Способ выплавки стали
Изобретение относится к металлургии , в частности к выплавке конструкционной стали в сверхмощных дуговых печах. Цель изобрете- |ния - повышение производительности печи и стойкости футеровки . Способ выплавки стали состоит в поддержании такой последовательности операций, когда ввод шлакообразующих позволяет на протяжении от момента плавления шихты до выпуска металла из печи иметь пенистый шлак за счет присадок шпата, кокса и извести в количестве 15 - 30 кг/т порциями в 5-10 приемов при соотношении компонентов соответственно }0,01 -0 ,08) : (0,05 - 0,10) : (0,86 -0 ,90), причем первую порцию присаживают по израсходовании 300 - 400 кВт ч/т электроэнергии с одновременным увеличением расхода кислорода с 500 - 1000 до 1200 -1800 м /ч, а последнюю порцию кокса вводят после кислородной продувки , при этом кокс для вспенивания должен быть фракции 2-10 мм. 1 табл. ,-; i (Л
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
А1
„„SU „„1379150 (51)4 С 21 С 5/52
ВСГ " . Я
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В
Ф гОсудАРстВенный НОмитет сссР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
Н А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3996822/23-02 (22) 26,12.85 (46) 30.01.88.Бюл. Ф 4 (71) Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П.Бардина (72) Н.В.Гавриков, А,И.Попов, T.Н.Ермакова, П,И,Кучеренко и А.П.Фоменко (53) 669. 187.25,088.8) (56) Морозов А,H. Современное производство стали в дуговых печах. М.;
Металлургия, 1983, с.15!.
Патент США Ф 4444256, кл. С 21 С 5/52, опуглик. 1983. (54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к выплавке конструкционной стали в сверхмощных ,дуговых печах. Цель иэобрете ния - повышение производительности печи и стойкости футеронки. Способ выплавки стали состоит в поддержании такой последовательности операций, когда ввод шлакообраэующих позволяет на протяжении от момента плавления шихты до выпуска металла иэ печи иметь пенистый шлак за счет присадок шпата, кокса и извести в количестве 15 — 30 кг/т порциями в 5-10 приемов при соотношении компонентов соответственно (О 0 lОе08) : (О 05 - Оэ)0) : (Оэ86 — 0,90), причем первую порцию присаживают Ilo израсходовании 300
400 кВт ч/т электроэнергии с одновременным увеличением расхода кислорода с 500 - 1000 до 1200
1800 м /ч, а последнюю порцию кокз са вводят после кислородной продувки, при этом кокс для вспенивания должен быть фракции 2-10 мм. 1 табл.
1370150
Изобретение относится к металлургии, н частности к выплавке конструкционной стали в сверхмощных дуговых печах.
Цель изобретения — повышение производительности печи и стойкости футеровки.
В последнее время широкое распространение получает технология выплавки конструкционных сталей в сверхмощных дуговых печах, которая успешно реализует преимущества повышенного коэффициента мощности на удлиненных дугах. Предпосылкой такой техно- )1> логии является наведение активного пенистого шлака для экранирования футеронки печи. Использование длинных дуг в глубоком пенистом шлаке подав,ляет негативные эффекты использона- 20 ния максимальной мощности, увеличивая скорость плавления и нагрев ванны, сокращая тем самым длительность плавки. С введением нодоохлаждаемых панелей и свода печи появилась бла- 25 гоприятная возможность наиболее полно использовать положительное качество пенистого п>лака.
Вспениванне сталеплавильных шлаков полу .ают при сочетании двух про- 30 цессоа: интенсивного выделения газо- образной окиси углерода из сталеплави. иной ва. ны, а также схлаждения шлака вслепс- вие про:екания н нем процесс., идущих : v пылим поглощением теп .а.
Шлак при охлаждении становится более вязким и при продувании вспенивается. Вспени ванне получается тем 40 болыие > чем интенсивнее образуется ок".сь углерода, т. е. чем больше скорость выгорания углерода из ванны и чем сильнее охлаждение ванны, Сталеплавильные шлаки вспенинают- 4В ся также тогда, когда уменьшает<-я абсолютное содержание окислов железа н шлаке, когда железо восстанавливаетсн из шлака углеродом.Вспенинание шлаков не зависит от абсолютного содержания окислов железа в шлаке, а происходит лишь при уменьшении этого содержания, Интенсивность вспенивания шлаков можно регулиронать эа счет окислительны;.; процессов. Вспениванием шлака í процессе планки можно управлять, изменяя порядок эавалки в печь сыпучих материалов и их ра".. Повышение производительности печи связано с испольасгванием высокомошного трансформатора. С увеличением силы тока увеличивается длина дуги, которая, воздействуя на футеровку, разрушает ее. Чтобы этого не происходило наводят пенистый шлак. После выпуска металла предыдущей плавки производится заналка шихты и включают печь на расплавление. Одновременно с включением печи подают кислород с расходом 500-1000 м /ч. Мощность печи после ее включения в течение 1-2 мин увеличивается с 15 до 24 ступени, что соответствует мощности 60 МВт, По достижении расхода электроэнергии 300-400 кВт ч/т присажинают первую порцию шлакообраэующих и увеличивают расход кислорода до 1200-1800 м /ч. Шлак, вспениваясь> начинает сходить самотеком, увлекая эа собой фосфор и серу. IIo мере уменьшения шлака в печи присажквают новую порцию шлакообраэующих и так продолжают до получения температуры ванны Ib80-1700 С, Затем прекращают подачу кислорода, дают последнюю порцин шлакообразующих> отключают печь и производят выпуск металла в ковш. Согласно предлагаемому способу добавляют разж>гжитель в виде плавикового шпата, 1 >банка шпата способствует разжиже:в ю густого шлака,что r èíîäHò к ускорению растворения кокса н гаком шлаке, делает шлак более химически активным. Полезность шпата состоит также в том, что он разжижая шлак, не снижает его основность> что способствует удалению вредных примесей, Основной компонент плавикового шпата — фтористый кальций,нагреваясь> разлагается с образованием летучих соединений фтора и, следовательно, для поддержания жидкотекучести шлака его присаживанию периодически. В общем соотношении присаживаемых компонентов доля плавикового шпата находится н пределах 0,01 - 0,08, Минимальное значение этого показателя обосновано тем> ч о в м.мент под, чи в расплав газообразного нис. Iорода> активно окисляется кремний, который повышает кидкотекучесть шлака, н и этот ".ериод количество IpHñàêèваеMoго ггпавикового шпата должно быть минимал..ным> т.е.равным 0,01 от обшей мас-ы присадки плакс эбраэую.1их. Присадка плавиково137 ) 150 50 го шпата менее 0,01 недопустима,тк как он не справляется с работой по увеличению жидкотекучести шлака и теряет способность к химическому взаимодействию с другими компонентами . При содержании плавикового шпата 0,08 (верхний предел) поступление кремнезема в шлак прекращается, а поступление извести продолжается и жидкотекучесть шлака при прочих равных условиях резко снижается. В этот момент необходимо присаживать плавиковый шпат на максимальное значение, т.е ° на 0,08 доли от общей массы присаживаемых компонентов.Кроме того шлак, состоящий из предлагаемых соотношений извести и плавикового шпата обладает десульфурирующей способностью, что является необ ходимым, особенно на плавках с повышенным содержанием серы по расплавлении. Присадка шпата выше верхнего предела не рекомендуется, так как излишний расход шпата делает технологию наводки пенистого шлака не экономичной, при этом излишняя жидкотекучесть шлака снижает пенообраэование. В момент обраэования жицкой ванны содержание углерода в ней равно практически содержанию углерода в шихте. При подаче в жидкую ванну кислорода содержание углерода в ней понижается. Поступление углерода в жидкую ванну за счет растворения шихты затруднено, так как он диффундирует в расплав по мере проплавления шихты, и для поддержания условий, необходимых для образования пенистого шлака, в зону реакции дают кокс на 0,05 доли от общей массы присадки. Присадка кокса ниже чем на 0,05 от вводимой порции отрицательно сказывается на подцержании условий для вспенивания шлака. Ограничение верхнего предела по содержанию кокса выбрано исходя из условий недопущения науглероживания металла. Основным компонентом пенящегося шлака является известь, В общей массе присадки она имеет максимальную долю 0,86-0,90. Доля извести менее чем 0,86 от общей массы шлакообраэуюших приводит к увеличению жидкотекучести, снижению основности шлака, что отрицательно сказываетая на деЕ0 40 сульфурации металла, при этом доля выше верхнего предела увеличивает вязкость шлака, что отрицательно сказывается на вспенивании шлака. По предлагаемому способу присадку первой порции компонентов смеси осуществляют по израсходовании 300— 400 кВт ч/т энергии. Нижний предел выбран исходя из условий образования достаточного количества жидкого металла, однако не вся твердая шихта еше расплавилась и она продолжает экранировать футеровку от излучения дуг. Введение смеси при расходе энергии менее 300 кВт ч/т нежелательно, так как жидкого металла в ванне еще мало и присадка шлакообраэующнх материалов замораживает жидкую ванну, шлак становится пассивным. Кроме того, известь, оседая на твердой шнхте,уменьшает ее проводимость. Дуги в этот период работают не ровно, с обрывом. Верхний предел (400 кВт ч/т) по энергии установлен исходя иэ того, что шихта еще полностью не расплавлена, но излучение дуги может существенно воздействовать на футеровку. Присадка агентов при расходе энергии выше 400 кВт ч/т нецелесообразна из-за прямого воздействия излучения дуги на футеровку печи. Нижнее граничное условие по расходу кислорода 500 м /час выбрано из соображений незначительного усвоения его в период плавления, когда жидкого металла еще недостаточно. По мере накопления жидкого метал ла в ванне расход кислорода постепенно увеличивают и к моменту расплавления его расход доводят до 1800 м/ч. В этот период кислород усваивается пр актиче ски полно стью, р асходуя сь на рафинирование и нагрев металла. Дальнейшее увеличение расхода кислорода нецелесообразно ввиду того,что он не сможет полностью усвоиться, а также возможен повьппенный угар железа. Присадка кокса после окислительной продувки позволяет выполнить углеродное раскисление шлака и понизить за счет этого содержание оксидов железа в шлаке до 1,5-102, что дает возможность увеличить десульфурирующую способность шлака. Нижний предел по крупности кокса определен исходя из условий предотвращения его уноса вместе с пылью во 0 B т а кокса и из вести. После проплавления присадки через каждые 5 мин шлак подкачивают присадка»я из 6 Kl шпата, 10 кг кокса и 516 кг извести. Всего за время плавки ввели пять порций смеси. Шлак активный, пенистый. Работают в основном на 24 ступени трансформатора, что соответствует 60 МВт. Перед выпуском мощность cHèæàþò до 50 МВт. По достижении температуры 1670 С продувку расплава кислородом прекращают, вводят кокс и через 5 мин плавку выпускают в ковш. В ковше металл продувают аргоном и подают на МНЛЗ с температурой 1620 С. По ходу плавки отбирают пробы металла на химанализ и производят замер температуры. Пример 2. Способ осуществляют, как и в примере 1, со следующими изменениями. Кислород начинают подавать с расходом 600 м /ч ° После израсходования 350 кВт ° ч/т энергии присаживают первую порцию шлакообразующих в количестве 17 кг шпата, 21 кг кокса и 371 кг извест»» и увеличивают расход кислорода до 1600 м /ч. Присадки повторяют через каждые 5 мин. По достижении температуры ванны 1680 С продувку кислородом прекращают, присаживают кокс и через 5 мин металл выпускают. Выпуск металла производят в течение 4 мин, после чего его в ковше продувают аргоном и подают под разливку на МНЛЗ. Пример 3. Способ осуществляют, как в примере 1, но кислород подают с расходом 700 м /ч, По израсходовании 400 кВт ч/т энергии присаживают шлакообразующие, кг: шпат 24, кокс 30, известь 270. Затем расход кислорода увеличивают до 1800 м /ч. Продувку кислородом прекращают по достижении температуры металла 1700 С, присаживают кокс и через 5 мин производят выпуск, После выпуска ковш с металлом подают на ннепечную обработку. Металл в ковше продувают аргоном в течение 3 мин, отбиразт пробу металла и отдают на химаналиэ. Чо получении химанализа металл корректируют добавка»я, продувают аргоном и при получении заданной температуры ковш отдают под разливку на МНЛЗ ° 137015 и энергия. Количество присаживаемых материалов для образования пенистого шлака определено в пределах 15-30 кг/т. Меньшее значение выбрано иэ условий, когда содержание фосфора и серы по расплавлении относительно не высокое, что требует значительно меньшего количества шлака. Верхний предел граничных значений количества присадок выбран исходя из фактических данных опытных плавок. Количество присадок более 30 кг/г применять нецелесообразно, так как 2р это потребует дополнительную емкость под шлак, что приведет к увеличению производственных sатрат. Присадки плавикового шпата, кокса и извести производят порциями в 5 — 25 10 приемов. Это объясняется тем, что порция шлакообраэующих в количестве 300-350 кг сравнительно быстрее проплавляется и шла»» более активно взаимодействует с жидким металлом, Коли- З0 чество п»»исадок менее пяти не рекомендуется, TBK как большая насыпная масса забивает течки и приводит к увеличению простоев печи, а это приводит к удлинению плавки, Примеры осу»»»ествления способа при выплавке стали типа ЫСт3сп. Пример I. В 100-тонную дуговую печь загружают 60 т лома. Включают нагрев на 15 ступень, что сост- 40 ветствует 20 МБт. Затем через I 2 мин печь переключают на 24 ступень (60 МВт ). .Через 4 мин после включения Rem» начинают присадку извести порциями по 300 кг. Через 7 мин пос- 45 ле включения печи на расплавление зажигают гаэокислородные горелки,которые после отработки 12 мин отключают, Через 20 мин производят подвалку (55т I. Включение печи такое же, 50 как и при эавалке, Также, как и при завалке, работают газокислородные горелки. Кислород в печь подают одновременно с ее включением. Расход кислорода составляет 500 м /ч. Затем после подвалки и израсходовании 300 кВт ч/т энергии расход кислорода увеличивают до 1500 м /ч и присаживают первую порцию плавикового шпа15 время газоотсоса. Верхний предел фракции,! 0 мм, ограничен тем,что во время прн:едки кокса он ошлаковывается и для его прогрева и расплавлеВ ния требуется дополнительное время Влияние технологических параметров на производительность печи и 01,0 8 та, кокса и извести в количестве ! 5-30 кг/т порциями в 5-10 приемов при соотношении компонентов соответственно (0,01-0,08):(0,05-0,10) (0,86-0,90),причем первую порцию шлакообразующих присаживают по израсходовании 300-400 кйт ч/т электроэнергии с одновременным увеличением расхода кислорода с 500-!000 до 1200-1800 м "/ч, а последнюю порцию вводят после кислородной продувки в виде кокса фракцией 2-10 мм. 137 Расчетная стойкость футеровки плавок Длительность ка жидкого периода плавки, мин Количество шлакообразующих 1500 кт Количество присадок 5 Шпат 15 кт (0,01) Кокс 75 кг (0,05), фракции 2 мм Известь !410 кг (0,86) Первая присадка по израсходовании 300 кйт.ч/т электроэнергии Расход кислорода !200 м /ч 345 210 2 Количество шлакообразующих 3000 кт Количество присадок Шпат 240 кт (0,08) Кокс 300 кт (фракции 10 мм) Известь 2460 кт (0,9) Начало присадки по израсходовании 400 кВт.ч/т Расход кислорода 1800 м /ч 237 217 3 Количество шлакообразующих 2250 кт Количество присадок 10 Шлат 101 кт (0,045) Кокс 169 кт, фракции 6 мм Известь - 1880 кт (0,88) Начало присадки по израсходовании 350 кВт ч/т; Расход кислорода — 1500 м /ч 230 320 4 Количество шлакообразующих — 1200 кт Количество присадок 3 Шпаг 6 кт (0,005) Кокс 36 кт (0,03), фракции 0,1мм Известь 1158 кт; Начало присадки по израсходовании 250 кВт ч/т; 415 158 расход электроэнергии показ ано в таблице. Фо р мул а и з о 6 р е т е ни я Способ выплавки ста:п1 в дуговых печах, включающий завалку шихгы,плавление, продувку кислородом„ наводку пенистого шлака, доводку, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности печи и стойкости футеровки, пенистый шлак наводят присадками плавикового шпаПлав- Технологические параметры Расход эле ктр оэ н гии на жидкий период плавки, кБт ч/т 1370150 Продолжение таС. ицы 3 Ф Расход кислорода — 1000 м /ч Количество шлакообразующих 4000 кт Количество присадок 12 Шпат 400 кт (0,01) Кокс 600 кт (0,15), фракции 40 мм Начало присадки по израсходовании 450 кВт. ч/т; Расход кислорода - 2000 м /ч з 405 193 Составитель К. Григорович Техред M. Хода пил Корректор М.Демчик Редактор М.Недолухенко Тирах 544 Подпи оное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 Заказ 374/24 Производственно-полиграфическое предприятие, г.ухгород, ул.Проектная, 4
