PL223097B1 - Frother slag for smelting process of steel - Google Patents
Frother slag for smelting process of steelInfo
- Publication number
- PL223097B1 PL223097B1 PL404231A PL40423113A PL223097B1 PL 223097 B1 PL223097 B1 PL 223097B1 PL 404231 A PL404231 A PL 404231A PL 40423113 A PL40423113 A PL 40423113A PL 223097 B1 PL223097 B1 PL 223097B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- weight
- steel
- frother
- carbon
- dust
- Prior art date
Links
Landscapes
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
- Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)
Description
Opis wynalazkuDescription of the invention
Przedmiotem wynalazku jest spieniacz żużla do procesu wytopu stali, zwłaszcza w elektrycznym piecu łukowym.The present invention relates to a slag foamer for the steel smelting process, in particular in an electric arc furnace.
Obecnie dominują dwa sposoby wytwarzania stali. Pierwszy sposób wytwarzania realizowany jest w tak zwanych hutach zintegrowanych, wytwarzających surówkę żelaza w wielkich piecach i przerabiających ją na stal w konwertorach tlenowych z udziałem złomu stalowego. Druga metoda wytwarzania stali realizowana jest w oparciu o złom stalowy w procesie elektrycznym w stalowniach wyposażonych w piece łukowe. Stalownie elektryczne wykorzystują energię łuku elektrycznego do wytapi ania stali. Proces ten oparty jest na złomie stalowym, głównie zbiórkowym - poamortyzacyjnym jak i obiegowym z poszczególnych wydziałów huty. Dzięki temu proces ten jest znacznie mniej energochłonny w porównaniu z procesem wytwarzania stali w hutach zintegrowanych w układzie wielki piec - konwertor tlenowy, a jednocześnie odgrywa ważną rolę w recyklingu tego surowca wtórnego.Currently, two methods of producing steel dominate. The first method of production is carried out in so-called integrated steel mills, producing pig iron in blast furnaces and converting it into steel in oxygen converters with the participation of steel scrap. The second method of producing steel is based on steel scrap in an electric process in steel mills equipped with arc furnaces. Electric steel mills use the energy of an electric arc to smelt steel. This process is based on steel scrap, mainly collection - post-amortization and circulation scrap from individual departments of the steelworks. As a result, this process is much less energy-consuming compared to the steel production process in steel mills integrated in the blast furnace-oxygen converter system, and at the same time plays an important role in the recycling of this secondary raw material.
Łukowy piec elektryczny składa się z trzonu wyłożonego materiałami ogniotrwałymi i górnej części pancerza z chłodzonymi wodą panelami, oraz chłodzonego wodą sklepienia. Elektrody służące do dostarczania energii elektrycznej przechodzą przez sklepienie pieca. Sklepienie może być obracane na bok w celu załadowania złomu do pieca. Sklepienie posiada także dodatkowy otwór, przez który z pieca do odpylni odprowadzane są gazy odlotowe powstające w wyniku reakcji związanych z proc esem wytwarzania stali.The electric arc furnace consists of a hearth lined with refractory materials and an upper armor with water-cooled panels, and a water-cooled vault. The electrodes for the supply of electricity pass through the roof of the furnace. The canopy can be turned sideways to load the scrap into the furnace. The vault also has an additional opening through which waste gases resulting from reactions related to the steelmaking process are discharged from the furnace to the dedusting plant.
Podstawowym tworzywem żelazonośnym do produkcji stali elektrycznej jest złom stalowy. Pozostałe materiały wykorzystywane w procesie to:The basic ferrous material for the production of electric steel is steel scrap. The other materials used in the process are:
- topniki - materiały żużlotwórcze (głównie palone wapno i wapno dolomitowe),- fluxes - slag-forming materials (mainly burnt lime and dolomite lime),
- nawęglacze (węgiel, złom elektrod węglowych, koks),- carburizers (coal, scrap carbon electrodes, coke),
- dodatki stopowe (głównie żelazostopy),- alloying additives (mainly ferroalloys),
- odtleniacze (glin, żelazokrzem i żelazo-krzemo-mangan),- deoxidizers (aluminum, ferrosilicon and iron-silicon-manganese),
- spieniacze żużla (rozdrobnione materiały węglowe).- slag foaming agents (pulverized coal materials).
Nowoczesne piece zaprojektowane są w sposób umożliwiający maksymalizację zdolności roztapiania przy optymalizacji zużycia energii elektrycznej i chemicznej. Po załadowaniu pierwszego kosza piec zamykany jest sklepieniem i elektrody są opuszczane w celu zainicjowania łuku. Początkowo praca odbywa się przy wykorzystaniu niskiej mocy, aby zminimalizować zużycie wyłożenia og niotrwałego ścian i sklepienia pieca w wyniku ograniczenia promieniowania cieplnego. Dodatkowa energia cieplna dostarczana jest w wyniku pracy palników paliwowo-tlenowych. Palniki umieszczane są w ścianach pieca i w oknie w celu roztopienia wsadu w tzw. zimnych miejscach. Najczęściej stosowanym paliwem w palnikach jest gaz ziemny. Gdy elektrody całkowicie zagłębią się w złomie moc prądu można zwiększyć. Po roztopieniu pierwszego kosza złomu ładuje się kolejny. Świeżenie kąpieli metalowej rozpoczyna się po roztopieniu części wsadu. Proces ten kontynuuje się po roztopieniu całego złomu do momentu uzyskania wymaganej zawartości węgla w stali. Do świeżenia kąpieli metalowej (utleniania węgla i innych niepożądanych domieszek takich jak fosfor) zwykle stosuje się tlen gazowy wdmuchiwany za pomocą lancy. Tlen może być także wdmuchiwany w celu dopalenia tlenku węgla pochodzącego z wypalania węgła. Stosowanie tlenu powoduje znaczący wzrost ilości wytwarzanych gazów i wyziewów, składających się z CO i CO2, bardzo drobnych cząstek tlenku żelaza i innych produktów procesu utleniania. Wdmuchiwanie tlenu powoduje także utlenianie żelaza i wzrost temperatury kąpieli metalowej w wyniku egzotermicznej reakcji utleniania. Tlenki żelaza przechodzą do żużla i można je z powrotem zredukować do metalicznego żelaza w wyniku wdmuchiwania węgla. Utworzony CO i CO2 powodują spienienie żużla, który zakrywa końce elektrod i zwiększa efektywność grzania łukiem poprzez stabilizację samego łuku oraz zmniejszenie strat ciepła w wyniku promieniowania. Żużel stanowi więc produkt uboczny procesu stalowniczego, jednak odgrywa zasadniczą rolę w przebiegu procesu rafinacji stali i decyduje o jej jakości. Do podstawowych zadań żużla w procesach stalowniczych należą:Modern furnaces are designed to maximize melting capacity while optimizing electricity and chemical energy consumption. After loading the first basket, the furnace is closed with a vault and the electrodes are lowered to initiate the arc. Initially, the work is carried out at low power to minimize the wear of the refractory lining of the walls and the furnace roof by limiting radiant heat. Additional heat energy is provided as a result of the operation of the fuel-oxygen burners. Burners are placed in the walls of the furnace and in the window in order to melt the charge into the so-called cold places. The most common fuel used in burners is natural gas. When the electrodes are completely immersed in the scrap, the power of the current can be increased. After the first scrap basket is melted, the next one is loaded. Refreshing of the metal bath begins after part of the charge has melted. The process continues after all the scrap has been melted until the required carbon content in the steel is achieved. Gaseous oxygen, blown through a lance, is usually used to freshen the metal bath (oxidation of carbon and other undesirable impurities such as phosphorus). Oxygen may also be blown in to burn off carbon monoxide from the burning of the coal. The use of oxygen causes a significant increase in the amount of gases and fumes produced, consisting of CO and CO 2 , very fine particles of iron oxide and other products of the oxidation process. Injection of oxygen also causes iron oxidation and increases the temperature of the metal bath due to the exothermic oxidation reaction. The iron oxides pass into the slag and can be reduced back to metallic iron by blowing the carbon. The formed CO and CO 2 cause foaming of the slag that covers the ends of the electrodes and increases the efficiency of the arc heating by stabilizing the arc itself and reducing heat loss due to radiation. Thus, slag is a by-product of the steelmaking process, however, it plays an essential role in the course of the steel refining process and determines its quality. The basic tasks of slag in steelmaking processes include:
- utlenienie lub odtlenienie niektórych składników wsadu metalowego,- oxidation or deoxidation of some components of the metal charge,
- ochrona ciekłego metalu przed szkodliwym działaniem składników atmosfery pieca stalowniczego,- protection of liquid metal against the harmful effects of the atmosphere components of the steel furnace,
- odsiarczenie i odfosforowanie kąpieli metalowej,- desulphurization and dephosphorization of the metal bath,
- zapewnienie maksymalnego przejścia żelaza i dodatków stopowych do kąpieli metalowej,- ensuring the maximum transfer of iron and alloy additives to the metal bath,
PL 223 097 B1PL 223 097 B1
- związanie jak największej ilości zanieczyszczeń zawartych w kąpieli metalowej co pozwala ograniczyć ich stężenie w wytapianej stali, a tym samym podwyższyć jakość produkowanej stali.- binding of as many impurities contained in the metal bath as possible, which allows to reduce their concentration in the smelted steel, and thus improve the quality of the produced steel.
W trakcie topienia złomu - pierwszy kosz - do procesu dodaje się następujące dodatki technologiczne: magnezyt surowy, CaO kawałkowe i nawęglacz kawałkowy jako podstawowy nośnik węgla. Po nasadzeniu drugiego kosza złomowego do pieca dodaje się jeszcze jedną porcję CaO kawałkowego. Po uzupełnieniu złomu do pełnego wsadu (trzeci kosz) oraz jego roztopieniu i uzyskaniu temperatury pozwalającej na nalanie próby (próbnik zanurzony w płynnej stali) następuje w piecu tzw. faza wyróbki i/lub świeżenia stali.During scrap melting - the first basket - the following technological additives are added to the process: raw magnesite, lump CaO and lump carburizer as the basic carbon carrier. After the second scrap basket has been planted, another portion of lump CaO is added to the furnace. After completing the scrap to full charge (third basket) and its melting and obtaining the temperature that allows the sample to be poured (sampler immersed in liquid steel), the so-called steel preparation and / or refining phase.
W tym momencie do procesu dodaje się drobne CaO systemem wdmuchu - zbiornik ciśnieniowy i dysza wlotowa zainstalowana w sklepieniu pieca elektrycznego, oraz rozpoczyna się podawanie spieniacza żużla lancami węglowymi zainstalowanymi w bezpośrednim sąsiedztwie palników tlenowych zainstalowanych w płaszczu panelowym pieca.At this point, fine CaO is added to the process by the blowing system - a pressure vessel and an inlet nozzle installed in the roof of the electric furnace, and the slag foamer is fed through carbon lances installed in the immediate vicinity of the oxygen burners installed in the panel shell of the furnace.
Ilość żużla (jego konsystencja - lepkość) jest bardzo istotna dla poprawnego prowadzenia procesu, ponieważ powstały żużel chroni wyłożenie ceramiczne w piecu przed bezpośrednim oddziaływaniem łuku elektrycznego oraz poprawia sprawność elektryczną pieca - efektywniejsze, szybsze grzanie stali w agregacie elektrycznym i mniejsze zużycie energii elektrycznej. Kolejną zaletą dużej ilości żużla w piecu jest poprawienie w znaczny sposób wskaźnika zużycia elektrod grafitowych (zapobiega utlenianiu się powierzchni bocznych).The amount of slag (its consistency - viscosity) is very important for the proper conduct of the process, because the resulting slag protects the ceramic lining in the furnace against direct effects of the electric arc and improves the electrical efficiency of the furnace - more efficient, faster heating of steel in the electric unit and lower electricity consumption. Another advantage of the large amount of slag in the furnace is that it significantly improves the wear rate of graphite electrodes (prevents oxidation of the side surfaces).
Do osiągnięcia takich parametrów żużla w piecu elektrycznym potrzebny jest materiał szybko wchodzący w reakcję oraz długotrwale utrzymujący żużel w postaci puszystej.To achieve these slag parameters in the electric furnace, a material that reacts quickly and keeps the slag fluffy for a long time is needed.
Spieniacze zgodne z istniejącym stanem techniki oraz stosowane w stalowniach dodawane są w ilości od 8 do 15 kg/Mg stali w zależności od rodzaju pieca oraz stosowanej technologii, Taka ilość spieniacza węglowego jest wystarczająca pod warunkiem zawartości węgla w spieniaczu na poziomie nie mniejszym niż 80% wagowych. Standardowe spieniacze węglonośne zawierają od 80 do 88% wagowych węgla. Tak więc ilość podawanego węgła w spieniaczu waha się od 6,4 do 12 kg/Mg stali, W praktyce zdarza się, że dostarczony spieniacz dozowany w prawidłowej ilości nie powoduje powstawania żużla w zadowalającej ilości, a co za tym idzie wytop stali nie przebiega prawidłowo a ele ktrody grafitowe i wyłożenia ścian pieca ulegają uszkodzeniu. Badania takich spieniaczy wykazały zawartość węgla w materiale węglonośnym na poziomie 68%-75% wagowych. W praktyce nie są znane spieniacze żużla, w których ilość węgla podawanego w spieniaczu wynosiłaby mniej niż 6,4 kg/Mg stali. Dodatkowe składniki, takie jak tlenek magnezu, wpływają na poprawę lepkości żużla i w minimalnym stopniu mogą wpływać na zmniejszenie ilości podawanego węgla.The frothers in accordance with the state of the art and used in steel mills are added in the amount of 8 to 15 kg / Mg of steel, depending on the type of furnace and the technology used, This amount of carbon foamer is sufficient provided that the carbon content in the foamer is at least 80% by weight. Standard carbon frothers contain 80 to 88 wt% carbon. Thus, the amount of coal fed in the foamer varies from 6.4 to 12 kg / Mg of steel.In practice, it happens that the supplied foamer dosed in the correct amount does not result in the formation of slag in a satisfactory amount, and thus the steel melt does not run properly and the graphite electrodes and the furnace wall linings are damaged. Tests of such frothers showed the carbon content in the carbon-bearing material at the level of 68% -75% by weight. In practice, there are no known slag foaming agents in which the amount of carbon fed in the foamer would be less than 6.4 kg / Mg of steel. Additional ingredients, such as magnesium oxide, improve the slag viscosity and may have a minimal effect on reducing the amount of coal fed.
Przedmiotem wynalazku jest spieniacz żużla do procesu wytopu stali na bazie materiału węglonośnego oraz tlenku magnezu, charakteryzujący się tym, że składa się z materiałów węglonośnych wybranych z grupy obejmującej antracyt, koks, grafit, pył antracytowy, pył koksowy, pył węglowy, pył grafitowy lub ich mieszaniny o zawartości węgla minimum 80% wagowych, przy czym łączna ilość tych składników wynosi 51-80% wagowych, 10-35% wagowych surowego magnezytu o zawartości tlenku magnezu minimum 30% wagowych, 2-10% wagowych magnezytu kalcynowanego o zawartości minimum 60% wagowych tlenku magnezu, oraz 2-10% wagowych lepiszcza, przy czym średnia wielkość ziarna uzyskanej mieszaniny fizycznej wynosi od 0,01 do 10 mm.The subject of the invention is a slag foamer for the process of smelting steel based on carbon-bearing material and magnesium oxide, characterized in that it consists of carbon-bearing materials selected from the group consisting of anthracite, coke, graphite, anthracite dust, coke dust, coal dust, graphite dust or their mixtures with a carbon content of at least 80% by weight, with the total amount of these components being 51-80% by weight, 10-35% by weight of raw magnesite with a minimum content of 30% by weight of magnesium oxide, 2-10% by weight of calcined magnesite with a minimum content of 60% % by weight of magnesium oxide, and 2-10% by weight of a binder, the average grain size of the resulting physical mixture being from 0.01 to 10 mm.
Korzystnie, spieniacz zawiera dodatkowo jako materiał węglonośny 10-30% wagowych pyłu antracytowego i/lub koksowego o zawartości węgla od 60 do 79,9% wagowych.Preferably, the frother additionally comprises 10-30% by weight of anthracite and / or coke dust with a carbon content of 60 to 79.9% by weight as carbon-bearing material.
Korzystnie, jako lepiszcze stosuje się wapno hydratyzowane.Preferably, hydrated lime is used as the binder.
Korzystnie, spieniacz zawiera do 10% wagowych pyłu korundowego licząc na masę spieniacza.Preferably, the frother contains up to 10% by weight of alumina dust, based on the weight of the frother.
Korzystnie, spieniacz ma postać granulatu o średniej wielkości ziarna od 0,01 do 10 mm.Preferably, the frother is in the form of granules with an average particle size of 0.01 to 10 mm.
Korzystnie, stosuje się magnezyt surowy zawierający wodę związaną strukturalnie.Preferably, crude magnesite containing structurally bound water is used.
Spieniacz według wynalazku ma postać mieszaniny fizycznej lub postać granulatu, przy czym obie postacie mają średnią wielkość ziarna od 0,01 do 10 mm. Granulat otrzymuje się znanymi metodami dodając 2-10% wagowych lepiszcza (zawarte w 100% masy spieniacza). Jako lepiszcze może być zastosowane wapno hydratyzowane i wówczas przy użyciu technik granulacji nie jest konieczne dodawanie innego lepiszcza. Wapno hydratyzowane w przypadku prostego zmieszania składników nie powoduje powstania granulatu.The frother according to the invention is in the form of a physical mixture or in the form of granules, both having an average particle size of 0.01 to 10 mm. The granulate is obtained by known methods by adding 2-10% by weight of a binder (contained in 100% by weight of the frother). Hydrated lime can be used as a binder, and then, when using granulation techniques, it is not necessary to add another binder. Hydrated lime does not form granules when simply mixed together.
Stwierdzono, ze spieniacz według wynalazku w postaci mieszaniny fizycznej posiada optymalny skład pozwalający na zmniejszenie zużycia węgla na jednostkę stali do 40% w stosunku do standardowychIt was found that the foamer according to the invention in the form of a physical mixture has an optimal composition allowing for the reduction of carbon consumption per steel unit by up to 40% in relation to standard
PL 223 097 B1 spieniaczy. Z kolei zastosowanie spieniacza w postaci granulatu pozwala na zmniejszenie zużycia węgla powyżej 50%.PL 223 097 B1 frothers. On the other hand, the use of a granulated frother allows the reduction of coal consumption to over 50%.
Stwierdzono również, że magnezyt surowy występuje w dwóch postaciach różniących się posiadaniem lub nie wody związanej strukturalnie. Surowiec w obu przypadkach stosowany jest suchy, gdyż wilgoć nie jest wskazana w tego typu procesach jak wytop stali. Woda związana strukturalnie to woda znajdująca się w sieci krystalicznej minerału jakim jest magnezyt surowy. Nieoczekiwanie stwierdzono, że stosowanie magnezytu z wodą związaną strukturalnie pozwala na dodatkowe zmniejszenie zużycia węgla w stosunku do granulatu z magnezytem bez wody związanej strukturalnie rzędu 10%.It has also been found that crude magnesite exists in two forms which differ in the possession of structurally bonded water or not. In both cases, the raw material is used dry, as moisture is not recommended in such processes as steel smelting. Structurally related water is water in the crystal lattice of the mineral raw magnesite. It has surprisingly been found that the use of magnesite with structurally bound water allows an additional reduction in carbon consumption compared to the magnesite granulate without structurally bound water of the order of 10%.
Otrzymane wyniki stosowania spieniacza według wynalazku są zaskakujące z kilku względów. Przede wszystkim nieoczekiwanie stwierdzono, że można zmniejszyć w sposób znaczący zużycie węgla na jednostkę stali. Ponadto, skład spieniacza w sposób skuteczny poprawia parametry żużla i zapobiega zniszczeniu elementów pieca. Kolejny nieoczekiwany efekt wnosi stosowanie surowego magnezytu zawierającego wodę związaną strukturalnie. Stwierdzono, że wskazane powyżej efekty występują wyłącznie w ramach opracowanej receptury spieniacza. Nie należy zwiększać ilości węgla w spieniaczu kosztem innych składników, gdyż powstają wręcz niepożądane efekty. W stosunku do istniejących rozwiązań, gdzie stosowano materiał węglonośny zawierający co najmniej 84% węgla, spieniacz według wynalazku nie może zawierać tak dużej ilości węgla gdyż skomplikowane procesy zachodzące w piecu wytopowym ulegają poważnemu zakłóceniu lub wręcz nie zachodzą. Efekt ten dowodzi, że opracowanie funkcjonalnego i efektywnego spieniacza nie jest wynikiem znanych i pr ostych zasad.The results obtained with the use of the frother according to the invention are surprising for several reasons. First of all, it has surprisingly been found that the carbon consumption per unit of steel can be significantly reduced. Moreover, the frother composition effectively improves the slag parameters and prevents damage to the furnace components. Another unexpected effect comes from the use of crude magnesite containing structurally bound water. It was found that the above-mentioned effects occur only within the developed frother recipe. The amount of carbon in the frother should not be increased at the expense of other ingredients, as there are even undesirable effects. Compared to the existing solutions, where carbon-bearing material containing at least 84% carbon was used, the frother according to the invention cannot contain such a large amount of carbon, because the complicated processes taking place in the smelting furnace are seriously disturbed or even do not take place. This effect proves that the development of a functional and effective frother is not the result of known simple principles.
Jako podstawowy składnik, oprócz materiału węglonośnego, wykorzystany został magnezyt surowy. Materiał ten powoduje, że spieniacz według wynalazku natychmiast po wdmuchaniu na powierzchnię żużla rozpada się wchodząc bardzo szybko w reakcję, a MgO dostarczone w spieniaczu podnosi w znacznym stopniu napięcie powierzchniowe żużla powodując, że staje się on puszysty, jest go dużo więcej, oraz pozostaje w piecu zdecydowanie dłużej od żużla zwyczajowo tworzonego na bazie standardowych spieniaczy węglonośnych. Z tego też powodu może być stosowany w istotnie mniejszej ilości.Raw magnesite was used as the basic component, in addition to the carbon-bearing material. This material causes the frother according to the invention to disintegrate immediately after being blown onto the slag surface, reacting very quickly, and the MgO supplied in the frother significantly increases the surface tension of the slag, causing it to become fluffy, there is much more of it, and remains in it. in the furnace much longer than the slag usually formed on the basis of standard carbon-bearing foaming agents. For this reason, it can be used in significantly smaller amounts.
Do aplikacji spieniacza według wynalazku wykorzystywana jest standartowa instalacja ciśnieniowa wykorzystywana do wdmuchiwania znanych spieniaczy antracytowych. Nie eliminuje się też żadnego innego materiału wsadowego i/lub technologicznego z procesu elektrycznego ani nie ogran icza jego zużycia.For the application of the frother according to the invention, a standard pressure installation is used, which is used for blowing in the known anthracite frothers. Neither is it eliminated any other batch and / or technological material from the electrical process or its consumption is not limited.
Spieniacz żużla według wynalazku powoduje ograniczenie zużycia energii elektrycznej, zmniejsza zużycie elektrod grafitowych oraz zabezpiecza wyłożenia ceramiczne w piecach elektrycznych. Szybkość reakcji spieniacza w trakcie trwania procesu oraz jego skład chemiczny powodują, że zużycie spieniacza, zwłaszcza w postaci granulatu, jest zdecydowanie niższe od znanych spieniaczy na bazie antracytu. Zapotrzebowanie pieca na tego typu materiał jest dwukrotnie niższe od standardowego spieniacza, a co za tym idzie mniejsza jest emisja CO2. Kolejną zaletą granulatu jest jego kształt w postaci kuleczki, która jest dużo mniej agresywnym (szorstkim) materiałem dla instalacji wdmuchu, co powoduje jego mniejsze zużycie a co za tym idzie niższe koszty utrzymania.The slag foamer according to the invention reduces electricity consumption, reduces the consumption of graphite electrodes and protects ceramic linings in electric furnaces. The rate of reaction of the frother during the process and its chemical composition mean that the consumption of the frother, especially in the form of granules, is much lower than the known frothers based on anthracite. The demand of the furnace for this type of material is two times lower than that of a standard foamer, and thus lower CO 2 emissions. Another advantage of the granulate is its ball shape, which is a much less aggressive (rough) material for the blowing installation, which results in lower wear and thus lower maintenance costs.
Do aplikacji w/w materiału do pieca elektrycznego w trakcie procesu wytapiania stali wykorzystuje się standardowe oprzyrządowanie pieców elektrycznych takie jak zbiornik zasypowy, zbiornik ciśnieniowy i dwie lance węglowe zainstalowane w płaszczu panelowym pieca. Spieniacz żużla wdmuchuje się na powierzchnię stali pod tworzący się żużel w ostatniej fazie trwania procesu w piecu elektrycznym.For the application of the above-mentioned material to the electric furnace during the steel smelting process, standard equipment of electric furnaces is used, such as a charging tank, pressure tank and two carbon lances installed in the furnace panel shell. The slag foamer is blown onto the steel surface under the slag formed in the last phase of the process in the electric furnace.
Poniżej przedstawiono, celem porównania, przykłady spieniaczy stanowiących bazę do opracowania przedmiotowego wynalazku.The following are examples of frothers which form the basis of the development of the present invention for comparison purposes.
W celach porównawczych wykonano mieszaninę o składzie :For comparison purposes, a mixture was made with the following composition:
- 55% wagowych antracyt o zawartości węgla 84% (46,2% C w mieszaninie),- 55% by weight of anthracite with a carbon content of 84% (46.2% C in the mixture),
- 25% wagowych magnezyt surowy o zawartości 36% MgO (9% MgO w mieszaninie),- 25% by weight of crude magnesite with 36% MgO (9% MgO in the mixture),
- 10% wagowych magnezyt kalcynowany o zawartości 80% MgO (8% MgO w mieszaninie),- 10% by weight of calcined magnesite with 80% MgO (8% MgO in the mixture),
- 6% wagowych pył korundowy,- 6% by weight of corundum dust,
- 4% wagowych wapno hydratyzowane.- 4% by weight hydrated lime.
Surowce zmielono do wielkości ziarna wszystkich składników poniżej 1 mm a następnie wymi eszano i podano do pieca w postaci mieszanki. Zużycie mieszanki wyniosło: 9,15 kg/Mg stali, zużycieThe raw materials were ground to a grain size of all ingredients below 1 mm, then shaved and fed to the oven as a blend. The consumption of the mixture amounted to: 9.15 kg / Mg of steel, consumption
PL 223 097 B1 węgla 4,2 kg/Mg stali. Przy małych ilościach materiału podawanych do procesu zaobserwowano brak reakcji z żużlem oraz małą ilość żużla - słabe spienianie.4.2 kg / Mg of steel. With small amounts of material fed to the process, no reaction with the slag was observed and a small amount of slag - poor foaming.
W celach porównawczych (taki sam skład chemiczny jak powyżej) materiał zmielono do wielkości ziarna wszystkich składników poniżej 1 mm, a następnie zgranulowano do wielkości granulek 1,2 mm, przy czym jako spoiwo służyło wapno hydratyzowane.For comparison purposes (same chemical composition as above), the material was ground to a grain size of all components below 1 mm, and then granulated to a granule size of 1.2 mm, with hydrated lime used as a binder.
Zużycie granulatu: 8,2 kg/Mg (zużycie niższe niż powyżej), zaś zużycie węgla 3,79 kg/Mg stali. Przez granulację uzyskano zmniejszenie zużycia materiału oraz znaczną poprawę efektywności działania spieniacza w piecu.Granulate consumption: 8.2 kg / Mg (consumption lower than above), and coal consumption 3.79 kg / Mg of steel. The granulation resulted in a reduction in material consumption and a significant improvement in the efficiency of the frother in the furnace.
W celach porównawczych zastosowano pył antracytowy zamiast antracytu mielonego. Pył charakteryzował się niższą zawartością węgla a więc dodano go więcej - 60% wagowych. Materiał zmielono do wielkości ziarna wszystkich składowych poniżej 1 mm, a następnie zgranulowano do wielkości granulek 1,2 mm, przy czym jako spoiwo służyło wapno hydratyzowane.For comparison purposes, anthracite dust was used instead of ground anthracite. The dust was characterized by a lower carbon content, so more - 60% by weight was added. The material was ground to a grain size of all components below 1 mm, and then granulated to a granule size of 1.2 mm, with hydrated lime used as a binder.
Skład był następujący:The composition was as follows:
- 60% wagowych pył antracytowy o zawartości węgla 77% (46,2% C w mieszaninie),- 60% by weight anthracite dust with 77% carbon content (46.2% C in the mixture),
- 20% wagowych magnezyt surowy o zawartości 36% MgO (7,2% MgO w mieszaninie),- 20% by weight of crude magnesite with 36% MgO (7.2% MgO in the mixture),
- 10% wagowych magnezy kalcynowany w postaci pyłu o zawartości MgO 80% (8% MgO w mieszaninie),- 10% by weight of magnesia calcined as dust with an MgO content of 80% (8% MgO in the mixture),
- 6% wagowych pył korundowy,- 6% by weight of corundum dust,
- 4% wagowych wapno hydratyzowane.- 4% by weight hydrated lime.
Zużycie granulatu wyniosło 8,90 kg/Mg stali (zużycie wyższe od uzyskanego powyżej).The consumption of granules amounted to 8.90 kg / Mg of steel (consumption higher than that obtained above).
Wykorzystano materiał o niższej zawartości węgla ale w większej ilości. Powyższe przykłady wykazują, że zastosowanie granulacji nieoczekiwanie poprawia właściwości użytkowe spieniacza, jednak zmiana antracytu mielonego na pył antracytowy (wydawałoby się surowiec węglowy, jego odpowiednik, o tej samej zawartości węgla) powoduje konieczność stosowania spieniacza w większej ilości. Tak więc zasady komponowania składu spieniacza odbiegają od rutynowych działań.A material with a lower carbon content but more carbon was used. The above examples show that the use of granulation unexpectedly improves the functional properties of the frother, however, changing the ground anthracite to anthracite dust (seemingly carbon raw material, its equivalent, with the same carbon content) makes it necessary to use the frother in a larger amount. Thus, the rules for composing the frother composition differ from routine activities.
Przedmiot wynalazku przedstawiono poniżej w przykładach wykonania.The subject matter of the invention is illustrated in the following examples.
P r z y k ł a d 1P r z k ł a d 1
Do aplikacji spieniacza w postaci granulatu do pieca elektrycznego w trakcie procesu wytopu stali wykorzystano standardowe oprzyrządowanie pieców elektrycznych (spieniacz został zaaplikowany za pomocą lanc węglowych zainstalowanych w płaszczu panelowym pieca) tak samo jak w przypadku aplikacji spieniacza antracytowego.Standard equipment of electric furnaces was used to apply the granule frother to the electric furnace during the steel smelting process (the frother was applied using carbon lances installed in the panel mantle of the furnace) in the same way as in the case of the anthracite frother.
Składniki zmielono przed granulacją, przy czym skład spieniacza był następujący:The ingredients were milled prior to granulation, the frother composition being as follows:
- 65% antracyt mielony o zawartości węgla 86% (56% C w mieszaninie),- 65% ground anthracite with a carbon content of 86% (56% C in the mixture),
- 15% magnezyt surowy o zawartości 36,6% MgO (5,5% MgO w mieszaninie),- 15% crude magnesite with 36.6% MgO (5.5% MgO in the mixture),
- 10% magnezyt kalcynowany o zawartości 80% MgO (8% MgO w mieszaninie),- 10% calcined magnesite with 80% MgO (8% MgO in the mixture),
- 6% pył korundowy,- 6% corundum dust,
- 4% wapno hydratyzowane.- 4% hydrated lime.
Wykonano 20 wytopów stali - produkcja wydziału stalowni wyniosła 1290 Mg.20 smelting of steel was performed - the production of the steel plant was 1,290 Mg.
Zużycie granulatu, 7,33 kg/Mg stali, zaś węgla 4,10 kg/Mg stali.Consumption of granules, 7.33 kg / Mg of steel, and of coal 4.10 kg / Mg of steel.
Żużel miał zdecydowanie lepszą konsystencję a ilość zużytego materiału była bardzo zbliżona do ilości standardowego materiału (10 kg/Mg stali, zużycie węgla 8,4 kg/Mg stali), jednak zużycie węgla znacznie niższe.The slag consistency was much better and the amount of material used was very similar to the amount of standard material (10 kg / Mg of steel, coal consumption 8.4 kg / Mg of steel), but the consumption of coal was much lower.
P r z y k ł a d 2P r z k ł a d 2
Surowce przygotowano i aplikowano spieniacz jak w przykładzie 1 przy ilości materiału do prób przemysłowych 10 Mg.The raw materials were prepared and the frother was applied as in Example 1 with an amount of industrial test material of 10 Mg.
Skład:Composition:
- 50% antracyt mielony o zawartości węgla 86% (43% C w mieszaninie),- 50% ground anthracite with a carbon content of 86% (43% C in the mixture),
- 15% pył antracytowy o zawartości węgla 80% (12%C węgla w mieszaninie), łącznie zawartość węgla wynosiła 55%,- 15% anthracite dust with a carbon content of 80% (12% C carbon in the mixture), the total carbon content was 55%,
- 15% magnezyt surowy o zawartości MgO 36,7% (5,5% MgO w mieszaninie),- 15% crude magnesite with a MgO content of 36.7% (5.5% MgO in the mixture),
- 10% magnezyt kalcynowany o zawartości MgO 80% (8% MgO w mieszaninie),- 10% calcined magnesite with 80% MgO (8% MgO in the mixture),
- 6% pył korundowy,- 6% corundum dust,
- 4% wapno hydratyzowane.- 4% hydrated lime.
Wykonano 21 wytopów stali o masie 1365 Mg.21 steel melts with a mass of 1,365 Mg were made.
Zużycie spieniacza: 7,15 kg/Mg stali.Foamer consumption: 7.15 kg / Mg of steel.
Ilość niższa jak w przypadku nawęglacza antracytowego, zużycie węgla 3,93 kg/Mg stali.The amount is lower than in the case of anthracite carburizer, coal consumption 3.93 kg / Mg of steel.
PL 223 097 B1PL 223 097 B1
P r z y k ł a d 3P r z k ł a d 3
Aplikacja materiału do pieca elektrycznego jak wyżej przy ilości materiału do prób 10 Mg.The application of material to the electric furnace as above with the amount of test material 10 Mg.
Do prób zastosowano wyższej jakości materiał węglonośny oraz magnezyt surowy mielony z wodą związaną strukturalnie o roboczej nazwie R36Z. Surowce zgranulowano do wielkości ziarna 0,1-2 mm.Higher-quality carbon-bearing material and raw magnesite ground with structurally bound water with the working name R36Z were used for the tests. The raw materials were granulated to a grain size of 0.1-2 mm.
Skład:Composition:
- 65% antracyt o zawartości węgla 86% (56% C w mieszaninie),- 65% anthracite with a carbon content of 86% (56% C in the mixture),
- 15% magnezyt R36Z o zawartości MgO 36% (5,5% MgO w mieszaninie),- 15% R36Z magnesite with 36% MgO (5.5% MgO in the mixture),
- 10% magnezyt kalcynowany o zawartości 80% MgO (8% MgO w mieszaninie),- 10% calcined magnesite with 80% MgO (8% MgO in the mixture),
- 6% pył korundowy,- 6% corundum dust,
- 4% wapno hydratyzowane.- 4% hydrated lime.
Wykonano 46 wytopów stali - produkcja wydziału stalowni wyniosła 3000 Mg stali.46 smelting of steel was made - the production of the steel plant amounted to 3,000 Mg of steel.
Zużycie granulatu w tym okresie wyniosło: 6,02 kg/Mg stali, zużycie węgla 3,47 kg/Mg stali.The consumption of pellets in this period was: 6.02 kg / Mg of steel, consumption of coal 3.47 kg / Mg of steel.
Wykonano też równoległe próby przemysłowe z w/w materiałem na innej elektro-stalowni na terenie Polski na podobnym urządzeniu, które przyniosło tak samo dobre wyniki.Parallel industrial tests were also carried out with the above-mentioned material at another power-steel plant in Poland on a similar device, which brought the same good results.
P r z y k ł a d 4P r z k ł a d 4
Aplikacji materiału do pieca elektrycznego jak wyżej przy ilości materiału do prób 10 Mg.Material application to the electric furnace as above with the amount of test material 10 Mg.
Skład:Composition:
- 50% antracyt o zawartości węgła 86% (43% C w mieszaninie),- 50% anthracite with 86% carbon content (43% C in the mixture),
- 15% pył antracytowo-koksowy o zawartości węgla 80% (12% C w mieszaninie),- 15% anthracite-coke dust with a carbon content of 80% (12% C in the mixture),
- 15% magnezyt R362 o zawartości MgO 36% (5,5% MgO w mieszaninie),- 15% R362 magnesite with 36% MgO (5.5% MgO in the mixture),
- 10% magnezyt kalcynowany o zawartości MgO 80% (8% MgO w mieszaninie),- 10% calcined magnesite with 80% MgO (8% MgO in the mixture),
- 6% pył korundowy,- 6% corundum dust,
- 4% wapno hydratyzowane.- 4% hydrated lime.
Szczegółowej analizie poddano 45 wytopów o masie 2992,5 Mg.45 heats weighing 2,992.5 Mg were analyzed in detail.
Zużycie energii elektrycznej - 375 kWh/Mg nie zaobserwowano zwiększenia jej zużycia - bardzo dobra sprawność urządzenia - przy dużej ilości żużla w piecu).Electricity consumption - 375 kWh / Mg, no increase in electricity consumption was observed - very good device efficiency - with a large amount of slag in the furnace).
Zużycie granulatu: 4,80 kg/Mg, zużycie węgla 2,64 kg/Mg stali.Granulate consumption: 4.80 kg / Mg, coal consumption 2.64 kg / Mg of steel.
Próba potwierdza bardzo dobre parametry materiału spieniającego żużel oraz zdecydowanie mniejsze jego zapotrzebowanie w trakcie trwania procesu.The test confirms very good parameters of the slag-foaming material and its much lower demand during the process.
P r z y k ł a d 5P r z k ł a d 5
Po przeprowadzeniu badań laboratoryjnych oraz analizy żużla zdecydowano się na zastąpienie pyłu korundowego większą ilością magnezytu R36Z, którego wyjątkowa chemia i zwiększenie ilości wpływa na poprawę osiąganych efektów.After laboratory tests and slag analysis, it was decided to replace the corundum dust with a larger amount of magnesite R36Z, whose unique chemistry and increasing the amount improve the results achieved.
Skład:Composition:
- 45% antracyt o zawartości węgla 86% (39% C w mieszaninie),- 45% anthracite with 86% carbon content (39% C in the mixture),
- 20% pył antracytowo-koksowy o zawartości węgla 80% (16% C w mieszaninie),- 20% anthracite-coke dust with a carbon content of 80% (16% C in the mixture),
- 25% magnezyt R36Z o zawartości MgO 36% (9% MgO w mieszaninie),- 25% R36Z magnesite with 36% MgO (9% MgO in the mixture),
- 6% magnezyt kalcynowany o zawartości MgO 83% (5% MgO w mieszaninie),- 6% calcined magnesite with 83% MgO (5% MgO in the mixture),
- 4% wapno hydratyzowane.- 4% hydrated lime.
Próba przemysłowa obejmowała 71 wytopów. W tym okresie wydział stalowni wykonał 7 różnych gatunków stali (struktura złomowa bardzo zróżnicowana), wytopy zostały odlane w trzech różnych formatach na maszynie COS - produkcja wydziału stalowni wyniosła 4615 Mg stali.The industrial test included 71 heats. During this period, the steel department produced 7 different grades of steel (scrap structure very diverse), the melts were cast in three different formats on a COS machine - the production of the steel department amounted to 4,615 Mg of steel.
Średnie zużycie granulatu wyniosło 4,30 kg/Mg, a zużycie węgla 2,36 kg/Mg stali.The average consumption of pellets was 4.30 kg / Mg, and the consumption of coal was 2.36 kg / Mg of steel.
Zużycie energii elektrycznej w tym okresie wyniosło 373,97 kWh/Mg (założenia budżetowe na rok 2013 dla energii elektrycznej zużywanej przez piec elektryczny są na poziomie 385 kWh/Mg, a rzeczywiste wyniki uzyskiwane na badanej jednostce oscylują na poziomie około 380 kWh/Mg).Electricity consumption in this period was 373.97 kWh / Mg (budget assumptions for 2013 for electricity consumed by the electric furnace are 385 kWh / Mg, and the actual results obtained on the tested unit oscillate around 380 kWh / Mg) .
Tak więc nastąpiło obniżenie zużycia energii o około 2% w stosunku do wyników uzyskiwanych na standardowym spieniaczu.Thus, there has been a reduction in energy consumption of approximately 2% compared to the results obtained with the standard frother.
Dodatkowo w trakcie wykonywania prób z nowym materiałem kontrolowano skład żużla pod kątem składu chemicznego pobierając próby żużla. Zawartość MgO w żużlu piecowym w trakcie przeprowadzania prób była na poziomie między 6 a 9%, a zawartość FeO kształtowała się na poziomie od 15 do 25%. Może to świadczyć o bardzo ustabilizowanym procesie zachodzącym w piecu elektryc znym dzięki zastosowaniu materiału, który bardzo szybko wchodzi w reakcje w trakcie podawania oraz dużo dłużej utrzymuje się w piecu w fazie rafinacji.Additionally, during the tests with the new material, the slag composition was controlled in terms of its chemical composition by taking slag samples. The MgO content in the furnace slag during the tests was between 6 and 9%, and the FeO content was between 15 and 25%. This may indicate a very stabilized process taking place in the electric furnace due to the use of a material that reacts very quickly during feeding and lasts much longer in the furnace during the refining phase.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL404231A PL223097B1 (en) | 2013-06-06 | 2013-06-06 | Frother slag for smelting process of steel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL404231A PL223097B1 (en) | 2013-06-06 | 2013-06-06 | Frother slag for smelting process of steel |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL404231A1 PL404231A1 (en) | 2014-12-08 |
| PL223097B1 true PL223097B1 (en) | 2016-10-31 |
Family
ID=52003397
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL404231A PL223097B1 (en) | 2013-06-06 | 2013-06-06 | Frother slag for smelting process of steel |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL223097B1 (en) |
-
2013
- 2013-06-06 PL PL404231A patent/PL223097B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL404231A1 (en) | 2014-12-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100694012B1 (en) | A slag conditioner composition, process for manufacture and method of use in steel production | |
| KR100364934B1 (en) | Method of making iron and steel | |
| CN101665871B (en) | Method for producing titanium carbide slag | |
| CN1523121A (en) | Carbon-iron heat generating agent for steel-making and producing process and method of using thereof | |
| JP4781813B2 (en) | Manufacturing method of molten iron | |
| US7935174B2 (en) | Treatment of steel plant sludges in a multiple-stage furnace | |
| CN114317873B (en) | Steelmaking slagging process | |
| JP6954481B2 (en) | Charcoal material and charcoal method using it | |
| PL223097B1 (en) | Frother slag for smelting process of steel | |
| US3471283A (en) | Reduction of iron ore | |
| RU2727491C2 (en) | Method and apparatus for processing iron-containing material using a melting furnace in a liquid bath | |
| US4925489A (en) | Process for melting scrap iron, sponge iron and/or solid pig iron | |
| RU2186854C1 (en) | Method of blast-furnace smelting | |
| Basu et al. | Smelting reduction technologies for direct ironmaking | |
| JP2843604B2 (en) | Production method of molten iron by combined smelting reduction and scrap melting method | |
| CN102560008A (en) | Submerged arc slag for refining aluminum-containing low-silicon steel ladle and preparation method for submerged arc slag | |
| UA152050U (en) | Method of foaming metallurgical slag | |
| RU2186118C1 (en) | Blast smelting method | |
| PL175924B1 (en) | Material for increasing apparent volume of slag in an electric metallurgical furnace | |
| Riley et al. | Iron Production | |
| JPS59157211A (en) | Refining method in converter by adding carbonaceous material | |
| Karasev et al. | Carburizer process in electric arc furnaces | |
| Nijhawan | Recent Trends in Iron and Steel Technology | |
| Gaal | Study of direct iron smelting processes in the laboratory furnace | |
| JPS6242020B2 (en) |