RU2323980C2

RU2323980C2 - Method of steel smelting

Info

Publication number: RU2323980C2
Application number: RU2006126104A
Authority: RU
Inventors: Генрих Алексеевич Дорофеев (RU); Генрих Алексеевич Дорофеев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Инновационное малое предприятие Ферротех"; Генрих Алексеевич Дорофеев
Priority date: 2006-07-18
Filing date: 2006-07-18
Publication date: 2008-05-10
Also published as: RU2006126104A

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: method includes charging of scrap metal, iron-bearing of metal-addition, pouring of liquid cast-iron or carbonaceous intermediate product, lead-in fluxing materials, melting of metal-charging, fining of the melt. The charging of metal-addition is realized by reduced specific surface, equal or bigger 50 m²/t at quantity of 5 - 250 kg/t of steel. To pounded iron-bearing metal-addition is fed the oxygen consumption 2 - 65 m³ to 1 t of metal-addition.

EFFECT: reduce of the oxygen consumption and reduce of the duration of melting.

5 cl, 1 tbl, 9 ex

Description

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к выплавке стали в сталеплавильном агрегате - конвертере и дуговой электропечи.The invention relates to ferrous metallurgy, and more particularly to steelmaking in a steelmaking unit - a converter and an electric arc furnace.

Наиболее близким по технической сущности является способ выплавки стали в сталеплавильном агрегате, включающий завалку металлолома, железосодержащей металлодобавки заливку жидкого чугуна или углеродистого полупродукта, загрузку шлакообразующих материалов, подачу газообразного кислорода, расплавление металлозавалки, продувку образующегося расплава кислородом, рафинирование расплава, выпуск металла и шлака [1].The closest in technical essence is the method of steel smelting in a steelmaking unit, including the filling of scrap metal, iron-containing metal additives, pouring liquid cast iron or carbon intermediate, loading slag-forming materials, supplying gaseous oxygen, melting the metal filling, purging the formed melt with oxygen, metal refining and smelting one].

Недостатком известного способа является применение в процессе выплавки стали металлолома с малой удельной поверхностью, составляющей обычно 1,5-10 м²/т. При контакте струй кислорода, обладающих сверхзвуковыми скоростями, с металлоломом в начальный период плавки на его поверхности развивается интенсивное окисление (горение) железа, сопровождающееся переходом части железа в шлак и дым. В результате этого выделяется значительное количество тепла, которое частично расходуется на нагрев и расплавление лома. При недостаточной удельной поверхности контакта кислорода с ломом выделяющаяся энергия концентрируется на относительно небольшой площади, вызывая резкое повышение температуры в зоне реагирования кислорода и железа лома. Вследствие этого происходит интенсивное испарение железа и образующихся оксидов. Пары железа и оксидов уносятся отходящими дымовыми газами, снижая эффективность использования тепла окисления, увеличивая потери железа и снижая выход годного [2-6].The disadvantage of this method is the use in the process of steelmaking of scrap metal with a small specific surface area, usually 1.5-10 m ² / t. When oxygen jets, which have supersonic speeds, come into contact with scrap metal in the initial period of melting, intense oxidation (burning) of iron develops on its surface, accompanied by the transition of part of the iron to slag and smoke. As a result of this, a significant amount of heat is generated, which is partially spent on heating and melting the scrap. If the specific contact surface of oxygen with scrap is insufficient, the released energy is concentrated on a relatively small area, causing a sharp increase in temperature in the reaction zone of oxygen and scrap iron. As a result of this, intense evaporation of iron and the resulting oxides occurs. Vapors of iron and oxides are carried away by the exhaust flue gases, reducing the efficiency of using the heat of oxidation, increasing the loss of iron and reducing the yield [2-6].

Металлолом с пониженной удельной поверхностью характеризуется повышенными размерами и массой отдельных кусков лома. Высокие температуры, развивающиеся в месте соприкосновения струй кислорода с поверхностью лома, вызывают перенос тепла внутрь кусков шихты и их нагрев до достижения полного расплавления. Распространение тепла в твердом теле носит диффузионный характер и происходит согласно современным представлениям относительно медленно. Вследствие этого скорость отвода тепла окисления железа внутрь кусков лома существенно ниже скорости выделения тепла на поверхности плавящегося тела. По этой причине выделяющееся тепло усваивается лишь частично. Это обстоятельство оказывает негативное влияние на процессе взаимодействия кислорода с железом металлолома, вызывая потери тепла, повышение температуры реакционной зоны, усиление испарения железа и увеличение угара железа.Scrap metal with a reduced specific surface is characterized by increased size and mass of individual pieces of scrap. High temperatures developing in the place where the jets of oxygen come in contact with the scrap surface cause heat transfer into the pieces of the mixture and their heating until complete melting is achieved. The distribution of heat in a solid is diffusive and, according to modern concepts, is relatively slow. As a result, the rate of removal of heat of oxidation of iron into pieces of scrap is significantly lower than the rate of heat release on the surface of a melting body. For this reason, the heat released is only partially absorbed. This circumstance has a negative effect on the process of interaction of oxygen with scrap metal iron, causing heat loss, increasing the temperature of the reaction zone, increasing the evaporation of iron, and increasing the loss of iron.

Кроме того, применение металлолома с малой удельной поверхностью, особенно тяжеловесного, увеличивает длительность его расплавления и плавки в целом, а также расход кислорода [3, 5].In addition, the use of scrap metal with a small specific surface area, especially a heavy one, increases the duration of its melting and melting in general, as well as the oxygen consumption [3, 5].

Технический эффект при использовании изобретения заключается в повышении выхода годного, снижении длительности плавки и сокращении расхода кислорода.The technical effect when using the invention is to increase the yield, reducing the duration of the smelting and reducing oxygen consumption.

Указанный технический эффект достигается тем, что в способе выплавки стали в сталеплавильном агрегате, включающем завалку металлолома, железосодержащей металлодобавки заливку жидкого чугуна или углеродистого полупродукта, загрузку шлакообразующих материалов, подачу газообразного кислорода, расплавление металлозавалки, продувку образующегося расплава кислородом, введение по ходу плавки флюсующих добавок, рафинирование расплава, выпуск металла и шлака, завалку железосодержащей металлодобавки осуществляют измельченной с удельной поверхностью, равной или большей 50 м²/т, в количестве 5-250 кг/т стали и подают на нее кислород из расчета 2-65 м³ на 1 т железосодержащей металлодобавки.The specified technical effect is achieved by the fact that in the method of steel smelting in a steel-smelting unit, including filling scrap metal, iron-containing metal additives, pouring liquid cast iron or carbon intermediate, loading slag-forming materials, supplying gaseous oxygen, melting the metal filling, purging the formed melt with oxygen, introducing melt by flow , refining of the melt, the release of metal and slag, the filling of iron-containing metal additives is carried out crushed with specific a surface equal to or greater than 50 m ² / t in an amount of 5-250 kg / t of steel and oxygen is supplied to it at a rate of 2-65 m ³ per 1 t of iron-containing metal additive.

Для повышения эффективности предлагаемого изобретения железосодержащую металлодобавку вводят совместно с углеродосодержащим веществом в соотношении по массе 1:(0,1-5) соответственно. Перед вводом в сталеплавильный агрегат указанные компоненты предварительно окусковывают. Одним из возможных методов окускования является заливка исходных компонентов жидким расплавом и последующее затвердевание с получением отливки в виде чушки, аналогичной чушке твердого чугуна. Для этого металлодобавку и углеродистое вещество предварительно помещают в литейную форму и заливают железоуглеродистым сплавом в количестве 3-20 кг на 1 кг материалов, загруженных в литейную форму. Перед заливкой металлодобавки и углеродистого вещества железоуглеродистым сплавом в литейную фурму дополнительно к металлодобавке и углеродистому веществу в литейную форму вводят оксидный железосодержащий материал и/или оксиды и фториды кальция, магния, марганца, натрия либо их смеси в количестве 5-50% от массы железоуглеродистого сплава.To increase the effectiveness of the invention, the iron-containing metal additive is introduced together with the carbon-containing substance in a mass ratio of 1: (0.1-5), respectively. Before entering into the steelmaking unit, these components are pre-granulated. One of the possible methods of agglomeration is pouring the initial components with liquid melt and subsequent solidification to obtain a casting in the form of ingots, similar to ingots of solid cast iron. To do this, the metal additive and the carbon substance are preliminarily placed in the mold and filled with an iron-carbon alloy in an amount of 3-20 kg per 1 kg of materials loaded into the mold. Before pouring the metal additive and the carbon substance with the iron-carbon alloy into the casting lance, in addition to the metal additive and the carbon substance, the oxide iron-containing material and / or oxides and fluorides of calcium, magnesium, manganese, sodium or a mixture thereof are added in an amount of 5-50% by weight of the iron-carbon alloy .

Повышение эффективности процесса выплавки стали в конвертере и электропечи будет происходить вследствие того, что завалку железосодержащей добавки осуществляют измельченной обладающей высокоразвитой удельной поверхностью, намного превосходящей эту величину для металлолома, и подают на нее газообразный кислород. Располагаясь на поверхности металлошихты, железосодержащая добавка первой вступает в соприкосновение с кислородом дутья, предохраняя тем самым металлолом от окисления железа. Это обеспечивает повышение выхода годного из металлошихты. Развитая межфазная поверхность контакта частиц металлодобавки с кислородом значительно ускоряет окисление железа металлодобавки и обеспечивает быстрое выделение значительного количества тепла. За счет этого достигается быстрое расплавление частиц металлодобавки. Капли ее стекают в слой шихты и приносят в металлозавалку повышенное количество тепла, ускоряя ее проплавление. В результате этого сокращается угар металлошихты и расход кислорода.An increase in the efficiency of the steelmaking process in the converter and the electric furnace will occur due to the fact that the filling of the iron-containing additive is carried out by grinding having a highly developed specific surface area, which is much higher than this value for scrap metal, and gaseous oxygen is supplied to it. Located on the surface of the metal charge, the iron-containing additive first comes into contact with the oxygen of the blast, thereby protecting the scrap metal from oxidation of iron. This provides an increase in yield from the metal charge. The developed interphase contact surface of metal additive particles with oxygen significantly accelerates the oxidation of iron metal additives and provides the rapid release of a significant amount of heat. Due to this, a rapid melting of metal additive particles is achieved. Its drops flow down into the charge layer and bring an increased amount of heat to the metal plant, accelerating its penetration. As a result of this, waste of metal charge and oxygen consumption are reduced.

Подача кислорода на металлодобавку, обладающую развитой удельной поверхностью, снижает количество кислорода, поступающего на единицу поверхности материала. По этой причине температура в зоне реагирования кислорода с железом металлодобавки оказывается ниже, чем в случае с металлоломом, имеющим меньшую удельную поверхность. Благодаря этому снижается испарение железа и его потери в дым, возрастает выход годного и улучшается использование тепла выделяющегося при окислении железа газообразным кислородом.The supply of oxygen to the metal additive, which has a developed specific surface, reduces the amount of oxygen entering per unit surface of the material. For this reason, the temperature in the reaction zone of oxygen with iron metal is lower than in the case of scrap metal having a lower specific surface area. Due to this, the evaporation of iron and its loss in smoke is reduced, the yield is increased, and the use of heat released by the oxidation of iron by gaseous oxygen is improved.

Следовательно, при вводе в шихту плавки металлодобавки, имеющей повышенную удельную поверхность, интенсифицируется окисление железа и ускоряется выделение тепла, что сокращает длительность плавки и повышает степень использования кислорода, расходуемого на окисление железа. Одновременно с этим применение металлодобавки предохраняет металлошихту от сильного окисления, снижает температуру в зоне реакции кислорода с железом, уменьшает испарение железа, способствуя тем самым повышению выхода годного.Therefore, when a metal additive with an increased specific surface is introduced into the smelting mixture, iron oxidation is intensified and heat generation is accelerated, which reduces the melting time and increases the degree of utilization of oxygen spent on iron oxidation. At the same time, the use of metal additives protects the metal charge from strong oxidation, reduces the temperature in the reaction zone of oxygen with iron, reduces the evaporation of iron, thereby contributing to an increase in the yield.

Ввод металлодобавки совместно с углеродосодержащим веществом и их совместное сжигание повышает использование теплотворной способности углерода. В соответствии с физико-химическими закономерностями горения углерода присутствие твердого железа и наличие жидких окислов железа ускоряет сжигание углерода и повышает степень дожигания углерода до CO₂ с 5-7 до 12-20%. Благодаря этому достигается более полное использование потенциала углерода как топлива. Дополнительное тепло, получаемое в результате сжигания углерода, снижает количество железа, которое необходимо окислить для получения тепла, и повышает выход годного.Putting a metal additive together with a carbon-containing substance and co-burning them increases the use of the calorific value of carbon. In accordance with the physicochemical laws of carbon combustion, the presence of solid iron and the presence of liquid iron oxides accelerates the combustion of carbon and increases the degree of carbon afterburning to CO ₂ from 5-7 to 12-20%. Thanks to this, a fuller use of the potential of carbon as a fuel is achieved. The additional heat resulting from the combustion of carbon reduces the amount of iron that must be oxidized to produce heat and increases the yield.

Предварительное окускование металлодобавки и углеродистого вещества и образование их тесной смеси дополнительно улучшают условия сжигания углерода и обеспечивают лучшее использование тепла окисления углерода. Окускование также исключает вынос угля отходящими потоками газа и просыпание частиц угля в слой металлозавалки, что замедляет сгорание углерода и увеличивает длительность плавки.Pre-agglomeration of the metal additive and the carbonaceous substance and the formation of a close mixture thereof further improve the conditions for burning carbon and provide better use of the heat of oxidation of carbon. Pigging also eliminates the removal of coal by the exhaust gas streams and the spilling of coal particles into the metal filling layer, which slows down the combustion of carbon and increases the duration of the smelting.

Ввод металлодобавки и углеродистого вещества в виде чушки, получаемой путем загрузки их в литейную форму и заливки железоуглеродистым расплавом, усиливает эффект положительного влияния твердого железа на полноту сжигания углерода и увеличивает количество тепла, передаваемого металлозавалке. Дополнительный ввод в состав чушки оксидного железосодержащего материала и/или оксидов и фторидов кальция, магния, марганца, натрия либо их смеси способствует раннему формированию шлака и росту активности оксидов железа. Как известно из термодинамики, возможность окисления углерода до CO₂ в присутствии жидкого шлака и оксидов железа с высокой активностью существенно возрастает. Это создаст предпосылки для более полного использования тепла углерода.The introduction of metal additives and carbonaceous substances in the form of ingots obtained by loading them into a mold and pouring them with an iron-carbon melt enhances the effect of the positive effect of solid iron on the completeness of carbon burning and increases the amount of heat transferred to the metal filling. The additional introduction of iron oxide material and / or oxides and fluorides of calcium, magnesium, manganese, sodium or a mixture thereof into the ingot composition contributes to the early formation of slag and an increase in the activity of iron oxides. As is known from thermodynamics, the possibility of oxidizing carbon to CO ₂ in the presence of liquid slag and iron oxides with high activity increases significantly. This will create the prerequisites for a fuller use of carbon heat.

Величина удельной поверхности измельченной железосодержащей добавки, равная или большая 50 м²/т, объясняется закономерностями процесса взаимодействия кислорода с железом металлодобавки. При меньшей величине этого параметра окисления железа кислородом дутья замедляется, вызывая увеличение продолжительности проплавления самой металлодобавки, всей металлозавалки и плавки в целом. В результате этого также увеличивается угар металла и возрастает удельный расход кислорода.The specific surface area of the crushed iron-containing additives, equal to or greater than 50 m ² / t, is explained by the laws of the process of interaction of oxygen with iron metal additives. With a smaller value of this parameter, the oxidation of iron by oxygen blowing slows down, causing an increase in the duration of penetration of the metal additive itself, the entire metal filling and smelting in general. As a result of this, metal waste also increases and the specific oxygen consumption increases.

Диапазон значений количества вводимой металлодобавки в пределах 5-250 кг/т стали объясняется теплофизическими закономерностями. При меньших значениях будет выделяться недостаточно тепла для нагрева металлолома до приемлемой температуры. Температура подогрева лома в этом случае не превысит 50-100°С. Это увеличивает продолжительность плавки. При больших значениях будет происходить выделение тепла сверх допустимых значений, определяемых потребностью металлозавалки в энергии, необходимой для ее полного расплавления. Избыточное количество тепла приведет к снижению стойкости футеровки агрегата и перерасходу металлодобавки, а также удлинению времени расплавления металлодобавки, снижению выхода годного и увеличению расхода кислорода.The range of values of the amount of metal additive introduced in the range of 5-250 kg / t of steel is explained by thermophysical laws. At lower values, not enough heat will be generated to heat the scrap metal to an acceptable temperature. The temperature of heating the scrap in this case will not exceed 50-100 ° C. This increases the duration of the heat. At large values, heat will be generated in excess of the permissible values determined by the need for metal filling in the energy necessary for its complete melting. Excessive heat will lead to a decrease in the durability of the lining of the unit and an excessive consumption of metal additives, as well as an increase in the time of melting of the metal additives, decrease in yield and increase oxygen consumption.

Расход кислорода на сжигание металлодобавки устанавливают в пределах 2-65 м³ на 1 т материала. При расходе кислорода менее 2 м³/т количество окисленного железа и выделение тепла получается относительно небольшим, что удлинит время расплавления добавки и плавки в целом. В случае вдувания кислорода в количестве более 65 м³/т металлодобавки интенсивность горения железа в зоне контакта с окислителем значительно усиливается. Это сопровождается развитием весьма высоких температур в зоне контакта кислорода с частицами металлодобавки, увеличением испарения железа, снижением выхода железа из шихты, повышенным расходом кислорода.The oxygen consumption for the combustion of metal additives is set within 2-65 m ³ per 1 ton of material. When the oxygen flow rate is less than 2 m ³ / t, the amount of oxidized iron and the heat generation are relatively small, which will extend the time of melting of the additive and melting as a whole. In the case of injection of oxygen in an amount of more than 65 m ³ / t of metal additive, the burning rate of iron in the zone of contact with the oxidizing agent is significantly enhanced. This is accompanied by the development of very high temperatures in the zone of contact of oxygen with metal particles, an increase in the evaporation of iron, a decrease in the yield of iron from the charge, and an increased oxygen consumption.

Железосодержащую металлодобавку вводят совместно с углеродосодержащим веществом в соотношении по массе 1:(0,1-5) соответственно. Совместное применение металлодобавки и углеродистого вещества резко увеличивает степень использования теплотворной способности углерода. Одновременное присутствие железа вместе с углеродом увеличивает скорость сжигания углерода и создает условия для более полного дожигания углерода до CO₂. В результате этого количество энергии, получаемой от сжигания 1 кг углерода, увеличивается в 1,5-2 раза. Это сокращает потребность в энергии и позволяет снизить степень окисления железа металлошихты. Если соотношение масс металлодобавки и углеродистого вещества будет менее 1:0,1, то эффект дополнительного поступления тепла от сжигания углерода получится слабым и введение углеродистого вещества вместе с металлодобавкой теряет смысл. Если же соотношение взять более 1:5, то эффективность сжигания углерода начинает снижаться из-за чрезмерного снижения доли твердого железа и уменьшения его положительного влияния на скорость горения углерода, полноту дожигания углерода до CO₂ и степень использования тепла дожигания окружающей металлошихтой. Соответственно увеличивается количество железа, которое необходимо окислить для получения дополнительного тепла. В свою очередь, это вызовет необходимость окисления части железа металлошихты.The iron-containing metal additive is introduced together with the carbon-containing substance in a mass ratio of 1: (0.1-5), respectively. The combined use of metal additives and carbonaceous substances dramatically increases the degree of utilization of the calorific value of carbon. The simultaneous presence of iron together with carbon increases the rate of carbon burning and creates conditions for a more complete burning of carbon to CO ₂ . As a result of this, the amount of energy received from burning 1 kg of carbon increases by 1.5-2 times. This reduces the energy requirement and reduces the oxidation state of the iron charge. If the mass ratio of the metal additive and the carbon substance is less than 1: 0.1, then the effect of additional heat from burning carbon will turn out to be weak and the introduction of the carbon substance together with the metal additive loses its meaning. If the ratio is taken more than 1: 5, then the efficiency of carbon burning begins to decrease due to an excessive decrease in the fraction of solid iron and a decrease in its positive effect on the carbon burning rate, the completeness of carbon afterburning to CO _2, and the degree of utilization of the heat of afterburning of the surrounding metal charge. Accordingly, the amount of iron increases, which must be oxidized to obtain additional heat. In turn, this will necessitate the oxidation of part of the iron charge.

Предварительное окускование металлодобавки и углеродистого вещества улучшает показатели предлагаемого способа. Окускование исходных компонентов увеличивает скорость сжигания углерода газообразным кислородом и повышает полноту его сгорания и степень использования теплотворной способности углерода за счет более высокой степени его дожигания в присутствии твердого железа и возникновение при этом железистого шлака, обладающего высокой активностью и улучшающего условия дожигания углерода до CO₂. Окускование этих компонентов исключает вынос частиц углеродистого материала. Лучшее использование тепла окисления углерода позволяет снизить расход металлодобавки и предохранить часть железа от его сжигания кислородом.Pre-agglomeration of metal additives and carbonaceous substances improves the performance of the proposed method. The pelletizing of the starting components increases the rate of carbon burning with gaseous oxygen and increases the completeness of its combustion and the degree of use of the calorific value of carbon due to its higher degree of afterburning in the presence of solid iron and the appearance of ferrous slag with high activity and improving the conditions of carbon afterburning to CO ₂ . The granulation of these components eliminates the removal of particles of carbon material. The best use of the heat of carbon oxidation can reduce the consumption of metal and protect part of the iron from its burning with oxygen.

Окускование металлодобавки и углеродистого вещества путем их заливки железоуглеродистым сплавом в количестве 3-20 кг на 1 кг загруженных в литейную форму материалов полностью исключит потери этих компонентов в процессе транспортировки и загрузки. Сжигание углерода при этом осуществляется в присутствии твердого железоуглеродистого сплава. Это увеличивает скорость горения углерода и повышает степень дожигания его до CO₂. При заливке железоуглеродистого сплава менее 3 кг на 1 кг твердых материалов количество поступающего жидкого расплава недостаточно для полного обволакивания твердых компонентов расплавом. Вследствие этого получаемые чушки не будут обладать необходимой прочностью, что приведет к потере части материала. В случае заливки твердых материалов железоуглеродистым сплавом в количестве более 20 кг на 1 кг наполнителя их массовая доля снизится, а количество введенного углерода в печь уменьшится. Вследствие этого показатели способа ухудшаются.The concentration of metal additives and carbonaceous substances by pouring them with an iron-carbon alloy in the amount of 3-20 kg per 1 kg of materials loaded into the mold completely eliminates the loss of these components during transportation and loading. In this case, carbon burning is carried out in the presence of a solid iron-carbon alloy. This increases the burning rate of carbon and increases its degree of afterburning to CO ₂ . When pouring an iron-carbon alloy of less than 3 kg per 1 kg of solid materials, the amount of incoming molten liquid is not enough to completely melt the solid components. As a result, the resulting ingots will not have the necessary strength, which will lead to the loss of part of the material. In the case of pouring solid materials with an iron-carbon alloy in an amount of more than 20 kg per 1 kg of filler, their mass fraction will decrease, and the amount of carbon introduced into the furnace will decrease. As a result, the performance of the method is deteriorating.

Дополнительный ввод в литейную форму оксидного железосодержащего материала и/или оксидов и фторидов кальция, магния, марганца, натрия либо их смеси в количестве 5-50% от массы железоуглеродистого сплава усиливает положительный эффект предлагаемого способа. В этом случае сжигание углерода происходит в присутствии шлаковой фазы, образуемой оксидами железа, поступающими из оксидного материала, и/или оксидами и фторидами кальция, магния, марганца, натрия. Оксиды железа обладают в этом случае повышенной активностью, способствуя лучшему дожиганию углерода до CO₂. Вместе взятые, эти факторы существенно повышают степень дожигания углерода, увеличивая тем самым эффективность использования углеродистого вещества, уменьшают потребность в металлодобавке и количество железа, которое необходимо сжечь для того, чтобы нагреть и расплавить металлошихту, необходимость сжигания железа. При доле оксидосодержащих материалов менее 5% их положительное влияние незначительное. Если же их доля превышает 50%, то сжигание углерода, находящегося внутри литой чушки, начинает замедляться из-за негативного влияния минеральных компонентов на скорость горения углерода. Поэтому выход за пределы 5-50% ухудшает показатели предлагаемого способа.Additional input into the mold of oxide iron-containing material and / or oxides and fluorides of calcium, magnesium, manganese, sodium or a mixture thereof in an amount of 5-50% by weight of the iron-carbon alloy enhances the positive effect of the proposed method. In this case, carbon is burned in the presence of a slag phase formed by iron oxides coming from the oxide material and / or oxides and fluorides of calcium, magnesium, manganese, and sodium. Iron oxides in this case have increased activity, contributing to a better afterburning of carbon to CO ₂ . Taken together, these factors significantly increase the degree of afterburning of carbon, thereby increasing the efficiency of using carbonaceous substances, reduce the need for metal additives and the amount of iron that needs to be burned in order to heat and melt the metal charge, the need to burn iron. With a fraction of oxide-containing materials less than 5%, their positive effect is negligible. If their share exceeds 50%, then the burning of carbon inside the cast ingots starts to slow down due to the negative influence of mineral components on the burning rate of carbon. Therefore, going beyond 5-50% affects the performance of the proposed method.

Анализ научно-технической и патентной литературы показывает отсутствие совпадений отличительных признаков заявляемого способа с признаками известных технических решений. На основании этого делается вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «изобретательский уровень».Analysis of scientific, technical and patent literature shows the absence of coincidence of the distinctive features of the proposed method with the signs of known technical solutions. Based on this, it is concluded that the claimed technical solution meets the criterion of "inventive step".

Ниже дан вариант осуществления изобретения применительно к конвертеру, не исключающий другие варианты в пределах формулы изобретения.The following is an embodiment of the invention with respect to the converter, not excluding other options within the scope of the claims.

Способ выплавки стали в сталеплавильном агрегате - конвертере осуществляется следующим образом.The method of steelmaking in a steelmaking unit - converter is as follows.

Пример. В процессе выплавки стали в конвертер подают металлическую шихту в виде металлолома, заливают на него жидкий чугун, загружают шлакообразующие материалы, включая известь, вводят измельченную железосодержащую металлодобавку, подают на нее газообразный кислород, расплавляют металлозавалку, продувают расплав кислородом сверху через многосопловую фурму, вводят по ходу плавки флюсующие добавки, осуществляют рафинирование расплава, выпуск металла и шлака, внепечную обработку и доводку металла.Example. In the process of steelmaking, a metal charge in the form of scrap metal is fed into the converter, molten iron is poured onto it, slag-forming materials, including lime are loaded, crushed iron-containing metal additive is introduced, gaseous oxygen is fed to it, metal filling is molten, the melt is blown with oxygen from above through a multi-nozzle lance, introduced by during melting fluxing additives, carry out refining of the melt, the release of metal and slag, after-furnace treatment and finishing of the metal.

В шихту конвертерной плавки вводят измельченную железосодержащую металлодобавку, имеющую удельную поверхность, равную или большую 50 м²/т в, количестве 5-250 кг/т стали. На нее подают газообразный кислород с расходом 2-65 м³ на 1 т металлодобавки. Подачу кислорода продолжают до расплавления металлозавалки, после чего переходят на продувку расплавленной ванны с обычным расходом кислорода, обеспечивающего окислительное рафинирование жидкого металла.A chopped iron-containing metal additive having a specific surface equal to or greater than 50 m ² / t in an amount of 5-250 kg / t of steel is introduced into the charge of the converter smelting. Oxygen gas is supplied to it at a flow rate of 2-65 m ³ per 1 ton of metal additive. The oxygen supply is continued until the metal filling is melted, after which they switch to blowing the molten bath with the usual oxygen flow rate, which provides oxidative refining of the liquid metal.

В качестве металлодобавки используют металлические корольки, выделяемые из конвертерного шлака, бой чугунного скрапа, чугунную стружку, отходу металлообработки, некондиционные металлизованные окатыши, чугунное крошье и др. железосодержащие отходы фракции 0-10 мм.As metal additives, metal beads are used, isolated from converter slag, cast iron scrap scrap, cast iron shavings, metal processing waste, substandard metallized pellets, iron chips and other iron-containing waste fractions of 0-10 mm.

В качестве углеродосодержащего топлива используют угли, кокс, отходы производства графита, графитовую пыль и др. фракции 0,5-25 мм.Coal, coke, graphite waste, graphite dust, and other fractions of 0.5–25 mm are used as carbon-containing fuel.

В качестве оксидного железосодержащего материала используют окалину, агломерат, руду, шлаки сталеплавильного производства, железорудные окатыши и т.п.As oxide iron-containing material, scale, sinter, ore, slag from steelmaking, iron ore pellets, etc. are used.

В таблице приведены примеры осуществления способа выплавки стали в сталеплавильном агрегате - конвертере с различными технологическими параметрами.The table shows examples of the method of steelmaking in a steelmaking unit - a converter with various technological parameters.

ПараметрыOptions ПримерыExamples 1one 22 33 4four 55 66 77 88 99 1. Удельная поверхность металлодобавки, м²/т материала1. The specific surface of metal additives, m ² / t of material 15fifteen 42,642.6 50,850.8 102102 310310 950950 16801680 24002400 33503350 2. Расход металлодобавки, кг/т стали2. The consumption of metal, kg / t of steel 4,24.2 5,45,4 10,810.8 48,148.1 95,195.1 197197 247247 253253 262262 3. Расход кислорода, м³/т металлодобавки3. Oxygen consumption, m ³ / t metal additives 1,91.9 2,22.2 10,610.6 20,720.7 30,230,2 48,148.1 63,163.1 65,365.3 68,168.1 4. Выход жидкой стали, % от массы металлозавалки4. The output of liquid steel,% by weight of the metal 88,388.3 90,390.3 90,690.6 90,890.8 91,291.2 91,591.5 91,791.7 91,191.1 89,189.1 5. Суммарный удельный расход кислорода за плавку, м³/т жидкой стали5. The total specific oxygen consumption for melting, m ³ / t of liquid steel 63,163.1 60,160.1 60,860.8 61,061.0 61,261.2 61,561.5 61,861.8 62,162.1 64,564.5 6. Продолжительность продувки, мин6. Duration of purging, min 20,120.1 18,518.5 18,118.1 17,917.9 17,617.6 17,917.9 18,118.1 18,718.7 19,419,4

В первом примере происходит слабый нагрев металлолома из-за малой удельной поверхности частиц введенной металлодобавки, незначительного расхода ее и недостаточного расхода кислорода, подаваемого на металлодобавку для ее сжигания. Вследствие этого основные характеристики плавки, а именно выход годного, суммарный расход кислорода и длительность продувки оказываются хуже возможных.In the first example, the scrap metal is slightly heated due to the small specific surface area of the particles of the added metal additive, its low consumption and insufficient oxygen supply to the metal additive for its burning. As a result, the main characteristics of the melting, namely the yield, the total oxygen consumption and the duration of the purge are worse than possible.

В девятом примере наблюдается значительное избыточное выделение тепла из-за слишком высокой удельной поверхности частиц металлодобавки, значительного расхода этого компонента, большого удельного расхода кислорода, подаваемого на окисление металлодобавки. Это приводит к перерасходу металлодобавки и кислорода. Из-за слишком высокого расхода кислорода происходит значительный вынос металла и сокращение выхода годного. Кроме того, большой расход металлодобавки увеличивает время ее расплавления и длительность плавки в целом.In the ninth example, there is a significant excess heat due to the too high specific surface area of the metal additive particles, the significant consumption of this component, the large specific oxygen consumption supplied to the metal additive oxidation. This leads to cost overruns of metal and oxygen. Due to too high oxygen consumption, a significant removal of metal occurs and a reduction in yield. In addition, the high consumption of metal additives increases the time of its melting and the duration of the melting as a whole.

В оптимальных примерах 2-7 достигается максимальный технологический и экономический эффект от дополнительного ввода в шихту плавки измельченной железосодержащей металлодобавки. Железо добавки, представляющее отходы производства, сжигаются кислородом дутья, предохраняя от окисления металлошихту. Благодаря этому возрастает выход годного и сокращается суммарный расход кислорода на 1 т стали. Одновременно сокращается длительность продувки.In the optimal examples 2-7, the maximum technological and economic effect is achieved from the additional introduction of the crushed iron-containing metal additive into the smelting mixture. Iron additives representing waste products are burned with oxygen by blast, protecting the metal charge from oxidation. Due to this, the yield is increased and the total oxygen consumption per 1 ton of steel is reduced. At the same time, the purge time is reduced.

ЛитератураLiterature

1. Патент RU 2218419 С2, С21С 5/28, 10.12.2003.1. Patent RU 2218419 C2, C21C 5/28, 12/10/2003.

2. Кривченко Ю.С. и др. Сталеплавильщик конвертерного производства. - М.: Металлургия, 1991, с.50-54.2. Krivchenko Yu.S. and others. Steelmaker of converter production. - M.: Metallurgy, 1991, p. 50-54.

3. Колпаков С.В. и др. Технология производства стали в современных конвертерных цехах. - М.: Машиностроение, 1991, с.92-94.3. Kolpakov S.V. et al. Steel production technology in modern converter shops. - M.: Mechanical Engineering, 1991, p. 92-94.

4. Бигеев А.М. Математическое описание и расчеты сталеплавильных процессов. М.: Металлургия, 1982, - 160 с.4. Bigeev A.M. Mathematical description and calculations of steelmaking processes. M .: Metallurgy, 1982, - 160 p.

5. Морозов А.Н. Современное производство стали в дуговых печах. - 2-ое изд., г.Челябинск, Металлургия, 1987, - 175 с.5. Morozov A.N. Modern steelmaking in arc furnaces. - 2nd ed., Chelyabinsk, Metallurgy, 1987, - 175 p.

6. Шишимиров М.В. и др. Сталь, №1, 2006 г., с.31.6. Shishimirov M.V. et al. Steel, No. 1, 2006, p.31.

Claims

1. A method of steel smelting in a steelmaking unit, including the filling of scrap metal, iron-containing metal additives, pouring liquid cast iron or carbon intermediate, loading slag-forming materials, supplying gaseous oxygen, melting the metal filling, purging the resulting melt with oxygen, introducing fluxing additions along the melting line, introducing fluxing fluids, melting, and fluxing additives; metal and slag, characterized in that the filling of the iron-containing metal additives is carried out crushed with a specific surface equal to or greater than it is 50 m ² / t, in an amount of 5-250 kg / t of steel, and gaseous oxygen is supplied to it at a flow rate of 2-65 m ³ per 1 ton of iron-containing metal additive.

2. The method according to claim 1, characterized in that the iron-containing metal additive is introduced together with the carbon-containing substance in a mass ratio of 1: (0.1-5), respectively.

3. The method according to claim 2, characterized in that the iron-containing metal additive and the carbonaceous substance are pre-agglomerated prior to introduction.

4. The method according to claim 3, characterized in that the preliminary agglomeration of the iron-containing metal additives and carbonaceous substances is carried out by loading them into a mold and pouring it with an iron-carbon alloy in an amount of 3-20 kg per 1 kg of materials loaded into the mold.

5. The method according to claim 4, characterized in that before pouring the metal additive and the carbon substance with the iron-carbon alloy, the oxide iron-containing material and / or oxides and fluorides of calcium, magnesium, manganese, sodium, or a mixture thereof in an amount of 5-50% are additionally introduced into the casting mold by weight of the iron-carbon alloy.