RU2004597C1 - Способ выплавки стали в дуговой печи - Google Patents

Description

увеличивают расход инертного газа до 30- 40 им /ч, на период присадок и легировани  металла в печи уменьшают расход инертного газа до уровн  10-15 нм3/ч, а за 5-10 мин до выпуска плавки снова устанав- ливают максимальный режим продувки стали 30-40 нм3/ч, причем в межплавочный период через канальные блоки подины печи подают газ, например, азот с расходом 10-15 нм3/ч.

Актуальность предлагаемого способа заключаетс  в комплексном решении р да задач при современном состо нии электросталеплавильного производства. Изобретение предлагает решение экологической задачи за счет снижени  кратности окислительных газов в 1,6 раза вследствие изменени  окислительного потенциала печного пространства дуговой печи.

При условии соблюдени  предлагаемо- го режима продувки успешно решаютс  еще две очень важные задачи: снижение расхода электродов, за счет уменьшени  парциального давлени  кислорода и увеличени  парциального давлени  инертного газа, и снижение тем самым окислени  боковой поверхности графитовых электродов, Это также увеличивает производительность дуговой печи примерно на 20 мин (8%) при производстве нержавеющей стали. Разуме- етс , что повышение производительности дуговой печи сократит расходы по первому переделу стали и существенно снизит себестоимость стали. Снижение себестоимости нержавеющей стали происходит за счет снижени  угара легирующих элементов, хрома, кремни , марганца, что в свою очередь объ сн етс  оп ть же снижением окислительного потенциала металла и шлака в периоды безокислительной продувки рас- плава инертными газами, например аргоном , азотом.

Нельз  не отметить благотворное вли ние специально отработанного режима продувки стали не только на тепловую работу печи и скоростные характеристики интенсивного обезуглероживани  металлического расплава, но также на повышение качества стали в части снижени  газонасыщенности металла. Так, на опытных плавках было показано, что содержание азота перед выпуском металла из печи находилось в пределах 0,015-0,020 мас.% против 0,025- 0,028 мас.% с металле, выплавленном по действующей в цехе технологии.

Уровень фактора перемешивани  металла при интенсивной продувке наклонной сверхзвуковой кислородной фурмой в сочетании с продувкой аргоном (т.е. смеси газов через фурму), а также в сочетании с продувкой через канальные блоки подины дуговой печи  вл етс  оптимальным и отработан во всех возможных выгодных вариантах. При этом учтены, во-первых, высокие скорости окислени  углерода за счет максимального количества подаваемого кислорода в металл , во-вторых, достаточность интенсивного перемешивани  инертным газом снизу с учетом пульсации газа и энергии электрических дуг и в-третьих, максимальный массо- перенос жидкого металла под воздействием наклонно подаваемой к поверхности металла сверхзвуковой жесткой струи кислорода . Это позвол ет глубже внедрить кислород в жидкий металл и перемещать от места ввода струи кислорода в единицу времени в 1,7-2,0 раза больше жидкого металла нежели при подаче кислорода через сводовую фурму при обычных, не сверхзвуковых скорост х. По данным опытных плавок следует отметить, что усвоение металлом кислорода повышаетс  до 80-85% против 60% при обычных существующих способах подачи кислорода в дуговые печи. Наконец, вследствие отработанных соотношений подаваемых энергоносителей (аргона и кислорода ) было существенно предотвращен перегрев металла после окончани  периода интенсивного обезуглероживани  металла. Снижение перегрева металла составило 34°С (по данным опытных плавок).

Известно, что перегрев нержавеющей стали к концу окислительного периода отрицательным образом вли ет на работу оборудовани  печи, на качественные характеристики металла и расходные коэффициенты ферросплавов. В процессе расплавлени  лома в дуговой печи вследствие частого прерывани  дуги короткого замыкани  с одной твердой поверхности кусков шихты на близлежащие теплова  работа печи неустойчива. Увеличение ионизации плазмы дуги повышает устойчивость тепловой работы печи, Подача аргона способствует повышению ионизации (т.е. уменьшает работу отрыва электрона с катода ). При уменьшении суммарного расхода аргона на три канальных блока до уровн  менее 10 нм /ч недостаточно стабильно работают дуги печи, при этом cos со дуг едва достигает 0,7. Повышение расхода аргона более 15 нм /ч в период неустойчивой работы электрических дуг нецелесообразно из- за дополнительных затрат по перерасходу аргона, т.е. затраты на аргон сверх его расхода 15 нм /ч не оправдываютс , если рассматривать повышение мощности дуговой печи. При этом при расходе аргона 15 нм3/ч

достигают максимум 0,8, а дальше cos p не повышаетс .

При подаче газов через подину печи (азота или аргона) с расходом их в период плавлени , при образовании достаточного дл  барботажа количества металла в ванне менее 30 нм3/ч угар хрома в виде окислов достигает 13-15%. В дополнение к этому при таком заданном расходе газа слабо развиты конвективные потоки, что ухудшает теплопередачу в процессе плавлени  шихты . Подача газа в количестве более 40 нм /ч в период плавлени  при уже имеющемс  в достаточном количестве жидкого металла способствует созданию при еще относительно холодном (до 1600°С) металле более восстановительного потенциала газовой фазы пространства дуговой печи, снижени  окислени  хрома. Однако, при увеличении расхода газов сверх этого уровн  не уменьшаетс  угар хрома менее чем до 8,8-9,0%.

Увеличение расхода инертного газа до расплавлени  60% твердой металлошихты не дает эффекта повышени  теплопередачи в печи из-за больших воздушных промежутков кусков металлической шихты и не способствует поэтому снижению длительности расплавлени . Увеличение расхода инертного газа после расплавлени  75% металлошихты нецелесообразно с точки зрени  запаздывани  использовать дл  улучшени  теплопередачи способом интенсивного перемешивани  жидкой ванны за счет инертного газа. Использование в период интенсивного обезуглероживани  расхода аргона менее 10 нм /ч не позвол ет при существующем давлении аргона создать эффективный режим продувки жидкой стали. Применение расхода аргона более 15 нм3/ч в период интенсивного обезуглероживани  снижает окислительный потенциал газообразного кислорода, скорость окислени  углерода , удлин ет окислительный период плавки.

При насыщении металла кислородом, т.е. с уровн  содержани  углерода в стали 0,15-0,30%, доставка кислорода дл  химической реакции с углеродом уже не лимитирует процесс. В этом случае важен интенсивный барботаж металла только аргоном . Однако увеличение расхода аргона более чем 40 нм /ч приводит к большому перерасходу аргона. Уменьшение до менее чем 30 нм /ч расхода аргона в этот период не дает необходимой мощности перемешивани  массы плавки в печи. Уменьшение расхода аргона на период присадок легирующих ферросплавов и раскислителей объ сн етс  высокой температурой нержавеющей стали после интенсивной продувки

в печи кислородом. Растворение добавок в печи даже при малом расходе аргона через канальные блоки определ етс  только высокой температурой стали. Однако уменьшение расхода аргона менее чем 10 нм3/ч недопустимо в цел х закупоривани  капилл ров канальных блоков металлом. Увеличение расхода аргона более чем 15 нм3/ч нецелесообразно в цел х экономии аргона.

Максимальный уровень расхода аргона перед выпуском плавки из печи предусматривает максимальное раскисление шлака, восстановление окислов хрома.

В межплавочный период уменьшение менее чем 10 нм3/ч расхода аргона приводит к заметалливанию капилл ров канальных блоков, увеличение более чем 15 нм3/ч расхода приводит к перерасходу аргона и

увеличению себестоимости готовой стали.

Ниже приведены примеры исполнени  предложенного способа выплавки стали в дуговой печи, не исключающие других примеров в пределах за вленных параметров.

П р им е р 1. Шихту дл  выплавкистали марок 08-12Х18Н10Т составл ют из отходов нержавеющих марок стали, высокоуглеродистого феррохрома, дешевых материалов, содержащих никель, углеродистого лома. В межплавочный период подачу, например, инертного газа через канальные блоки подины печи осуществл ют с минимальным расходом, не более 15 нм3/ч газа. В период начала плавлени , т.е. с начала включени  тока, снизу подают аргон через канальные блоки с расходом 15 нм /ч. По мере проплавлени  шихты до образовани  75% жидкой ванны в центре ванны печи давление и расход аргона не

измен ют. После этого в течение 50 мин, до начала закипани  ванны, измен ют подачу аргона через канальные блоки до уровн  30 нм /ч и не измен ют режим подачи аргона практически до полного расплавлени 

металла в печи.

С начала периода интенсивной подачи газообразного кислорода, например, с расходом до 4500 нм3/ч через наклонную водо- охлаждаемую сверхзвуковую фурму

уровень расхода устанавливают 10 нм /ч. а после достижени  содержани  углерода 0,3% и до начала присадки легирующих материалов снова увеличивают расход инертного газа до 40 нм3/ч. По окончании

окислительного периода, в процессе присадок и легировани , продолжают продувать сталь только аргоном с расходом 10 нм3/ч, а затем, не прекраща  продувки стали перед выпуском плавки в течение 10 мин, устанавливают расход аргона - 40 нм3/ч. а в

межплавочный период расход, например, азота поддерживают на уровне 15 нм3/ч.

Пример 2, Шихту дл  выплавки стали составл ют по принципу, указанному в примере 1. Далее, после включени  печи под- ают через канальные блоки суммарно аргон с расходом 10 нм3/ч до образовани  в центре расплавленной шихты 60% от общей массы завалки. После этого устанавливают расход аргона 40 нм3/ч и в течение 30 мин соблюдают этот режим продувки до начала закипани  ванны. В период интенсивного обезуглероживани  посредством подачи кислорода через наклонную водоохлаждае- мую фурму с расходом до 4400 нм /ч расход аргона устанавливают 15 нм3/ч. При этом после достижени  содержани  углерода 0,15% в металле и до начала присадки леги- рующих материалов, снова увеличивают расход аргона до 30 нм3/ч. На период при- садки легирующих материалов устанавливают расход аргона 15 нм3/ч. При этом режиме продувки осуществл ют все операции охлаждени , раскислени  и легировани  о печи, а за 15 мин до выпуска плавки устанавливают расход аргона 30 им3/ч. В межплавочный период устанавливают режим продувки канальных блоков азотом с расходом его на уровне 10 нм3/ч.

Пример 3. Составление шихты дл  плавки нержавеющей стали и завалку осуществл ют аналогично примерам 1 и 2. В межплавочный период осуществл ют посто нно продувку азотом (или аргоном) через канальные блоки подины печи. До

расплавлени  70% шихты, т.е. до по влени  жидкого металла, режим продувки составл ет 13 нм /ч. На жидкой ванне до закмплни , в течение 40 мин осуществл ют продувку аргоном уже с расходом несколько выше, т.е. 35 нм /ч. В процессе интенсивного обезуглероживани  плавки расход аргона снижают до 12 . По этому режиму продувают металл до прекращении подзчи кислорода сверху, после чего повышают расход аргона до 30 им /ч, а на период выполнени  всех необходимых технологических операций охлаждени  металла, раскислени  и легировани  его устанавливают расход аргона на уровне 13 им3/ч. За 7 мин перед выпуском плавки из печи продолжают продувать металл в печи аргоном с расходом 38 i-iMJ/4 через канальные блоки подины печи.

В табл.1 и 2 приведены усредненные технико-экономические показатели опытных (18 пл.) и сравнительных (21 пл.) плавок, проведенных по предложенном технологии по оптимальному варианту и по вариантам с запредельными расходами инертных газов .

Повышение производительности дуговой печи на 8% (20 мин) в период плавлена  и на 4% (10 г-.-ин) а период постановлени  хрома, а также уменьшение окислительного потенциала печного пространства сокращает на 0,5 кг/т расход электродов.

(56) РЖ. Металлурги , 1S88, реф. ЗВ262.

Т а б л г. ц з 1

Технико-экономические показатели опытных и сравнительных плавок нержавеющей CTG-/H;

08Х18Н10Т в период плавлени 

Таблица 2

Технико-экономические показатели опытных и сравнительных плавок нержавеющей стали 08Х18Н10Т в окислительный и восстановительный периоды

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В ДУГО ВОЙ ПЕЧИ, включающий расплавление ло- ма, интенсивное окисление углерода газообразным кислородом, вводимым через верхнюю фурму, продувку жидкой стали инертными газами через канальные блоки, расположенные в подине печи, отличающийс  тем, что в период неустойчивой работы электрических дуг через канальные блоки подают инертный газ с расходом 10 -15 нм3/ч до расплавлени  60 - 75% металлической шихты, после чего в течение 30 - 50 мин до начала закипани 

   ванны устанавливают расход инертного газа 30 - 40 нм3/ч, в период интенсивного обезуглероживани  расплава расход газа снижают до 10 - 15 нмэ/ч, а с уровн  содержани  углерода в металле 0,15 - 0,30% и до начала присадки легирующих материалов расход инертного газа увеличивают до 30 - 40 нм3/ч, на период присадок и легировани  расхода газа уменьшают до 10 - 15 им /ч, а за 5 - 10 мин до выпуска плавки из печи устанавливают максимальный расход инертного газа 30 - 40 нм3/ч, причем в межплавочный период через канальные блоки подины подают газ, например азот, с, расходом 10-15 нм3/ч.