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/час в течение 12-25% времени продувки, затем расход кислорода увеличивают до 5000-7000 нм3/час и осуществляют продувку ванны в заданном режиме в течение 28-40% времени продувки, далее расход кислорода снижают до 3000-5000 нм3/час 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 с применением электрической дуги, 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/час в течение 12-25% времени продувки, затем расход кислорода увеличивают до 5000-10000 нм3/час и осуществляют продувку в заданном режиме в течение 12-25% времени продувки, далее расход кислорода увеличивают до 10000-15000 нм3/час и в заданном режиме ведут продувку до её окончания. Указанный способ выбран заявителем в качестве ближайшего аналога.

Недостатками известных способов является необходимость расплавления твердой части металлошихты электродугами, что повышает себестоимость стали за счет расхода электроэнергии и электродов, а также повышенная продолжительность плавки.

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. Одновременно заявляемый способ обеспечивает снижение продолжительности плавки и снижение себестоимости выплавки стали.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе производства стали в дуговой электропечи, включающем подачу в печь металлошихты, в том числе металлолома и жидкого чугуна, при этом количество жидкого чугуна составляет 70-90% от массы металлошихты, расплавление металлолома, продувку кислородом и выпуск плавки, согласно изобретению, сначала в печь осуществляют завалку металлолома, затем производят заливку жидкого чугуна с одновременной продувкой ванны кислородом с постепенным увеличением его расхода до 14000 м³/час по мере заливки чугуна, при этом расплавление металлолома производят за счет тепла экзотермической реакции в результате окисления примесей чугуна без применения электродуги.

Необходимость увеличения расхода кислорода обусловлена следующими факторами:

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

- расход кислорода увеличивают постепенно до 14000 м³/час по мере заливки чугуна для предотвращения разрушающего действия струи кислорода на футеровку печи и предотвращения слишком интенсивного процесса обезуглероживания для исключения вскипания остатков шлака от предыдущей плавки.

Снижение доли жидкого чугуна менее 70% приводит к необходимости увеличения доли металлического лома, что не позволяет нагреть расплав до необходимой перед выпуском плавки температуры без тока. И, как следствие, приводит к необходимости подогрева расплава энергией электродуг и увеличению длительности плавки. При увеличении доли жидкого чугуна более 90% снижается доля металлического лома, что приводит к перегреву расплава, повышенному износу футеровки печи и увеличению периода ее заправки.

Расход жидкого чугуна от 70 до 90 % с одновременной высокоинтенсивной продувкой расплава кислородом позволяет за счет экзотермических реакций, возникающих при окислении примесей чугуна (углерода, фосфора и кремния), повысить температуру чугуна в процессе его заливки в печь и тем самым обеспечить температуру, необходимую для расплавления твёрдой металлошихты, проведения шлакообразования и дефосфорации без подвода энергии электродуг.

Повышение расхода кислорода выше 14000 м³/час приведет к слишком интенсивному процессу обезуглероживания, в результате которого может произойти переокисление расплава и снижение стойкости футеровки.

Указанная технология позволяет снизить продолжительность плавки по сравнению с прототипом на 4-6 минут.

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

Вариант выплавки Доля жидкого чугуна в шихте, % Расход электроэнергии,
КВт*час/т Расход электродов, кг/т Содержание фосфора перед выпуском, % Температура
металла
перед
выпуском,
градус Продолжительность заправки, мин Прототип 55 272 1,6 0,005 1655 3 Предлагаемый 65 90 0,3 0,005 1655 3 70 0 0 0,006 1655 3 80 0 0 0,005 1660 3 90 0 0 0,005 1660 5 95 0 0 0,009 1690 10

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

Выплавку производили с использованием жидкого чугуна чугуна в количестве 75% (94 т) от массы металлошихты. Перед заливкой чугуна в печь произвели завалку 15 т металлического лома. После завалки лома 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 14000 м³/час, а также известь и доломит. Нагрев расплава электродугами не производили. После достижения содержания углерода 0,06% выпуск плавки произвели с температурой расплава 1640 градусов.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству стали в дуговой электропечи. Осуществляют подачу в печь металлошихты, в том числе металлолома и жидкого чугуна, при этом количество жидкого чугуна составляет 70-90% от массы металлошихты, расплавление металлолома, продувку кислородом и выпуск плавки. Сначала в печь осуществляют завалку металлолома, затем производят заливку жидкого чугуна с одновременной продувкой ванны кислородом с постепенным увеличением его расхода от 8000 м³/ч до 14000 м³/ч по мере заливки чугуна, при этом расплавление металлолома производят за счет тепла экзотермической реакции в результате окисления примесей чугуна. Изобретение позволяет осуществлять 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 металлолома и жидкого чугуна, при этом количество жидкого чугуна составляет 70-90% от массы металлошихты, расплавление металлолома, продувку кислородом и выпуск плавки, отличающийся тем, что сначала в печь осуществляют завалку металлолома, затем производят заливку жидкого чугуна с одновременной продувкой ванны кислородом с постепенным увеличением его расхода от 8000 м³/ч до 14000 м³/ч по мере заливки чугуна, при этом расплавление металлолома производят за счет тепла экзотермической реакции в результате окисления примесей чугуна.