Способ выплавки стали

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 21 С 5/5 СГ"ОЖ 3 Ч Т В.Попоренко гОсудАРстВенный НОмитет сссРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБР Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П.Бардина(56) Морозов А,Н, Современное производство стали в дуговых печах. М.;Металлургия, 1983, с.15.Патент США У 4444256,кл. С 21 С 5/52, опуглик. 1983.(54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ(57) Изобретение относится к металлургии, в частности к выплавке конрукционной стали в сверхмощных,дуговых печах. Цель изобретения - повышение производител ности 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 0,0Ое 08) : (Оэ 05 - 0110) : (Оэ 86 - 0,90), причем первую порцию приса живают по израсходовании 300400 кВт ч/т электроэнергии с одновременным увеличением расхода кислорода с 500 - 1000 до 1200800 м /ч, а последнюю порцию кок 3са вводят после кислородной продувки, при этом кокс для вспенивания должен быть фракции 2-О мм, 1 табл.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 вып лавки конструкционных сталей в сверхмощных дуговых печах, которая успешно реализует преимущества повышенного коэффициента мощности на удлиненных дугах, Предпосылкой такой техно логии является наведение активного пенистого шлака для зкранирования футеронки печи. Использование длинных дуг н 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 гоприятная возможность наиболее полно использовать положительное качество пенистого плака.Вспениванне сталеплавильных шлаков получают при сочетании двух про цессоа; интенсивного выделения газо. образной окиси углерода из сталеплани, иной ванны, а также схлаждения шпака вслепс-ние про екания н нем процесс, в, идущих : большим поглощением теп.а. Шпак при охлаждении становитсяболее вязким и при продувании нспенивается. Вспенивание получается тем 40болыце чем интенсивнее образуетсяокись у:лерода, т,е. чем больше скорость выгорания углерода из ванны ичем сильнее охлаждение ванны,Сталеплавильные шлаки вспенинают Вся также тогда, когда уменьшаетсяабсопютное содержание окислов железа н шлаке, когда железо восстанавлинаетсн из шлака углеродом.Вспенинание шлаков не зависит от абсолютногосодержания окислов железа в шлаке,а происходит лишь при уменьшении этого содержания,Интенсивность вспенивания шлаковмоъно регулиронать за счет окислительны процессов. Вспенинанием шлака н процессе планки можно управлять, изменяя порядок эаналки в печь сыпучих материалов и их расход. Повышение производительности печисвязано с испольаованием высокомошного трансформатора, С увеличениемсилы тока увеличивается длина дуги,которая, воздействуя на футеровку,разрушает ее. Чтобы этого не происходило наводят пенистый шлак,После выпуска металла предыдущейплавки производится заналка шихты ивключают печь на расплавление. Одновременно с включением печи подаюткислород с расходом 500-1000 м /ч,Мощность печи после ее включения втечение 1-2 мин увеличивается с 15до 24 ступени, что соответствует мощности 60 МВт. По достижении расходаэлектроэнергии 300-400 кВт ч/т присажинают первую порцию шлакообраэующихи увеличивают расход кислорода до1200-800 м /ч, Шлак, вспениваясьначинает сходить самотеком, увлекаяэа собой фосфор и серу. По мереуменьшения шлака в печи присажкваютновую порцию шлакообраэующих и такпродолжают до получения температурыванны 1 Ь 80-1700 С, Затем прекращаютподачу кислорода, дают последнюю порцию шлакообразующих отключают печьи производят выпуск металла в ковш,Согласно предлагаемому способудобавляют разжгжитель в виде плавикового шпата, 1 банка шпата способствует разжиже:вю густого шлака,чтоприводит к ускорению растворения кокса в гаком шлаке, делает шлак болеехимически активным. Полезность шпатасостоит 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 присажинанию периодически. В общем соотношении присажинаемых компонентов доля плавикового шпата находится н пределах 01)1 - 0,08, Минимальное значение этого показате; обосновано тем, ч о в м.мент под,чч в расплав газообразного кислорода активно окисляется кремний, который повышает,еидкотекучесть шлака, н и этот период количество присаживаемого ггпавикового шпата должно быть минималным т.е.равным 0,01 от общей массы присадки щлакоэбраэуюцих. Присадка плавиково45 50 го шпата менее 0,0 недопустима,т-к как он не справляется с работой по увеличению жидкотекучести шлака и теряет способность к химическому взаимодействию с другими компонентами еПри 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.ена 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 шлакообраэуюп 1 их приводит к увеличению жидкотекучести, снижению основности шлака, что отрицательно сказывается на де 10 15 20 25 30 35 40 суль 4 урации металла, при этом долявыше верхнего предела увеличиваетвязкость шлака, что отрицательно сказывается на вспенивании шлака,По предлагаемому способу присадку первой порции компонентов смесиосуществляют по израсходовании 300 -400 кВт ч/т энергии. Нижний пределвыбран исходя из условий образованиядостаточного количества жидкого металла, однако не вся твердая шихтаеше расплавилась и она продолжаетэкранировать футеровку от излучениядуг. Введение смеси при расходе энергии менее 300 кВт ч/т нежелательно,таккак жидкого металла в ванне еще малои присадка шлакообраэующнх материалов замораживает жидкую ванну, шлакстановится 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) поэнергии установлен исходя иэ того,что шихта еще полностью не расплавлена, но излучение дуги может существенно воздействовать на футеровку.Присадка агентов при расходе энергиивыше 400 кВт ч/т нецелесообразнаиз-за прямого воздействия излучения дуги на футеровку печи.Нижнее граничное условие по расходу кислорода 500 м /час выбраноиз соображений незначительного усвоения его в период плавления, когдажидкого металла еще недостаточно.По мере накопления жидкого металла в ванне расход кислорода постепенно увеличивают и к моменту расплавления его расход доводят до 800 м /ч.3В этот период кислород усваиваетсяпр акти че ски полно ст ью, р а с хо дуя сьна 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 иэ условий предотвращения его уноса вместе с пылью во0 вт а, кокса и из вести. После пропланления присадки через каждые 5 мин шлак подкачивают присадкаья из 6 кг шпата, 10 кг кокса и 516 кг извести, Всего эа время плавки ввели пять порций смеси. Шлак активный, пенистый, Работают н основном на 24 ступени трансформатора, что соответствует 60 МВт. Перед выпуском мощность снижают 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.П р и м е р 2. Способ осущестнляют, как и в примере 1, со следующими изменениями. Кислород начинают подавать с расходом 600 м/чПосле израсходования 350 кВт ч/т энергии присаживают первую порцию шлакообраэующих в количестве 17 кг шпата, 21 кг кокса и 371 кг известИ и увеличивают расход кислорода до 1600 м /ч. Присадки повторяют через каждые 5 мин. По достижении температуры ванны 1680 С продувку кислородом прекращают, присажинают кокс и через 5 мин металл выпускают. Выпуск металла производят н течение 4 мин, после чего его в ковше продувают аргоном и подают под разливку на МНЛЗ.П р и м е р 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 мз/ч. Продувку кислородом прекращают по достижении температуры металла 1700 С, присажинают кокс и через 5 мин производят выпуск, После выпуска ковш с металлом подают на ннепечную обработку, Металл в ковше продувают аргоном н течение 3 мин, отбиразт пробу металла и отдают на химаналиэ. Чо получении химанализа металл корректируют добавкам, продувают аргоном и при получении заданной температуры ковш отдают под разливку на МНЛЗ137015 и энергия,Количестно присаживаемых материалов для образования пенистого шлакаопределено в пределах 15-30 кг/т.Меньшее значение выбрано иэ условий,когда содержание фосфора и серы порасплавлении относительно не высокое,что требует значительно меньшего количества шлака,Верхний предел граничных значенийколичества присадок выбран исходя изфактических данных опытных плавок.Количество присадок более 30 кг/гприменять нецелесообразно, так как 2 Оэто потребует дополнительную емкостьпод шлак, что приведет к увеличениюпроизводственных затрат,Присадки плавикового шпата, коксаи извести производят порциями в 5 - 2510 приемов. Это объясняется тем, чтопорция шлакообраэующих в количестве300-350 кг сравнительно быстрее пропланляется и шлак более активно взаимодействует с жидким металлом, Количестно пгисадок менее пяти не рекомендуется, так как большая насыпнаямасса эабинает течки и приводит кувеличению простоен печи, а это приводит к удлинению плавки.Примеры осуществления способа привыплавке стали типа ЫСт 3 сп.П р и м е р . В 100-тонную дугоную печь загружают ЬО т лома. Включают нагрев на 15 ступень, что состнетстнует 20 МБт, Затем через 12 мин печь переключают на 24 ступень(60 МБт ). Через 4 мин после включения Лечи начинают присадку известипорциями по 300 кг. Через 7 мин после включения печи на расплавлениезажигают гаэокислородные горелки,которые после отработки 12 мин отключают, Через 20 мин производят подвалку (55 т), Включение печи такое же, 50как и при эавалке, Также, как и призавалке, работают газокислородныегорелки. Кислород в печь подают одновременно с ее включением. Расход кислорода составляет 500 м /ч. Затемпосле подналки и израсходовании300 кВт ч/т энергии расход кислорода увеличивают до 500 м/ч и присаживают первую порцию плавикового шпа 15 время гаэоотсоса. Верхний предел фракции ,О мм, ограничен тем,что но время присадки кокса он ошлаковывается и для его прогрева и распланле 5 ния требуется дополнительное время Влияние технологических параметрон на производительность печи и0150 8та кокса и извести в количестве5-30 кг/т порциями в 5-10 приемовпри соотношении компонентов соответственно (0,01-0,08):(0,05-0,0)(086-090)причем первую порциюшлакообразующих присаживают по израсходовании 300-400 кйт ч/т электроэнергии с одновременным увеличениемрасхода кислорода с 500-000 до1200-1800 м "/ч, а последнюю порциювводят после кислородной продувки ввиде кокса фракцией 2-10 мм. Расчетнаястойкостьфутеровкиплавок Длительность ка жидкого периода плавки, мин Количество шлакообразующих 1500 ктКоличество присадок 5Шпат 15 кт (0,01)Кокс 75 кг (0,05), фракции 2 ммИзвесть 410 кг (0,86)Первая присадна по израсходовании300 кйт ч/т электроэнергииРасход кислорода 200 м /ч 345 210 2 Количество шлакообразующих 3000 ктКоличество присадокШпат 240 кт (0,08)Кокс 300 кт (фракции О мм)Известь 2460 кт (0,9)Начало присадки по израсходовании400 кВт ч/тРасход кислорода 1800 м/ч 71 237 217 3 Количество шлакообразующих 2250 ктКоличество присадок 10Шлат 10 кт (0,045)Кокс 169 кт, фракции 6 ммИзвесть - 1880 кт (0,88)Начало присадки по израсходовании 350 кВт ч/т;Расход кислорода - 1500 м /ч 230 61 320 4 Количество шлакообразующих - 1200 ктКоличество присадок 3Шлат 6 кт (0,005)Кокс 36 кт (,0,03), фракции 01 ммИзвесть 158 кт,Начало присадки по израсходовании 250 кВт ч/т; 415 83 158 расход электроэнергии показано втаблице.ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Способ выплавкстап 1 в дуговых печах, включающий завалку шихгыплавление, продувку кислородом наводку пенистого шлака, доводку, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности печи н стойкости футеровки, пенистый шлак наводят присадками плавикового шпаПлав- Технологические параметры Расходэле ктроэн гиина жидкийпериодплавки,кБт ч/т10 1370150 Продолжение таСлицы 3Ф Расход кислорода - 1000 м /ч3 Количество шлакообразующих 4000 ктКоличество присадок 12Шпат 400 кт (0,01)Кокс 600 кт 0,15), фракции 40 ммНачало присадки по израсходовании450 кВт, ч/т;Расход кислорода - 2000 м /ч3 405 85 193 Составитель К. ГригоровичТехред М. Ходапич Корректор М,Демчик Редактор М.Недолузенко Тираж 544 Подпи оноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5 Заказ 374/24 Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4