90-98%) окатышей определяет их высокую стоимость, что увеличивает себестоимость стали, выплавленной из них;

- в случае использования привозных окатышей они должны быть пассивированы или брикетированы для защиты от возгорания и ухудшения технологических свойств;

- металлизованные окатыши дозируются на плавку во времени, скорость подачи окатышей должна быть согласована с подводимой в печь электроэнергией, что вместе с их высокой поверхностью (диаметр окатышей 10-15 мм) приводит к значительному угару, т.е. к потере железа, ухудшению экологии;

- при степени металлизации более 95% относительная доля оксидов железа в материале мала. При этом оксиды железа полностью восстанавливаются углеродом, в результате чего отсутствует их переход в шлак. Формирование шлака низким содержанием закиси железа и извести ухудшает его рафинирующие свойства в отношении удаления фосфора и серы;

- недостаток кислорода на окисление углерода приводит к низкой интенсивности кипения ванны и повышенной концентрации углерода в металле по расплавлению. Для интенсификации процесса вводятся окислители.

Перечисленные факторы ведут к увеличению длительности плавки, а также к увеличению энергозатрат.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по расширению базы сырьевых компонентов, которые можно было бы использовать при выплавке стали.

Желаемыми техническими результатами изобретения являются: сокращение длительности расплавления металлозавалки, снижение себестоимости выплавляемой стали за счет вовлечения в передел отходов процесса прямого восстановления железа и снижения затрат на шихту.

Указанный технический результат достигается тем, что по способу выплавки стали в составе шихты используется металлургический брикет со степенью металлизации 65-70%, изготавливаемый из железосодержащих отходов производства процесса прямого восстановления железа. Доля брикетов составляет 10-15%, что позволяет снизить долю дорогостоящих металлизованных окатышей и/или ГБЖ со степенью металлизации 89-98%. Химический состав брикетов, %: Feобщ. - 78-80; Feмет - 56-61; FeO - 21-30; SiO2 - 3,6-3,9; CaO - 1,5-1,6; S - 0,05-0,06; P - 0,01. Размеры, мм: диаметр 50; высота 15. Брикеты не содержат сверх допустимого уровня вредных для металлургического процесса примесей, обладают прочностью достаточной для транспортировки и плавки.

В состав металлошихты входят стальной лом, металлизованные окатыши и брикеты.

В завалку подаются лом и брикеты. Загрузка стального лома и брикетов на подину печи осуществляется послойно: лом - брикеты - лом - брикеты. Размеры брикетов являются оптимальными для обеспечения условий их равномерного распределения в объеме металлозавалки. При таком способе подачи брикетов обеспечивается оптимальная плотность укладки, более равномерный сход шихты, улучшаются условия тепло- и массобмена в рабочем пространстве печи, что приводит к сокращению продолжительности периода расплавления.

Повышенное содержание в брикетах кислорода в виде оксидов железа (21-30%), способствует их интенсивному взаимодействию с углеродом брикетов. Образующийся монооксид углерода обеспечивает поддержание на протяжении всей плавки пенистых шлаков, экранирование дуг, хорошие условия для рафинирования металла, что также оказывает положительное влияние на условия теплообмена в печи и ведет к снижению продолжительности плавления шихты.

Подачу металлизированных окатышей и шлакообразующих материалов осуществляют по мере расплавления шихты.

При использовании в завалке доли брикетов менее 10% не обеспечивается сокращение продолжительности периода расплавления, т.к. не происходит достаточного уплотнения шихты, окисление углерода расплава кислородом оксидов, имеющихся в брикете, недостаточно для вспенивания шлака и закрытия им электрических дуг. Экономический эффект от снижения себестоимости шихты незначителен.

Использование в завалке доли брикетов более 15% вызывает увеличение длительности расплавления шихты за счет снижения ее проводимости, формирования большого количества шлака, получаемого при связывании оксидов пустой породы брикетов с оксидами кальция, а также затрат времени для расплавления требуемых присадок шлакообразующих.

Осуществление способа.

Выплавку стали 20 проводили на экспериментальной лабораторной установке с вместимостью тигля 0,003 т и мощностью трансформатора 23,7 кВт. Для проведения опытных плавок в составе шихты применялись стальной лом, металлизованные окатыши и брикеты со степенью металлизации 65-70%.

Химический состав применяемых брикетов %, масс.: Fеобщ. - 76; Feмет. - 52,93; SiO2 - 3,73; FeO - 21,44; CaO - 1,46; P - 0,011; С - 2,5; S - 0,058. Степень металлизации - 69,6%.

Химический состав металлизованных окатышей %, масс.: Feобщ. - 90,8; Feмет. - 85,8; SiO2 - 3,54; CaO - 1,51; P - 0,011; С - 2,07; S - 0,007. Степень металлизации - 94,5%. В качестве лома использовался углеродистый лом по ГОСТ 2787-75.

Были проведены три серии опытных плавок с различным соотношением компонентов в шихте. Шихта по первому варианту для первой серии плавок не содержала брикетов. Во второй серии плавок часть металлизованных окатышей заменили брикетами.

В процессе выплавки интенсивность прогрева шихты оценивали путем измерения температур термопарами, а также фиксировали время начала и окончания расплавления шихты.

При выплавке первой серии плавок на подину печи в завалку подавали лом и по мере его проплавления загружали окатыши и шлакообразующие.

Для второй и третьей серий опытных плавок загрузку лома и брикетов на подину осуществляли послойно и по мере расплавления шихты проводили загрузку окатышей.

Результаты опытных плавок показали:

- использование брикетов в составе шихты в пределах 8-12% для выплавки стали технологически возможно;

- загрузку брикетов необходимо осуществлять на подину печи вместе со стальным ломом послойно;

- отмечается повышенное вспенивание шлакового расплава, связанное с протеканием реакции взаимодействия оксидов железа с углеродом.

По результатам опытных плавок было выявлено, что наименьшая продолжительность процесса расплавления металла соответствует шихте по второму варианту, с содержанием брикетов в пределах 8%, увеличение доли брикетов в шихте сверх 12% приводит к возрастанию длительности расплавления.

Согласно проведенным испытаниям предлагаемый способ обеспечивает:

- сокращение длительности расплавления шихты при плавке с применением брикетов в завалке на 6,0-7,3%;

- снижение себестоимости металлошихты на 50-70 руб./т стали.

Способ выплавки стали в электрической печи, включающий загрузку в печь шихты, содержащей стальной лом, металлизованные окатыши и шлакообразующие материалы, плавление шихты, доводку и выпуск металла, отличающийся тем, что в составе шихты загружают металлургические брикеты со степенью металлизации 65-70%, которые изготавливают из железосодержащих отходов производства процесса прямого восстановления железа, при этом металлургические брикеты загружают на подину печи послойно со стальным ломом, а металлизованные окатыши и шлакообразующие материалы подают по мере расплавления шихты.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для предварительного нагрева подлежащего загрузке в металлургический плавильный ковш стального скрапа.

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.

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 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.

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.
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.

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.

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.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу пирометаллургической обработки металлов, металлических расплавов и/или шлаков в металлургическом агрегате.
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.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к устройствам для загрузки металлизованных окатышей в дуговую печь. Устройство снабжено установленным на приемной воронке фотоэлементным датчиком фиксации верхнего уровня загрузки окатышей в ней, блоком автоматического включения и отключения упомянутого узла подачи металлизованных окатышей, регулятором скорости загрузки металлизованных окатышей и исполнительным механизмом загрузки окатышей в осевые отверстия электродов. При этом упомянутый блок соединен с регулятором скорости загрузки металлизованных окатышей, который выполнен с возможностью воздействовать на исполнительный механизм загрузки окатышей в осевые отверстия электродов печи, а управляющая ЭВМ выполнена с возможностью расчета параметров нагрева и плавления металлизованных окатышей в ванне печи для задающего устройства расхода металлизованных окатышей на плавку. Изобретение позволяет осуществлять циклическую подачу металлизованных окатышей в ванну печи путем непрерывной подачи их через осевые отверстия электродов в зону контакта электрических дуг с расплавом. 4 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для выплавки стали в электродуговой печи. В печи обеспечивают наличие горячего остатка. Загружают металлолом и плавят его в печи. При этом минимальную массу горячего остатка устанавливают с учетом массы первоначально загружаемого скрапа, находящегося под поверхностью горячего остатка, температуры плавления скрапа, температуры скрапа при его загрузке, температуры горячего остатка, удельной теплоемкости скрапа и горячего скрапа. Изобретение позволяет производить теоретический расчет баланса тепла, необходимого для предотвращения затвердевания участков горячего остатка при загрузке скрапа, обеспечивает эффективное использование электромагнитного перемешивания расплава во время всего процесса, а также снижает затраты электрической энергии. 12 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу получения стали с низким, менее 0,035 вес.%, содержанием углерода. Способ включает следующие этапы: доведение жидкой стальной композиции в сталеплавильной печи до температуры выпуска, заданной для обессеривания, выпуск в ковш неуспокоенной жидкой стальной композиции с уровнем кислорода примерно от 600 до 1120 ppm, подачу шлакообразующего соединения в ковш для образования шлаковой корки на жидкой стальной композиции в ковше, перемещение жидкой стальной композиции в ковше в вакуумный дегазатор, обезуглероживание жидкой стальной композиции в вакуумном дегазаторе при разрежении ниже 650 миллибар, транспортировку жидкой стальной композиции в ковше в металлургическую ковшовую печь и раскисление жидкой стальной композиции, возвращение после раскисления в вакуумный камерный дегазатор для обессеривания и дегазации жидкой стальной композиции и разливку жидкой стальной композиции. Использование изобретения обеспечивает снижение износа футеровки и повышение производства стали. 17 з.п. ф-лы, 16 ил., 8 табл.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству нестабилизированной аустенитной коррозионно-стойкой стали с повышенным комплексом служебных свойств. В способе осуществляют расплавление шихтовых материалов в печи с получением легированного хромом и никелем расплава полупродукта, который переливают в ковш и подают в агрегат аргонно-кислородного рафинирования и осуществляют обезуглероживание расплава до содержания углерода не более 0,02% с последующей передачей ковша на установку печь-ковш, где осуществляют раскисление и легирование до получения заданного химического состава стали. Легирование осуществляют последовательно путем введения в расплав стали азота в количестве 0,08÷0,30% от массы расплава и мишметалла количестве 0,05÷0,35% от массы расплава. Изобретение позволяет повысить прочность при сохранении пластичности в используемых коррозионно-стойких низкоуглеродистых хромоникелевых сталях типа 18-10-11, что обеспечивает уменьшение веса сварных конструкций, увеличение надежности работы и срока их службы, а также снизить потери металла при производстве металлопродукции за счет повышения технологической пластичности при горячей деформации. 1 з.п. ф-лы, 2 пр., 3 табл.

Изобретение относится к области подачи шихты к металлургическим печам. Технический результат - повышение точности отслеживания порций шихты. Способ заключается в определении (101) типа и веса материала первой порции шихты для загрузки на первую станцию (200) загрузки в зависимости от заранее заданного рецепта шихты (100), подаче (102) на первую станцию (200) загрузки первой порции шихты, определении (103) веса первой порции шихты. Выгружают (104) первую порцию (C1) шихты на конвейер (2) непрерывного действия, маркируют (105) первую порцию (C1) шихты с помощью средств (M1, M1', M1'') для идентификации. Устанавливают (106) общие размеры первой порции (C1) шихты, выгруженной на конвейер (2) непрерывного действия. Оценивают (107, 108) скорость продвижения первой порции (C1) шихты вдоль участка (2A) загрузки конвейера (2) непрерывного действия и время прибытия первой порции (C1) шихты на последующую станцию (200n) загрузки при ее наличии для загрузки последующей порции шихты или на участок (2B) предварительного подогрева. Около входа к участку (2A) предварительного подогрева распознают (115) в шихтовом материале, выгруженном на конвейер (2) непрерывного действия, первую порцию (C1) шихты и последующие порции (Cn) шихты при их наличии, впоследствии выгруженные на конвейер (2) непрерывного действия с помощью соответствующих средств (M1, M1', M1'') для идентификации. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к регулированию химического состава стали для получения непрерывнолитой заготовки с ограничением относительного сужения. В способе осуществляют выплавку металла в сталеплавильном агрегате, выпуск металла в стальковш, ввод в ковш раскислителей и легирующих материалов, внепечную обработку металла и его непрерывную разливку. Перед началом производства стали на основании ее требуемого химического состава определяют значения коэффициентов относительного сужения стали в интервале температур 600-850°C и в случае значения коэффициента относительного сужения стали при какой-либо температуре менее 60% производят корректировку требуемого химического состава стали, в интервалах допустимых значений химических элементов, а затем выполняют повторное определение коэффициентов относительного сужения стали, до тех пор, пока значения коэффициентов относительного сужения стали при какой-либо температуре будут не менее 60%, после чего начинают производство стали с уточненным химическим составом. Значения коэффициентов относительного сужения стали в интервале температур 600-850°C определяют по формуле. Изобретение позволяет повысить качество поверхности непрерывнолитой заготовки по дефектам «трещина» и качество металлопроката по дефектам сталеплавильного производства. 1 пр., 1 табл.
Наверх