RU2374329C1 - Способ выплавки стали в электросталеплавильной печи - Google Patents
Способ выплавки стали в электросталеплавильной печи Download PDFInfo
- Publication number
- RU2374329C1 RU2374329C1 RU2008120732A RU2008120732A RU2374329C1 RU 2374329 C1 RU2374329 C1 RU 2374329C1 RU 2008120732 A RU2008120732 A RU 2008120732A RU 2008120732 A RU2008120732 A RU 2008120732A RU 2374329 C1 RU2374329 C1 RU 2374329C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- metal
- mixture
- carbon
- slag
- steel
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 title claims description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 46
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 46
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 45
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 31
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 31
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 31
- 235000012245 magnesium oxide Nutrition 0.000 claims abstract description 29
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 19
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 claims abstract description 10
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 claims abstract description 10
- 239000004571 lime Substances 0.000 claims abstract description 10
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000003923 scrap metal Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000010459 dolomite Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910000514 dolomite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 3
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims description 4
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 abstract description 9
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000009851 ferrous metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 abstract description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 abstract description 2
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 abstract 1
- 239000006028 limestone Substances 0.000 abstract 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 46
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 15
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 12
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 10
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 8
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 4
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 3
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 3
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 2
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005453 pelletization Methods 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 230000009182 swimming Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
Abstract
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к выплавке стали в дуговых электросталеплавильных печах. Способ включает загрузку в печь металлолома, ввод извести, заливку чугуна, продувку металла кислородом и вдувание в металл в струе нейтрального газа смеси углеродсодержащего материала и материала, содержащего 5-90% оксидов магния. При этом содержание в смеси углеродсодержащего материала составляет 10-90%, а количество вдуваемой в металл смеси составляет 0,8-70 кг/т жидкой стали. Вдувание в металл смеси углеродсодержащего материала и материала, содержащего оксид магния, осуществляют в период продувки металла кислородом. В качестве материала, содержащего оксид магния, используют обожженный доломит, доломитизированную известь, металлургические флюсы, содержащие не менее 25% оксидов магния. Использование изобретения позволяет снизить затраты электроэнергии при выплавке стали и повысить стойкость огнеупорной футеровки. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.
Description
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к выплавке стали в дуговых электросталеплавильных печах.
С целью снижения времени плавки стали и увеличения производительности дуговой электропечи известен способ выплавки стали с вдуванием в жидкий металл кислорода совместно с порошкообразным углеродсодержащим материалом раздельными струями с соотношением массового расхода порошка в единицу времени к объемному расходу кислорода, равным 1,1-4,5 кг/м3 кислорода [Патент РФ №2031960, опубл. 27.03.1995 г.]. Недостатком этого способа является снижение стойкости футеровки и, особенно, шлакового пояса сталеплавильной ванны. Развитие реакции между углеродом углеродсодержащего материала и кислородом дутья приводит к высокой температуре процесса, которая влияет на увеличение эрозии огнеупоров ванны дуговой электропечи.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ выплавки стали в дуговой электропечи, заключающийся в том, что в расплав в струе нейтрального газа (азот или аргон) вдувают порошкообразную смесь извести и углеродсодержащего материала при их соотношении 1:1 и с расходом смеси, равным 0,4-3,0% от массы расплава. Скорость науглероживания расплава поддерживают в пределах 0,2-0,6% углерода в минуту до получения в металле требуемого перед началом окислительного периода содержания углерода [Патент РФ №2107738, опубл. 27.03.1998 г.].
Недостаток этого способа выплавки стали заключается в том, что его использование не способствует снижению расхода электроэнергии в процессе плавки и не оказывает влияния на повышение стойкости футеровки ванны печи при совместном вдувании углеродсодержащего материала и извести в расплавленный металл, а углерод из углеродсодержащего материала не реагирует со шлаковым расплавом, так как он практически полностью усваивается жидким металлом. В связи с этим не снижается содержание оксидов железа в шлаке, которые оказывают отрицательное влияние на стойкость футеровки ванны печи. Порошкообразная известь, быстро растворяясь в шлаковом расплаве, образует жидкоподвижный гомогенный шлак. Создаются условия, при которых не происходит вспенивания шлака. Поэтому электрическая дуга между электродами находится в атмосферном пространстве со значительной потерей электроэнергии. Работа с открытой электрической дугой приводит к насыщению металла азотом и водородом.
Желаемым техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение затрат электроэнергии при выплавке стали и повышение стойкости огнеупорной футеровки, особенно на уровне шлакового пояса, а также снижение в металле содержания азота и водорода.
Технический результат достигается тем, что в известном способе, включающем загрузку в электросталеплавильную печь металлолома, ввод извести, заливку чугуна, продувку металла кислородом и вдувание в металл в струе нейтрального газа углеродсодержащего материала, по предлагаемому способу в струе газа в металл вдувают смесь углеродсодержащего материала и материала, содержащего 5-90% оксидов магния, при этом содержание в смеси углеродсодержащего материала составляет 10-90%, а количество вдуваемой смеси составляет 0,8-70 кг/т жидкой стали. Вдувание смеси углеродсодержащего материала и материала, содержащего оксид магния, осуществляют в период продувки металла кислородом. В качестве материала, содержащего оксид магния, используют обожженный доломит, доломитизированную известь, металлургические флюсы, содержащие не менее 25% оксидов магния.
Сущность способа заключается в том, что при вдувании в ванну дуговой печи в струе нейтрального газа углеродсодержащего материала совместно с материалом, содержащим оксиды магния, происходит вспенивание печного шлака, закрывающего электрическую дугу. Работа электрической дуги в толще шлака позволяет металлу и шлаку более полно аккумулировать выделяемую тепловую энергию, в результате чего расход электроэнергии сокращается. Кроме этого, закрытая дуга не приводит к ионизации воздушного пространства с выделением атомарного азота, поэтому не создаются условия для насыщения металла азотом. Вспенивание шлака происходит за счет увеличения в шлаке содержания оксидов магния, которые приводят к повышению вязкости шлакового расплава. Увеличение поверхностного натяжения высоковязкостного шлакового расплава на границе образовавшихся пузырей CO, образующихся за счет восстановления оксидов железа углеродом из углеродсодержащего материала, приводит к вспениванию шлака. Присутствие в шлаке оксидов магния в количестве, определяющем насыщенность шлака этим оксидом, а также снижение в шлаке оксидов железа позволяет уменьшить эрозию огнеупорной футеровки ванны и, тем самым, увеличить ее стойкость.
При одном и том же содержании в смеси углеродсодержащего материала, а также при одинаковом количестве вдуваемой смеси, изменение содержания оксидов магния в материале оказывает существенное влияние на расход электроэнергии и стойкость футеровки ванны.
Если содержание оксидов магния в материале составит величину менее 5%, то при вдувании в ванну печи такого материала шлаковый расплав не достигнет стадии насыщения оксидами магния, что приведет к переходу оксидов магния из футеровки в шлак и, тем самым, к повышенному расходу футеровки за период плавки. Если содержание оксидов магния в материале составит величину более 90%, то произойдет чрезмерное увеличение вязкости печного шлака, вплоть до его комкуемости, металл оголится и электрическая дуга окажется в атмосферном пространстве, что приведет к повышению расхода электроэнергии и увеличению содержания азота в металле.
При постоянном содержании оксидов магния в материале и при одинаковом количестве вдуваемой в металл смеси при изменении доли в смеси углеродсодержащего материала изменяется и доля материала, содержащего оксиды магния. Поэтому, так же как и в первом случае, изменение количества внесенных в шлак оксидов магния будет влиять на расход электроэнергии, стойкость футеровки и содержание азота в металле. Если доля углеродсодержащего материала в смеси составит величину менее 10%, то не будет достигнут технический результат в результате окомкования печного шлака. Если доля углеродсодержащего материала составит величину более 90%, то увеличится расход огнеупорной футеровки печи за период плавки, так как шлак будет обеднен оксидами магния.
Общее количество вдуваемой смеси в ванну электропечи зависит от консистенции получаемого шлакового расплава. Если количество вдуваемой смеси составит величину менее 0,8 кг/т жидкой стали, то пенистость шлака будет незначительна, дуга не будет погружена в шлаковый расплав и тем самым увеличится расход электроэнергии и содержание азота в металле. Если количество вдуваемой смеси превысит величину 70 кг/т жидкой стали, то будет образовываться такой объем пенистого шлака, что он начнет выходить за пределы ванны, создавая аварийную ситуацию.
Основным источником поступления водорода в металл и шлак является использование углеродсодержащего материала. В качестве углеродсодержащего материала обычно используют кокс. Содержание водорода в коксе составляет величину 0,7-1,5%. Удаление водорода из металла и шлака в ванне электропечи происходит за счет всплывающих из толщи металла и шлака пузырей CO, в которых парциальное давление водорода низкое, и, за счет более высокого парциального давления водорода в металле и шлаке, водород из металлической и шлаковой фаз переходит в пузыри CO. Количество перешедшего водорода в пузыри CO зависит от скорости всплывания пузырей и их количества. В пенистом шлаке за счет повышенной его вязкости скорость всплывания пузырей CO низкая, а их количество больше, чем в жидкотекучем гомогенном шлаке. Поэтому большее количество водорода перейдет в пузыри CO из пенистого шлака. За счет разницы концентраций водорода в пенистом шлаке и в металле, водород из металла переходит в шлак, а из шлака в пузыри CO, которые, всплывая и удаляясь в атмосферу печи, снижают содержание водорода в металле, что определяет неочевидность заявляемого способа выплавки стали.
Сопоставление заявляемого способа выплавки стали в электросталеплавильной печи со способом, взятым за прототип, показывает, что вдувание в металл смеси углеродсодержащего материала и материала, содержащего 5-90% оксидов магния, за счет повышения вязкости шлакового расплава позволяет получить пенистые шлаки, которые влияют на снижение расхода электроэнергии и уменьшение в металле азота и водорода, а получение в шлаках оксидов магния в количестве, равном пределу насыщения шлака этим оксидом, способствует повышению стойкости футеровки.
Способ осуществляется следующим образом.
В дуговую электросталеплавильную печь загружают металлолом, известь, заливают чугун, опускают кислородную фурму и начинают продувку металла кислородом. Одновременно с началом продувки металла кислородом, через отдельную форсунку подают в шлак смесь углеродсодержащего материала и материала, содержащего 5-90% оксидов магния в потоке инертного газа (азот или аргон). По окончании продувки металла кислородом, прекращают подачу смеси и после замера температуры металла и отбора проб металл сливают в сталеразливочный ковш.
Конкретный пример осуществления способа.
В дуговую электропечь емкостью 140 т загрузили 119 т металлолома и 4,5 т извести. Залили 21 т чугуна, опустили кислородную фурму и начали продувку металла кислородом. Одновременно через форсунку в толщу шлака стали инжектировать смесь, содержащую кокс (70%), остальное - обожженный доломит, содержащий 32% MgO. По истечении 42 мин продувку металла кислородом и подачу смеси прекратили. Количество вдуваемой смеси составило 26 кг/т жидкой стали. Замерили температуру металла и отобрали пробы металла и шлака. Металл выпустили из печи в ковш.
Результаты плавок, проведенных в дуговой электросталеплавильной печи по способу, взятому за прототип, и предлагаемому техническому решению, приведены в таблице. Как видно из таблицы, при практически равном количестве как содержащегося в смеси углеродсодержащего материала, так и количестве вдуваемой смеси, за счет наличия в смеси материала, содержащего высокое содержание оксидов магния, в заявляемом способе выплавки стали в сравнении с известным способом получено снижение расхода электроэнергии и содержания водорода и азота в готовой стали с одновременным уменьшением за плавку количества растворенной футеровки.
Claims (4)
1. Способ выплавки стали в электросталеплавильной печи, включающий загрузку металлолома, ввод извести, заливку чугуна, продувку металла кислородом и вдувание в металл в струе нейтрального газа углеродсодержащего материала, отличающийся тем, что в металл в струе нейтрального газа вдувают смесь углеродсодержащего материала и материала, содержащего 5-90% оксидов магния, при этом содержание в смеси углеродсодержащего материала составляет 10-90%.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что количество вдуваемой в металл смеси составляет 0,8-70 кг/т жидкой стали.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что вдувание в металл смеси углеродсодержащего материала и материала, содержащего оксид магния, осуществляют в период продувки металла кислородом.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала, содержащего оксид магния, используют обожженный доломит, доломитизированную известь, металлургические флюсы, содержащие не менее 25% оксидов магния.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008120732A RU2374329C1 (ru) | 2008-05-23 | 2008-05-23 | Способ выплавки стали в электросталеплавильной печи |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008120732A RU2374329C1 (ru) | 2008-05-23 | 2008-05-23 | Способ выплавки стали в электросталеплавильной печи |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2374329C1 true RU2374329C1 (ru) | 2009-11-27 |
Family
ID=41476687
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008120732A RU2374329C1 (ru) | 2008-05-23 | 2008-05-23 | Способ выплавки стали в электросталеплавильной печи |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2374329C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2771888C1 (ru) * | 2021-12-17 | 2022-05-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет", ФГБОУ ВО "СибГИУ" | Способ выплавки стали из металлолома в дуговой электропечи |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2107738C1 (ru) * | 1996-01-09 | 1998-03-27 | Московский металлургический завод "Серп и молот" | Способ выплавки стали из металлолома в дуговой электропечи |
-
2008
- 2008-05-23 RU RU2008120732A patent/RU2374329C1/ru active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2107738C1 (ru) * | 1996-01-09 | 1998-03-27 | Московский металлургический завод "Серп и молот" | Способ выплавки стали из металлолома в дуговой электропечи |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2771888C1 (ru) * | 2021-12-17 | 2022-05-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет", ФГБОУ ВО "СибГИУ" | Способ выплавки стали из металлолома в дуговой электропечи |
| RU2771889C1 (ru) * | 2021-12-17 | 2022-05-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет", ФГБОУ ВО "СибГИУ" | Способ выплавки стали из металлолома в дуговой электропечи |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6743915B2 (ja) | 溶鋼の脱硫処理方法及び脱硫剤 | |
| Li et al. | Reactions between MgO-C refractory, molten slag and metal | |
| RU2374329C1 (ru) | Способ выплавки стали в электросталеплавильной печи | |
| RU2386703C1 (ru) | Способ выплавки стали в кислородном конвертере | |
| RU2674186C1 (ru) | Способ выплавки стали в конвертере | |
| RU2327743C2 (ru) | Способ выплавки стали в конвертере | |
| RU2413006C1 (ru) | Способ обработки стали в сталеразливочном ковше | |
| RU2493263C1 (ru) | Способ выплавки стали в дуговой сталеплавильной печи | |
| RU2203329C1 (ru) | Способ производства стали в кислородном конвертере | |
| CN117529567A (zh) | 钢液的处理方法及钢的制造方法 | |
| RU2465337C1 (ru) | Способ выплавки стали в кислородном конвертере | |
| RU2364632C2 (ru) | Способ получения стали | |
| RU2169197C2 (ru) | Способ производства стали в кислородном конвертере | |
| RU2353662C2 (ru) | Способ выплавки стали в конвертере | |
| RU2255982C1 (ru) | Способ производства стали в кислородном конвертере | |
| RU2333255C1 (ru) | Способ выплавки стали | |
| RU2289629C1 (ru) | Способ выплавки стали в конвертере | |
| RU2203328C1 (ru) | Способ производства стали в кислородном конвертере | |
| RU2583216C1 (ru) | Способ выплавки стали в конвертере | |
| RU2771888C1 (ru) | Способ выплавки стали из металлолома в дуговой электропечи | |
| RU2833976C1 (ru) | Способ выплавки сталей в печах с кислой футеровкой | |
| RU2770657C1 (ru) | Способ выплавки стали из металлолома в дуговой электропечи | |
| RU2165463C1 (ru) | Способ производства стали в электродуговой печи | |
| RU2384627C1 (ru) | Способ выплавки стали в дуговой электросталеплавильной печи | |
| RU2222605C1 (ru) | Способ выплавки стали в конвертере |