Способ производства стали в дуговой электропечи Российский патент 2023 года по МПК C21C5/52 

Предлагаемое изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству стали в дуговой электропечи.

Известен способ выплавки стали в дуговой электропечи (патент на изобретение RU 2543658, опубл. 10.03.2015), включающий подачу в печь в качестве металлошихты металлолома и жидкого чугуна, расплавление металлолома, присадку шлакообразующих материалов, продувку ванны кислородом и выпуск плавки. Согласно известному способу заливку жидкого чугуна в печь осуществляют в количестве 40-70% от массы металлошихты, после чего осуществляют продувку ванны кислородом с расходом 1800-2200 нм³/ч в течение 12-25% времени продувки, затем расход кислорода увеличивают до 5000-7000 нм³/ч и осуществляют продувку ванны в заданном режиме в течение 28-40% времени продувки, далее расход кислорода снижают до 3000-5000 нм³/ч и в заданном режиме ведут продувку до ее окончания.

Известен способ выплавки стали в дуговой электропечи (патент на изобретение RU 2778340, опубл. 26.05.2022), включающий подачу в печь в качестве металлошихты металлолома и жидкого чугуна, расплавление металлолома, присадку шлакообразующих материалов, продувку кислородом. Согласно известному решению, заливку жидкого чугуна в печь производят в количестве 70-90% от массы металлошихты, после чего осуществляют продувку ванны кислородом с расходом 2000-8000 нм³/ч в течение 12-25% времени продувки, затем расход кислорода увеличивают до 5000-10000 нм³/ч и осуществляют продувку в заданном режиме в течение 12-25% времени продувки, далее расход кислорода увеличивают до 10000-15000 нм³/ч и в заданном режиме ведут продувку до её окончания. Указанный способ выбран заявителем в качестве ближайшего аналога.

Недостатком известных способов является необходимость расплавления твердой части металлошихты электродугами, что повышает себестоимость стали за счет расхода электроэнергии и электродов.

Технической проблемой, решаемой заявляемым изобретением, является снижение расхода электроэнергии и электродов.

Техническим результатом является создание способа производства стали, позволяющего произвести выплавку стали без расхода электроэнергии и электродов при одновременном обеспечении условий для эффективного шлакообразования и дефосфорации.

Дополнительным техническим результатом является снижение себестоимости выплавки стали, что является результатом исключения затрат на электроэнергию и электроды.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе производства стали в дуговой электропечи, включающем подачу в печь металлошихты, в том числе твердой металлошихты и жидкого чугуна, продувку кислородом и выпуск плавки, согласно изобретению, сначала производят заливку в печь жидкого чугуна, одновременно осуществляют продувку ванны кислородом с постепенным увеличением его расхода от 8000 до 12000 м³/ч по мере заливки чугуна, во второй половине окислительного процесса вводят окисленные окатыши, присадку окисленных окатышей производят равномерно по ходу плавки, при этом количество жидкого чугуна составляет 87-97% от массы металлошихты.

Необходимость увеличения расхода кислорода обусловлена следующими факторами:

- необходимостью окисления большого количества примесей (углерод, кремний, фосфор), поступающих в ванну по мере заливки чугуна;

- в начале плавки расход кислорода снижен для предотвращения разрушающего действия струи кислорода на футеровку печи и предотвращения слишком интенсивного процесса обезуглероживания для исключения вскипания остатков шлака от предыдущей плавки.

Снижение расхода кислорода менее 8000 м³/ч приведет к увеличению длительности окисления углерода и других примесей, а повышение расхода кислорода выше 12000 м³/ч приведет к слишком интенсивному процессу обезуглероживания, в результате которого может произойти переокисление расплава и снижение стойкости футеровки.

Окисленные окатыши вводят во второй половине окислительного процесса в качестве охладителя, постепенное (равномерное) введение окатышей не позволяет снижать температуру расплава больше требуемых значений, что могло бы способствовать ухудшению условий для эффективного шлакообразования и дефосфорации.

Повышенный расход жидкого чугуна от 87 до 97 % позволяет за счет экзотермической реакции, возникающей при окислении углерода чугуна, обеспечить необходимую для проведения шлакообразования и дефосфорации температуру расплава без подвода энергии электродуг. Таким образом, способ позволяет исключить расход электроэнергии и электродов.

Заявляемые пределы подобраны опытным путем. Параметры и показатели опытных плавок приведены в таблице:

Вариант выплавки Доля жидкого чугуна в шихте, % Расход электроэнергии,
КВт*ч/т Расход электродов, кг/т Содержание фосфора перед выпуском, % Температура
металла
перед
выпуском,
градус Продолжительность заправки, мин Предлагаемый вариант 82 0 0 0,006 1655 3 87 0 0 0,005 1660 4 92 0 0 0,005 1655 3 97 0 0 0,006 1665 4 100 0 0 0,010 1690 8

Снижение доли жидкого чугуна менее 87% приводит к необходимости увеличения доли окисленных окатышей, что снижает температуру расплава выше требуемых значений и ухудшает условия дефосфорации расплава. При увеличении доли жидкого чугуна более 97% снижается доля окисленных окатышей, что приводит к перегреву расплава, повышенному износу футеровки печи и увеличению периода ее заправки.

Заявляемый способ выплавки стали был реализован при выплавке стали в дуговой 120 т электропечи.

Выплавку производили с использованием жидкого чугуна в количестве 95% (125 т) от массы металлошихты. Чугун заливали в печь через специальный желоб двумя 60 т чугуновозными ковшами последовательно. В процессе заливки в печь вводили через 4 инжектора газообразный кислород с изменяющемся по ходу продувки расходом от 8000 до 12000 м³/ч. В процессе заливки второго ковша в печь присадили 7 т окисленных окатышей. Выпуск плавки произвели с температурой расплава 1660 градусов.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству стали в дуговой электропечи. Осуществляют подачу в печь металлошихты, в том числе твердой металлошихты и жидкого чугуна, продувку кислородом и выпуск плавки. Сначала производят заливку в печь жидкого чугуна, одновременно осуществляют продувку ванны кислородом с постепенным увеличением его расхода от 8000 до 12000 м³/ч по мере заливки чугуна, во второй половине окислительного процесса вводят окисленные окатыши, присадку окисленных окатышей производят равномерно по ходу плавки, при этом количество жидкого чугуна составляет 87-97% от массы металлошихты. Изобретение позволяет произвести выплавку стали без расхода электроэнергии и электродов при одновременном обеспечении условий для эффективного шлакообразования и дефосфорации. 1 табл.

Способ производства стали в дуговой электропечи, включающий подачу в печь металлошихты, в том числе твердой металлошихты и жидкого чугуна, продувку кислородом и выпуск плавки, отличающийся тем, что сначала производят заливку в печь жидкого чугуна, одновременно осуществляют продувку ванны кислородом с постепенным увеличением его расхода от 8000 до 12000 м³/ч по мере заливки чугуна, во второй половине окислительного процесса вводят окисленные окатыши, присадку окисленных окатышей производят равномерно по ходу плавки, при этом количество жидкого чугуна составляет 87-97% от массы металлошихты.