способ получения стали в дуговой электросталеплавильной печи

Формула изобретения

Способ получения стали в дуговой электросталеплавильной печи, включающий завалку в печь металлолома, подачу чугуна, расплавление металлошихты, окисление углерода газообразным кислородом, дефосфорацию стали путем присадок порций железной руды или агломерата в смеси с известью, скачивание шлака через порог рабочего окна, раскисление стали и шлака в печи, выпуск стали в ковш под печным шлаком, присадку в ковш десульфурирующей смеси, состоящей из извести, плавикового шпата и порошка алюминия, отличающийся тем, что в состав завалки вводят агломерат или железную руду в количестве 30-60 кг/т стали, после проплавления металлошихты при расходе электроэнергии 220-320 кВтч/т металлолома в печь заливают жидкий чугун при температуре не ниже 1200^oС со скоростью заливки 6-12 т/мин, проводят окисление газообразным кислородом с расходом 1500-3000 нм³/ч, соотношение присаживаемых железной руды или агломерата в смеси с известью поддерживают соответственно (1-2): (2,5-3,5) при их расходе 70-110 кг/т стали, после чего спускают шлак через порог рабочего окна, а соотношение извести, плавикового шпата и порошка алюминия в вводимой в ковш десульфурирующей смеси поддерживают соответственно (1,1-1,5): (0,3-0,5): (0,05-0,1) при расходе смеси - 14-18 кг/т стали.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам получения стали в дуговых электросталеплавильных печах.

Известен выбранный в качестве прототипа способ получения стали в дуговых электросталеплавильных печах, включающий завалку в печь металлолома, подачу чугуна, расплавление металлошихты, окисление углерода газообразным кислородом, дефосфорацию стали путем присадок порций железной руды или агломерата в смеси с известью, скачивание шлака через порог рабочего окна, раскисление стали и шлака в печи, выпуск стали в ковш под печным шлаком, присадку в ковш десульфурирующей смеси, состоящей из извести, плавикового шпата и порошка алюминия [1].

Существенными недостатками данного способа получения стали являются: высокий расход электроэнергии в связи с проведением выплавки на ненагретой металлошихте; повышенный расход электродов за счет частых поломок последних вследствие негабаритности металлолома; большая продолжительность плавки в связи с отсутствием физического и химического тепла от экзотермических реакций окисления примесей металлошихты; повышенный расход огнеупоров вследствие длительного нахождения плавки в печи и понижение качества стали за счет неметаллических включений экзогенного характера; высокое содержание остаточных ("цветных")примесей (хрома, никеля, меди и др.), находящихся в оборотном металлоломе, не окисляющихся в ходе окислительного периода и затрудняющих получение заданного в каждом конкретном случае требуемого для определенной марки стали химического состава, а в ряде случаев невозможность выплавки определенной марки стали.

Известны также способы заливки жидкого чугуна через желоб фирмы "Пауль Вюрт", а также в печь сверху [2]. Однако в первом случае требуется дорогостоящее переоборудование печи, причем "узким" местом при заливке чугуна является желоб (как стационарный, так и съемный) вследствие "закозления" остатками шлака и чугуна при заливке. При этом заливка чугуна должна осуществляться с определенной повышенной температурой, т.к. незначительное падение температуры может вызвать замерзание заливаемого в печь чугуна в заливочном желобе и выходе последнего из строя со всеми аварийными последствиями. Заливка чугуна через желоб связана также с размывом футеровки желоба и загрязнением стали неметаллическими включениями экзогенного характера. Кроме того, значительны затраты на содержание желоба в рабочем состоянии.

Заливка чугуна через свод может быть организована при значительно более низкой температуре, однако при температуре чугуна менее 1200^oС возможно спелеобразование, в результате которого мельчайшие частицы графита, оседая на короткой сети дуговой электросталеплавильной печи, могут вызвать короткое замыкание. Неотработанная технология заливки чугуна в печь сверху может вызвать выбросы чугуна, шлака и стали из печи, переливы, повышенный износ футеровки, незначительную степень дефосфорации и десульфурации.

Желаемыми техническими результатами изобретения являются: снижение расхода электродов при выплавке стали, сокращение длительности плавки, повышение качества стали.

Для этого в состав завалки вводят агломерат или железную руду в количестве 30-60 кг/т стали, после проплавления металлошихты при расходе электроэнергии 220-320 кВтч/т металлолома в печь заливают жидкий чугун при температуре не ниже 1200^oС со скоростью заливки 6-12 т/мин, проводят окисление газообразным кислородом с расходом 1500-3000 нм³/ч, соотношение присаживаемых железной руды или агломерата в смеси с известью поддерживают соответственно (1-2): (2,5-3,5) при их расходе 70-110 кг/т стали, после чего спускают шлак через порог рабочего окна, а соотношение извести, плавикового шпата и порошка алюминия в вводимой в ковш десульфурирующей смеси поддерживают соответственно (1,1-1,5):(0,3-0,5):(0,05-0,1) при расходе смеси - 14-18 кг/т стали.

Заявляемые параметры подобраны экспериментальным путем. Расход железной руды и агломерата в завалку в количестве 30-60 кг/т стали совместно с газообразным кислородом с расходом 1500-3000 нм³/ч позволяет за счет увеличения скорости окисления углерода значительно сократить длительность плавки. Заливка чугуна, осуществляемая при расходе электроэнергии менее 220 кВтч /т металлолома, приводит к увеличению общего расхода электроэнергии на плавку до 500-520 кВтч/т стали; в случае заливки чугуна при расходе более 320 кВтч/т металлолома сталь перегрета и высокоокислена, в связи с чем возможны выбросы металла и шлака из печи. При заливке чугуна при температуре менее 1200^oС возможно спелеобразование. При скорости заливки более 12 т/мин возможно непредсказуемое вскипание ванны с последующими выбросами, при скорости менее 6 т/мин увеличивается длительность заливки и снижается производительность печи.

Присадка железной руды или агломерата в смеси с известью в соотношении (1-2): (2,5-3,5) с расходом 70-110 кг/т стали с последующим спуском шлака позволяет значительно увеличить дефосфорацию, увеличение же расхода данных материалов за заявляемые пределы увеличивает кратность шлака и снижает эффективность процесса дефосфорации.

Заявляемое соотношение извести, плавикового шпата и алюминия в соотношении (1,1-1,5): (0,3-0,5):(0,05-0,1) с расходом 14-18 кг/т стали позволяет получать высокоосновные жидкоподвижные шлаки при низкой окисленности за счет раскисления порошком алюминия. В случае повышения содержания алюминия, извести, плавикового шпата увеличивается себестоимость стали, однако степень десульфурации не изменяется.

Заявляемый способ получения стали был реализован при выплавке стали в 100-тонных дуговых электросталеплавильных печах типа ДСП-100И7. Шихту составляли следующим образом: металлолом 60-90 т, жидкий чугун 20-40 т, известь 3,0-6,0 т, агломерат 3,0-6,0 т. Агломерат приcаживали в подвалку поверх последнего короба металлолома из расчета получения требуемого содержания углерода в металле по расплавлении. Заливку чугуна производили после проплавления колодцев и частичного "осаживания" металлолома в печи при расходе электроэнергии 13800-28000 кВтч на плавку, осуществляли заливку чугуна в печь сверху при открытом своде из чугуновозного ковша посредством мостового крана. При заливке чугуна в печь после проплавления металлолома при расходе менее 13800 кВтч происходило застывание чугуна в печи и образование чугунно-стального "козла", в связи с чем физическое тепло чугуна не использовалось и наблюдался повышенный расход электроэнергии на плавку. При заливке чугуна в печь после проплавления металлолома и расходе электроэнергии свыше 28000 кВтч в результате сильного нагрева стали в печи наблюдались выбросы шлака и стали из печи через рабочее окно. Температура заливаемого чугуна колебалась от 1100-1300^oС, причем при температуре ниже 1200^oС наблюдалось сильное спелевыделение. При заливке чугуна в течение менее 3 мин (более 12 т/мин) на ряде плавок наблюдалось интенсивное вскипание стали, при заливке более 8 мин (менее 6 т/мин) увеличивается длительность плавки. Продувку стали проводили через сводовую водоохлаждаемую фурму с расходом 1500-3000 нм³/ч, обеспечивающим требуемую окисленность и интенсивное обезуглероживание стали. Через свод по ходу плавки присаживают железную руду (агломерат) и известь порциями по 100 и 200 кг соответственно. После заливки жидкого чугуна проводили спуск шлака через порог рабочего окна. После доведения содержания углерода и температуры до требуемых значений для определенных марок стали проводили раскисление стали и шлака в печи. Затем сталь со шлаком выпускали из печи в ковш. Во время выпуска в ковш из совка присаживали смесь, состоящую из извести, плавикового шпата и порошка алюминия в количестве соответственно 1100-1500; 300-500 и 50-100 кг.

При выплавке стали по заявляемому способу на 142 опытных плавках сокращен расход электродов с 4,65 до 3,8-3,92 кг/т стали, расход электроэнергии с 450-470 кВтч/т до 400-420 кВтч/т, длительность плавки снижена с 2 ч 30 мин до 1 ч 40 мин, уменьшено и стабилизировано содержание остаточных элементов (концентрация хрома и никеля не более 0,05% каждого, меди не более 0,07% в сравнении с прототипом до 0,50% хрома, до 0,30% никеля, до 0,40% меди), снижена загрязненность стали неметаллическими включениями экзогенного характера.

Источники информации

1. Технологическая инструкция ОАО "КМК" ТИ 103-ЭС-388-98 "Выплавка и разливка стали в ЭСПЦ-2", г. Новокузнецк, 1998.

2. В. Бургманн. В. Лурье, Ж-Л. Рот. Технология загрузки современных электродуговых печей / Металлург, 1999. - 3. - C.41-44.