Способ выплавки стали в электродуговой печи Советский патент 1984 года по МПК C21C5/52 

;0 00 vj

О 00

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к способам получения металла из железорудных материалов в электродуговых печах-.

Известен способ получения стали с использованием в шихте электропечей железорудных и углеродсодержащих материалов, шлаковых составляющих и скрапа, сущность способа заключается в том, что доменный шлам, содержащий около32% углерода, смешивают с негашеной известью и полученную смесь загружают слоями в . Эту слоистую шихту вводят в электропечь Количество загружаемой шламо-известковой смеси составляет 5-75 кг/т стали. Смешивание шлама со шлако- образующей известью позволяет снизит содержание свободной влаги до заданных пределов и обеспечить слабоокислительную атмосферу в ванне печи за счет разложения гидроксида кальция и тем самым создать благоприятные условия для удаления фосфора С Недостатками известного способа являются повышенный вынос пьши, поскольку электрические дуги непосредственно контактируют с сыпучим, пылевидным материалом, насьпцение расплава водородом вследствие, разложения гидроксида кальция и образование при обработке металла давлением водородных трещин.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ, включающий загрузку на подину печи флюса, смеси железорудного материала с восстановителем и скрапа с последующим расплавлением и обработкой расплава диоксидом углерода. Смесь железной руды и извести расплавляетс с помощью полых электродов, через которые в расплав вдувается жидкий или газообразный восстановитель в смеси с гидроксидом углерода или паром. В результате вдувания восстановителя оксиды железа восстанавливаются, а подача С02 или Н20 создает слабоокислительную атмосферу с пособствующую переводу фосфора из расплава в шлак С2 J.

Недостатки известного способа: удорожание себестоимости готового продукта при достижении низких концентраций фосфора за счет вдувания диоксида углерода и низкой степени его использования, низкая стойкость футеровки печи за счет

агрессивного воздействия оксидного железистого расплава, большой вынос пыли.

Целью изобретения является повышение степени дефосфорации металла и стойкости футеровки печи.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему загрузку на подину печи флюса смеси железорудного материала и скрапа с последующим расплавлением и обработкой расплава диоксидом углерода, флюс загружают в количестве 9-13% от общей массы щихтовых материалов, причем в качестве флюса используют смесь, состоящую из известняка и доломита, взятых в соотношении 1:(О,7-1,0), крупностью 10-30 мм.

Для глубокой дефосфорацпи металл в сложных системах при прочих равны условиях (высокой активности закиси железа и высокой основности щлака) необходимо создание окислительной атмосферы и поддержание низкой температуры расплава в период.дефосфорации. Это условие достигается за счет использования в качестве шлакообразующих материалов смеси известняка и доломита. При этом окислительная атмосфера в ванне печи создается за счет выделения СО,при диссоциации СаСО и MgCO. Использо .вание смеси известняка и доломита обусловлено возможностью организации окислительной атмосферы на продолжении всего периода дефосфорации за счет различия температур диссоциации Карбонатов магния и кальция.

Диссоциация MgC03 начинается при ЗОО-ЗЗО с и заканчивается при 720750 С, тогда как разложение СаСО, начинается при 700-720 С и заканчивается в интервале температур 920-950°С. Следовательно, выделение С02 протекает в интервале температур 300-950°С и при определенном соотношении между известняком и доломитом, расходе этой смеси и способе ее загрузки можно организова окисление расплава на протяжении всего периода дефосфорйции. Кроме того, разложение карбонатов кальция и магния протекает со значительным поглощением тепла и препятствует перегреву металла. Указанные условия реализуются при загрузке смеси карбонатов кальция и магния на подину печи. Это обстоятельство объясняется

тем, что разложение известняка и доломита в этом случае протекает после расплавления и восстановления вышележащих слоев смеси железорудного материала с восстановителем и скрапа. -

Теплоизолирующий слой железорудного материала, загружаемый на поверхность шлакообразующих, позволяет предотвратить диссоциацию карбо- ю

натов до полного расплавления всей садки и тем самым повысить эффективность использования окислительной способности углекислого газа. Интенсивное выделение COj, происходящее с поглощением тепла, после расплавления шихты обеспечивает поддержание температуры расплава на заданном уровне, создает благоприятные услови для удаления фосфора и перемешивания расплава. Таким образом, для . осуществления глубокой дефосфорации металла необходимо соблюдение равенства между временем разложения карбонатов и временем (периодом) дефос форации. Это равенство соблюдается только при оптимальном соотношении между известняком и доломитом и при оптимальном количестве этой смеси по .отношению к общему количеству шихтовых материалов, вводимых в печь

Указанные технологические параметры определяют опытным путем в электродуговой печи емкостью 3 т. Оптимальное соотношение между известняком и доломитом составляет 1:(0,7-1), а количество этой смеси находится в пределах 9-13% от общего количества шихтовых материалов. Отклонение от этих параметров приводит к нарушению равенства между временем диссоциации карбонатов и временем дефосфорации расплава, что сопровождается нарушением режима дефосфорации и увеличением содержания фосфора в металле.

Наилучшие результаты получены при применении смеси известняка и доломита крупностьь 10-30 мм. При загрузке флюса, содержащего фракции 0-10 мм, наблюдается снижение интенсивности и продолжительности кипени расплава, что вызвано быстрым прогревом слоя флюса от горячей подины печи и частичной диссоциацией карбонатов до расплавления скрапа. Это снижает эффективность использовния флюса и приводит к повьш1ению содержания фосфора в готовой стали.

При применении флюса, состоящего из фракций более 30 мм, время его диссоциации из-за ухудшения условий прогрева отдельных кусков увеличивается, а следовательно, затягивается период дефосфорации расплава. Применение флюса такой крупности сопровождается всплыванием непрореагировавших кусков флюса (до 20% от

металлической ванны. При загрузке смеси известняка и доломита крупностью 10-30 мм флюс на подине печи образует пористый газопроницаемый

слой, прогреваемый в условиях интенсивного конвективного тепломассооб- мена со скоростью, обеспечивающей выделение диоксида углерода на протяжении всего периода дефосфора0 ции. При использовании флюса такой крупности доля всплывших, кусков незначительна (до 5%). При соблюдении оптимальных условий процесса и своевременном скачивании первич5 ного шлака (сразу же после прекращения кипения) расход шлакообразующих снижается более, чем в 1,5 -раза, а степень удаления фосфора достигает 87-92%.

К другим преимуществам предлагаемого способа, а именно загрузки шлакообразующей карбонатной смеси на подину печи, следует отнести защиту футеровки печи от агрессивного воздействия оксидного железистого расплава и синение выноса пыли вследствиеусвоения пылевидных материалов расплавом, перетекающим из верхних горизонтов при расплавлении скрапа.

Пример. Плавки проводят на электродуговой печи емкостью 3 т. Б состав загружаемой шихты входят следующие материалы: оленегорский суперконцентрат, литейный кокс крупностью 0,5-3 мм, стальной лом, известняк, содержащий 53% СаО, и доломит с содержанием 21% MgO,крупность смеси известняка и доломита составляет 0-100 мм. Эту смесь вводят в

0 количестве 7-15% от общего веса, шихтовых материалов. Расход смеси железорудного концентрата скоксом составляет 35% от веса садки. Расход кокса составляет 27% от веса концент5рата. Смесь известняка и доломита, соотношение между которыми изменяется в пределах 1:(О,5-1,2), равномерным слоем загружают на подину печи. общего количества) на поверхность

51093708

Затем последовательно укладываютпечи негашеной извести и обожженного

смесь концентрата с коксом и слойдоломита. Во всех- опчтах выплавляют

скрапа. Расплавление шихты осуществля-подшипниковую сталь ШХТ5, в которой

ют на максимальной мощности трансфор-содержание S и Р должно превьшать

матора печи.50,02 и 0,025%, оговоренных ГОСТом

Для сравнения технико-экономичес-801-78.

ких показателей несколько, опытных Результаты исследований представплавок проводят с загрузкой на подинулены в та&лице.

СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ ПЕЧИ, включающий загрузку на подину печи флюса, смеси железорудного материала с восстановителем и скрапа с последукицим расплавлением и обработкой расплава диоксидом углерода, о т .л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повьшгения степени дефосфорации металла и стойкости футеровки печи, флюс загружают в количестве 9-13% от общей массы шихтовых материалов, причем в качестве флюса используют смесь, состоящую из известняка и доломита, взятых в соотношении 1:(О,7-1,0) крупностью 10-30 мм.

Состав шихты суперконцентрат, кг % (от веса садки) углерод кокса, кг % (от веса садки) лом стальной, кг % /Тот веса садки) Общее время плавки, ч в том числе время 2,2 2,2 расплавления Время рафинирования, ч 1,9 1,9 общее 0,6 0,6 по фосфору Содержание стали, % 0,0080,009 0,20,019 S Выход, кг 30003010 металла 600600 Расход электроэнергии, 12601260 кВт .ч/т стали 10001000 100010001000 27,2527,25 27,2527,2527,25 270270 270270270 7,357,35 7,357,357,35 24002400 240024002400 65,465,4 65,465,465,4 ,14,1 4,14,14,1 2,2 2,22,22,32,3 1,9 1,81,81,81,8 0,8 0,50,50,50,5 0,0050,0020,0015 0,0020,006 0,020,0180,018 0,0180,017 302030003000 30203000 600600600 610600 126012601270 12901350

1093708 Соотношение Показатели

1:0,8I 1:1,01 1:1,2

ТасхЪд смеси известняка iTj onotmra ; от веса шихтовьк материалов

..Т-11 Состав шихты 1000 1000 1000 суперконцентрат, кг % (от веса садки) 27,25 27,25 27,25 углерод коксаi кг 270270 % (от веса садки) 7,357,357,35 240024002400 лом стальной, кг % (от веса садки) 65,465,465,4 4,14,24,1 Общее время плавки, ч в том числе время 2,32,3; 2,3 расплавления Время рафинирования, ч 1,81,81,8 0,50,50,5 по фосфору Содержание стали, % 0,0020,002 0,002 0,0170,019 0,018 S Выход, кг 3000ЗОЮ 3000 металла 610620 600 Расход электроэнергии, 12601270 1260 стали

Из таблицы видно, что изменениефосфора в стали. Содержание фосфора

соотношения между известняком и доло-53в оптимальных условиях процесса

МИТОМ, а также расхода этой смеси от(отношение количества известняка

веса шихтовых материалов оказываетк доломиту 1:(0.7-1) и расхода смеси

существенное влияние на содержание9-13% от веса шихтовых материалов) не

8 Продолжение таблицы

Известь и обожженный доломит на

подину.Продувка расплава COj (известный способ) между известняком и доломитом, доли 1000 1000 1000 27,25 27,25 27,25 270 7,357,357,35 240024002400 65,465,465,4 4,24,14,2 2,42,12,2 1,92,0 .2,0 0,50,7 0,7 0,0020,0120,0100,020 0,0180,0160,0150,020 3020300030003000 610620600900 1290{2601290 1230

9109370810

превьшает 0,002%, а при отклонениитогда как расход электроэнергии

от этих парам гтров оно возрастаетвозрастает на 2,5-5%.

от 0,008 до 0,012% (колонки 1, 2, 13).

По сравнению с известным способом Однако увеличение расхода электсодержание фосфора по предлагаемому 5роэнергии при выплавке стали по

способу.снижается более чем на поря-предлагаемому способу полностью комдок.пенсируется улучшением качества

Общее время плавки и время рас-стали (резким уменьшением ликвациплавленуя шихты возрастает по мереонных раковин при непрерьшной разувеличения расхода смеси известняка ливке и последующей прокатке загои доломита и превьшает величину этоготовок), улучшением механических показателя по сравнению с известнымсвойств стали и увеличением срока способом на 16,,4%. Однако общееслужбы готовой подшипниковой провремя рафинирования и время дефос-дукции, при этом увеличивается форации сокращается на 13,6-18,2% стоик-ость футеровки подины печи, и 56-58% соответственно. Выход шлака Экономический эффект от внедрепо предлагаемому способу по сравнениюния изобретения составит 105666руб./ с известным снижается в 1,5 раза,год.