способ получения стали в дуговой электросталеплавильной печи
Классы МПК: | C21C5/52 получение стали в электрических печах |
Автор(ы): | Павлов Вячеслав Владимирович (RU), Кузнецов Евгений Павлович (RU), Годик Леонид Александрович (RU), Козырев Николай Анатольевич (RU), Ботнев Константин Евгеньевич (RU), Оржех Михаил Борисович (RU), Обшаров Михаил Владимирович (RU), Тиммерман Наталья Николаевна (RU), Сычев Павел Евгеньевич (RU) |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2004-07-13 публикация патента:
10.02.2006 |
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к способам получения стали в дуговой электросталеплавильной печи. В дуговую электросталеплавильную печь заваливают металлолом и заливают чугун. Затем расплавляют металлошихту и окисляют углерод газообразным кислородом. Проводят дефосфорацию стали путем присадки железной руды или агломерата и извести. При этом известь вводят в составе смеси, содержащей известково-магнезиальный ожелезненный флюс и известь при соотношении флюса к извести (0,15-0,50):1 в количестве 2,5-4,0% от массы плавки до достижения концентрации в шлаке MgO=8-15%, CaO 35-55%. Производят продувку газообразным кислородом для получения концентрации FeO не менее 15%. Скачивают шлак через порог рабочего окна и выпускают сталь в ковш. При выпуске стали в ковш осуществляют отсечку печного шлака. Присаживают в ковш известь в количестве 1,7-2,5% от массы жидкой стали и необходимые раскислители и легирующие. Изобретение позволяет увеличить стойкость футеровки, повысить степень дефосфорации, снизить расход ферросплавов.
Формула изобретения
Способ получения стали в дуговой электросталеплавильной печи, включающий завалку в печь металлолома, заливку чугуна, расплавление металлошихты, окисление углерода газообразным кислородом, дефосфорацию стали путем присадки железной руды или агломерата и извести, скачивание шлака через порог рабочего окна, выпуск стали в ковш и присадку извести, раскислителей и легирующих, отличающийся тем, что известь во время плавления вводят в составе смеси, содержащей известково-магнезиальный ожелезненный флюс и известь, при соотношении флюса к извести (0,15-0,50):1 в количестве 2,5-4,0% от массы плавки до достижения концентрации в шлаке MgO=8-15%, CaO 35-55%, при этом производят продувку газообразным кислородом для получения концентрации FeO не менее 15%, при выпуске стали в ковш осуществляют отсечку печного шлака, а известь в ковш присаживают в количестве 1,7-2,5% от массы жидкой 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 электросталенлавильных печах, включающий завалку в печь металлолома, заливку жидкого чугуна, расплавление металлошихты, дефосфорацию стали путем присадок порций железной руды и агломерата в смеси с известью, раскисление стали и шлака в печи, выпуск стали в ковш под печным шлаком, присадку в ковш десульфурирующей смеси, состоящей из извести, плавикового шпата 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 кВт·ч/т металлолома в печь заливают жидкий чугун при температуре не менее 1200°С 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 пшата и порошка алюминия в водимой 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 [1].
Существенными недостатками данного способа получения стали являются:
- высокий износ футеровки в связи с пониженной концентрацией оксидов магния в первичном шлаке и насыщением шлака оксидами магния из огнеупорной кладки печи;
- значительное содержание фосфора в стали в связи с раскислением печного шлака в печи и значительной рефосфорации в печи и при выпуске плавки в ковш;
- высокая концентрация кислорода в стали в связи с попаданием окисленного печного шлака из печи в ковш;
- повышенный "угар" раскислителей и легирующих в связи с введением ферросплавов в печь и контактом с окисленным шлаком.
Известен также способ выплавки стали в конвертере, включающий ввод в конвертер металлического лома, заливку чугуна, продувку металла кислородом, присадку извести и в качестве шлакообразующего материала ожелезненного известково-магнезиального флюса [2].
Существенными недостатками изобретения являются:
1. Количество вводимого MgO с ожелезненным известково-магиезиальным флюсом приводит к получению MgO в шлаке более 15%, что влияет на формирование густых магнезиальных шлаков, обладающих низкой реакционной способностью, вследствие чего снижается степень дефосфорации стали и увеличивается загрязненность стали неметаллическими включениями, кроме того, происходит оголение зеркала металла, в результате чего сталь насыщается азотом, кислородом и водородом. Все вышеперечисленные параметры снижают уровень механических свойств стали.
2. При использовании заявленной шлаковой системы в дуговой электросталеплавильной печи вследствие низкой вспенивающей способности снижается экранирование дуг шлаком, а это за счет интенсивного излучения приводит к прогару водоохлаждаемых панелей и эрозии футеровки печи.
Желаемыми техническими результатами изобретения являются: увеличение стойкости футеровки печи, повышение степени дефосфорации стали, снижение расхода ферросплавов.
Для этого предлагается способ получения стали в дуговой электросталеплавильной печи, включающий завалку в печь металлолома, заливку чугуна, расплавление металлошихты, окисление углерода газообразным кислородом, дефосфорацию стали путем присадок порций железной руды или агломерата и извести, скачивание шлака через порог рабочего окна, выпуск стали в ковш и присадку извести, раскислителей и легирующих, отличающийся тем что известь во время плавления вводят в составе смеси, содержащей известково-магнезиальный ожелезненный флюс и известь при соотношении флюса к извести (0,15-0,50):1 в количестве 2,5-4,0% от массы плавки до достижения концентрации в шлаке MgO=8-15%, CaO=35-55%, при этом производят продувку газообразным кислородом для получения концентрации FeO не менее 15%, при выпуске стали в ковш осуществляют отсечку печного шлака, а известь в ковш присаживают в количестве 1,7-2,5% от массы жидкой стали.
Заявляемые пределы подобраны исходя из следующих предпосылок экспериментальным путем. Соотношение смеси, содержащей известково-магнезиальный ожелезненный флюс и известь, в пределах соответственно (0,15 0,50):1 обеспечивает концентрацию MgO в шлаке 8-15%.
Количество шлака 2,5-4,0% от массы плавки выбрано исходя из рафинирующей способности шлака. При снижении количества шлака менее 2,5% не достигается требуемая степень дефосфорации стали, а при увеличении - более 4,0% требуются дополнительные потери электроэнергии на нагрев шлака и повышение эксплуатационных затрат.
При концентрации менее 35% СаО невозможно обеспечить требуемый уровень дефосфорации, а при повышении СаО>55% формируются густые, малореакционные шлаки, при этом полностью не используется фосфидная емкость шлака и возрастают необоснованные затраты на известь, а также потери тепла на плавление шлака.
При снижении концентрации FeO менее 15% происходит замедление процесса дефосфорации стали и увеличение длительности плавки.
В связи с отсечкой печного шлака, в ковш присаживается известь, количество извести выбрано исходя из рафинирующей и теплоизолирующей способности ковшевого шлака. При присадке в ковш извести в количестве менее 1,7% от массы жидкой стали велики теплопотери через шлак, при количестве извести более 2,5% необходимо значительное количество тепла для расплавления.
Заявляемый способ получения стали был реализован при выплавке стали в дуговых электросталеплавильных печах ДСП-100И7 с трансформатором 95МВА. Выплавка проводилась по следующей схеме. Завалка состояла из металлолома и жидкого чугуна. В печь в период плавления присаживалась смесь, состоящая из известково-магнезиального ожелезненного флюса и извести в количестве 2500-4000 кг на плавку при соотношении (0,15-0,50):1. При этом обеспечивалась концентрация MgO=8-15%, CaO=35-55% и FeO15%. В опытах использовался известково-магнезиальный флюс, содержащий FeOобщ=5,0-9,0; СаОобщ51,0; MgO28,0%, SiO25,0%, S0,06%, P0,06%, ППП менее 3,0%. Размер кусков 13-60 мм. Температура плавления флюса 1300-1380°С.
После достижения требуемой температуры, а также концентраций углерода и фосфора в стали последняя выпускалась из печи с отсечкой шлака. В ковш во время выпуска присаживалась известь в количестве 1700-2500 кг, а также необходимые раскислители и легирующие. Заявляемый способ позволил увеличить стойкость футеровки на 6-8%, повысить степень дсфосфорации стали в среднем на 3,7%; снизить расход ферросплавов: кремнийсодержащих на 15-18%, марганецсодержащих на 1,5%, ванадийсодержащих на 1,5-3%, хромсодержащих на 3-4%.
Список источников
1. Пат. РФ №2197535, МПК 7 С 21 С 5/52, 7/06.
2. Пат. РФ №2164952, МПК 7 С 21 С 5/28.
Класс C21C5/52 получение стали в электрических печах