способ выплавки рельсовой стали в дуговой электропечи
Классы МПК: | C21C5/52 получение стали в электрических печах |
Автор(ы): | Кузнецов Евгений Павлович (RU), Павлов Вячеслав Владимирович (RU), Годик Леонид Александрович (RU), Козырев Николай Анатольевич (RU), Обшаров Михаил Владимирович (RU), Оржех Михаил Борисович (RU), Ботнев Константин Евгеньевич (RU), Моренко Андрей Владимирович (RU), Шуклин Алексей Владиславович (RU) |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2004-07-13 публикация патента:
10.02.2006 |
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к способам выплавки рельсовой стали в дуговой электропечи. В печь заваливают металлолом, заливают жидкий чугун и присаживают известь. Расплавляют металлошихту, окисляют углерод газообразным кислородом. Проводят дефосфорацию путем присадки железной руды и извести. Известь вводят в составе смеси, содержащей известково-магнезиальный ожелезненный флюс и известь, при соотношении флюса и извести (0,15-0,50):1 в количестве 25-40 кг/т стали до получения в шлаке концентрации MgO=8-15%, а СаО не менее 35%. Осуществляют продувку газообразным кислородом для получения концентрации FeO в шлаке не менее 15%. Скачивают окислительный шлак через порог рабочего окна. Выпускают сталь в ковш с отсечкой печного шлака. Во время выпуска присаживают в ковш смесь извести и плавикового шпата в количестве соответственно 15-20 кг/т и 3-5 кг/т стали и силикомарганец в количестве 0,8-1,0 кг/т стали. Осуществляют доводку стали по химическому составу на агрегате типа «печь-ковш». Изобретение позволяет увеличить стойкость футеровки печи, снизить расход ферросплавов, повысить уровень механических свойств стали.
Формула изобретения
Способ выплавки рельсовой стали в дуговой электропечи, включающий завалку в печь металлолома, заливку жидкого чугуна, присадку извести, расплавление металлошихты, окисление углерода газообразным кислородом, дефосфорацию путем присадки железной руды и извести, скачивание окислительного шлака через порог рабочего окна, выпуск стали в ковш, присадку в ковш во время выпуска смеси извести, плавикового шпата и ферросплава, отличающийся тем, что известь вводят в составе смеси, содержащей известково-магнезиальный ожелезненный флюс и известь, при соотношении флюса и извести (0,15-0,50):1 в количестве 25-40 кг/т стали до получения в шлаке концентрации MgO=8-15%, а СаО не менее 35%, причем осуществляют продувку газообразным кислородом для получения концентрации FeO в шлаке не менее 15%, при выпуске стали в ковш осуществляют отсечку печного шлака, известь и плавиковый шпат в ковш присаживают в количестве соответственно 15-20 кг/т и 3-5 кг/т стали, а в качестве ферросплава вводят силикомарганец в количестве 0,8-1,0 кг/т стали и осуществляют доводку стали по химическому составу на агрегате типа "печь-ковш".
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам выплавки рельсовой стали в дуговой электропечи.
Известен выбранный в качестве прототипа способ выплавки рельсовой стали, включающий завалку в дуговую электросталеплавильную печь металлолома, чугуна и извести, расплавление металлошихты, окисление углерода газообразным кислородом, дефосфорацию путем присадки железной руды и извести, скачивание окислительного шлака через порог рабочего окна, раскисление стали и шлака в печи, последующий выпуск стали под печным шлаком в ковш, присадку в ковш во время выпуска смеси, состоящей из извести, плавикового шпата, силикокальция и феррованадия, отличающийся тем, что в завалку дополнительно присаживают железную руду в количестве 4-5% от веса завалки, известь подают в количестве 4-8% от веса завалки, чугун присаживают в виде жидкого чугуна, который заливают сверху в печь после проплавления металлолома при расходе электроэнергии 220-320 КВт·ч/т металлолома в количестве 30-35% от веса завалки со скоростью 6-12 т/мин, при этом газообразный кислород подают с расходом 15-30 нм 3·ч/т стали, а температуру в печи при окислении углерода поддерживают не более 1680°С, железную руду и известь для дефосфорации присаживают с расходом 70-120 кг/т в соотношении соответственно (1-2):(2,5-3,5) с последующим спуском окислительного шлака, а расход присаживаемой в ковш во время выпуска стали смеси поддерживают в пределах 18-27 кг/т стали при соотношении в ней извести, плавикового шпата, силикокальция и феррованадия (1÷1.50):(0,30÷0,40):(0,50÷0,65):(0,07÷0,15) соответственно [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;
- значительная концентрация фосфора в стали в связи с поздним шлакообразованием в печи и рефосфорацией в связи с раскислением печного шлака и выпуском стали под печным шлаком;
- повышенная концентрация кислорода в стали в связи с попаданием окисленного печного шлака в ковш;
- высокий расход ферросплавов в связи с введением последних в печь и контактом с окисленным шлаком;
- повышенная загрязненность стали неметаллическими включениями эндогенного и экзогенного характера и в связи с этим низкий уровень механических свойств.
Известен также способ выплавки стали в конвертере, включающий ввод в конвертер металлического лома, заливку чугуна, продувку металла кислородом, присадку извести и в качестве шлакообразующего материала ожелезненного известково-магнезиального флюса [2].
Существенными недостатками изобретения являются:
1. Количество вводимого MgO с ожелезненным известково-магнезиальным флюсом приводит к получению в шлаке более 15% MgO, вследствие чего формируются густые магнезиальные шлаки, снижающие степень дефосфорации стали и способствующие увеличению загрязненности стали неметаллическими включениями экзогенного характера. Кроме того, густые магнезиальные шлаки способствуют оголению зеркала металла и насыщению стали газами (азотом, кислородом и водородом), при этом уровень механических свойств стали заметно снижается.
2. Использование заявляемой для кислородного конвертера шлаковой системы для дуговых электросталеплавильных печей приводит к низкой вспенивающей способности шлака, в результате чего снижается экранирование дуг шлаком, за счет чего интенсивное излучение дуг приводит в ряде случаев к прогару водоохлаждаемых панелей и эрозии футеровки печи.
Желаемыми техническими результатами изобретения являются: увеличение стойкости футеровки печи, снижение расхода ферросплавов, повышение степени дефосфорации стали, снижение уровня загрязненности стали неметаллическими включениями и повышение уровня механических свойств стали.
Для этого предлагается способ выплавки рельсовой стали в дуговой электропечи, включающий завалку в печь металлолома, заливку жидкого чугуна, присадку извести, расплавление металлошихты, окисление углерода газообразным кислородом, дефосфорацию путем присадки железной руды и извести, скачивание окислительного шлака через порог рабочего окна, выпуск стали в ковш, присадку в ковш во время выпуска смеси извести, плавикового шпата и ферросплавов, отличающийся тем, что известь вводят в составе смеси, содержащей известково-магнезиальный ожелезненный флюс и известь, при соотношении флюса и извести (0,15-0,50):1 в количестве 25-40 кг/т стали до получения в шлаке концентрации MgO=8-15%, а СаО не менее 35%, причем осуществляют продувку газообразным кислородом для получения концентрации FeO в шлаке не менее 15%, при выпуске стали в ковш осуществляют отсечку печного шлака, известь и плавиковый шпат в ковш присаживают в количестве соответственно 15-20 кг/т стали и 3-5 кг/т стали, а в качестве ферросплава вводят силикомарганец в количестве 0,8-1,0 кг/т стали, и осуществляют доводку стали по химическому составу на агрегате типа "ковш-печь".
Заявляемые пределы подобраны исходя из следующих предпосылок.
Для формирования требуемого для плавки шлака и обеспечения концентрации MgO÷8-15% и СаО не менее 35% соотношение смеси, содержащей известково-магнезиальный ожелезненный флюс и известь должно быть в пределах соответственно (0,15÷0,50):1.
Количество смеси менее 25 кг/т не обеспечивает требуемый уровень дефосфорации, а также требуемое "укрывное" свойство шлака от проникновения газов из атмосферы печи в сталь.
При количестве смеси более 40 кг/т стали значительно увеличивается количество печного шлака, что приводит к потерям тепловой энергии на нагрев шлака и повышению эксплуатационных затрат.
При концентрации FeO менее 15% в связи с высокой вязкостью шлака снижается степень дефосфорации и повышается загрязненность стали неметаллическими включениями экзогенного характера.
Исключение операции раскисления стали и шлака в печи позволяет исключить восстановление фосфора из шлака и переход его в сталь, в связи с чем в сочетании с отсечкой шлака общий уровень фосфора в стали, выплавленной без раскисления значительно ниже, чем с раскислением стали и шлака в печи.
Для формирования в ковше шлака с целью снижения загрязненности стали неметаллическими включениями и десульфурации в период выпуска плавки в ковш присаживаются известь и плавиковый шпат. При присадке в ковш извести менее 15 кг/т стали и плавикового шпата менее 3% не удается обеспечить требуемые рафинировочные свойства шлака, а при увеличении присадки извести более 20 кг/т стали и плавикового шпата более 5% возрастают тепловые потери и эксплуатационные затраты.
С целью снижения окисленности стали и легирования стали марганцем осуществляется присадка силикомарганца на нижний предел выплавляемой стали, что составляет 0,8-1,0 кг/т стали. С целью снижения "угара" ферросплавов легирование стали в печи и в ковше перенесено на агрегат типа "ковш-печь".
Заявляемый способ выплавки рельсовой стали в дуговой электропечи был реализован при выплавке рельсовой стали марок НЭ76Ф и Э76Ф в дуговых электросталеплавильных печах типа ДСП-100И7 с трансформаторами 95 МВА.
На опытных плавках использовался известково-магнезиальный флюс, содержащий, мас.%: FeOобщ=5,0-9,0%; СаОобщ>51,0%; MgO>28,0%; SiO2<5,0%; S<0,06%; P<0,06%; ппп - менее 3%. Размер кусков - 13-60 мм. Температура флюса - 1300-1380°С.
Выплавка осуществлялась по следующей схеме. Завалка состояла из металлолома и жидкого чугуна. В печь в период плавления присаживалась смесь, состоящая из известково-магнезиального ожелезненного флюса и извести в количестве 2500-4000 кг на плавку в соотношении (0,15-0,50):1. При этом обеспечивалась концентрация MgO=8-15%, СаО>35%, FeO>15%. Шлак и сталь в печи не раскислялись. Выпуск был организован с отсечкой печного шлака, в ковш во время выпуска присаживались 1500-2000 кг извести и 300-500 кг плавикового шпата, а также в зависимости от концентрации марганца в стали 800-1000 кг силикомарганца МнС17. Дальнейшую доводку стали (присадку феррованадия, силикокальция и других ферросплавов) проводили на агрегате "ковш-печь".
Заявляемый способ позволил увеличить стойкость футеровки на 6-8%, повысить степень дефосфорации стали в среднем на 3,7%, снизить расход ферросплавов: кремнийсодержащих на 15-18%, марганецсодержащих на 1,5%, ванадийсодержащих на 1,5-3,0%, кальцийсодержащих - в 1,5-2,5 раза, снизить длину строчки оксидных включений на 0,1-0,2 мм; повысить ударную вязкость рельсовой стали в среднем на 0,05 МДж/м2.
Источники информации
1. Пат. РФ №2197536, кл. С 21 С 5/52, 7/06.
2. Пат. РФ №2164952, кл. С 21 С 5/28.
Класс C21C5/52 получение стали в электрических печах