RU1716790C

RU1716790C - Method of production of steel and alloys

Info

Publication number: RU1716790C
Authority: RU
Inventors: И.А. Савостьянов; Л.Н. Соколов
Original assignee: Савостьянов Игорь Андреевич
Priority date: 1989-08-22
Filing date: 1989-08-22
Publication date: 1994-10-30

Abstract

FIELD: ferrous metallurgy. SUBSTANCE: method involves charging melting stock to furnace bottom, its melting, melt refining with blowing off molten-metal pool with gas through furnace bottom and metal discharge. After metal discharge in the period of intermelting downtime the furnace is turned about its horizontal axis to an angle of 180 deg to change relative position of arch and bottom of furnace. Then bottom of furnace is blown off with gas, it is provided with refractory materials, melting stock is loaded on arch of furnace, the stock is melted, and melt is refined by means of blowing off molten-metal pool with gas through arch of furnace. EFFECT: simultaneous wear out of arch and bottom of furnace, reduction of consumption of refractory materials by 20-25 percent, 20-25 percent increase of furnace operating capability. 2 dwg

Description

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к получению стали, сплавов и лигатур в печах постоянного тока с огнеупорной футеровкой. The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to the production of steel, alloys and alloys in direct current furnaces with refractory lining.

Известен способ производства стали в дуговой печи, когда с целью повышения производительности при выплавке стали в дуговой печи предлагается продувать ванну инертным газом через фурму, установленную в подине печи, вблизи ее центра. При продувке с расходом газа 2,1-21 л/мин на 1 т стали улучшается перемешивание шлака с металлом, ускоряется нагрев. A known method of producing steel in an arc furnace, when in order to increase productivity during steelmaking in an arc furnace, it is proposed to blow the bath with inert gas through a lance installed in the hearth of the furnace near its center. When purging with a gas flow rate of 2.1-21 l / min per 1 ton of steel, the mixing of slag with metal is improved, and heating is accelerated.

Недостатками приведенного способа являются разгар футеровки в районе работы фурмы, что объясняет очень частый ее ремонт, опасность прогара сопла фурмы, находящейся под металлом. The disadvantages of this method are the height of the lining in the area of the lance, which explains its very frequent repair, the danger of burnout nozzle lance, which is under the metal.

Как известно, дуговые сталеплавильные и плазменные печи с керамическим тиглем относятся к агрегатам периодического действия, которые работают отдельными повторяющимися друг за другом циклами- плавками. As you know, arc steelmaking and plasma furnaces with a ceramic crucible are batch aggregates that operate as separate melting cycles repeating one after another.

Полное время (Т) одной плавки цикла состоит из следующих периодов:
τ = Т = τ_п + τ_н.т + τ_н.п + τ_ок+ τ_в , (1) где τ - период межплавочного простоя печи, ч,
τ_н.т - период нагрева и плавления шихты под током, ч,
τ_н.п - продолжительность простоя печи во вpемя нагрева и плавления, ч,
τ_ок - продолжительность окислительного периода, ч,
τ_в - продолжительность восстановительного периода, ч.The total time (T) of one melting cycle consists of the following periods:
τ = T = τ _n + τ _n.t _NP + τ + τ _c + τ _to, (1) where τ - idle period mezhplavochnogo furnace h
τ _{N t} - the period of heating and melting of the charge under current, h,
τ _np - the idle time of the furnace during heating and melting, h,
τ _ok - the duration of the oxidation period, h,
τ _in - the duration of the recovery period, h

При проведении плавок (циклов) свод и подина печи не являются взаимозаменяемыми элементами, что обуславливает различные условия их эксплуатации и неодинаковый ресурс работы. Более частый выход из строя одних элементов снижает производительность агрегата, его технологические возможности, не позволяет рассматривать процесс эксплуатации с технологией полной замены печи как единого модуля. When conducting melts (cycles), the arch and the hearth of the furnace are not interchangeable elements, which leads to different conditions of their operation and unequal service life. More frequent failure of some elements reduces the performance of the unit, its technological capabilities, does not allow us to consider the operation process with the technology of complete replacement of the furnace as a single module.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является способ донной продувки стали в дуговой печи, в котором с целью эффективного перемешивания жидкой ванны стали, ускорения металлургических реакций между металлом и шлаком, выравнивания температуры ванны, сокращения продолжительности плавления лома, рафинирования и снижения расхода электроэнергии при выплавке рядовой стали предложено вести продувку ванны газом через пористые вставки, размещенные в подине. При этом по окончании плавки в печи оставляют 10-30% металла и газ, обычно азот, продувают на протяжении всей плавки. Каждая вставка имеет до 50 каналов диаметром 0,6-1,5 мм. Количество вставок зависит от размеров печи. The closest in technical essence and the achieved result is the method of bottom purging of steel in an arc furnace, in which with the aim of effectively mixing a liquid steel bath, accelerating metallurgical reactions between metal and slag, equalizing the bath temperature, reducing the duration of scrap melting, refining and reducing energy consumption during smelting of ordinary steel it is proposed to purge the bath with gas through porous inserts located in the hearth. At the same time, at the end of the smelting, 10-30% of the metal is left in the furnace and gas, usually nitrogen, is blown throughout the entire smelting. Each insert has up to 50 channels with a diameter of 0.6-1.5 mm. The number of inserts depends on the size of the furnace.

Недостатками такого способа являются различные условия эксплуатации свода и подины печи, интенсивное разрушение и заваривание пор и щелей в подине печи, отсутствие механизма очистки пор, что сужает технологические возможности процесса плавки, большое время для ремонта и восстановления газопроницаемости футеровки, снижение производительности печи. The disadvantages of this method are the different operating conditions of the arch and the hearth of the furnace, the intensive destruction and brewing of pores and cracks in the hearth of the furnace, the lack of a pore cleaning mechanism, which narrows the technological capabilities of the melting process, a lot of time for repair and restoration of gas permeability of the lining, and a decrease in furnace productivity.

Цель изобретения - снижение расхода огнеупоров, уменьшение пылевыноса из печи и повышение производительности процесса за счет обеспечения одинаковых функций и условий эксплуатации подины и свода печи. The purpose of the invention is to reduce the consumption of refractories, reduce dust removal from the furnace and increase the productivity of the process by providing the same functions and operating conditions of the hearth and roof of the furnace.

Поставленная цель достигается тем, что после выпуска металла в период межплавочного простоя печь поворачивают вокруг горизонтальной оси на 180^о, взаимно меняя положение свода и подины печи, продувают подину газом, заправляют ее огнеупорными материалами, загружают шихту на свод печи, расплавляют ее и рафинируют расплав с продувкой жидкой ванны газом через свод печи.The goal is achieved in that after tapping during mezhplavochnogo idle furnace is rotated about a horizontal axis 180 ^of relatively changing the position of the roof and the hearth furnace is purged hearth gas filled in its refractory materials charged charge to the furnace roof, is melted it, and refined melt with the purge of the liquid bath with gas through the arch of the furnace.

На фиг.1 дана печь, общий вид; на фиг.2 - то же, вид сверху. Figure 1 is given a furnace, a General view; figure 2 is the same, a top view.

Способ производства стали и сплавов осуществляется следующим образом. The method of production of steel and alloys is as follows.

Печь имеет корпус 1 (кожух), футеровку 2, днище 3 с газопроницаемой футеровкой подины 4 печи, в подине установлен подовый электрод 5 и газоподводящая труба 6. Свод 7 печи имеет газопроницаемую футеровку 8 с установленным в нем электродом 9 и газопроводящей трубой 10, которая стыкуется с устройством 11 для реверсивной продувки свода 7 с футеровкой 8. В начале эксплуатации печи производят завалку шихты в рабочее пространство 12 печи с предварительной подачей газа через газопроводящую трубу 6 в печь. Для этого отводят свод 7 с футеровкой 8 в сторону, а после завалки свод со всеми его элементами возвращают на место. Затем через отверстие 13 в кожухе 1 вводят в рабочее пространство 12 печи электрод (плазмотрон) 14 с помощью механизма 15, позволяющего перемещать электрод как в форсированном, так и рабочем режиме под углом 30-60^о к горизонтальной плоскости. В противофазе отверстию 13 имеется в нижней части печи отверстие 16. Перед включением печи после герметизации производят продувку рабочего пространства 12 печи, используя подачу газа через отверстие 16, подавая, например, азот, кислород и т.д., так как подача газа через газопроницаемую подину 4 мизерна (≈0,01-0,05 л/мин). Это позволяет решить задачу быстрой смены состава атмосферы в рабочем пространстве печи, например быстрого снижения содержания азота в печи. Направление движения газа показано стрелками. После включения печи между электродом (плазмотроном) 14 и шихтой 17 горит дуга 18. При включении печи начинает работать устройство 11 для реверсивной продувки свода. Пропускная способность свода 7 с футеровкой 8 в обоих направлениях практически одинакова. Продувку осуществляют в зависимости от состояния печной атмосферы через специальное устройство 11, состоящее из трубы 19, соединенной с системами повышенного и пониженного давления. Система повышенного давления служит для подачи газа в рабочее пространство печи: газопровод 20, редуктор 21, колено 22. Система пониженного давления служит для просасывания газов через футеровку 8 свода 7. Она состоит из газопровода низкого давления 23, шиберного затвора с приводом 24, колена 25. Колена 22 и 25 через стыковочную трубу 19 соединяются с трубой 10, установленной на своде 7 печи.The furnace has a body 1 (casing), a lining 2, a bottom 3 with a gas-permeable lining of the hearth 4 of the furnace, a hearth electrode 5 and a gas supply pipe 6 are installed in the hearth. The furnace vault 7 has a gas-permeable lining 8 with an electrode 9 installed in it and a gas pipe 10, which mates with the device 11 for reverse purging of the roof 7 with the lining 8. At the beginning of operation of the furnace, the charge is loaded into the working space 12 of the furnace with preliminary gas supply through the gas pipe 6 to the furnace. To do this, take arch 7 with lining 8 to the side, and after filling, the arch with all its elements is returned to its place. Then, through the opening 13 in the casing 1 is introduced into the working space 12 of the furnace electrode (plasmatron) 14 by a mechanism 15 to enable the electrode to move in a forced, and the operating mode at an angle ^of 30-60 to the horizontal plane. In contrast to the hole 13, there is a hole 16 in the lower part of the furnace. Before turning on the furnace after sealing, the working space 12 of the furnace is purged using a gas supply through the hole 16, for example supplying nitrogen, oxygen, etc., since the gas supply is through a gas-permeable bottom 4 miserable (≈0.01-0.05 l / min). This allows us to solve the problem of a quick change in the composition of the atmosphere in the working space of the furnace, for example, a quick decrease in the nitrogen content in the furnace. The direction of gas flow is indicated by arrows. After the furnace is switched on, an arc 18 burns between the electrode (plasmatron) 14 and the charge 17. When the furnace is turned on, the device 11 for reversing blowing of the arch starts to work. The throughput of the vault 7 with the lining 8 in both directions is almost the same. The purge is carried out depending on the state of the furnace atmosphere through a special device 11, consisting of a pipe 19 connected to high and low pressure systems. The high-pressure system is used to supply gas to the working space of the furnace: a gas pipeline 20, a gearbox 21, an elbow 22. The low-pressure system serves to suck the gases through the lining 8 of the roof 7. It consists of a low-pressure gas pipeline 23, a gate valve with an actuator 24, an elbow 25 The elbows 22 and 25 through the connecting pipe 19 are connected to the pipe 10 mounted on the arch 7 of the furnace.

По мере расплавления шихты 17 образуется ванна 26 жидкого металла. Верхний уровень жидкой ванны 26 находится выше верхнего уровня 27 газопроницаемой части подины, а линия разъема 28 кожуха 1 с днищем 3 находится выше уровня жидкой ванны 26. По мере образования жидкой ванны 26 расход газа через газоподвод 6 увеличивали до 1-1,5 л/мин, а по окончании плавки расход газа сокращали до начального уровня, прекращая совсем перед поворотом печи на 180^о. За счет удаления газов из печного пространства 12 через газопроницаемый свод при выплавке стали 12Х18Н10Т коэффициент усвоения никеля по сравнению со способом-прототипом увеличился с 94-95% до 98-99%. Благодаря реверсивной продувке удалось восстанавливать газопроницаемость футеровки 8 свода 7. Общее время просасывания газа через свод для последующего отвода от печи составляло на плавках, проведенных методом сплавления исходных шихтовых материалов, не менее 80% общего времени работы устройства 11 реверсивной продувки. При выплавке стали с использованием восстановительных процессов, например прямого легирования ванны 26 расплава хромом, время работы устройства 11 на удаление газов из печи снижается до 50% и ниже. Когда проводят восстановительные плавки с огромным пылевыносом, например при производстве сплавов бора, газ из печи через футеровку свода почти не удаляют из-за очень интенсивного ошлаковывания пор и щелей, а если и проводят более интенсивно, то в конце плавки, когда основная пыль оседает в шлаковых наростах на своде печи. Запыленность в восстановительных процессах не менее 30-50 г/м³.As the charge 17 melts, a molten metal bath 26 is formed. The upper level of the liquid bath 26 is higher than the upper level 27 of the gas-permeable part of the hearth, and the line of the connector 28 of the casing 1 with the bottom 3 is higher than the level of the liquid bath 26. As the liquid bath 26 is formed, the gas flow through the gas supply 6 increased to 1-1.5 l / min, and at the end of the smelting, gas consumption was reduced to the initial level, stopping just before the furnace turned 180 ^° . Due to the removal of gases from the furnace space 12 through the gas permeable arch during the smelting of steel 12X18H10T, the nickel absorption coefficient increased from 94-95% to 98-99% compared to the prototype method. Thanks to the reverse purge, it was possible to restore the gas permeability of the lining 8 of the vault 7. The total gas suction time through the vault for subsequent removal from the furnace amounted to at least 80% of the total operating time of the reverse purge device 11 on the melts conducted by the fusion of the initial charge materials. When steel is smelted using reduction processes, for example, direct alloying of the molten bath 26 with chromium, the operating time of the device 11 for removing gases from the furnace is reduced to 50% or lower. When reducing melts are carried out with a huge dust removal, for example, in the production of boron alloys, gas from the furnace through the lining of the arch is almost not removed due to the very intense slagging of the pores and crevices, and if they are carried out more intensively, then at the end of the melting, when the main dust settles in slag growths on the arch of the furnace. Dustiness in the recovery processes is at least 30-50 g / m ³ .

Выпуск металла из печи ПП-5 осуществляют после окончания плавки с доводкой температуры металла и его состава до требуемых значений с предварительным выводом плазмотрона 14 из печи. Металл выпускали в изложницу 29 поворотом печи в направлении стрелки против за счет проворачивания осей 30 в цапфах 31, установленных на опорных стойках. Затем заменяли в положении слива металла изложницу 29 и осуществляли поворот печи на 180^о с учетом наклона печи при выпуске расплава.The release of metal from the furnace PP-5 is carried out after the end of melting with fine-tuning the temperature of the metal and its composition to the required values with the preliminary output of the plasma torch 14 from the furnace. The metal was produced into the mold 29 by turning the furnace in the direction of the arrow against by turning the axes 30 in the pins 31 mounted on the support posts. Then replaced in the discharge position of the metal mold 29 and carried out of the furnace ^of a 180-based tilt melt furnace at issue.

Расстыковка и стыковка токопровода с электродом 5, трубы 6 и вывода отверстия 16 с газопроводами и трубы 10 с устройством 11 осуществляется дистанционно. The undocking and docking of the current lead with the electrode 5, pipe 6 and the outlet 16 with gas pipelines and pipe 10 with the device 11 is carried out remotely.

После поворота печи на 180^о осуществляли продувку свода, заправку печи огнеупорными материалами, загружали на свод шихту и проводили плавку по изложенной технологии с продувкой жидкой ванны газом через свод печи при реверсивном проходе газов через подину. По окончании плавки выпускают металл в изложницу с наклоном печи в направлении реверсивного поворота печи на 180^о в направлении стрелки, возвращая ее в первое рабочее положение. И так продолжается в течение всей кампании печи, когда, взаимно меняя положение свода и подины печи, обеспечивают одинаковость функций и условий эксплуатации подины и свода печи.After turning on the furnace ¹⁸⁰ was performed purge vault, refueling furnace refractory materials, loaded on a set of charge and carried on melting technology described with purge gas liquid bath through the furnace roof at the reversing passage of gases through the hearth. At the end of the smelting, the metal is released into the mold with the furnace tilted in the direction of the furnace turning 180 ^° in the direction of the arrow, returning it to the first working position. And this continues throughout the campaign of the furnace, when, mutually changing the position of the roof and the hearth of the furnace, they provide the same functions and operating conditions of the hearth and roof of the furnace.

Предлагаемый способ производства стали и сплавов позволяет обеспечить одинаковость функций и условий эксплуатации свода и подины печи, cнизить на 20-25% раcход огнеупоров за cчет наваривания футеровки cвода и подины, увеличение продолжительности эксплуатации газопро- ницаемой подины на порядок, снижение пылевыноса, что позволило повысить коэффициент усвоения никеля на 5% по сравнению со способом-прототипом, снижение времени на ремонт печи, которое сводится к ее быстрой замене, повышение производительности печи на 20-30% за счет сокращения времени простоев, длительности плавки и уменьшения пылевыноса. The proposed method for the production of steel and alloys makes it possible to ensure the uniformity of the functions and operating conditions of the roof and bottom of the furnace, to reduce the consumption of refractories by 20–25% due to the welding of the linings of the roof and bottom, to increase the duration of operation of the gas-permeable bottom by an order of magnitude, and to reduce dust removal, thereby nickel assimilation coefficient by 5% compared with the prototype method, reducing the time for repair of the furnace, which is reduced to its quick replacement, increasing the productivity of the furnace by 20-30% due to the reduction of time Yeni downtime, and reduce the duration of smelting dust removal.

Предлагаемый способ производства стали и сплавов предназначен для использования на предприятиях металлургии. Экономический эффект от использования предлагаемого способа может составить 162 тыс. руб./год, The proposed method for the production of steel and alloys is intended for use in metallurgy enterprises. The economic effect of using the proposed method can be 162 thousand rubles / year,

Claims

METHOD FOR PRODUCING STEEL AND ALLOYS, including loading the charge onto the hearth of the furnace, melting it, refining and purging the liquid bath with gas through the hearth of the furnace, the release of metal, characterized in that, in order to reduce the consumption of refractories, reduce dust removal from the furnace and increase process efficiency due to provide similar functions and operating conditions of the hearth and furnace roof, after tapping in mezhplavochnogo idle period, the furnace is rotated about a horizontal axis at 180 ^o, mutually changing the position of the roof and the hearth furnace, about uvayut hearth gas filled in its refractory materials, the charge charged in the furnace roof, it is melted and refined under a stream of liquid melt bath gas through the furnace roof.