способ получения стали

Формула изобретения

Способ получения стали, включающий завалку в дуговую электросталеплавильную печь металлолома, заливку чугуна, расплавление металлошихты, окисление углерода газообразным кислородом с дефосфорацией стали, скачивание шлака через порог рабочего окна, выпуск стали в ковш с осечкой печного шлака и доводку стали по химическому составу, отличающийся тем, что во время плавления металлошихты вводят смесь, содержащую магнезитовый порошок фракции 1-10 мм, и известь при соотношении магнезитового порошка к извести 1:(3,2-8,0) в количестве 3,5-7,8% от массы плавки до достижения концентрации в шлаке MgO=6-17%, CaO=30-60%, продувку газообразным кислородом производят до достижения концентрации в шлаке FeO=13-43%, а при выпуске стали в ковш осуществляют присадку извести и плавикового шпата в количестве соответственно 0,6-2,0% и 0,1-0,3% от массы жидкой стали и осуществляют доводку стали по химическому составу на агрегате типа «ковш-печь».

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам получения стали в дуговых электросталеплавильных печах.

Известен выбранный в качестве прототипа способ получения стали в дуговой электросталеплавильной печи, включающий завалку в печь металлолома, заливку чугуна, расплавление металлошихты, окисление углерода газообразным кислородом, дефосфорацию стали путем присадок порций железной руды или агломерата и извести, скачивание шлака через порог рабочего окна, выпуск стали в ковш и присадку извести, раскислителей и легирующих, отличающийся тем, что известь во время плавления вводят в составе смеси, содержащей известково-магнезиальный ожелезненный флюс и известь, при соотношении флюса к извести (0,15-0,50):1 в количестве 2,5-4,0% от массы плавки до достижения концентрации в шлаке MgO 8-15%, CaO 35-55%, при этом производят продувку газообразным кислородом для получения концентрации FeO не менее 15%, при выпуске стали в ковш осуществляют отсечку печного шлака, а известь в ковш присаживают в количестве 1,7-2,5% от массы жидкой стали [1].

Существенными недостатками данного способа получения стали являются:

- высокий износ футеровки в связи с пониженной концентрацией оксидов магния в первичном шлаке и насыщением шлака оксидами магния из огнеупорной кладки печи;

- повышенный «угар» раскислителей и легирующих в связи с выбранной схемой присадки ферросплавов;

- высокая себестоимость выплавленной стали, связанная с применением специально подготовленного ожелезненного флюса.

Известен также способ выплавки стали в конвертере, включающий ввод в конвертер металлического лома, заливку чугуна, продувку металла кислородом, присадку извести и использование в качестве шлакообразующего материала ожелезненного известково-магнезиального флюса [2].

Существенными недостатками изобретения являются:

- количество вводимого MgO с ожелезненным известково-магнезиальным флюсом приводит к получению MgO в шлаке более 17%, что влияет на формирование густых магнезиальных шлаков, обладающих низкой реакционной способностью, вследствие чего увеличивается загрязненность стали неметаллическими включениями, кроме того, происходит оголение зеркала металла, в результате чего сталь насыщается азотом, кислородом и водородом. Все вышеперечисленные параметры снижают уровень механических свойств стали;

- при использовании заявленной шлаковой системы в дуговой электросталеплавильной печи вследствие низкой вспенивающей способности снижается экранирование дуг шлаком, а это за счет интенсивного излучения приводит к прогару водоохлаждаемых панелей и эрозии футеровки печи;

- использование известково-магнезиального флюса связано с увеличением себестоимости выплавляемой стали.

Желаемыми техническими результатами изобретения являются увеличение стойкости футеровки печи, сокращение расхода ферросплавов, повышение механических свойств стали и снижение себестоимости выплавляемой стали.

Для этого предлагается способ получения стали, включающий завалку в дуговую электросталеплавильную печь металлолома, заливку чугуна, расплавление металлошихты, окисление углерода газообразным кислородом с дефосфорацией стали, скачивание шлака через порог рабочего окна, выпуск стали с отсечкой печного шлака и доводку стали по химическому составу, при котором во время плавления металлошихты вводят смесь, содержащую магнезитовый порошок фракции 1-10 мм и известь, при соотношении магнезитового порошка к извести 1:(3,2-8,0) в количестве 3,5-7,8% от массы плавки до достижения концентрации в шлаке MgO 6-17%, CaO 30-60%, продувку газообразным кислородом производят до достижения концентрации в шлаке FeO 13-43%, а при выпуске стали в ковш осуществляют присадку извести и плавикового шпата в количестве соответственно 0,6-2,0% и 0,1-0,3% от массы жидкой стали и осуществляют доводку стали по химическому составу на агрегате типа «ковш- печь».

Заявляемые пределы подобраны исходя из следующих предпосылок экспериментальным путем. Соотношение смеси, содержащей магнезитового порошка и извести в пределах соответственно 1:(3,2-8,0), обеспечивает оптимальную концентрацию MgO в шлаке 6-17%. Причем при присадке в печь фракции магнезитового порошка менее 1 мм наблюдается вынос последнего в газоотсос печи, а при увеличении фракции более 10 мм затрудняет формирование печного шлака. Содержание MgO не более 17% обеспечивает требуемую концентрацию в шлаке при присадке материала.

Количество смеси 3,2-8,0% от массы плавки выбрано исходя из рафинирующей способности шлака. При снижении количества смеси менее 3,2% не достигаются требуемые «защитные» свойства шлака, а при увеличении более 8,0% требуются дополнительные потери электроэнергии на нагрев шлака, в связи с чем повышаются затраты.

При концентрации менее 30% СаО невозможно обеспечить требуемые рафинирующие свойства шлака, а при повышении СаО более 60% формируются густые малореакционные шлаки, возрастают необоснованные затраты на известь, а также увеличиваются затраты тепла на плавление шлака.

При снижении концентрации FeO менее 13% происходит замедление процесса обезуглероживания и увеличивается длительность плавки. При превышении концентрации FeO более 43% происходит интенсивная эрозия футеровки, а также наблюдается повышенный расход газообразного кислорода без снижения длительности плавки.

В связи с отсечкой печного шлака в ковш присаживается известь и плавиковый шпат, количество извести и плавикового шпата выбрано исходя из рафинирующей и теплоизолирующей способности ковшевого шлака. При присадке в ковш извести в количестве менее 0,6% от массы жидкой стали и плавикового шпата в количестве менее 0,1% от массы жидкой стали велики теплопотери через шлак; при количестве извести более 2,0% от массы жидкой стали и плавикового шпата в количестве более 0,3% от массы жидкой стали необходимо значительное количество тепла для расплавления смеси.

Доводку стали на агрегате «ковш-печь» производят с целью снижения расхода ферросплавов.

Заявляемый способ получения стали был реализован при выплавке стали в дуговых электросталеплавильных печах ДСП-100Н10 с трансформатором 95МВА. Выплавка проводилась по следующей схеме. Завалка состояла из металлолома и жидкого чугуна. В печь в период плавления присаживалась смесь, состоящая из магнезитового порошка и извести в количестве 3500-7800 кг на плавку. При этом обеспечивалась концентрация MgO 6-17%, CaO 30-60% и FeO 13-43%.

В опытах использовался магнезитовый порошок, получаемый разделкой использованного кирпича из подин дуговых электросталеплавильных печей путем дробления (фракция 1-10 мм), содержащий, мас.%: FeO_общ 8,9%; CaO_общ 20%; MgO 74,0%; SiO₂ 1,0%.

После достижения требуемой температуры, а также концентраций углерода и фосфора в стали сталь выпускалась из печи с отсечкой шлака. В ковш во время выпуска присаживалась известь в количестве 600-2000 кг, плавиковый шпат. Доводка по химическому составу производилась на агрегатах типа «печь-ковш».

Заявляемый способ позволил увеличить стойкость футеровки на 1,5-4,2%, снизить расход ферросплавов: кремнийсодержащих на 11%, марганецсодержащих на 0,5%, ванадийсодержащих на 0,6%, снизить длину строчки оксидных включений на 0,15-0,20 мм, повысить ударную вязкость стали в среднем на 0,012 МДж/м², снизить себестоимость выплавляемой стали на 0,64-1,8 руб./т стали.

Источники информации

1. Пат. РФ № 2269577, МПК⁷ С21С 5/52.

2. Пат. РФ № 2164952, МПК⁷ С21С 5/28.