SU1708868A1 - Способ производства углеродистых и низколегированных сталей в стотонных дуговых печах - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к черной металлургии, в частности к производству стели аэлектродуговых печах. Цель - повышение производительности печи и снижение расхода электроэнергии. В стотонных дуговых печах при выплавке углеродистых и низколегированных сталей оставл ют 70-90% окислительного шлама предыду1цей плавки, ввод т 0.2-0.4 т карбюризатора, через 5-10 мин после включени  печи ввод т 1-2 т извести со скоростью 0.10-0,15 т/мин, совместно со второй порцией шихты ввод т 2-4 т извести и карбюризатор в количестве, определ емом по формуле m - 0.15 ^- (С - Б-М «10'V «СИО*^ где тп - масса карб1Оризатора; С - требуемое содержание углерода в питание после расплавлении: М - масса шихты с содержанием углерода более 0.4%. т; Сообща  масса шихты, т; 0.15 и 5 - козффици- енты. Повышаетс  производительность на 1 т/ч, снижаетс  расход электроэнергии на 15 кВт. ч/т. 1 табл.^^Изобретение относитс  к черной металлургии, в част1<ости к производству стали в электродуговых печах.Цель изобретени  - повышение производительности nieim и снижение расхода электроэнергии.,^Предложенный способ может быть использован при выплавке углеродистых и низколегированных марок сталц по ГОСТам 1050-74,380-71, 4543-71, 11.19281-73.Шлак в печи оставл ют следующими способами: быстрый (за 5-10 с) возврат в печи 8 момент начала схода шлака в исходное положение: загущение шлака в печи перед выпуском присадками извести, известн ка или магнезита: отсечка шлака вПроцессе выпуска плавки капилл5«рной продувкой металла и шлака аргоном (азотом) через'специальное устройство, расположенное около сталевыпускного отверсти .Шлак в печи перед вы пуском Не раскисл етс , содержание закиси железа в нем составл ет 10-20%. 'В печи после выпуска металл не оставл ют.Карбюризатор, вводимый на оставшийс  в печи шлак, действует как раскиспитель (это новое свойство). Кроме того, ввод карбюризатора на окислительный шлак усиливает такое известное свойство, как вспениваемость,'что св зано с большим со-^О 00 00о00

Description

держанием в окислительном железа.

Оставленный в печи шлющий химический состав: 29.3-48,4

СаО

40,5 10.8 - 17,8

SI02

14,1 0,20 - 0,60

PzOs

0,40 4,8-22.3 MgO

16,7

2,20 - 7,50 А120з 4,54

FeO 8-23-19.5 12,86

Остаток 70-90%-ного жидкого шлака окислительного периода сразу же после проплавлеИи -в металлической шихте колодцев вследствие высокого содержани  оксидов железа до 20% способствует образованию пенистого шлака, который, аккумулиру  тепловое излучение электрических дуг, значительно ускор ет расплавление металлической шихты. Если остаток шлака в печи составл ет менее 70%, то это количество недостаточно дл  пЬлного экранировани  теплового излучени  электрических дуг, что приводит к повышенному износу футеровки печи и увеличению расхода электроэнергии . Кроме того, в этом случае в ковш во врем  выпуска плавки попадает значительное количество окислительного шлака, что приводит к дополнительному угару вводимых в ковш ферросплавов, повышенному содержанию неметаллических включений, снижению качества металла. Оставл ть в печи шлака более 90% нецелесообразно, так как в этом случае после выпуска предыдущей плавки в ковш выпускаетс  недо статочное дл  теплоизол ции металла количество шлака.

Ввод карбюризатора непосредственно на остаток окислительного шлака способствует повышению степени усвоени  углерода и вспениванию шлака и тем самым сокращает период плдвлени  шихты. Ерли количество карбюризатора, вводимого на остаток шлака, составл ет менее 0,2 т, то степень вспенивани  шлака незначительна, расход электроэнергии и продолжительность плавлени  при этом уё еличиваетс . Ввод карбюризатора свыше 0,4 т приводит к образованию в процессе завалки первой порции металлической шихты большого столба пламени, что небезопасно дл  печного и кранового оборудовани . .

Остаток окислительного шлака в количестве 70-90% достаточен дл  образовани  пенистого шлака, полностью экранирующего электрические дуги в начале периода плавлени  шихты, однако в дальнейшем вследствие спуска шлака из печи самотеком дл  поддержани  необходимого количества

шлака нужен дополнительный ввод извести. При выплавке стали в сверхмощных дуговых печах через 5-10 мин в результате .проплавлени  колодцев на подине печи образуетс  слой жидкого металла. В этот

0 момент начинают вводить известь. Продолжительность ввода извести согласно изобретению составл ет 6-10 мин. Таким образом, продолжительность работы печи под током от момента включени  до момента начала схода шлака составл ет 11-30 мин (5-10-6-20 мин)... -: ;

Кроме того, нижний временной предел относитс  к случаю использовани  легковесного быстрорасплавл емого лома ( насыпна  масса менее 1 т/м, верхний предел - к случаю, когда в составе шихты используют т желовес (насыпна  масса 2,5-5 т/мО. К этому времени шихта, расположенна  у стен печи, подплавл етс  частично, а шихта, расположенна  в центральной части печи и у завалочного окна, почти полностью расплавл етс  и не преп тствует сходу шлака . Введение извести в процессе плавлени  первой порции металлической шихты в количестве 1-2 т компенсирует количество спущенного самотеком шлака. Ввод извести менее 1 т недостаточен дл  образовани  необходимого количества шлака, при этом увеличиваетс  расход электроэнергии и

5 продолжительность плавлени . Ввод извести более 2 т нецелесообразен, так как наведение большого количества шлака в этот период приводит к увеличению расхода извести и электроэнергии. Ввод извести через

0 мин после включени  шин обусловлен тем, что к этому времени в результате проплавлени  колодцев на подине печи образуетс  слой жидкого металла, что способствует растворению извести. Постепенный ввод извести по мере расплавлени  шихты исключает ее спекание. Ввод извести со скоростью менее 0,10 т/мин недостаточен дл  поддержани  в период плавлени  первой порции шихты необходимого количества шлака, при этом увеличиваетс  расход электроэнергии, ввод извести свыше 0,20 т/мин ухудшает услови  растворени  извести, приводит к образованию гетерогенного шлака повышенной в зкости вследствие неполной ассимил ции присадок

5 извести, что приводит к увеличению продолжительности плавлени .

Ввод извести совместно с второй порцией металлической шихты позвол ет за счет наличи  в печи 40-60 т расплавленного

металла ускорить растворение кусков извести и сформировать в печи достаточное количество шлака, необходимого, дл  быстрого расплавлени  шихты и эффективного протекани  рафинировочных процессов .

Ввод извести в количестве менее 2 т снижает степень рафинировани  металла, увеличивает расход электроэнергии, а ввод извести более 4 т приводит к увеличению продолжительности плавлени  и расхода электроэнергии.

Введение карбюризатора совместно с второй порцией металлической шихты позвол ет в течение всего периода плавлени  поддерживать в печи вспененный шлак и обеспечить необходимое содержание углерода в металле перед проведением окислительного периода. Эффективное и быстрое проведение окислительного периода (нагрев и рафинирование мета л л а) определ етс  в первую очередь содержанием углерода в металле после полного расплавлени  металлической шихты. При оптимальном содержании углерода достигаетс  совместное проведение операций обезуглероживани  и нагрева металла, что позвол ет перед выпуском плавки одновременно получить необходимые значени  углерода и температуры металла. Содержание углерода в металле после расплавлени  шихты определ етс  в первую очередь количеством карбюризатора , вводимого в печь в период .расплавлени , и количеством долей лома с высоким содержанием углерода.

Карбюризатор, вводимый с второй порцией металлошихты, используетс  дл  поддержани  вспененного шлака и . обеспечени  необходимого содержани  углерода в металле, т.е. карбюризатор используетс  не только как вспенивающа  добавка, но и как науглероживатель . Науглероживателем  вл етс  также металлошихта с содержанием углерода 0,4%. Если такого лома нет или он сознательно не используетс , то предложенный способ предусматривает дл  обеспечени  заданного содержани  углерода увеличение массы вводимог о карбюризатора. Например, при требуемом содержании углерода после расплавлени  0,5% при массе лома с содержанием углерода более 0,4%, равной 20 т, необходимо ввести 0,55 т карбюризатора, а при отсутствии указанного лома - 0.65 т карбюризатора.

Формула m 0,15 + (С - 5-M.10 G-10, по которой определ етс  масса карбюризатора , присаживаемого со второй порцией металлической шихты, позвол ет ввести в печь необходимое дл  эффективного вспенивани  и науглероживани  расплава, а также получени  оптимального дл  каждой выплавл емой марки стали содержани  углерода количество карбюризатора.

Если масса вводимого карбюризатора 5 меньше т, то она позвол ет только вспенивать шлак,- степень же науглероживани  расплава при этом незначительна , после расплавлени  всей металлической шихты содержание углероде в расплаве ниже оптимальных значений. При дальнейшем проведении окислительного периода окончание обезуглероживани  расплава до необходимых значений наступает раньше, чем. на.грев металла. В этом случае в печь прекращают

5 вводить газообразный кислород и дальнейший нагрев расплава производ т при спокойной ванне, в результате чего увеличиваетс  продолжительность окислительного периода (при спокойной, не кип 0 щей ванне резко сокращаетс  теплообмен между верхними и нижними сло ми метал . ла) и износ футеровки стен печи.

Если масса карбюризатора больше т, то содержание углерода в металле после

5 расплавлени  шихты выше оптимальных значений, что также приводит при дальнейшем проведении окислительного периода к увеличению продолжительности плав.ки и угара железа, так как в этом случае нагрев

0 металла до необходимых значений происходит раньше достижени  необходимых значений содержани  углерода в металле, а дальнейшее обезуглероживание производ т при отключенной печи.

5 Ввод кирлорода с момента расплавлени  второй порции металлической шихты поз вол ет исключить дополнительный износ подины печи за счет удалени  высокотемпературной области, образующейс  при

0 вдувании кислорода в металлический расплав от подины, так как к этому моменту после расплавлени  первой порции металлической шихты на ней образуетс  слой жидкого металла высотой 0,5-0,8 м.

5 Подача кислорода с расходом менее 400

M/ч не приводит к заметному ускорению

процессов шлакорбразовани  и плавлени ,

при введении кислорода с расходом более

1000 м /ч происходит значительный угар

0 карбюризатора, резко снижаетс  степень усвоени  углерода.

Подача кислорода непосредственно на границу расплавленный металл - жидкий шлак с помощью трубы позвол ет ускорить

5 процесс растворени  кусков извести за счет окислени  углерода и интенсивного барботажа расплавленного металла.

Подача кислорода ниже указанной границы приводит к износу подины печи и

преждевременному сгоранию трубы, при подаче кислорода выше границы окисление углерода расплавленного металла резко уменьшаетс , замедл етс  процесс раство-, рени  извести, увеличиваетс  продолжительность плавлени . К)эоме того, наблюдаетс  значительный угар карбюризатора , вводимого с второй порцией металлической шихты, что приводит к получению содержани  углерода после полного расплавлени  продолжительностью окислительного периода. Введение в печь кислорода приводит к образованию оксидов железа, которые при наличии высокоосновного шлака  вл етс  важным условием дл  деформации металлического расплава. Однако в этом случае при образовании оксидов-желез .а выдел етс  значительное количество тепла, что замедл ет процесс дефосфорации. Подача в печь твердого окислител  позвол ет за протекани  эндотермической (теплопоглощающей) реакции разложени  оксидов железа во всем объеме металлического расплава значительно увеличить степень дефосфораци, кроме того, обьемное кипение ванны повышает величину поверхности межфазной границы металл - шлак, что также увеличивает скорость и степень окислени  фосфора.

Введение твердого окислител  менее 0.4 т недостаточно дл  максимальной степени дефосфорации. присадка окислител  свыше 0.6 т приводит к значительному снижению температуры металла, увеличению продолжительности плавки и в р де случаев к интенсивному вскипанию ванны и выбросам металла. Ввод твердого окислител  до расплавлени  80% всей металлической шихты нецелесообразен, так как в этом случае при последующем доплавлении оставшейс  шихты в металлический расплав переходит значительное количество фосфора , дл  удалени  которого необходимо проводить дополнительные операции по дефосфорации, что увеличивает продолжительность плавки.

Предложенный способ выплавки стали 8 дуговых печах реализован следующим образом .

Плавку ведут в стотонной злектродуговой печи с трансформатором мощностью 75 МВА,

Масса металлической шихты 120т. Шихта состоит из оборотного и привозного лома , масса лома с содержанием углерода более 0,4% составл ет 20-50 т. В качестве карбюризатора используют кусковой кокс, в качестве твердого окислител  - окисленные окатыши.

В печи после выпуска предыдущей плавки оставл ют 70-90% шлака окислительного периода. Через п тое отверстие в своде с помощью систем бункеров и конвейеров в печь загружают 0.2-0,4 т кокса, после чего заваливают первую порцию металлической шихты. Через 5-10 мин после начала расплавлени  в печь через свод начинают вводить 1-2 т извести со скоростью 0.100 0,15 т/мин. По окончании расплавлени  первой порции металлошихты в печь ввод т трубу, после чего загружают вторую порцию металлической шихты совместно с 2-4 т извести . По селекторной св зи с шихтового

5 отделени  сталевару сообщаетс  масса лома с содержанием углерода свыше 0,4%. rio формуле

m 0.15 + {С-5М -ЮЛ/СИО сталевар определ ет необходимую массу

0 карбюризатора и вводит его в печь. Масса карбюризатора в зависимости от количества высокоуглеродистого лома и требуемого содержани  углерода в металле после полного расплавлени  шихты составл ет 0.455 1.0 т. С момента начала расплавлени  второй порции металлической шихты в печь через трубу ввод т кислород. После расплавлени  не менее 80% в печь присаживают 0.4-0.6 т окисленных окатышей.

0 Дл  сравнени  выплавл ли 5 плавок по известному способу. В печи после выпуска оставл ли 10-12% металла и 40-50% шлака окислительного периода. На остаток металла и загружали 3.0 т извести и 0.85 т

5 коксовой мелочи. 1.5 т извести вводили в печь совместно с первой порцией металлошихты .

Характеристика и технико-экономические показатели 90 опытных и сравнительных плавок стали марки 20 приведены в таблице. Масса лома с содержанием углерода более 0,4% составл ла 30 т.

Оптимальное содержание углерода после полного расплавлени  шихты дл  стали

5 этой марки равно 0,5%. Оптимальна  масса мелочи, вводимой совместно со второй порцией металлической ш хты при общей шихтовке плавок в 115 т согласно изобретени , составл ла 0.55 т.

Опытно-промышленное опробование предлагаемого способа позвол ет по сравнению с выплавкой стали по известному способу увеличить производительность печи на 1 т/ч. уменьшить расход электроэнергии и электродов соответственно на 15 кВт ч/т.и 0.0001 т/т. Содержание фосфора в стали опытных плавок составило 0.0100 .015% на сравнительных плавках 0,012-0.025.V

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ производства углеродистых и низколегированных сталей в стотонных дуговых печах, включающий оставление в печи конечного шлака предыдущей плавки. вр эдение карбюризатора и извести, завалку шихты двум  порци ми, плавление, кислородную продувку и выпуск, отличающийс  тем, что, с целью повышени  производительности печи и снижени  расхода электроэнергии, в печи оставл ют 7090% окислительного шлака, карбюризатор ввод т в количестве 0,2-0,4 т, через 5-10

   мин после включени  печи ввод т 1-2 т извести со скоростью 0.10-0.15 т/мин, совместно с второй порцией шихты ввод т 2-4 т извести и карбюризатор в количестве, определ емом по формуле

   m - 0.15 -«-(С- S-M-IO -G-IO, где m - масса карбюризатора;

   С - требуемое .содержание углерода в металле после расплавлени , %:

   М - масса шихты с содержанием углерода более 0.4%, т;,

   G - обща  масса шихты, т:

   0,15 и 5 - козффициёнты.

   чммй)

   NV.nONOIIva

   . мс оа мкт- ран  t.OOSS тЛ