Способ выплавки стали в дуговой электропечи

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В ДУГОВОЙ ЭЛЕКТРОПЕЧИ(71) Заявитель Республиканское унитарное предприятие Белорусский металлургический завод(72) Авторы Андрианов Николай Викторович Чичко Александр Николаевич Кукуй Давыд Михайлович Маточкин Виктор Аркадьевич Чичко Андрей Анатольевич Соболев Владимир Фдорович Пивцаев Виталий Васильевич(73) Патентообладатель Республиканское унитарное предприятие Белорусский металлургический завод(57) Способ выплавки стали в дуговой электропечи, включающий завалку в печь металлолома, плавление металлошихты, продувку газообразным кислородом до получения в шлаке 17-22 оксида железа, дефосфорацию, скачивание окислительного шлака через порог рабочего окна и отсечку печного шлака при выпуске стали в ковш, отличающийся тем,что дефосфорацию осуществляют путем ввода извести в количестве, необходимом для получения в шлаке не менее 30, и необожженного металлургического доломита в количестве 8-10 кг на тонну жидкой стали, при этом известь вводят в период от плавления металлошихты до расхода печью 70-75 общего количества затрачиваемой на плавку электроэнергии, а доломит вводят после расхода печью 60-70 затрачиваемой на плавку электроэнергии и не позднее 5 мин до выпуска стали в ковш, причем доломит вводят путем непрерывного вдувания с постоянной скоростью подачи или порциями массой не более 100 кг с интервалом не менее 30 с. Изобретение относится к области черной металлургии. В частности, может быть использовано при выплавке стали в дуговой электропечи. Известен выбранный в качестве прототипа способ выплавки рельсовой стали в дуговой электропечи 1, включающий завалку в печь металлолома и присадку извести. В ходе выплавки расплавляют металлошихту, окисляют углерод продувкой газообразным кислородом, проводят дефосфорацию путем присадки извести, при этом известь вводят до получения в шлаке концентрации СаО не менее 35 . Осуществляют продувку газообразным кислородом для получения концентрациив шлаке не менее 15 . Недостатком прототипа является использование дорогостоящих известково-магнезиального ожелезненного флюса и извести. Использование в целях окисления фосфора железной руды и связанные с этим энергозатраты. Недостаточная теплоизолирующая способность шлака вследствие его плохого вспенивания. 11433 1 2008.12.30 Задача, решаемая изобретением, заключается в частичной замене извести на более дешевый доломит, в экономии электроэнергии за счет дополнительного вспенивания шлака при разложении сырого металлургического доломита и улучшения за счет этого эффекта теплоизолирующих свойств шлака, в использовании большего количества газообразного кислорода. Это позволяет снизить затраты на шлакообразующие материалы,отказаться от использования железной руды, сократить удельный расход извести и электроэнергии. Технический результат состоит в улучшении вспениваемости шлака, что обеспечивает улучшение теплоизоляции поверхности металла, а также загущении шлака на заключительной стадии окислительного рафинирования, что препятствует протеканию процесса рефосфоризации. Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что способ выплавки стали в дуговой электропечи включает завалку в печь металлолома, плавление металлошихты, продувку газообразным кислородом до получения в шлаке 17-22 оксида железа,дефосфорацию, скачивание окислительного шлака через порог рабочего окна и отсечку печного шлака при выпуске стали в ковш. По изобретению дефосфорацию осуществляют путем ввода извести в количестве, необходимом для получения в шлаке не менее 30 СаО, и необожженного металлургического доломита в количестве 8-10 кг на тонну жидкой стали. При этом известь вводят в период от плавления металлошихты до расхода печью 70-75 общего количества затрачиваемой на плавку электроэнергии, а доломит вводят после расхода печью 60-70 затрачиваемой на плавку электроэнергии и не позднее 5 мин до выпуска стали в ковш. Причем доломит вводят путем непрерывного вдувания с постоянной скоростью подачи или порциями массой не более 100 кг с интервалом не менее 30 с. Положительный эффект действия необожженного доломита обусловлен его разложением при нагревании по уравнению 332 СО 2. При этом одновременно образуются пузырьки углекислого газа, которые способствуют более эффективному формированию шлаковой пены, а также мелкодисперсные частицы оксидови СаО. Данные частицы хорошо смачиваются шлаком, а также способствуют зарождению на их поверхности новых пузырьков газа. Попадая в промежутки между пузырьками, мелкодисперсные частицы производят упрочняющий эффект на шлаковую пену, а также затрудняют отток из нее жидкой фазы, что увеличивает стойкость пены. Образовавшийся при разложении доломита оксид магния постепенно растворяется в шлаке, что способствует достижению предела растворимости по этому компоненту, благодаря чему шлак становится менее агрессивным по отношению к футеровке на основе оксида магния. В процессе выбора наиболее оптимального количества шлакообразующих материалов были проведены серии экспериментальных плавок с повышенным использованием необожженного доломита (серии 1-2 в таблице). Полученные данные затем были сопоставлены с показателями сравнительных плавок (серии 3-9 в таблице). Скорость подачи кислорода устанавливалась из расчета обеспечения содержания оксида железа в шлаке в пределах 20-22 , содержание оксида магния при этом не превышало предела его растворимости. Усредненные параметры и расходы шлакообразующих материалов по каждой из серии плавок приведены в таблице. 11433 1 2008.12.30 Удельные расходы на тонну стали Продолжительность Все шлаИзвесть, Доломит,Электроэнерплавки под токообракг кг гия, кВтч ком, мин зующие, кг 1 4 112,3 31,9 9,4 36,6 381,1 41,8 2 5 112,2 27,1 7,9 31,1 410,6 46,0 3 16 111,4 35,6 0,0 37,2 406,8 44,6 4 12 112,5 43,3 3,7 44,9 411,5 44,8 5 17 110,0 39,3 4,8 41,7 413,5 44,1 6 14 111,5 37,6 4,7 39,9 404,3 43,1 7 8 110,8 35,5 4,0 37,5 400,9 42,4 8 15 109,9 37,8 3,6 39,8 408,4 42,9 9 18 109,1 40,3 4,6 44,2 432,2 45,2 Примечание общий массовый расход шлакообразующих вычислялся с учетом потери массы при разложении сырого доломита, т.е. уменьшения его массы вдвое. Данные экспериментальных плавок показали, что для 1-й серии экспериментальных плавок по сравнению с 3-й серией сравнительных при примерно одинаковом общем расходе введенных в печь шлакообразующих материалов (примерно 37 кг/т) использование сырого доломита способствует уменьшению удельных энергозатрат с 406,8 до 381,1 кВтч/т жидкого, а также уменьшению продолжительности плавки под током с 44,6 по 41,8 мин для 2-й серии при снижении общего расхода шлакообразующих материалов до 31 кг/т наблюдается возрастание энергозатрат и продолжительности плавок, по всей видимости обусловленное ухудшением теплоизоляции металла вследствие недостаточной толщины шлака для 3-9 серий сравнительных плавок при возрастании общего количества шлакообразующих материалов с учетом потери массы при разложении свыше 36 кг/т наблюдается возрастание удельных затрат электроэнергии и времени плавки под током. Эффект экономии электроэнергии при замене извести на более дешевый доломит может быть обусловлен улучшением теплоизолирующих свойств шлака за счет дополнительного вспенивания при разложении сырого металлургического доломита. При этом баланс между затратами энергии на разложение доломита и ее экономией за счет лучшей теплоизоляции металла шлаковой пеной наилучшим образом реализуется при количестве извести 3500-4000 кг на плавку или 31,5-36 кг/т стали. При меньшем количестве извести формируется недостаточное количество шлака, обладающего малой теплоизолирующей способностью, что приводит к возрастанию тепловых потерь от поверхности металла и электрических дуг. При большем количестве используемых шлакообразующих возрастают потери тепла на их нагрев. Исследование влияния доли доломита в общей массе шлакообразующих на удельный расход электроэнергии показало, что при общей массе извести и доломита (в пересчете на твердый остаток) до 4500 кг энергозатраты незначительно снижаются с увеличением количества присаживаемого доломита. В то время как при большей общей массе извести и доломита наблюдается возрастание энергозатрат с увеличением доли доломита. Это дополнительно подтверждает установленные пределы оптимальных расходов материалов. Таким образом, в установленных пределах используемой массы шлакообразующих целесообразна замена части извести на более доступный доломит. Максимальное количество присаживаемого доломита ограничивается достижением предела растворимости оксида магния в шлаке, который для основных сталеплавильных шлаков составляет около 57 . Во избежание чрезмерного загущения шлака концентрация оксида магния не должна превышать предел его растворимости более чем на 2 . 3 11433 1 2008.12.30 Изучение влияния режима ввода доломита на дефосфорацию металла показало, что ввод большого количества доломита на ранней стадии плавления металла не является оправданным, т.к. способствует загущению шлака и поэтому снижает скорость протекания химических реакций, а также его дефосфорирующую способность. Однако непрерывный режим ввода доломита на заключительной стадии плавки (в период окислительного рафинирования) способствует затруднению рефосфорации металла вледствие загущения шлака на плавках с вводом доломита полностью в начальный период плавления металла (до расходования 12000 кВтч) конечное содержание фосфора в металле выросло относительно начального (после расплавления шихты) в среднем на 32 , при вводе половины количества доломита в начальный период, а оставшейся половины непрерывно по ходу окислительного рафинирования рост содержания фосфора составил в среднем 11 , при вводе всей части доломита в период окислительного рафинирования конечное содержание фосфора уменьшилось относительно начального на 3 . Способ выплавки стали осуществляют следующим образом. После завалки в дуговую электропечь металлолома присаживают известь и производят расплавление металлошихты, при этом известь вводят до получения содержания СаО в шлаке не менее 30 , ввод извести осуществляется в период плавления металлошихты, заканчиваясь до расходования печью 70-75 от общего количества затрачиваемой на плавку электроэнергии. Введение необожженного металлургического доломита начинается после расходования 6070 от общего количества затрачиваемой на плавку электроэнергии и заканчивается не позднее чем за 5 мин до выпуска металла из печи. Введение доломита осуществляется вдуванием в непрерывном режиме с постоянной скоростью подачи либо порциями массой не более 100 кг с и интервалом не менее 30 с. Продувку газообразным кислородом осуществляют весь период выплавки стали до получения концентрации оксида железа в шлаке 17-22 . Дефосфорацию осуществляют путем присадки извести. Скачивание окислительного шлака производят через порог рабочего окна. Выпуск стали производят в ковш с отсечкой печного шлака при выпуске. Источники информации 1. Патент РФ 2269578, МПК 21 С 5/52, 2006 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4