Способ выплавки стали в электродуговой печи

35 4510937Изобретение относится к черной металлургии, а именно к способам получения металла из железорудных материалов в электродуговых печах,Известен способ получения сталис использованием в шихте электропечей железорудных и углеродсодержащихматериалов, шлаковых составляющих искрапа, сущность способа заключаетсяв том, что доменный шлам, содержащий 1 Ооколо 327. углерода, смешивают снегашеной известью и полученнуюсмесь загружают слоями в бадью. Этуслоистую шихту вводят в электропечь.Количество загружаемой шламо-известковой смеси составляет 5-75 кг/тстали. Смешивание шлама со шлакообраэующей известью позволяет снизитьсодержание свободной влаги до заданных пределов и обеспечить слабоокис Олительную атмосферу в ванне печи эасчет разложения гидроксида кальцияи тем самым создать благоприятныеусловия для удаления фосфора 1 11.Недостатками известного способа 25являются повышенный вынос пыли, поскольку электрические дуги непосредственно контактируют с сыпучим, пылевидным материалом, насыщение расплава водородом вследствие разложения гидроксида кальция и образование при обработке металла давлением водородных трещин.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому результату является способ,включающий загрузку на подину печифлюса, смеси железорудного материалас восстановителем и скрапа с последующим расплавлением и обработкой 4 Орасплава диоксидом углерода. Смесьжелезной руды и извести расплавляетсяс помощью полых электродов, черезкоторые в расплав вдувается жидкийили газообразный восстановительв смеси с гидроксидом углерода илипаром. В результате вдувания восста;новителя оксиды железа восстанавливаются, а подача С 02 или Н 20создает слабоокислительную атмосферу,способствующую переводу фосфораРиз расплава в шлак 2 1.Недостатки известного способа:удорожание себестоимости готовогопродукта при достижении низкихконцентраций фосфора за счет вдувания диоксида углерода и низкойстепени его использования, низкаястойкость футеровки печи за счет 08агрессивного воздействия оксидного железистого расплава, большой вынос пыли.Целью изобретения является повышение степени дефосфорации метал"- ла и стойкости футеровки печиПоставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему загрузку на подину печи флюса, смеси железорудного материала и скрапа с последующим расплавлением и обработкой расплава диоксидом углерода, флюс загружают в количестве 9-13% от общей массы шихтовых материалов, причем в качестве флюса используют смесь, состоящую иэ известняка и доломита, взятых в соотношении 1:(0,7-1,0), крупностью 10-30 мм.Для глубокой дефосфорацпи металла в сложных системах при прочих равных условиях (высокой активности закиси железа и высокой основности шлака) необходимо создание окислительной атмосферы и поддержание низкой температуры расплава в период.дефосфорации, Это условие достигается за счет использования в качестве шлакообраэующих материалов смеси известняка и доломита. При этом окислительная атмосфера в ванне печи создается за счет выделения СО 2 при диссоциации СаСОЗ и МяСО 3. Использо- . вание смеси известняка и доломита обусловлено возможностью организации окислительной атмосферы на продолжении всего периода дефосфорации за счет различия температур диссоциации карбонатов магния и кальция,диссоциация МЯСО начинается при 500-550 С и заканчивается при 720 о750 С, тогда как разложение СаСО начинается при 700-720 С и заканчиовается в интервале температуро920-950 С. Следовательно, выделение СО протекает в интервале темпе 2оратур 500-950 С и при определенном соотношении между известняком и доломитом, расходе этой смеси и способе ее загрузки можно организовать окисление расплава на протяжении всего периода дефосфорации, Кроме того, разложение карбонатов кальция и магния протекает со значительным поглощением тепла и препятствует перегреву металла. Указанные условия реализуются при загрузке смеси карбонатов кальция и магния на подину печи. Это обстоятельство объясняется3708 4 1 О 15 20 3 109 тем, что разложение известняка и доломита в этом случае протекает после расплавления и восстановления вышележащих слоеВ смеси железорудного материала с восстановителем и скрапа.Теплоизолирующий слой железорудного материала, загружаемый на поверхность шлакообразующих, позволяет предотвратить диссоциацию карбонатов до полного расплавления всей садки и тем самым повысить эффективность использования окислительной способности углекислого газа. Интенсивное выделение СО 2, происходящее с поглощением тепла, после расплавления шихты обеспечивает поддержание температуры расплава на заданном уровне, создает благоприятные условия для удаления фосфора и перемешивания расплава. Таким образом, для осуществления глубокой дефосфорации металла необходимо соблюдение равенства между временем разложения карбонатов и временем (периодом) дефосфорации. Это равенство соблюдается только при оптимальном соотношении между известняком и доломитом и при оптимальном количестве этой смеси по .отношению к общему количеству шихтовых материалов, вводимых в печь.Указанные технологические параметры определяют опытным путем в электродуговой печи емкостью 3 т, Оптимальное соотношение между известняком и доломитом составляет 1;(0,7-1), а количество этой смеси находится в пределах 9-137 от общего количества шихтовых материалов, Отклонение от этих параметров приводит к нарушению равенства между временем диссоциации карбонатов и временем дефосфорации рас- плава, что сопровождается нарушением . режима дефосфорации и увеличением содержания фосфора в металле.Наилучшие результаты получены при применении смеси известняка и доломита крупностью. 10-30 мм, При загрузке флюса, содержащего фракции 0-10 мм, наблюдается снижение интенсивности и продолжительности кипения расплава, что вызвано быстрым прогревом слоя флюса от горячей подины печи и частичной диссоциацией карбонатов до расплавления скрапа. Это снижает эффективность использования флюса и приводит к повышению содержания фосфора в готовой стали. 25 30 35 40 45 50 55 При применении флюса, состоящегоиз фракций более 30 мм, время егодиссоциации из-за ухудшения условийпрогрева отдельных кусков увеличивается, а следовательно, затягивается период дефосфорации расплава.Применение флюса такой крупностисопровождается всплыванием непрореагировавших кусков флюса (до 207 от общего количества) на поверхностьметаллической ванны. При загрузкесмеси известняка и доломита крупностью 10-30 мм флюс на подине печиобразует пористый газопроницаемыйслой, прогреваемый в условиях интенсивного конвективного тепломассообмена со скоростью, обеспечивающейвыделение диоксида углерода напротяжении всего периода дефосфорации. При использовании флюса такой крупности доля всплывших кусков незначительна (до 52) При соблюдении оптимальных условий процесса и своевременном скачивании первичного шлака (сразу же после прекращения кипения) расход шлакообразующих снижается более, чем в 1,5 раза, а степень удаления фосфора достигает 87-922.К другим преимуществам предлагаемого способа, а именно загрузки шлакообразующей карбонатной смеси на подину печи, следует отнести защиту футеровки печи от агрессивного воздействия оксидного железистого расплава и снижение выноса пыли вследствие усвоения пылевидных материалов расплавом, перетекающим из верхних горизонтов при расплавлении скрапа.П р и м е р. Плавки проводят на электродуговой печи емкостью 3 т, В состав загружаемой шихты входят следующие материалы: оленегорский суперконцентрат, литейный кокс крупностью 0,5-3 мм, стальной лом, известняк, содержащий 53 Х СаО, и доломит с содержанием 212 МдО,крупность смеси известняка и доломита составляет 0-100 мм. Эту смесь вводят в количестве 7-157. от общего веса шихтовых материалов. Расход смеси железорудного концентрата с коксом составляет 357 от веса садки. Расход кокса составляет 277. от веса концентрата. Смссь известняка и доломита, соотношение между которыми изменяется в пределах 1:(0,5-1,2), равномерным слоем загружают на подину печи.1093708 Затем последовательно укладывают смесь концентрата с коксом и слой скрапа. Расплавление шихты осуществляют на максимальной мощности трансформатора печи. 5Для сравнения технико-экономических показателей несколько. опытных плавок проводят с загрузкой на подину Соотношение между известняком и доломитом, доли 1:0,5 Показатели 1:0,7 Расход смеси известняка и доломита, % от веса е, шихтовых материалов1 11 1 11 9 13 7 9 11 13 15 Состав шихты 1 ООО 100027,25 27,25 суперконцентрат, кг% (от веса садки) 7,35 7,35 2400 2400 65,4 65,4 4,1 4,1 4,1 41 4,1 4,1 451 в том числе времярасплавления 2,2 2,2 2,2 2,3 2,3 2,2 Время рафинирования, ч общее 1,9 1,9 0,6 0,6 по фосфору Содержание стали, % 0,008 0,009 0,005 0,002 0,0015 0,002 0,006 0,.2 0,019 0,02 0,018 0,018 0,018 0,017 Выход, кг 3000 3010 3020 3000 3000 3020 3000600 600 600 600 600 610 600 металла шлака 1260 1260 1260 1260 1270 1290 1350 Расход электроэнергии,кВт.ч/т стали лом стальной, кг % (от веса садки) Общее время плавки, ч печи негашеной извести и обожженного доломита. Во всех опытах выплавляют подшипниковую сталь ШХ 15, в которой содержание В и Р должно превышать 0,02 и 0,025%, оговоренных ГОСТом 801-78.Результаты исследований представлены в таблице,1 1000 1000 1000 1000 1000 7,35 7,35 7,35 7,35 7,35 2400 2400 2400 2400 2400 65,4 65,4 65,4 65,4 65,4 1,9 1,8 1,8 1,8 158 058 055 055 055 0551093708 Продолжение таблицы Соотношение между известняком и доломитом,долиПоказатели 1:1,0 1:1,2 1:0,8 Расход смеси известняка и доломита, , 7 от веса шихтовых материалов Состав шихты 1000 Ъсуперконцентрат, кг 1000 1000 1000 1000 1000 10004,2 4,1 4,1 2,3 2,3 , 2,3 2,4 2,1 2,2 4 1,8 Время рафинирования, ч 1,8 1,8 1,8 1,9 2,0 2,2 2,0 общеепо фосфору 1,2 0,5 0,5 0,5 0,5 0,7 0,7 Содержание стали, % 0,002 0,002 0,002 0,002 0,012 0,010 0,020 0,017 0,019 0,018 0,018 0,016 0,015 0,020 Выход, кг 3000 3010 3000 3020 3000 3000 3000 металла 600 900 610 620 600 610 620 шлака Расход электроэнергии,кВт.ч/т стали 1260 1270 1260 1290 1260 1290 о . 1230 фосфора в стали. Содержание фосфорав оптимальных условиях процесса(отношение количества известнякак доломиту 1:(0.7-1) и расхода смеси9-13% от веса шихтовых материалов) не Из таблицы видно, что изменениесоотношения между известняком и доло митом, а также расхода этой смеси отвеса шихтовых материалов оказываетсущественное влияние на содержание Общее время плавки, ч в том числе время расплавления Известь иобожженныйдоломит наподину.Про.дувка расплава СО,Однако увеличение расхода элект роэнергии при выплавке стали попредлагаемому способу полностью компенсируется улучшением качествастали (резким уменьшением ликвационных раковин при непрерывной разливке и последующей прокатке заготонок), улучшением механическихсвойств стали и увеличением срокаслужбы готовой подшипниковой продукции, при этом увеличиваетсястойкость футеровки подины печи.Экономический эффект от внедрения изобретения составит 105666 руб./год. Составитель А. ПруссРедактор Н. Рогулич Техред С.Мигунова Корректор О. Билак Заказ 3379/23 Тираж 540 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР . по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 9 1093708 10 превышает 010023, а при стклонении тогда как расход электроэнергии от этих парам тров оно возрастает возрастает на 2,5-57. от 0,008 до 0,012 Ж (колонки 1, 2, 13).По сравнению с известным способомсодержание фосфора по предлагаемомуспособу снижается более чем на порядок.Общее время плавки и время расплавления шихты возрастает по мереувеличения расхода смеси известнякаи доломита и превышает величину этогопоказателя по сравнению с известнымспособом на 16,6-44,4 Х, Однако общеевремя рафинирования и время дефосфорации сокращается на 13,6-18,2 Жи 56-583 соответственно. Выход шлакапо предлагаемому способу по сравнениюс известным снижается в 1,5 раза,