Способ выплавки стали в дуговых печах Советский патент 1982 года по МПК C21C5/52 

Указанная цель достигается тем, что

в способе плавки стали в дуговых печах, включающем завалку и расплавление ТЬихты, скачивание части шлака периода плавления, наведение нового шлака, например присадкой извести и шамотного . боч, продувку металла кислородом,прорувку кислородом ведут при тег/тературе металла, превышаюгдей температуру линии ликвидуса на 70-120 С с периодич.ескигли присадками смеси извести и шамотного боя в количестве 1030 кг/т с соотношением компонентой в-смеси (3-2):(1-0,5).

Продувку металла, кислородом ведут одновременно через сводовую форму и погружаемую трубку в течение 5085% длительности окислительного периода при соотношении объемов вдуваемого кислорода через и трубку соответственно (3-1):(1-3) и сугдаарном расходе кислорода 0,05-0,б

Кислород через трубку вводят в металл под углом 10-25°.

Исключение присадок железной руды в окислительный период благоприятно сказывается на снижений концентрации кислорода в расплавленном металле. Это, в свою очередь, исключает вероятность неконтролируемых вскипаний ванны и выбросов металла. При продувке глеталла кислородом зона преиму цественного окисления углерода сосредотачивается в месте внедрения газообразного кислорода. При этом продукт взаимодействия углерода и кислорода, окись углерода, сразу же переходит в газовую полость в месте внедрения 1струи кислорода. При продувке металла кислородом окисленност расплавленного металла не превьяаает значений, обычных для кислородных процессов, и составляет в зависимости от концентрации углерода 0,0050,025.

В период продувки металла кислородом неконтролируемых вскипаний ванны и выбросов метсшла не возникает, так как происходит непрерывное окисление углерода и незатрудненный переход окиси углерода в газовую полость в месте внедрения кислородной струи. После прекргццения продувки окисление углерода протекает за счет кислорода, растворенного в расплавленном ме талле, и окислов железа шлака, при этом скорость обезуглероживания постепенно снижается. Концентрация кислорода также снижается и становится недостаточной для неконтролируемых вскипаний при случайном образовании газовой полости в объеме металла.

Температура (перегрев над температурой линии ликвидуса) металла в момент продувки играет важную роль. При низком перегреве металла (менее 70°С) скорость окисления углерода и степень использования кислорода низки. Повышение перегрева металла свер

120°С нецелесообразно с Точки зрения повышенногО износа футеровки печи и повышения содержания газов в стали,

В окислительный период периодически присаживают известь и шамотный бой. Расход этих материалов должен быть таким, чтобы с учетом шлака периода плавления, частично оставшегося в печи, обеспечить достаточный шлаковый покров металла и высокую дефосфорирующую способность шлака. При расходе смеси менее 10 кг/т в дуговой печи находится менее 2-3% шлака от массы металла, что недостаточно для создания надлежащего шлакового покрова и успешного удаления фосфора. При расходе смеси более 30 кг/т в печи находится свыше 5-6% ишака от массы металла. Такой большой шлаковый покров заметно не улучшает деформацию, но приводит к значительног износу футеровки печи шлаком, к возрастанию потерь железа в виде окислов и удорожанию стали.

Присаживаемая смесь извести и ша мотного боя имеет соотношение компонентов (3-2) : (1-0,5). При соотношени расходов извести и шамотного боя менее 2:1 не может быть обеспечена высокая основность шлака в конце . окислительного периода. При соотношении смеси 3:0,5, наоборот, основность шлака будет выще рациональной 2,3-2,6. Как низкая, так и чрезмерно высокая основность шлака затрудняет удаление фосфора: в первом случае изза низкой концентрации свободной извести в шлаке, во втором из-за повышенной вязкости шлака, поскольку при основности более 2,6 шлак становится гетерогенным. Кроме того, при основности 2,3-2,6 активность закиси железа в шлаке, как показывают неоднократные исследования, достигает максимума. Это способствует наибольшему участию окислов железа шлака в окислении углерода и получению шлака в конце окислительного периода с пониженной концентрацией окислов железа. Последнее способствует снижени потерь железа со шлаком при плавке стали в дуговой печи.

Продувку металла.кислородом наиболее целесообразно производить одновременно через сводовую Форму и погружаемую трубку. При этом достигается рассредоточенная подача кислорода и образуются две зоны активного окисления углерода: под сводовой фурмой и в месте введения трубки в расплав. Подача кислорода в два места ускоряет окисление углерода при том же расходе кислорода за счет его более полного использования, повышает интенсивность перемешивания расплавленного металла в печи и уменьшает температурную неоднородность ванны. Это особенно важно для дуговых печей большой садки с глубокими ваннами, в которых затруднены услови нагрева нижних горизонтов металла. Продувку металла кислородом ведут с остановками и перерывами. Они необ ходимы для скачивания части шлака, периодических присадок извести и шамотного боя, отбора проб металла,измерения его температуры, ожидания анализов, выдержки металла после про дувки в конце окислительного периода Суммарная продолжительность продув1 и металла кислородом определяется расходом кислорода с концентрацией углерода, которую нужно окислить в окислительный период. Длительность же окислительного периода определяется временем продувки и временем без продувки. Наиболее целесообразным продувку металла вести таким образом, чтобы длительность продувки составляла 50-85% времени окислитель ного периода. При длительности продувки менее 50% и больших перерывах в продувке суммарная продолжительность периода чрезмерно большая (более 2ч), что снижает производительность ДУГОВОЙ печи. При длительности продувки более 85% времени окислительного периода не могут быть в полном объеме выполнены операции скачивания шпака, присадки извести и шамотного боя, отбора проб и замера температуры. Это в конечном счете, приводит к снижению качества стали. Наиболее оптимальным является одинаковый расход кислорода по фурме и трубке, в таком случае создаются две примерно равные реакционные зоны в разных частях печи. Равенство расходов кислорода через фурму и трубку технически трудновыполнимо из-за раз яичной конструкции продувочных устройств и различного сопротивления дл проходи газа. Соотношение расходов кислорода через фурму и трубку выбра но в пределах (3-1): (1-3). При откло нении расходов кислорода в ту или иную сторону от пределов 3:1 или 1:3 не быть обеспечены условия соз дания двух примерно равных окислительных зон. Суммарный расход кислорода по фур ме н трубке выбран равным 0,050,6 м /т-мин. Нижний предел.соответствует условию достижения высокой скорости окисления углерода при продувке. При расходе кислорода менее 0,05 м /т-мин скорость окисления углерода и степень использования кислорода сильно понижаются из-за малой глубины проникновения струй газа в металл, а длительность окислительного периода возрастает более чем до 2 ч. Верхний предел расхода кислорода ограничен 0,6 . мин. При большем расходе кислорода затрудняются условия отвода отходящих газов из дуговой печи, значительная часть образующихся в печи газов удашяется уже через рабочее окно и электродные отверстия, загрязняя окружающее прост-, ранство. При расходе кислорода 0,050,6 м /т-мин достигается высокая скорость окисления углерода, а длительность окислительного периода находится в пределах 1,1-1,5 ч. Кислородная погружаемая трубка вводится в расплавленную сталь под углом 10-25. Такое размещение трубки с учетом вертикальной составляющей за счет выделения пузырей окиси углерода создает наибольший импульс в горизонтальном направлении и наибольшую интенсивность движения металла в зоне дуг, что способствует движению хороших условий нагрева металла. При введении трубки менее 10 кислородная струя практически не внедряется в расплав, значительная часть кислорода покидает металл,не прореагировав, т.е. при угле ввода трубки /leнee 10 не могут быть обеспечены условия активного окисления металла кислородом. Угол введения трубки более 25 не может быть обеспечен в силу конструктивных особенностей печи и устройств для ввода трубки. Пример. В электросталеплавильную печь номинальной садкой 200 т при выплавке стали марки 4ОХ загружают 50000 кг чушкового чугуна и 170t)00 кг стального скрапа, 4000 кг извести н 1200 кг железной руды. Расплавление ведут при максимальной мощности трансформатора. В период плавления спускают шлак самотеком и присаживают бросковой маишной две порции извести по 500 кг. После полного расплавления ишхты отбирается проба на полный химаяалиэ и в печь присаикивается известь в количестве 2000 кг (10 кг/т) и шамотный бой в количестве 600 кг (3 кг/т). Вторую порцию извести в количестве 1000 кг 15 кг/т) и шамотного боя в количестве 200 кг (1 кг/т) вводят во второй половине окислительного периода. Продувку металла кислородом под давлением 11 атм ведут через сводовую фурму с расходом 26 и трубку с расхом 18 м /мин. Продувку прекращают в момеит взятия проб и введения извести и шамотного боя. Cyf-onapHoe время продувки составляет 50 мин при длительности окислительного периода 85. мин. Температура металла в начале продувки при концентрации углерода 0,83% составляет ,а ерегрев - 7 О С. В конце окислительного периода при концентрации углероа 0,27% температура металла равна 1620С, а перегрев над температурой иквидуса - 110С. В конце окислиельного периода шлак имеет основOCTb CaO/SiOQ - 2,55. Техническая эффективность предлагаемого способа выплавки стали в дуговых печах большой садки заключается в исключении неконтролируемых вскипаний ванны и выбросов металла и повышении безопасности работы обслуживающего персонала. Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа заключается в том, что на опытных плавках стали ШХ15 достигнуто снижение расхо да железной руды на 9,7 кг/т, нанести на 1,6 кг/т, плавикового шпата на 4,9 кг/т, повышение расхода шамот jHOro боя на 3,1 кг/т, снижение рас;хода технологической электроэнергии на 23 кВт-ч/т, повышение расхода кис лорода на 1,. Суммарная эконо мическая эффективность при выплавке только стали марки ШХ15 (220 тыс т в год) составляет более 200 тыс,руб Предлагаемый способ не требует значительных дополнительных капиталь шлх затрат и легко реализуется на действующих печах большой садки, Формула изобретения 1. Способ выплавки стали в дуговых печах, включающий завалку и расплавление шихты, скачивание части шлака периода плавления, наведение нового шлака, например присаедкой извести и шамотного боя, -продувку , металла кислородом, отличающийся тем, что, с целью исключения неконтролируемых вскипаний ванны и выбросов металла, продувку кислородом ведут при температуре металла, превышающей температуру линии ликвидуса на 70-120С, с периодическими присадками смеси извести и шамотного боя в количестве 10-30 кг/т с соот-г ношением компонентов в смеси 3-2 : (1-0,5),. 2.Способ ПОП.1, отличающийся тем, что продувку кислородом ведут одновременно через сводовую фурму и.погружаемую трубку а течение 50-85% длительности окислительного периода при соотношении объемов вдуваемого кислорода через и трубку соответственно (3-1): ;i-3) и суммарнсял расходе 0,050,6 м /т-мин. 3.Способ по п. 2, отличающий с я тем, что кислород через трубку вводят в металл под углом 10-25 . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Еднерал Ф.П. Электрометаллургия стали и ферросплавов. М., Металлургия, 1977, с. 103-114. 2.Заявка ФРГ 235624, кл. С 21 С 5/52, 1976.