RU2088673C1

RU2088673C1 - Method of blowing metal with oxygen in arc steel-smelting furnace

Info

Publication number: RU2088673C1
Application number: SU925044107A
Authority: RU
Inventors: А.И. Агарышев; О.Е. Молчанов; Е.А. Нечаев; В.Г. Перфильев; Г.С. Козлов; Н.С. Григорьев; В.П. Ливенцев; В.А. Уйманов; С.М. Бобылев; И.А. Сафронов; В.Г. Торохов; Ю.М. Демичев
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Северсталь"
Priority date: 1992-05-26
Filing date: 1992-05-26
Publication date: 1997-08-27

Abstract

FIELD: ferrous metallurgy. SUBSTANCE: oxygen is fed into arc steel- smelting furnace through arc-shaped water-cooled lance installed in side wall of furnace. Angle of slope of head axis of blowing lance relative to horizontal and oxygen feed rate are varied in the ranges 0-90 deg and 100-3500 cu.m/h in fusion period; 80-70 deg. and 1500- 4000 cu.m/h in the beginning of oxidation period; and 70-60 deg. and 750-2000 cu.m/h after commencement of intense boiling of fusion until blowing is terminated. EFFECT: increased productivity and reduced power consumption and usage of refractories. 1 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к выплавке стали различного назначения в дуговых печах с использованием газообразного кислорода для окисления примесей. The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to the smelting of steel for various purposes in arc furnaces using gaseous oxygen for the oxidation of impurities.

Известен способ продувки металла, включающий подачу кислорода через сводовую вертикальную фурму [1]
Однако этот способ в силу локализации реакционной зоны затягивает окислительный период, что приводит к увеличению расхода кислорода и электроэнергии. Кроме того, локальный объем перегретого металла в реакционной зоне, смещенной от оси печи, способствует повышенному и неравномерному износу футеровки стен печи.A known method of purging a metal, comprising supplying oxygen through a vertical vault lance [1]
However, this method, due to the localization of the reaction zone, delays the oxidation period, which leads to an increase in the consumption of oxygen and electricity. In addition, the local volume of superheated metal in the reaction zone, offset from the axis of the furnace, contributes to increased and uneven wear of the lining of the furnace walls.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ продувки металла кислородом через вертикальную водоохлаждаемую фурму, расположенную у задней стенки печи [2]
Этот способ предполагает изменение глубины ванны металла в реакционной зоне продувки в течение первых 30 50 времени продувки за счет наклона печи в сторону задней стенки на 4 20^o. Последние 8 20 времени продувки осуществляется при наклоне печи в сторону передней стенки на 3 7^o.Closest to the proposed technical essence and the achieved result is a method of purging metal with oxygen through a vertical water-cooled lance located at the rear wall of the furnace [2]
This method involves changing the depth of the metal bath in the purge reaction zone during the first 30 50 purge time due to the inclination of the furnace towards the rear wall by 4 20 ^o . The last 8 20 time purge is carried out when the furnace is tilted towards the front wall at 3 7 ^o .

Основным недостатком известного способа является необходимость поворота печи в процессе продувки и усложнение конструкции подвода кислорода в печь. Стационарно закрепленная фурма не обеспечивает расширение реакционной зоны и слабо способствует перемешиванию неоднородного по составу и температуре металла. The main disadvantage of this method is the need to rotate the furnace during the purge process and the complexity of the design of the oxygen supply to the furnace. A stationary fixed tuyere does not provide expansion of the reaction zone and weakly promotes mixing of a metal that is heterogeneous in composition and temperature.

Техническим результатом изобретения является увеличение производительности печи, снижение энергозатрат и расхода огнеупоров. The technical result of the invention is to increase the productivity of the furnace, reducing energy consumption and consumption of refractories.

Результат достигается тем, что подача кислорода в жидкий металл осуществляется через боковую стенку печи дугообразной водоохлаждаемой фурмой, при этом угол наклона оси головки фурмы к горизонтали и интенсивность подачи кислорода изменяют в процессе выплавки стали и они составляют соответственно: в период плавления 0-90^o и 100-3500 м³/ч, в начале окислительного периода 80-70^o и 1500-4000 м³/ч, после интенсивного закипания ванны до окончания продувки 71-60^o и 750-2000 м³/ч.The result is achieved by the fact that oxygen is supplied to the molten metal through the side wall of the furnace with an arc-shaped water-cooled tuyere, while the angle of inclination of the axis of the tuyere head to the horizontal and the oxygen supply intensity change during steelmaking and they are, respectively: during the melting period 0-90 ^o and 100-3500 m ³ / h, at the beginning of the oxidation period 80-70 ^o and 1500-4000 m ³ / h, after intensive boiling of the bath until the end of purging 71-60 ^o and 750-2000 m ³ / h.

Продувка с интенсивностью ниже указанных пределов (1500 м³/ч и 750 м³/ч) не улучшает показателей плавки. Подача кислорода с интенсивностью выше указанных пределов (4000 м³/ч и 2000 м³/ч) приводит к вспениванию металла и шлака, усложняет технологический процесс.A purge with an intensity below the specified limits (1500 m ³ / h and 750 m ³ / h) does not improve smelting performance. The supply of oxygen with an intensity above the specified limits (4000 m ³ / h and 2000 m ³ / h) leads to foaming of metal and slag, complicates the process.

Ось продувочной фурмы расположена в вертикальной плоскости, касательно с окружности распада электродов, угол наклона оси головки продувочной фурмы относительно зеркала металла изменяется от 0 до 90^o, а механизм перемещения позволяет погружать фурму на заданную глубину в металл. При этом фурма электрически изолирована от корпуса печи.The axis of the purge lance is located in a vertical plane, tangent to the circumference of the decay of the electrodes, the angle of inclination of the axis of the head of the purge lance relative to the metal mirror varies from 0 to 90 ^o , and the movement mechanism allows you to immerse the lance at a given depth in the metal. In this case, the lance is electrically isolated from the furnace body.

Дугообразная форма продувочной фурмы и механизмы ее перемещения обеспечивают возможность подачи кислорода в различные зоны жидкой ванны, расширяя реакционную зону, ускоряя процесс наведения шлака и соответственно прямое и косвенное окисление примесей. При этом сокращается длительность плавки, снижаются энергозатраты и расход огнеупоров (см. таблицу). The arcuate shape of the purge lance and the mechanisms of its movement provide the ability to supply oxygen to various zones of the liquid bath, expanding the reaction zone, accelerating the process of slag guidance and, accordingly, direct and indirect oxidation of impurities. At the same time, the melting time is reduced, the energy consumption and the consumption of refractories are reduced (see table).

Положение фурмы, при котором ее ось находится в вертикальной плоскости, касательной к окружности распада электродов обеспечивает удаление реакционной зоны от электродов и меняет характер взаимодействия кислородной струи с распадом. При таком расположении фурмы газокислородная струя увлекает за собой поверхностные слои металла и шлака. Это обеспечивает непрерывное обновление контактирующих поверхностей расплав-окислительная газовая фаза и возникновение циркуляционного движения в объеме расплава. Кроме того, такое расположение фурмы удаляет реакционную зону от стенки печи, способствуя стойкости футеровки и сокращению расхода огнеупоров. The position of the tuyere, in which its axis is in a vertical plane tangent to the circumference of the decay of the electrodes, ensures that the reaction zone is removed from the electrodes and changes the nature of the interaction of the oxygen jet with the decay. With this arrangement of the tuyere, a gas-oxygen jet carries along the surface layers of metal and slag. This ensures continuous updating of the contacting surfaces of the melt-oxidizing gas phase and the occurrence of circulation movement in the volume of the melt. In addition, this arrangement of the lance removes the reaction zone from the furnace wall, contributing to the stability of the lining and reduce the consumption of refractories.

В период плавления фурма используется для интенсификации процесса расплавления металла в результате взаимодействия с кислородной струей, которая по мере необходимости в широком диапазоне расхода кислорода (100-3500 м³/ч) может располагаться под углом 0-90^o к горизонтали.During the melting period, the tuyere is used to intensify the process of metal melting as a result of interaction with an oxygen stream, which, as necessary, can be located at an angle of 0-90 ^o to the horizontal in a wide range of oxygen consumption (100-3500 m ³ / h).

В начале окислительного периода (при температуре металла 1550-1570^o) струя кислорода направляется под углом 80^o к зеркалу металла с целью локализации зоны реакции и стимулирования начала процесса интенсивного обезуглероживания. При угле наклона более 80^o к горизонту повышается интенсивность разрушения ближнего откоса футеровки сталеплавильной ванны. После интенсивного закипания ванны до окончания продувки угол наклона оси головки фурмы устанавливается в пределах 71-60^o с целью интенсификации циркуляционного перемешивания металла. Наклон оси головки фурмы менее 60^o нецелесообразен, так как при этом возможно непосредственное интенсивное воздействие шлакогазовой смеси на футеровку дальнего откоса, а следовательно, увеличение расхода огнеупоров. Одновременно с изменением угла наклона головки продувочной фурмы интенсивность подачи кислорода снижается в два раза. При наличии циркуляционного перемешивания металла и шлака струей кислорода скорость обезуглероживания при этом не снижается.At the beginning of the oxidation period (at a metal temperature of 1550-1570 ^o ), the oxygen stream is directed at an angle of 80 ^o to the metal mirror in order to localize the reaction zone and stimulate the beginning of the intensive decarburization process. When the angle of inclination of more than 80 ^o to the horizon increases the intensity of destruction of the near slope of the lining of the steel bath. After intensive boiling of the bath until the end of the purge, the angle of inclination of the axis of the lance head is set within 71-60 ^o in order to intensify the circulating mixing of the metal. The inclination of the axis of the tuyere head of less than 60 ^{o is} impractical, since it is possible to directly intensively influence the slag-gas mixture on the lining of the long slope, and therefore, increase the consumption of refractories. Simultaneously with a change in the angle of inclination of the head of the purge lance, the oxygen supply intensity decreases by half. In the presence of circulating mixing of the metal and slag with a stream of oxygen, the decarburization rate does not decrease.

Пример. При выплавке стали марки 40Х в 100 т электродуговой печи для интенсификации процесса расплавления металлошихты в начальный период плавления подают кислород с интенсивностью 2000 м³/ч дугообразной фурмой через боковую стенку печи, угол наклона оси головки продувочной фурмы к горизонтали составляет 55^o. По расплавлении среднего и крупногабаритного скрапа интенсивность продувки снижается до 300 м³/ч. После нагрева сталеплавильной ванны до температуры 1560^oC в начале окислительного периода начинается продувка жидкого металла кислородом с углом наклона оси головки фурмы 80^o к горизонтали с заглублением в металл на 80 мм. Интенсивность подачи кислорода поддерживают на уровне 2500 м³/ч до начала интенсивного кипения ванны, после чего для циркуляционного перемешивания ванны угол наклона оси головки продувочной фурмы устанавливают 63^o к горизонтали, а интенсивность продувки 1200 м³/ч. Продувку металла заканчивают при температуре металла 1670^oC и содержания углерода 0,20Example. During the smelting of grade 40X steel in 100 tons of an electric arc furnace, oxygen with an intensity of 2000 m ³ / h in an arc-shaped lance is fed through the side wall of the furnace to intensify the process of melting the metal charge in the initial period of melting; the angle of inclination of the axis of the head of the blowing lance to the horizontal is 55 ^o . By melting medium and large scrap, the purge intensity decreases to 300 m ³ / h. After heating the steel bath to a temperature of 1560 ^o C at the beginning of the oxidation period, the liquid metal is purged with oxygen with an angle of inclination of the axis of the tuyere head of 80 ^o to the horizontal with a depth of 80 mm in the metal. The oxygen supply intensity is maintained at the level of 2500 m ³ / h until the bath begins to boil intensively, after which, for circulation bath mixing, the axis angle of the purge lance head is set to 63 ^° to the horizontal, and the purge intensity is 1200 m ³ / h. Metal purge is completed at a metal temperature of 1670 ^° C. and a carbon content of 0.20

Claims

A method of purging metal with oxygen in an electric arc furnace, including supplying oxygen through a water-cooled mold during melting periods and an oxidizing one, changing the intensity of oxygen supply during purging, characterized in that the oxygen is supplied by an arc-shaped lance through the side wall of the furnace, with the angle of inclination of the axis of the lance head to the horizontal and the oxygen supply rate change accordingly
During the melting period, 0 90 ^o and 100- 3500 m ³ / h
At the beginning of the oxidation period 80 70 ^o and 1500 4000 m ³ / h
After intensive boiling baths until the purge 71 60 ^o and 750 2000 m ³ / h.