Способ загрузки шихты в дуговую электропечь для выплавки стали

Авторы патента:

Неклюдов Илья Васильевич (RU)

Трутнев Николай Владимирович (RU)

Корнев Юрий Леонидович (RU)

Морозов Вадим Валерьевич (RU)

Буняшин Михаил Васильевич (RU)

Палатов Иван Сергеевич (RU)

C22B1/248 - металлического лома или сплавов

C21C5/52 - получение стали в электрических печах (электронагрев как таковой H05B)

Владельцы патента RU 2697129:

Акционерное общество "Волжский трубный завод" (RU)

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способу загрузки шихты в дуговую электропечь для выплавки стали. Металлолом и ГБЖ, количество которого составляет (20-30)% от общей массы металлозавалки, подают в печь двумя корзинами, на дно которых загружают подушку из 10-15 т легковесного лома, при этом в первую корзину загружают (60-75)% от общей массы ГБЖ, используемого на плавку, а во вторую - оставшуюся часть ГБЖ, причем на упомянутую подушку из легковесного лома первой корзины сначала загружают 40-65% ГБЖ, а остальное количество ГБЖ распределяют послойно по 2-5% ГБЖ через каждые 10 т легковесного лома, а на упомянутую подушку из легковесного лома второй корзины - 10-15% ГБЖ, а остальное ГБЖ распределяют послойно по 2-5% ГБЖ через каждые 10 т легковесного лома. Изобретение позволяет расширить базу компонентов, используемых в металлозавалке электродуговой печи, повысить качество стали за счет снижения примесей цветных металлов, сократить длительность плавки, снизить расход электродов, электроэнергии и угара металлошихты. 2 табл.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способу загрузки шихты в дуговую электропечь для выплавки стали.

Известен способ выплавки стали, включающий завалку металлошихты, карбюризатора, шлакообразующих материалов, материала, содержащего оксиды железа, плавление и доводку плавки, где в качестве материала, содержащего оксиды железа, используют промасленную окалину, которую загружают на стальной лом в смеси с коксовой мелочью и известью в соотношении 1:(0,3-3):(0,1-1) соответственно по объему (Патент РФ №2194772, МПК С21С 5/04, С21С 5/28, С21С 5/52, опубл. 20.12.2002). Недостатками данного способа являются:

- высокое содержание вредных примесей в окалине;

- повышенный расход электродов и электроэнергии из-за увеличения длительности плавки, вызванным окислением примесей;

- увеличенное образование шлака.

Известен способ выплавки стали в электродуговых печах с использованием шихтовых брикетов, включающих железосодержащий материал. В состав брикетов входят компоненты, % масс.: окисленный железосодержащий материал 5-57, карбюризатор 20-30, связующее 10-20, легирующая добавка 1-15, железоуглеродистый сплав 1-30, шлакообразующий материал 1-10, пластификатор 1-10 (Патент РФ №2213788, МПК С21С 5/00, опубл. 10.10.2003).

Критичным недостатком данного способа является многокомпонентность состава брикетов, включающего вредные примеси, которые могут повлиять на состав и качество выплавляемого металла.

Известен способ выплавки стали в дуговой электропечи, включающий завалку в печь металлолома и извести, заливку жидкого чугуна, окисление углерода газообразным кислородом, дефосфорацию, последующий выпуск стали в ковш с отсечкой печного шлака и оставлением 10-15% от общей массы жидкого металла в печи. В состав завалки в количестве 5-40% от общей массы металлолома вводят горячебрикетированное железо, полученное в результате прямого восстановления окисленных руд, и/или образующийся после отсева на грохотах горячебрикетированного железа железосодержащий материал фракцией 4-25 мм, с массовой долей железа металлического не менее 70%, закиси железа в пределах 15-20% и углерода не менее 0,8%. (Патент РФ №2542157, МПК С21С 5/52 (2006.01), опубл. 20.02.2015).

Существенными недостатками данного способа выплавки стали являются:

- значительная длительность плавки, связанная с необходимостью окисления примесей, находящихся в чугуне (углерод, кремний, фосфор);

- высокий расход электроэнергии, связанный с формированием большого количества шлака, получаемого при связывании оксидов окислившегося кремния чугуна с оксидами кальция, а также необходимостью расплавления требуемых присадок шлакообразующих;

- повышенный расход ферросплавов, связанный с легированием и раскислением стали в печи и в ковше под высокоокисленными шлаками;

- на большинстве предприятий отсутствует возможность применения жидкого чугуна в дуговой сталеплавильной печи (ДСП).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ выплавки стали (Патент РФ №2573847, МПК С21С 5/52, опубл. 27.01.2016), включающий загрузку в печь шихты, содержащей стальной лом, металлизованные окатыши, шлакообразующие материалы и металлургические брикеты со степенью металлизации (65-70)%. Металлургические брикеты изготавливают из железосодержащих отходов производства процесса прямого восстановления железа. Загрузку металлургических брикетов осуществляют на подину печи послойно со стальным ломом: лом-брикеты-лом-брикеты. Доля брикетов составляет (10-15)%. По мере расплавления шихты подают металлизованные окатыши и шлакообразующие материалы.

Недостатками данного способа являются:

- послойная загрузка металлургических брикетов, что может привести к их спеканию и последующим обвалам шихты и поломкам электродов;

- недостаточная доля металлургических брикетов не позволяет значимо снизить применение дорогостоящих металлизованных окатышей, что увеличивает стоимость металлозавалки.

Технической задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является - расширение базы компонентов, используемых в шихте электродуговой печи. Технический результат заключается в повышении качества стали за счет снижения примесей цветных металлов; сокращении длительности плавки; снижении расхода электродов, электроэнергии, угара металлошихты.

Поставленный технический результат достигается тем, что при выплавке стали применяется шихта, в состав которой вводят горячебрикетированное железо (ГБЖ), полученное в результате прямого восстановления окисленных руд.

Способ загрузки шихты в дуговую электропечь для выплавки стали включает загрузку в печь шихты, содержащей стальной лом, горячебрикетированное железо, шлакообразующие и углеродсодержащие материалы. Загрузка ГБЖ и металлолома производится в две корзины, при этом количество ГБЖ составляет (20-30)% от общей массы металлозавалки.

Применение ГБЖ позволяет исключить из металлозавалки дорогостоящие виды лома, такие как передельный чугун, железнодорожный лом, металлические окатыши. Использование ГБЖ позволяет повысить плотность завалки, что в свою очередь приводит к уменьшению количества подвалок металлолома.

Состав металлозавалки подобран экспериментальным путем, исходя из себестоимости применяемых материалов и необходимым снижением примесей цветных металлов в получаемой стали.

Опыт использования ГБЖ показал, что отдача ГБЖ менее 20% от общей массы металлозавалки экономически не эффективно, так как не позволяет полностью исключить дорогостоящие виды лома - окатыши металлические, чугун передельный, железнодорожный лом. Не обеспечивается необходимой плотности завалки металлошихты, не позволяет снизить содержание примесей цветных металлов до требуемого уровня.

Использование ГБЖ в металлозавалке более 30% от общей массы приводит к увеличению случаев спекания брикетов, что приводит к обвалам шихты и поломкам электродов, к значительному увеличению расхода электроэнергии, электродов, огнеупоров.

Выплавка стали по заявляемому способу осуществлялась в условиях производства на АО «Волжский Трубный Завод». Для проведения опытных плавок применялась шихта с различным соотношением материалов металлозавалки и способами их загрузки в корзины (три опытные схемы).

Были проведены три серии опытных плавок с различными схемами загрузки шихты с применением ГБЖ в количестве (20-30)% от общей массы металлозавалки.

1 схема

При выплавке стали по первой схеме ГБЖ в металлозавалке распределяется равномерно по каждой корзине. В первую корзину отдается (60-75)% от общего количества ГБЖ. Во вторую корзину - оставшиеся (25-40)%.

Недостатком выплавки стали по первой схеме является большое количество поломок электродов из-за спекания брикетов ГБЖ.

2 схема

При выплавке стали по второй схеме все количество ГБЖ (100%) укладывается на дно в первую корзину.

При использовании данной схемы значительно сокращаются поломки электродов в процессе выплавки стали. Недостатки способа - увеличение угара шихты. Сгорает легковесный лом, находящийся выше ГБЖ.

3 схема (предлагаемая). Металлолом и ГБЖ, количество которого составляет (20-30)% от общей массы металлозавалки, подают в печь двумя корзинами, на дно которых загружают подушку из 10-15 т легковесного лома, при этом в первую корзину загружают (60-75)% от общей массы ГБЖ, используемого на плавку, а во вторую - оставшуюся часть ГБЖ, причем на упомянутую подушку из легковесного лома первой корзины сначала загружают 40-65% ГБЖ, а остальное количество ГБЖ распределяют послойно по 2-5% ГБЖ через каждые 10 т легковесного лома, а на упомянутую подушку из легковесного лома второй корзины - 10-15% ГБЖ через каждые 10 т легковесного лома.

Выплавка стали при использовании данной схемы загрузки позволила сократить поломки электродов, снизить количество подвалок металла в печь по мере плавки.

Выплавка стали с применением ГБЖ в металлозавалке в количестве (20-30)% позволило снизить содержание в получаемой стали примесей цветных металлов на (20-30)%.

Данные по среднему содержанию цветных металлов в получаемой стали в зависимости от содержания ГБЖ в металлозавалке представлены в таблице №1.

Снижение вредных примесей в получаемой стали позволило уменьшить количество переводов плавок в пониженные марки стали, снизить ремонт (зачистку) труб по сталеплавильным дефектам, улучшить вязкопластичные свойства труб при отрицательных температурах.

Высокая насыпная плотность ГБЖ и оптимальная схема загрузки позволяют повысить плотность металлошихты в завалке и сократить количество подвалок, исключить спекание брикетов ГБЖ и обвалы шихты и, как следствие, сократить длительность плавки; снизить расход электродов, электроэнергии, угара металлошихты.

Данные по показателям выплавки стали при использовании различных схем загрузки металлошихты представлены в таблице №2.

Заявляемый способ выплавки стали с применением предлагаемой схемы загрузки ГБЖ и металлолома позволяет сократить продолжительность плавки на (1,5-3) минуты. При этом расход электроэнергии на плавку снижается на (17-25) кВт*ч/т, расход электродов на (0,25-0,40) кг/т, количество угара на (2,5-3,5) кг/т.

Способ загрузки шихты в дуговую электропечь для выплавки стали, включающий подачу в печь шихты, содержащей легковесный металлолом, горячебрикетированное железо (ГБЖ), шлакообразующие и углеродсодержащие материалы, отличающийся тем, что металлолом и ГБЖ, количество которого составляет (20-30)% от общей массы металлозавалки, подают в печь двумя корзинами, на дно которых загружают подушку из 10-15 т легковесного лома, при этом в первую корзину загружают (60-75)% от общей массы ГБЖ, используемого на плавку, а во вторую - оставшуюся часть ГБЖ, причем на упомянутую подушку из легковесного лома первой корзины сначала загружают 40-65% ГБЖ, а остальное количество ГБЖ распределяют послойно по 2-5% ГБЖ через каждые 10 т легковесного лома, а на упомянутую подушку из легковесного лома второй корзины - 10-15% ГБЖ, а остальное ГБЖ распределяют послойно по 2-5% ГБЖ через каждые 10 т легковесного лома.

Изобретение относится к составу для производства формованных изделий из отходов металлургических производств, способу его получения и способу изготовления формованных изделий путем его переработки.

Способ изготовления брикета для раскисления стали // 2633682

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано при производстве различных марок стали для её раскисления как в процессе выплавки стали в ДСП, так и при её ковшевой обработке.

Композиционный шихтовой материал для дуговых электропечей // 2626368

Изобретение относится к области металлургических процессов получения расплава черных металлов в дуговых электропечах, а именно к применяемым для этой цели шихтовым материалам.

Способ брикетирования металлической стружки // 2593565

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при переработке металлической стружки и шламовых отходов металлургической промышленности. Стружку дробят, очищают, добавляют связующий материал, перемешивают 70-75 % стружки черных металлов и 25-30 % стружки алюминиевых сплавов в течение 1-3 мин.

Брикет для легирования алюминиевого сплава // 2590441

Изобретение относится к брикетам для легирования при выплавке алюминиевых сплавов. Брикет содержит стружку сплава алюминия с медью и частицы меди в количестве 20-40 мас.% от общей массы брикета.

Участок приема и переработки стружки черных и цветных металлов // 2586179

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано на заводах машиностроительной и металлургической промышленности для переработки стальной и чугунной стружки в плотные, прочные брикеты, свободные от загрязнений.

Способ подогрева металлического скрапа // 2554248

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к производству стали в электрической дуговой печи. Способ подогрева металлического скрапа для производства стали в дуговой печи включает образование рабочего тела для подогрева металлического скрапа и его рециркуляцию путем сжигания забираемых из верхней части камеры подогрева скрапа продуктов сушки металлического скрапа и разложения содержащихся в нем органических соединений с добавлением необходимого объема природного газа и воздуха на горение, подачи образованного рабочего тела обратно в нижнюю часть камеры подогрева скрапа.

Способ подогрева металлического скрапа // 2552807

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к производству стали в электрической дуговой печи. Способ подогрева металлического скрапа для производства стали в электродуговой печи включает использование камеры подогрева скрапа с контуром рециркуляции газов, забираемых из верхней части камеры с помощью дымососа рециркуляции, причем часть газов рециркуляции с помощью дымососа отходящих газов выводят к дымовой трубе и далее в атмосферу.

Способ брикетирования металлической стружки // 2547368

Изобретение относится к области брикетирования металлической стружки и может быть использовано при изготовлении брикетов для дальнейшей переработки, например, ковкой или электрошлаковым переплавом.

Способ дозирования энергии при импульсном брикетировании металлической стружки // 2537102

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к испытаниям, связанным с дозированием энергии при импульсном брикетировании металлической стружки. Сущность: объему пластически деформируемой стружки предварительно к моменту брикетирующего удара придают жесткое боковое ограничение, обеспечивающее числовое равенство безразмерных величин - истинной относительной деформации по высоте получаемого брикета и степени его пористости α.

Способ получения железоуглеродистых сплавов в металлургических агрегатах различного функционального назначения // 2688015

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к получению железоуглеродистых сплавов в металлургических агрегатах. Способ включает загрузку металлической части шихты, плавление и слив железоуглеродистого расплава из плавильной печи с доводкой металла по химическому составу смесью, содержащей кремний и углерод, при этом используют смесь из карбидкремнийсодержащего материала с содержанием SiC не менее 70% в количестве 0,5-99,8 мас.

Способ производства стали для изготовления труб // 2686510

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству стали посредством выплавки в сталеплавильных агрегатах, преимущественно в дуговых электропечах.

Гранулирование расплавленного феррохрома // 2682356

Группа изобретений относится к получению гранулированного феррохрома. Способ включает гранулирование расплава феррохрома, содержащего 1-9 мас.% С, 25-70 мас.% Cr, ≤ 2,0 мас.% Si, остальное Fe и примеси не более 3 мас.%.

Станция и способ перемещения расплава металла из плавильной печи в транспортировочный тигель, а также установка и система с такой станцией // 2678621

Изобретение относится к станции для перемещения расплава металла из плавильной печи в транспортировочный тигель, со стыковочной камерой, которая имеет стыковочное отверстие и установлена для того, чтобы посредством стыковочного отверстия пристыковаться к загрузочному отверстию транспортировочного тигля, с отсасывающим устройством, которое установлено для откачки газа из стыковочной камеры и/или из пристыкованного к стыковочной камере транспортировочного тигля, и с отсасывающей трубой, которая имеет проходящий между впускным отверстием и выпускным отверстием воздушный канал, причем впускное отверстие расположено вне стыковочной камеры, а выпускное отверстие расположено таким образом, что протекающий через воздушный канал и выходящий из выпускного отверстия расплав металла попадает через стыковочное отверстие.

Полупродукт для сталеплавильного производства // 2667929

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к получению полуфабриката в виде полупродукта для сталеплавильного производства. Полупродукт выполнен в виде стальной капсулы, наполненной окислами железа с содержанием железа не менее 55% и влажностью не более 12% и металлоломом крупностью не более 250 мм, причем массовая доля окислов железа в полупродукте составляет 10-70%.

Полупродукт для сталеплавильного производства // 2666207

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к получению полуфабриката в виде полупродукта для сталеплавильного производства. Полупродукт выполнен в виде стальной капсулы, наполненной железосодержащим материалом, в качестве которого использованы предварительно раздробленные отходы зачистки поверхности стальных заготовок перед прокаткой и окалина крупностью от 5 до 250 мм.

Способ производства конструкционной низколегированной стали // 2661983

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано при производстве конструкционных низколегированных сталей. В способе осуществляют получение в сталеплавильном агрегате полупродукта и его внепечную обработку в сталеразливочном ковше путем введения в жидкий металл алюминия и нитридообразующих элементов, непрерывную разливку металла в сортовую заготовку сечением не менее 125×125 мм.

Способ плавления металла в электродуговой печи с перемещающимся графитовым электродом // 2660536

Изобретение относится к области металлургии и предназначено для управления процессом горения дуги при электродуговой плавке металлов. Способ включает загрузку холодной шихты в футерованный огнеупором кожух и опускание с помощью привода и системы управления в него графитового электрода, подключенного к источнику питания.

Способ выплавки стали в кислородном конвертере // 2647432

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к получению стали в конвертере. Способ включает загрузку металлолома и полупродукта, содержащего окислы железа, заливку жидкого чугуна, продувку плавки и ввод шлакообразующих.

Способ выплавки стали в дуговой электросталеплавильной печи // 2645170

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к выплавке стали в дуговой электросталеплавильной печи. Способ выплавки стали в дуговой электросталеплавильной печи включает завалку металлошихты и шлакообразующих материалов, их нагрев и расплавление, проведение окислительного рафинирования путем продувки ванны кислородом со вспениванием шлака, подачу в печь магнезиального материала, выпуск плавки с оставлением в печи части металла и шлака, в качестве магнезиального материала используют содержащий гидроксид магния минерал брусит, который подают после выпуска части шлака периода рафинирования металла и/или в конце плавки до начала слива металла в ковш.