Способ выплавки стали в дуговой электропечи

 

Сущность изобретения: при выпуске стали из электропечи оставляют конечный шлак и часть жидкого расплава предыдущей плавки. На них загружают шихтовую заготовку в количестве 10 - 40% от массы садки печи, известь и оксиды железа, при этом известь и оксиды железа загружают поверх шихтовой заготовки, причем вначале загружают известь, а затем оксиды железа. Оксиды железа вводят в виде окускованных железорудных материалов (гранулированные пылевидные отходы, шламы, колошниковая пыль и др.) фракцией 3 - 30 мм. Соотношения шихтовой заготовки извести и оксидов железа выбирают из соотношения 1:(0,005 - 0,05): (0,01:0,25). В результате можно увеличить производительность печи, сократить удельные расходы электроэнергии и газообразного кислорода. 1 табл.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к электросталеплавильному производству.

Известен способ производства стали в дуговой электропечи, включающий загрузку в печь шихтовой заготовки в виде железорудных окатышей, залитых чугуном, загружаемых вместе со скрапом при соотношении 0,5-5 т заготовки на 1 т скрапа, подачу флюсующих добавок и вдувание кислорода. Разовая загрузка скрапа и шихтовой заготовки увеличивает продолжительность пребывания шихты в печи и вызывает неравномерное прогревание шихты в различных зонах, вызывая тем самым сваривание заготовки, образование мостов и конгломератов. При этом имеет место опережающее плавление чугуна по сравнению с окатышами и скрапом ввиду его более низкой температуры плавления. В свою очередь это ведет к частичному разделению шихтовой заготовки на исходные составляющие и высвобождению оксидной фазы. Вместе взятые эти факторы затрудняют проплавление шихты, увеличивают продолжительность плавки, повышают окисленность шлака и его кратность. Из-за названных причин этот способ не получил практического применения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому техническому решению является способ выплавки стали в дуговой электропечи с использованием металлизованных окатышей, включающий оставление при выпуске из печи конечного шлака и части жидкого металла предыдущей плавки (болото) загрузку на него металлошихты в виде окатышей, скрапа и извести, проплавление исходной завалки, образование жидкой приемной ванны с заданной температурой и концентрацией углерода, последующую непрерывную подачу и проплавление металлизованных окатышей, доводку и выпуск металла.

Опыт выплавки стали этим способом, в частности, на Белорусском металлургическом заводе, выявил его серьезные недостатки. Наиболее серьезным из них является образование на подине печи в результате охлаждения оставленного в печи жидкого металла и шлака скрапом, окатышами и известью твердого конгломерата с массой, достигающей 40-55% садки печи. Вследствие этого, а также пониженных и неодинаковых по объему теплофизических характеристик расплавления такого конгломерата занимает длительное время. Замедленный отвод тепла из зоны дуг в объем ванны вызывает перегрев металла под электродами до 1700-1750^оС, в то время как периферийные участки остаются нерасплавившимися. Это ведет к перегреву участков подины до 400-440^оС вместо допустимых 320^оС, вызывает частые отключения печи, усиливает износ футеровки подины и вынуждает начинать преждевременную подачу окатышей, когда исходная завалка полностью не проплавилась и не сформировалась однородная по температуре и составу приемная ванна. Кроме того, при работе известным способом степень заполнения рабочего пространства окатышами и скрапом в результате распределения окатышей по всей поверхности ванны получается относительно небольшой. В этих условиях шихта не экранирует полностью электрические дуги, что ограничивает потребляемую электрическую мощность. Вместе взятые эти факторы уменьшают производительность печи, увеличивают энергозатраты и расход кислорода.

Цель изобретения увеличение производительности печи, снижение удельных расходов электроэнергии и кислорода.

Поставленная цель достигается тем, что в исходную завалку вводят шихтовую заготовку в количестве 10-40% от массы садки печи в сочетании с оксидами железа, вводимыми поверх шихтовой заготовки вместе с известью. При этом оксиды железа вводят после загрузки извести в виде окускованных железорудных материалов фракцией 3-30 мм, а количество шихтовой заготовки, извести и оксидов железа выбирают из соотношения 1:(0,005-0,05):(0,01-0,25).

Использование шихтовой заготовки, состоящей из чугуна с равномерно распределенными по его объему железорудными окатышами, вызывает охлаждение расплава железа и его затвердевание с образованием на подине печи слоя, состоящего из чешуек шихтовой заготовки, окруженных корочкой закристаллизовавшегося железа. Этот слой имеет высокие и стабильные теплофизические свойства по всему объему, что гарантирует быстрый и равномерный отвод тепла из зоны дуг в объем ванны. Это ускоряет его расплавление и исключает перегрев локальных участков подины. Расположение части шихтовой заготовки над поверхностью ванны увеличивает толщину слоя шихты на подине печи, повышает степень заполнения рабочего пространства печи шихтой и обеспечивает экранирование дуг шихтовой заготовкой, что позволяет использовать максимальную электрическую мощность. Одновременное проплавление всех компонентов, входящих в состав шихтовой заготовки, создает условия для параллельного и синхронного протекания процессов окисления углерода, кремния, марганца и совмещения начала расплавления с деформацией.

Количество вводимой шихтовой заготовки 10-40% от садки печи обеспечивает достижение наилучших технологических, технических и экономических показателей. При доле ее менее 10% слой, состоящий из затвердевшего на подине металла и шихтовой заготовки, выступающей над ванной, оказывается небольшим и не в состоянии исключить перегрев подины. Кроме того, относительно малое количество шихтовой заготовки, расположенной над поверхностью ванны, не позволяет ей закрыть дуги, что ограничивает электрическую мощность.

Использование в шихте более 40% такой заготовки представляет определенные трудности вследствие большой массы шихты, высокой плотности завалки и сваривания отдельных ее участков в монолит, что удлиняет период расплавления. Такое количество заготовки в исходной завалке дает также повышенное содержание углерода в металле приемной ванны, что сопряжено с необходимостью ввода дополнительного количества кислорода.

Дополнительная загрузка железа поверх шихтовой заготовки оказывает экранирующее воздействие, защищая панели печи от частиц жидкого чугуна, и сокращает тепловую нагрузку на них. Одновременно с этим при указанных расходах достигается формирование шлака с основностью и активностью кислорода, достаточной для интенсивного его вспенивания и обеспечения требуемой степени дефосфорации (соответственно 1,5-2,0 и 0,5-0,7). При вводе оксидов железа в виде железорудных материалов после загрузки извести достигается опережающее расплавление оксидов железа, которые растворяют известь, ускоряя тем самым образование шлака и облегчая его вспенивание и повышая дефосфорирующую способность. При размере фракции материалов менее 3 мм наблюдается повышенный унос частиц оксидов железа из печи вместе с отходящими газами, что отрицательно сказывается на стойкости огнеупоров свода и усложняет работу газоочисток. При размере вводимых кусков более 30 мм имеет место замедление шлакообразования, так как с увеличением их размера скорость расплавления увеличивается, кроме того, получение гранул размером свыше 30 мм затруднительно.

Наибольший эффект в предлагаемом способе достигается при вводе шихтовой заготовки, извести и оксидов железа в соотношении 1:(0,005-0,05):(0,01-0,25). Если количество введенных материалов шихтовой заготовки, извести и оксидов железа менее 1:0,005:0,01 (соответственно), то необходимой степени предохранения панелей от попадания капелек жидкого расплава не достигается.

Количества образующего при этом шлака оказывается недостаточным для связывания фосфора и закрытия электрических дуг вспененными шлаками. При расходе указанных выше материалов выше соотношения 1:0,05:0,25 количество шлака после расплавления исходной завалки получается чрезмерно большим, что увеличивает расход материалов и электроэнергии.

Результаты опробования предложенного способа в 100 т высокомощной дуговой печи в сравнении с прототипом приведены в таблице. Приведенные данные показывают, что использование предлагаемого способа позволяет увеличить производительность печи на 15-45% а также снизить удельные расходы кислорода на 4-6 м³/т стали и электроэнергии на 60-130 кВт ˙ч/т стали.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В ДУГОВОЙ ЭЛЕКТРОПЕЧИ, включающий оставление при выпуске из печи конечного шлака и части жидкого расплава предыдущей плавки, загрузку на него шихтовой заготовки и извести, проплавление исходной завалки, формирование жидкой приемной ванны с заданной температурой и концентрацией углерода, последующую непрерывную подачу и проплавление металлизованных окатышей, доводку и выпуск металла, отличающийся тем, что заготовку вводят в количестве 10-40% от массы садки печи, дополнительно загружают оксиды железа, при этом известь и оксиды железа загружают поверх шихтовой заготовки.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что оксиды железа вводят после загрузки извести в виде окускованных железорудных материалов фракцией 3-30 мм.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что шихтовую заготовку, известь и оксиды железа вводят в соотношении 1:0,005-0,05 : 0,01 - 0,25.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2