Способ выплавки стали в основной дуговой электропечи

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В ОСНОВНОЙ ДУГОВОЙ ЭЛЕКТРОПЕЧИ(71) Заявитель Республиканское унитарное предприятие Белорусский металлургический завод(72) Авторы Дьяченко Юрий Владимирович Фоменко Александр Петрович Лейнвебер Евгений Иванович Якшук Дмитрий Станиславович Можаровский Олег Викторович Филиппов Вадим Владимирович(73) Патентообладатель Республиканское унитарное предприятие Белорусский металлургический завод(57) Способ выплавки стали в основной дуговой электропечи, включающий завалку шихты, плавление, наводку шлака и продувку кислородом, отличающийся тем, что при плавлении шихты основность шлака поддерживают 1,8-2,8 присадкой кварцевого песка, при этом массу присаживаемого на плавку песка определяют по формуле МпескаК (0,85 Мизв - 0,092 Мгуб ) - 0,014 Мчуг - 0,0042 Ммет завалки,6036 1 где Мпеска - масса присаживаемого на плавку песка, кг К - коэффициент, составляющий 0,357-0,555 и определяемый как величина обратная требуемой основности шлака Мизв - масса извести на плавку, кг Мгуб- масса губчатого железа прямого восстановления на плавку, кг Мчуг - масса передельного чугуна на плавку, кг Ммет завалки - масса металлозавалки без губчатого железа прямого восстановления на плавку, кг.(56)1370150 1, 1988.2113504 1, 1998.95100020 1, 1996.2096491 1, 1997.0655508 1, 1995.0470067 3, 1992.01201415 , 1989. Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к выплавке качественной стали в дуговых электропечах с основной футеровкой, и может быть использовано для выплавки стали для металлокорда и бортовой проволоки. В качестве прототипа принят способ выплавки стали в дуговых сталеплавильных печах с основной футеровкой, включающий завалку шихты, плавление, продувку кислородом, наводку пенистого шлака за счет присадок шпата, кокса и извести, доводку 1. Недостаток прототипа состоит в том, что применение данного способа выплавки стали в дуговых печах с основной футеровкой при использовании шихты со средним содержанием кремнияменее 0,20 и состоящей из металлолома, чугуна и губчатого железа приводит к увеличению продолжительности плавки, расхода электроэнергии и к увеличению содержания азотав стали, вызванных снижением активности, жидкоподвижности и высоты пенистого шлака, степени экранирования электрических дуг шлаком из-за низкого поступления оксидов кремния в шлак при окислении кремния шихты и получения высокоосновного шлака с основностью /(2) более 2,8. Задача, решаемая изобретением, состоит в получении состава стали, обеспечивающего при последующем переделе повышение качества металлокорда и бортовой проволоки. Технический результат, получаемый при использовании изобретения, состоит в обеспечении требуемой основности шлака, увеличении его окислительной способности и снижении содержания азота в выплавленной стали. Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что способ выплавки стали в основной дуговой электропечи, включает завалку шихты, плавление, наводку шлака и продувку кислородом. По изобретению при плавлении шихты основность шлака поддерживают 1,82,8 присадкой кварцевого песка, при этом массу присаживаемого на плавку песка определяют по формуле МпескаК (0,85 Мизв - 0,092 Мгуб.) - 0,014 Мчуг - 0,0042 Ммет завалки,где Мпеска - масса присаживаемого на плавку песка, кг К - коэффициент, составляющий 0,357-0,555 и определяемый как величина обратная требуемой основности шлака Мизв - масса извести на плавку, кг Мгуб. - масса губчатого железа прямого восстановления на плавку, кг Мчуг - масса передельного чугуна на плавку, кг Ммет завалки - масса металлозавалки без губчатого железа прямого восстановления на плавку, кг. Параметры изменения коэффициента К выбраны исходя из условия получения основности шлака в пределах 1,8-2,8, получения максимальной высоты пенистого шлака, эффективного закрытия электрических дуг шлаком и минимизации содержания азота в металле. 1 При К более 0,555, определенного как, шлак низкоосновной, агрессивно воздействует 1,8 на футеровку печи и снижает ее стойкость, плохо вспенивается, снижается экранирование электрических дуг, увеличивается продолжительность плавки, расход электроэнергии. 2, шлак высокоосновной, не обеспечивает 2,8 получение требуемой жидкоподвижности и активности пенистого шлака и экранирования электрических дуг, что приводит к увеличению продолжительности плавки, расхода электроэнергии и не обеспечивает получение кондиционного металла по содержанию азота. Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана зависимость коэффициента активности оксидаот основности шлака, на фиг. 2 показана зависимость высоты пенистого шлака от основности, а на фиг. 3 - диаграмма состояния СаО-2. Активность и высота пенистого шлака повышается за счет получения и поддержания основности шлака в пределах 1,8-2,8, при которой увеличивается активность закиси железа в шлаке (фиг. 1), что в свою очередь увеличивает окислительную способность шлака,скорость окисления углерода и выделения пузырьков СО и в конечном итоге увеличивает высоту пенистого шлака (фиг. 2) и степень экранирования электрических дуг шлаком,приводящие к сокращению продолжительности плавки, снижению расхода электроэнергии, снижению содержания азота и повышению стойкости футеровки. При основности шлака более 2,8 весь кремнезем оказывается связанным в силикаты кальция. Избыточный оксид кальция связывается с оксидом железа в ферриты кальция,что приводит к уменьшению активности оксида железа в шлаке. При основности шлака менее 1,8 оксид железа связывается оксидом кремния и таким образом понижается активность железа в шлаке. Из диаграммы состояния -2 (фиг. 3) видно, что при введении в основной шлак оксида кремния температура плавления шлака понижается и соответственно понижается вязкость шлака и повышается его жидкоподвижность и вспениваемость. Получение основности шлака в указанных пределах (1,8-2,8) достигается путем введения в шлак кварцевого песка, массу которого определяли по формуле При К менее 0,357, определенного как МпескаК (0,85 Мизв - 0,092 Мгуб.) - 0,014 Мчуг - 0,0042 Ммет завалки,где Мпеска - масса присаживаемого на плавку песка, кг К - коэффициент, составляющий 0,357-0,555 и определяемый как величина обратная требуемой основности шлака Мизв - масса извести на плавку, кг Мгуб. - масса губчатого железа прямого восстановления на плавку, кг Мчуг - масса передельного чугуна на плавку, кг Ммет завалки - масса металлозавалки без губчатого железа прямого восстановления на плавку, кг. Пример осуществления способа. Пример 1. Экспериментальные плавки проводили в 100 т дуговых электропечах. В 100 т дуговую электропечь заваливали 50 т металлолома, 10 т чугуна. После отработки 14 тыс.кВтч производили подвалку остальной части металлошихты 40 т металлолома, 15 т чугуна. При плавлении шихты присаживали известь до 4800 кг и кварцевый песок. После расплавления шихты проводили окислительный период с использованием газообразного кислорода. При содержании углерода в металле не более 0,20 и температуре 1680-1710 С сталь выпускали в ковш. Массу кварцевого песка определяли в соответствии с расчетным выражением для получения основности шлака 1,8 ( заявленный предел) Мпеска 0,555(0,854800) - 0,01425000 - 0,00421150001431 для получения основности шлака 2,0 ( высота пенистого шлака) Мпеска 0,5(0,854800) - 0,01425000 - 0,00421150001207 3 6036 1 для получения основности шлака 2,8 ( заявленный предел) Мпеска 0,357(0,854800) - 0,01425000 - 0,0042115000624. Влияние присадки кварцевого песка на показатели контрольных плавок приведено в табл. 1. Таблица 1 Расход Содержание азота Основ- ПродолжительНомера пла- кварцевого Расход электров стали перед ность ность плавки вок песка на энергии, кВтч/т выпуском из шлака под током, мин плавку, кг ДСП,1 (прототип) 3,4 65 549 0,0046 2 624 2,8 60 509 0,0038 3 1207 2,0 57 492 0,0034 4 1431 1,8 59 498 0,0033 Пример 2. Экспериментальные плавки проводили в 100 т дуговых электропечах. В 100 т дуговую электропечь заваливали 55 т металлолома, 20 т чугуна. После отработки 20 тыс.кВтч производили непрерывную подачу в печь губчатого железа прямого восстановления (металлизованных окатышей) в количестве до 37 т. При плавлении шихты присаживали известь до 6200 кг и кварцевый песок. После расплавления шихты проводили окислительный период с использованием газообразного кислорода. При содержании углерода в металле не более 0,20 и температуре 1680-1710 С сталь выпускали в ковш. Массу кварцевого песка определяли в соответствии с расчетным выражением для получения основности шлака 1,8 ( заявленный предел) Мпеска 0,555(0,856200 - 0,09237000) - 0,01420000 - 0,004275000441 для получения основности шлака 2,0 ( высота пенистого шлака) Мпеска 0,5 (0,856200- 0,09237000) - 0,01420000 - 0,004275000338 для получения основности шлака 2,8 ( заявленный предел) Мпеска 0,357 (0,856200- 0,09237000) - 0,01420000 - 0,00427500072. Влияние присадки кварцевого песка на показатели контрольных плавок приведено в табл. 2. Таблица 2 Расход ОсновПродолжитель- Расход элек- Содержание азота в кварцевого ность ность плавки под троэнергии, стали перед выпуспеска на шлака током, мин кВтч/т ком из ДСП,плавку, кг 1 (прототип) 3,2 59 575 0,0038 2 72 2,8 58 569 0,0026 3 338 2,0 56 546 0,0023 4 441 1,8 57 554 0,0024 Таким образом, реализация технологической операции, предложенной в настоящем решении, позволяет оптимизировать шлаковый режим плавки, сократить продолжительность плавки в среднем на 3 минуты. При этом снижается расход электроэнергии в среднем на 6 и содержание азота в металле в среднем на 30 . Все это приводит к снижению себестоимости качественной стали, повышению ее качества и увеличению производительности дуговой сталеплавильной печи. Номера плавок Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.