Способ выплавки стали в мартеновской печи

 

Использование: в черной металлургии, в частности в мартеновском производстве стали. Сущность изобретения: способ выплавки стали в мартеновской печи преимущественно скрап - процессом, включает закалку в печь сыпучих шлакообразующих материалов, загрузку металлошихты в виде металлолома и твердого чугуна, ввод твердых окислителей, прогрев и плавление шихты, скачивание шлака, доводку и выпуск расплава. Твердые окислители вводят после расплавления 60 - 98% металлошихты в виде полуфабриката из окислителя, залитого жидким чугуном, в количестве 1 - 15 кг на 1 т металлошихты, после чего скачивают шлак. Полуфабрикат включает в качестве окислителя железорудные окатыши, забитые чугуном, при следующем содержании компонентов, мас.%: железорудные окатыши 5 - 17; чугун остальное. Использование способа позволяет сократить продолжительность периода плавления на 11 - 16,5% и повысить коэффициент распределения фосфора на 8 - 75%. 1 з. п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к мартеновскому производству стали.

Известен способ выплавки стали мартеновский скрап-рудным процессом, отличительной особенностью которого является скачивание шлака в два приема: после слива чугуна в печь и после полного расплавления ванны [1] Недостатком данного способа является большой расход окислителей: железной руды, даваемой в завалку, достигающей 12-16% либо вдувание газообразного кислорода во время плавления в количестве 25-30 м³/т. Кроме того, использование в шихте больших количеств жидкого чугуна ограничивает использование этого способа заводами, имеющими доменное производство.

Наиболее близким по технической и достигаемому эффекту является способ выплавки стали в мартеновской печи скрап-процессом, включающий завалку в печь сыпучих шлакообразующих материалов, загрузку металлошихты в виде скрапа и твердого чугуна, ввод твердых окислителей, плавление шихты, скачивание шлака, доводку и выпуск расплава [2] Недостатком известного способа является образование по ходу плавления слоя холодного шлака. Это затрудняет скачивание первичного шлака до момента полного расплавления шихты, ухудшая тем самым удаление фосфора, а также уменьшает теплопередачу тепла от факела в ванне.

Технической задачей изобретения является скачивание первичного шлака с повышенным содержанием кремнезема еще до полного расплавления шихты, улучшение условий деформации металла и ускорение нагрева ванны.

Решение технической задачи осуществляется следующим образом. В известном способе выплавки в мартеновской печи, преимущественно скрап-процессом, включающим завалку в печь сыпучих шлакообразующих материалов, загрузку металлошихты в виде металлолома и твердого чугуна, ввод твердых окислителей, прогрев и плавление шихты, скачивание шлака, доводку и выпуск расплава, твердые окислители вводят после расплавления 60-98% металлошихты в виде полуфабриката из окислителя, залитого жидким чугуном, в количестве 1-15 кг на 1 т металлошихты, после чего скачивают шлак.

Полуфабрикат в качестве окислителя включает железорудные окатыши, залитые чугуном при следующем соотношении компонентов, мас.

Железорудные окатыши 5-17 Чугун Остальное Полуфабрикат в качестве окислителя может также содержать агломерат, окалину и железную руду, залитые чугуном.

Ввод в ванну мартеновской печи твердых окислителей в виде полуфабриката из окислителя, залитого жидким чугуном, обладающего пониженной температурой расплавления по сравнению с температурой металла в ванне, вызывает быстрое расплавление основы полуфабриката чугуна при любой степени нагрева расплава в печи. Во время расплавления чугуна начинается окисление углерода, входящего в его состав кислородом твердого окислителя. Благодаря значительной поверхности фаз чугун-окислитель окисление углерода протекает с повышенными скоростями, достигая 0,05-0,15^оС/мин. Образующиеся пузырьки окиси углерода вызывают сильное вспенивание холодного кислого шлака периода плавления и обеспечивают удаление его, оставляя до уровня технологически необходимого количества 30-40 мм. Благодаря этому создаются благоприятные условия для дефосфорации ванны. Если же кремния в исходной шихте оказывается мало, то опускаемый шлак содержит мало кремнезема и поэтому имеет повышенную основность в пределах В 1,7-3,0. В сочетании с высоким содержанием оксидов железа и пониженной температурой это дает возможность удаления большей части фосфора еще в период плавления. Для скрап-процесса, в котором доля чугуна в шихте 40-50% спуск образовавшегося кислого шлака с повышенным количеством кремнезема до полного расплавления шихты имеет существенное значение. Такой способ выплавки стали позволяет удалить часть фосфора в период рудного кипения, улучшить передачу тепла, а также сократить расход шлакообразующих компонентов в процессе доводки.

Оптимальным количеством полуфабриката является расход его 1-15 кг на 1 т металлошихты. При этом нижний предел определяется тем минимальным количеством, которое необходимо для обеспечения вспенивания шлака и его спуска. В случае снижения удельного расхода полуфабриката менее 1 кг эффективность способа снижается из-за уменьшения количества спускаемого шлака.

Повышение удельного расхода полуфабриката выше 15 кг нецелесообразно, так как поставленная цель спуск первичного шлака уже достигнута и дальнейшее увеличение количества вводимого материала лишь увеличивает охлаждение ванны, затягивая процесс расплавления.

Ввод полуфабриката в печь целесообразно производить после расплавления 60% металлошихты и до расплавления подавляющей ее массы, т.е. 98% При более раннем вводе полуфабриката чугун шихты еще не успел расплавиться и поэтому кремний чугуна не мог окислиться и перейти в шлак. Поэтому более ранний ввод полуфабриката не достигает поставленной цели максимального удаления первичного кислого шлака. Слишком поздний ввод полуфабриката, когда ванна уже расплавлена, снижает эффективность способа, относя скачивание шлака на момент начала рудного кипения. В этом случае практически весь период плавления ванна покрыта большим количеством шлака с повышенным содержанием кремнезема, который имеет большую толщину и малую теплопроводность. Это затягивает дефосфорацию и нагрев ванны, ухудшая тем самым показатели предлагаемого способа.

Содержание в полуфабрикате железорудных окатышей или менее 5% или приводит к снижению содержания оксидов железа и не решает поставленную техническую задачу.

При содержании в полуфабрикате железорудных окатышей выше 17% происходит увеличение оксидов железа с шлаком, естественно в жидком металле, что вызывает повышенный расход раскислителей.

П р и м е р. Выплавку стали по предлагаемому способу осуществляли в 250 т мартеновских печах. Завалку печи производили следующим образом. На подину загружали 30-40 т стружки и мелкого металлолома, затем известняк 18-20 т и прогревали ее 10-15 мин, далее загружали 110-120 т металлолома с последующим прогревом его 10-15 мин, после этого заваливали 90-110 т чугуна. Общий вес завалки 260 т. По окончании завалки начинали прогрев шихты и по ее расплавлению на 60-98% давали полуфабрикат из окислителя залитого чугуном в количестве 1-15 кг на 1 т металлошихты, после чего скачивали первичный шлак. После полного расплавления осуществляли доводку металла до заданного состава и температуры и выпускали в два ковша емкостью по 130 т. Результаты опытных плавок приведены в таблице.

В качестве прототипа взяты средние показатели плавок, выплавленных по базовой технологии, которая была принята в цехе до использования предлагаемого способа. Пределы расхода полуфабриката и время ввода его в расплав были подтверждены экспериментально. Использование предлагаемого способа выплавки стали по сравнению с прототипом позволило сократить продолжительность периода плавления на 24-37 мин и повысить коэффициент распределения фосфора на 8-75% Полуфабрикат включает 12% железорудных окатышей, залитых жидким чугуном.

Были проведены эксперименты с применением в полуфабрикате в качестве окислителя железорудных окатышей, агломерата, окалины и железной руды.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В МАРТЕНОВСКОЙ ПЕЧИ преимущественно скрап-процессом, включающий завалку в печь сыпучих шлакообразующих материалов, загрузку металлошихты в виде металлолома и твердого чугуна, ввод твердых окислителей, прогрев и плавление шихты, скачивание шлака, доводку и выпуск расплавки, отличающийся тем, что твердые окислители вводят после расплавления 60-98% металлошихты в виде полуфабриката из окислителя, залитого чугуном, в количестве 1-15 кг на 1 т металлошихты, после чего скачивают шлак.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что полуфабрикат включает в качестве окислителя железорудные окатыши, залитые чугуном, приследующем содержании компонентов, мас.%: Железорудные окатыши - 5-17 Чугун - Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1