Способ выплавки стали

НИЯ ТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ИСАНИЕ ИЗОБР И АВТОРСКОМУ(56) Авторское свидетельство СССРВ 246542, кл. С 21 С 5/04, 1967.Авторское свидетельство СССРУ 988877, кл. С 21 С 5/28.(54) (57) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ,. включающий завалку лома и шлакообразующих материалов, ввод отработанной футеровки алюминиевых электролизеров, заливку жидкого чугуна и продувку. металла кислородом, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения расхода лома и снижения длительности. плавки, отработанную футеровку алюминиевых электролиэеров загружают в количестве 10-25 кг/т стали, причем 20-507 ее количества вводят в жидкий чугун за 20-30 мин до его слива, а 50-807 вводят на подину печи с присадкой на него шлакообразующих материалов и , лома.11898 1Изобретение относится к черной металлургии, а именно к способам выплавки стали в мартеновских печах.Цель изобретения - увеличение расхода чугуна и снижение длительности плавки.Отработанная футеровка алюминиевых электролиэеров представляет собой куски 10-1500 мм. Наличие крупных фракций более 400 мм, как .10 правило, не превышает 15%. В чугуновоэный ковш такие куски загружают после предварительного. дробления,Согласно химическому анализу материал содержит от 40 до 80% угле рода, от 10 до 20% А 105 и А 1 мет, от. 10 до 35% ЯаР и НаАЗР, не более 0,6% серы, Использование материала в мартеновском производстве возможно в недробленом и дробленом состо янии.Наличие в составе отработанной Футеровки наряду с теплоносителем (углеродом, карбидом алюминия) раэжижающих сталеплавильный шлак ком понентов (МаР и А 105) расширяет . диапазон его применения. Как показали результаты расчетов. тепловых балансов мартеновского и конвертерного способов выплавки стали, ис пользование отработанной футеровкив качестве дополнительного теплоносителя с целью сокращения расходачугуна возможно при его расходеболее 5 кг/т стали. Однако при этом35за счет дополнительного поступления в шлак разжижающих компонентов (от 6 до 16% от веса шлака) значительно повышается его жидкотекучестьи склонность к вспениванию. Присутствие в шлаке стабилизирующих пенусажистых частиц углерода делает процесс неуправляемым, усложняет .перемешивание ванны и значительноснижает производительность агрегата. 415 .1.Некоторое увеличение верхнего предела использования в сталеплавильном переделе, отработанной футеровки может быть достигнуто за счет скачи- вания начального шлака. Однако кардинальным решением вопроса является рассредоточение присадок материала по всему периоду рафинирования. В мартеновском переделе загрузка материала в период доводки не дала поло . жительных результатов иэ-за низкого удельного веса и длительного пребывания в шлаковой фазе, Ввод материала необходимо осуществлять в металлическую Фазу. Наиболее удобными оказались режимы загрузки отработаннойфутеровки на подину печи под слой ф шлакообраэующих, лома и чугуна и в жидкий чугун до момента его слива впечь, Эти приемы позволяют увеличитьрасход материала до 10 кг/т стали, Технологические показатели такихплавок в условиях 900-т мартеновских печей представлены в табл, 1. Их анализ показал, что,ввод Футеровки на подину печи под шлакообразующие удлиняет период ее взаимодействияс металлической ванной, На ряде плавок наблюдалось всплывание футеровки в ванну в конце полировки. Время взаимодействия значительно зависит от качества лома: при использовании легковесного лома этот период был значительно меньше, чем при испольэо" вании обрези слябов. Загрузка футероВ ки на подину печи не обеспечивает высоких рафинирующих свойств начального шлака, которые достигаются при загрузке материала в жидкий чугун. Недостатком последнего способа явля- ется удлинение периода плавления в результате интенсивного пенообразования, а также плохой прогрев ванны через слой пенистого шлака (температура металла по расплавлении на15 С ниже). Естественно, что комбиФнированный способ ввода материала в жидкий чугун до слива его в печь и на подину под шлакообразующие улучшиттехнологические показатели процесса. Оптимальные соотношения расходов опытного материала в чугун и на подину печи определялись экспериментально. Как показали результаты исследования (табл, 1),.технологические показатели процесса с использованием отработанной Футеровки улучшаются, если часть этого материала в количестве 50-80% от общего расхода загружается на подину печи, а другая часть - 20-50% загружается в жидкий чугун до его слива в печь,Основной целью ввода Футеровки в жидкий чугун до его слива в печь является сокращение продолжительности плавки за счет интенсификации процессов десульФурации и деФосфорации на начальных стадиях периода плавления и удаление избыточного содержания серы и Фосфора с первичным "сбегающим" шлаком.11898 Если вся масса угольной Аутеровки загружается на подину печи, топроцесс поступления МаГ и А 1 05этого материала в шлаковую Фазу начинается только с середины плавления,что подтверждается результатамихимического анализа начального иконечного "сбегающего" шлака.(табл. 2). При вводе части материала в жидкий чугун поступление ука Озанных элементов в шлак начинаетсяс момента слива чугуна, увеличиваетрафинирующую способность первичного,шлака и способствует более глубокомуудалению из металла серы и АосАора. 15О полном переходе вводимой на дночугуновозного ковша угольной футеровки в объем чугуна в растворенномвиде или в виде взвеси свидетельствует отсутствие этого материала в 20ковше после слива его в печь.При загрузке на поднну печи менее50% отработанной Аутеровки в результате длительного плавления подслоевпенистого шлака продолжительность 25плавки увеличивается,При загрузке на подину печи более80% отработанной футеровки увеличивается длительность полировки засчет поступления в ванну дополни.тельного количества углерода и11 11чистого кипа - за счет более высокого содержания в металле серы,При расходе отработанной футеровки 10 кг/т стали наиболее высокие 35 технологические показатели (максимальное сокращение длительности плавки 14 мин и минимальное содержание серы в готовом металле0,040%) достигаются ,если 50% рас ходуемого материала загружают на подину печи под шлакообразующие. Количественные пределы расхода отработанной Аутеровки при условии 45 загрузки наподину 50 и 80% (гранич+ ные условия) этого материала также определялись экспериментальнымпутем (табл. 3). При этом было установлено, что снижение расхода чугуна 50 . достигается только при расходе Аутеровки более 10 кг/т стали, При меньшем расходе материала тепло от горения углерода расходуется на нагрев Футеровки до температуры протекания 55 эндотермической реакции раскисления шлака. При этом наблюдается ускорение шлакообразования и снижение удель 83 4ного расхода известняка на 1 ед. основности шлака.Расход отработанной угольной Аутеровки в предлагаемом способе имеет граничные значения, которые. не могут быть рассчитаны исходя из необходимости получения требуемого содержания углерода по расплавлении.С увеличением расхода отработанной Футеровки более 10 кг/т стали расход чугуна постоянно снижается. В исследованных условиях каждый 1 кг вводимой Аутеровки снижает расход чугуна на 2,5 кг, Однако с увеличением расхода отработанной Аутеровки повышается и жидкотекучесть шлака, При расходе футеровки более 25 кг/т стали жидкотекучесть шлака достигает критических пределов, вспенивается и резко увеличивает продолжительность плавления и доводки. Причем при минимальном расходе Футеровки на подину печи (50% от 26 кг/т стали) значительно увеличивается. период плавления при сохранении стабильной продолжительности доводки. И наоборот, при максимальном расходе Футеровки на подину (80% от 26 кг/т стали) резко увеличивается продолжительность доводки при относительно стабильной продолжительности плавления. Таким образом, при расходе футеровки более 25 кг/т независимо от способа ее ввода снижение продолжительности плавки не достигается. Поэтому расход отработанной Футеров.ки является критическим. Оптимальным расходом Аутеровки,согласно результатам жследования, является расход 15 кг/т стали, который обеспечивает минимальное сокращение продолжительности плавки в среднем на 16 мин и максимальное увеличение десульАирующей способности шлака - на 2,5-7,2% (абс.). При этом расходе отработанной Аутеровки целесообразен ввод основного ее количества (70% от общей массы) на подину печи под шлакообразующие, который обеспечит более высокое качество выплавляемого.металла,При расходах опытного материала 10-25 кг/т стали в жидкий чугун необходимо загрузить от 2 до 12,5 кг/т стали отработанной Аутеровки.Для усвоения этого количества отработанной Футеровки требуется10 юопределеннЬе время. Согласно про-. мьппленным,испытаниям ддя усвоения чугуном 2,1% от его веса (верхний предел расхода отработанной футеровки) отработанной футеровки требуется 20-30:мин, При выдержке указанных материалов более ЭО мин значительно снижается температура чугуна. При загрузке в чугун 2, 1 Х отработанной футеровки менее, чем эа 20 мии некоторая ее часть не успевает усвоиться и на ряде плавок. остается в ковше после заливки чугуна в печь, 15Основное количество отработанной футеровки в количестве 5-20 кг/т стали (50-803 от общего расхода) загружается на подину печи под шлакообраэующие. Основное назначение этой части материала - улучшение теплового режима плавок в конце периода плавления и доводки металла за счет притока дополнительного количества углерода. Согласно расче там в период доводки в металл поступает 0,5-2,0 Х углерода в зависимости .от общего расхода футеровки и ее доли в,чугуне.1П р и м е р. В 900-т мартеновской З 0 лечи выплавляют сталь 3 кп. На поди- . ну печи загружают 8 т отработанной угольной футеровки, 16 т железной руды, 57 т известняка,и 430 т металлического лома, Все этб прогревают и заливают 520 т .чугуна, в который за 25 мин до слива в печь загрузили 5 т отработанной Аутеровки. Через 15 мин после слива чугуна скачивают первичный шлак. Продувку ванны кислородом начинают после слива трех ковшей .(300 т) жидкого чугуна с интенсивностью 6000 м /ч. Момент расплавления металла определяют визу- . ально по состоянию ванны. Отбирают,. пробы металла и шлака, замеряют ф температуру ванны, После полного расплавления наводят новый шлак путем присадки 6 т боксита, 5 т окалины, 8 т извести, а затем полируют в течение 80 мин. В период полировки с целью интенсиАикации процесса окисления углерода увеличивают расход кислорода через сводовые фурмы на 40 Х и опускают Аурму,на 203 ниже первоначального ее уровня. При этом расход кислорода составляет 8400 м /ч. В конце полировки перед "чистым кипом" отбирают пробы металла и шлака, замеряют температуру ванны. Продувку ванны кислородом заканчивают за 15 мин до окончания плавки.Указанная последовательность действий осуществляется при изменении расходов отработанной угольной Аутеровки. Полученные данные приведены в табл. 1, 3.В табл. 4 представлены технологические показатели таких плавок в сравнении с известным вариантом.Таким образом, в условиях мартеновского производства предлагаемый способ выплавки стали позволяет снизить по сравнению с базовым вариантом содержание чугуна на 34 кг/т и продолжительность плавки на 17 мин при более высокой степени десульфурации металла в периоды плавления и доводки. Это позволит снизить себестоимость стали и повысить ее,ка- чествЬ за счет снижения содержания серы в готовом металле в среднем на О, 0063 по сравнению с базовым вариантом.1189883 Таблица 1 Варианты загрузки отработанной футеровкн РУ йп 82. 100 48 50 70 80 5-15 5-16 5-00 5-02 5-03 5-03 5-14,3-55 3-56 3"40 3-42 3-43 3-53 3-54 в том числе 1 1-50 1-44 1-30 1-35 1-25 1-25 1-25 плавления 1-25 1-.30 1-25 1-30 1-30 1-35 1-34 полировки 0-40 0-42 0-45 0-47 0-48 0-53 0-55 чистого кипа 1 э 17 120 1 э 35 1 э 35 1 э 42 1 э 48 1 э 55 углерод Оэ 14 Оэ 14 Оэ 15 О 16 О 16 О 16 О 16 марганец 0,48 0,050 0,052 0,052 0,053 0,055 0,057 сера фосфор 0,017 0,017 0,018 0,018 0,024 0,026 0,026 1.515 1515 1520 1525 1530 1530 1530 8,3 92 9,4 10,0 10,8 11,0 . 10,8 2,0 2,1 2,0 2,0 1,9 1,9 1,8 Оэ 26 Оэ 26 Оэ 27 Оэ 27 Оэ 27 Оэ 28 Оэ 28 углерод 0,15 0,16 0,16 0,17 0,18 0,18 0,180,044 0,045 0,043 0,042 0,044 0,045 0,048 марганец сера 1590 1590 1595 1595 1595 1595 1595 Технологические показатели 1. Продолжительность, ч-мин твердого периода. жидкого периода 2. Состав металла по расплавлении, Х 3. Температура металла по о расплавлении, С4. Состав шлака по расплавлении: РеОэ Хосновность 5, Состав металла в конце полировки, Е 6. Температура металла в конце полировки, фС1189883 Продолжение табл,загрузки отработанной Футеровкя окав подннуУО 80 Состав шлака в кополнровкиф 8,6 2 10,2 100 9 О, 3 2 2,2 21 2,1 2 основност. 8, Состав металла пер раскислением, Й15 0,1 15 0,16 0,16 0,16 угле 0,042 0,042 0,040 0,040 0,042 0,043 0,04 ра 30 т, расходтработанной име ч чугун расхо стал талли ьно а а держание, Х"сбе 0,116 8 О,ние. Слева над косой че угольной футеровки ввод 7 кг/т стали печи н 3 кг/т стал той - ввод 10 кг/тна подину печи. Сптработанной угольнв жидкий чугун,тали отработанной рим й ва под косои футеровки н и Конечный "сбегающфеФ о ФЧ Ф 4 лще лл И ф д1Ч Оч .ч е1 1щ Фщ 4 Ч о сч о ч м.1. - ч Ю а о о О ю о л о фч МЪ о о о, а аоо л ло оФа аоМЪощ Ч 4. Е сч ьо л о о189883 Таблица 4 а1. Расходы на плавку, т 550 520 чугуна 400 430 16 железной руды угольной Аутеровки 13 известняка 4-40 твердого периода жидкого периода в том числе: 1-20 1 - 15 слива чугуна плавления 1-30 1-26 1-30 1-20 полировки 0-50 0-54 чистого кипа 3. Состав металла по расплавлении, 7 1,05 0,92,углерод 0,16 0,15 марганец 0,056 0,052 сера 4. Температура металла по расплавлении, С 1530 1525 5, Состав шлака по расплавлении, Х РеО 12,0 2,1 основность ВФ пп Технологические показатели металлического лома Продолжительность периодовплавки, ч-мин Известныйвариант ПредлагаемыйвариантТираж 552 Заказ 6931/27 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб.р д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 6, Состав металла в конце поли" ровки, Х 7. Температура металла в конце полировки, С 8. Состав шлака в конце полировки, % 9, Расход кислорода в период полировки, м /ч 10. Состав металла .перед раскислением, 7. 16Продолжение табл.4