Способ переплава мелкокускового скрапа

 

О П И С АН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик н»7О7972

* . « », (6 l) Дополнительное к авт. санд-ву (22) Заявлено 060977 (21) 2523246/22-02 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет

Опубликовано 0 50 1 8 0 бюллетень М 1

Дата опубликования описания 050 1-80 (51) М. Кл.2

С 21 С 5/52

Государственный комитет

СССР по делан изобретений и открытий (53) УДК 669,187,25 (08 8 ° 8) (72) Авторы изобретения

В,Я. Конюх, В.Я, Грабарь, В,П..Асанин, В.И, Месяц, В. Я. Мищенко, A.М. Черноусов и В,В. Громцев (71) Заявитель

Институт газа AH Украинской CCP (5 4) СПОСОБ ПЕРЕПЛАВА МЕЛКОКУСКОВОГО

CKPAIIA

Изобретение относится к области металлургии, в частности к выплавке металла в. электрических печах.

В настоящее время основным металлургическим методом использования легковесных легированных отходов, в особенности стружки, является переплав их в дуговых электрических печах на шихтовые слитки (1). Этот способ переплава имеет ряд недостат- ков. К их числу прежде всего необхо- димо отнести высокие угар металла (до 20%) и расход электроэнергии (550-650 квт/ч/т), а также низкую производительность.

Известен способ факельно-шлаково

ro переплава. металлов и сплавов с рафинированием металла в шлаковой ванне, перегреваемой топливо-кислородным факелом, сжигаемым в ней (21, По этому способу с целью уменьшения угара легирующих элементов топливнокислородную смесь подают в шлаковую ванну с коэффициентом расхода кислорода, равным 0,7-0,9, Недостатком этого способа переплава является неврзможность полного устранения окисления металла, так как при Ы- = 0,9-0,7 протекает частичное окисление железа и легирующих элементов, которое при. использовании природного газа прекращается только при ol = 0,55. Переплав металла хотя бы при сХ, = 0,55 невозможен без дополнительного источника нагрева ванны, так как в противном случае не обеспечивается температурный режим процесса.

Известен также способ плавления измельченных металлосодержащих материалов, включающий непрерывную или периодическую загрузку металла отдельно или в смеси с углеродсодержащим восстановителем, алюминием .и флюсами в расплавленную в электрической печи шлаковую ванну, нагреваемую погруженными в нее электродами, при подаче упомянутого металла по периферии ванны вне эоны действия

20 электрической дуги, плавление металла за счет тепла шлака, прохождение металла через шлак, рафинировку металла вторичным шлаком, образование под шлаком расплавленной ванны метал25 ла при соотношении металл-шлак около 0,1 (3).

Недостатком приведенного способа переплава является низкая производительность процесса, обусловленная отЗО сутствием перемешивания шлаковой

707972

Целью изобретения является увеличение производительности процесса, уменьшение удельного расхода электроэнергии и угара металла при переплаве мелкокускового скрапа в электродуговой печи.

Поставленная цель достигается тем, что в способе переплава мелкокускового скрапа, включающем непрерывную или периодическую загрузку металла отдельно или.в смеси с углеродсодержащим восстановителем, алюминием и флюсами в расплавленную н электродугоной печи шлаковую ванну, нагреваемую погруженными н нее электродами, при подаче скрапа по периферии ванны вне зоны действия электрической дуги, планление металла за счет тепла шлака, прохождение расплавленного металла через шлак, рафинировку металла вторичным шлакьм, образование под шлаком расплавленной ванны металла при соотношении металлшлак около 0,1, шлак в ванне перемешивают факелом полного горения, подаваемым в зону между электродами и в зону между боковой стенкой печи и электродами по касательной к образующей ванны со стороны, противоположной загрузке шихты, причем 3540% мощности факела подают в зону между электродами, а оставшуюся— в зону между боковой стенкой печи и электродами.

Преимущество предлагаемого способа переплава мелкокускового скрапа перед известным заключается в повышении производительности и снижении расхода энергии в связи с тем, что шлаковая ванна, в которой плавится металл, одновременно нагревается электрической дугой и перемешивается нысокотемпературными продуктами сгорания топлива, позволяя сократить нре 4я плавления металлолома, Кроме того, направление части (до 40В) продуктов сгорания в зону между. электродами усредняет температуру шлаковой ванны, что снижает угар металла в зоне электрических дуг.

Осуществляется способ следующим образом (см. чертеж), В электродуговую печь 1 направляется шлак 2 в количестве 10-15% от веса конечной садки. Такое количество шлака позволяет расплавиться мелкокусконому скрепу 3 за время прохождения его через rëoé ишака, погружать факел 4, истекающий из горелочного устрой60 ванны, а также быстрое загустевание шлака по периферии ванны, т.е, в том месте, куда предусматривается загфузка шихты, приводящие к еще большему снижению производительности, Кроме того, наличие постоянной высокотемпературной зоны между электродами приводит к увеличению угара металла, накапливаемого под шлаком.

55 ства 5, в шлак, что увеличивает мощность перемешивания ванны и степень усвоения тепла от высокотемпературных продуктов горения при уменьшении взаимодействия их с накапливаемым на дне печи металлом б, а также поддерживать электроды 7 около поверхности шлака, не допуская выхода дуги наружу, При температуре шлака 1350-1400 С и включенных дугах начинают перемешинание шлака продуктами полного сгорания топлива, что увеличивает скорость нагрева шлака. По достижении температуры шлака порядка 1600 С в ванну непрерывно подают мелкокусковой скрап, одновременно продолжая перемешивать шлаковую ванну продуктами сгорания. Загрузка шихты производится в зону между боковой стенкой печи и электродами в противоположную от факела часть ванны с тем, чтобы переплавляемый материал не попадал в зону действия электрических дуг и во вдуваемую струю продуктов сгорания ° Скорость непрерынной загрузки шихты выбирается в соответствии с количестном тепла, выделяемого электрическими дугами и продуктами сгорания, и корректируется по температуре в шлаковой ванны.

Перемешивание шлака, н принципе, можно осуществлять любыми газами (воздухом, природным газом и до.) .

Однако с энергетической точки зрения, как теплоной, так и мощности перемешивания, этот процесс лучше осуществлять продуктами полного горения. При этом для устранения перепада температуры между центром ванны и ее периферийной областью 35-40% продуктов горения подается в зону 8. между электродами, а оставшаяся их часть — в зону 9 по касательной к образующей ванны между боковой стенкой печи и зоной 8, что в совокупности улучшает перемешивание шлака.

Так как в ра:.сматриваемом способе переплава ванна нагревается за счет электрической дуги, то,количество вдуваемых продуктов сгорания выбирается с расчетом лишь обеспечения перемешивания шлаковой ванны и как показала практика, при вязкости иыака 0,09-0,04 кгс с/м мощность

Я факела находится в пределах 1,50,8 кВт/т.

Пример 1. В трехтонную основную электродуговую печь, оборудованную устройством,цля непрерывной подачи мелкодробленного скрапа через свод, наплавляли 300 кг шлака, Для наплавки шлака использовали известь (180 кг) и шамотный бой (120 кг) . На наплавление шлака и нагрев его до температуры 1615 С затратили 32 мин.

Наведенный шлак имел следующий химсостав(Ъ): 41,0 СаО; 24,6 S10,.

0,14 Р О 1 р21 ACgOy 1 р54 ГеО;

0,042 S; 0,4 Cr О

707972

При температуре шпака 1615ОС не отключая электрических дуг, в ванну непрерывно, со скоростью 21 кг за мин подавали стружку шарикоподшипниковой стали, которая содержала 1,42%

Первоначальная скорость загрузки стружки составляла 30 кг/мин ° Однако примерно через 15-20 мин от начала переплава температура шлаковой ванны в зоне подачи стружки снижалась до

1417-1520ОС, тогда как в диаметрально противоположной стороне ванны она была равна 1590-1600 С. Снижение температуры шлака в зоне загрузки привело к снижению его жидкотекучести (по вискозиметру Херти со 130 .до 30 мм) и уменьшению скорости проплавления стружки, что вызвало накопление ошпакованного монолита на дне печи, а соответственно и снижение ее производительности. После семиминутного прогрева ванны беэ подачи стружки средняя скорость загрузки шихты составила 21 кг/мин и 3600 кг нялся 90,1Ъ, общая длительность плавки, включая наплавление шлака, составила 3 часа 26 мин при удельном расходе электроэнергии — 640 кВт ч/т, родную горелку с внутрисопловым перемешиванием газа и кислорода, подавая струю по касательной к образующей ванны. При указанной температуре шлака вязкость его была высокой и составляла 0,093 кгс с/м, Для перемег шивания такого шлака в горелку подавалось 95 мЭ/ч природного газа и

190 м Э/ч кислорода. При среднем давлении газовой смеси 7 ати мощность перемешивания ванны составила

1,48 кВт/ч. Через 5 мин после начала продувки температура шлаковой ванны материала было проплавлено за 2 часа

54 мин. Для восстановления иэ шлака окислов железа и хрома, которые накапливались в процессе переплава, в шихту добавили 11,5 кг дробленого кокса. Конечный шпак содержал 5,2

FeO и 1,56% Cr O> Выход годного равПример 2. По предлагаемому способу в 3-тонной электродуговой печи, оборудованной устройством для непрерывной подачи мелкодробленного скрапа через свод и передвижным горелочным устройством, вводимым через рабочее окно в печное пространство, направляли 300 кг шлака из тех же составляющих,,что в примере 1. Первоначально, до разжижения шлаковой ванны, флюсы плавили только электрической дугой, а по достижении температуры шлака 1370 С, при включенных дугах, в ванну между электродами и боковой стенкой вводили газокислоI

t0

60 составляла 1615 С; а вязкость шлака о кгсс /м - Общая длительность подготовки шлака составила 22 мин и химический состав его не отлнчалс от приведенного в примере 1 „Ни=;:.=-::=: вязкость шлака позволила снизить ввс::димую мощность факела до 0,82 кВт/т, что обеспечивается при расходах газа и кислорода, соответственно

30 и 60 м /ч. Таким образом, мощЭ ность факела, вводимого в шлаковую ванну для ее перемешивани я, з ави сит от вязкости шлака и находится в пределах g > 8 — 1,5 кВт/т.

При температуре шлака 1615 С, включенных электрических дугах и газокислородной горелке в ванну не-. прерывно подавали стружку стали

ШХ 15 того же состава, что и в примере 1.

Пример 3. Тоже, чтои в примере 2, но энергия газокислородной струи разделена на 2 части

0 „16 кВт/т (20%) подавалось в зону между электродами, остальное

0,66 кВт/т по касательной к образующей ванны в зону между электродами и боковой стенкой печи.

Пример 4. Тоже, что и в примере 2, но в зону между электродами подавалось 0,32 кВт/т (40%l энергии струи, а остальная

0,5 кВт/т по касательной к сбр зующей ванны, как в примере 3.

Пример 5. То же, что и г примере 2 но в зст, межд> зт.ектродами подавали 0,5 кВт/т (60Ъ эн гии струи, а остальi ое 0,3 как в примере 3, Результаты работы пе=-.. 7 у.;аза;;— ным режимам представлены .",-. таблице, из которой видно, что наил. -1 и.-. результаты bio проиэводитель,.о .; и печи, расходу электроэнергии H i ..õãд годного металла получены при использовании режима, приведенног; в примере 4.

Необходимо отметить, что нри:, едних расходах природного газа 60 и кислорода 120 мЭ/ч по тепловой мощности количества высокотемпературных продуктов сгорания, вводимых в шлаковую ванну, более чем в 10 раз меньше, нежели при факельно-шлаковом переплаве металла, что позволило не окислять факелом металл, накагливаемый на дне печи.

Таким образом, из приведенных в таблице данных видно, что предлагаемый способ ro сравнению с известным по производительности на 22, 6-.42,83 выше при снижении удельного расхода электроэнергии íà 123198 кВт.ч/т металла.

707972

Сравнительные результаты плавок

Количество шлака, Kl"

300

300

300

300

300 .

Время наплавле.ния шлака, мин

22

Количество струж- ки, кг

3600

3600

3600

3600

3600

Время плавления стружки, мин

174

143

132 120

90 2 90 3

148

Выход годного, Ъ

90 1

90,1

90,1

Производительность, т/ч

1,5

1 05

1,33

1,4

1,28

Расход электроэнергии, кВт ч/т

640

506

478

442

517

Увеличение производительности,Ъ

?6,5

33 42,8

22,6

Уменьшение расхода эл.энергии,Ъ

20,0

25,4

Мощность струи, подаваемая в зону между электродами Ъ

60

Мощность струи, подаваемая в зону между электродами и боковой стенкой печи, Ъ

100

60

Формула . изобретения

1. Способ переплава мелкокускового скрапа, включающий непрерывную или периодическую загрузку металла отдельно или в смеси с углеродсодержащим восстановителем, алюминием и флюсами в расплавленную в электродуговой печи шлаковую нанну, нагреваемую погруженными в нее электродами, при поДаЧе металла по периферии ванны вне зоны действия электрической дуги, плавление металла за счет тепла шлака, прохождение металла через шлак, рафинировку металла вторичным шлаком, образование под шлаком расплавленной ванны металла., о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения производительности процесса и уменьшения удельного расхода электроэнер гни, шлак в ванне перемешивают факелом полного горения, подаваемь1м в зону между электродами и в зону между боковой стенкой печи и электродами по касательной к образующей ванны со стороны, противоположной загрузке шихты.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что 35-40Ъ мощности факела подают в зону между электродами, а остальную — в зону между боковой стенкой печи и электродами.

55 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Короткова Г.A. Кудинова Д,Ф, "Гехнология переплава легированной стружки на шихтовые слитки в основных дуговых электропечах . — Вторичные черные металлы. Вып. 2, M., Металлургия, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР

9 325260, кл, С ?1 С 5/56, 1971, 3. Патент США Р 3385494, 45 кл. 75-10, 1968.

707972

Редактор О. Иванова

Заказ 8439/24 с с а LL

Филиал ППП Патент ; г. Ужгород, ул . Проектная,4

Составитель Л, Веревкина

Техред Н. Бабурка Корректор Н. Горват

Тираж 608 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Ра шская наб д. 4 5