SU1754784A1 - Металлошихта дл выплавки стали в мартеновских печах и способ ее загрузки в печь - Google Patents

Abstract

Использование: в области металлургии и примен етс  при выплавке стали с исполь 2 зованием в составе металлошихты твердых углеродистых материалов. Сущность изобретени : при выплавке стали в мартеновской печи в качестве металлошихты используют металлоеодержащие отходы абразивного производства при следующем соотношении компонентов, мас.%: ме- таллосодержащие отходы абразивного производства 3-12; жидкий передельный чугун 34-50; стальной лом - остальное. Жидкий передельный чугун содержит, мас.%: V 0,07-0,20; С 3,90-4,80; S 0,40-0jЈ4; Mn 0,29-0,58; Т 0,03-0,12; Сг 0,03-0.10; Си 0,02-0,07; Р 0,04-0,10; S 0.015-0.040; железо - остальное. В завалку на легковесный лом ввод т 20-40% металлоотходов абразивного производства, а остальное их количество загружают в печь в период прогрева на т желовесный лом при температуре его поверхности 400-600°С. 2 с. и 13 п. ф-лы, 2 табл. сл с

Description

Изобретение относитс  к металлургии, а именно к составам металлошихтовых материалов дл  выплавки стали и способам их загрузки в мартеновскую печь.

Известна металлошихтз дл  выплавки стали в мартеновских печах, включающа  легковесный лом, т желовесный лом (блюмы , недоливки и др.), твердый и жидкий чугун , ферросплавы. При этом завалка производитс  в следующем пор дке. Вначале загружаетс  в печь легковесный лом, пакеты скрапа, затем т желовесный лом. Твердый чугун заваливаетс  поверх стального лома, а затем после прогрева шихты заливаетс  жидкий чугун.

Недостатком использовани  известной металлошихты и способа ее загрузки  вл етс  невысока  скорость нагрева, плавлени  и шлакообразовани , а форсированный режим нагрева за счет применени  кислорода при выплавке углеродистых марок стали приводит к несоответствию температуры металла и содержанию углерода в нем, повышенному расходу чугуна и обильному ды- мовыделению.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к описываемой  вл етс  металлошихта в способе выплавки стали в подовой сталеплавильной печи, включающа  легковесный стальной скрап, т желовесный лом, твердые ковшеVI ел

VI

00.

вые отходы производства чугуна (С 3,8- 5.1%; SI 0,5-2,4%: Мп 0,4-1,7), жидкий чугун . Способ загрузки металлошихты в печь - перед завалкой т желовесной части стального скрапа на легковесную часть лома укладывают ковшевые отходы производства чугуна в количестве 1,2-2,2% от массы садки.

Этот состав металлошихты и способ ее загрузки в печь несколько снижает длитель- ность плавки и расход чугуна за счет повышени  тепловых возможностей процесса и ускорени  периода плавлени . Однако целесообразно дальнейшее снижение расхода чугуна, повышение производительности процесса и, особенно, снижение выбросов вредных веществ в атмосферу, характерных дл  современного мартеновского процесса с применением кислородного дуть .

Цель изобретени  - увеличение произ- водительности печи за счет сокращени  периода плавлени  и повышени  эффективности шлакообразовани , уменьшение выбросов вредных веществ в атмосферу.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что металлошихта дл  выплавки стали в мартеновских печах, включающа  стальной скрап, состо щий из легковесной и т желовесной частей, металлоотходы, а также жидкий передельный чугун, в качестве металлоотходов содержит металлосодержа- щие отходы абразивного производства при .следующем соотношении компонентов, вес.%:

Металлосодержащие

отходы абразивного производства3-12

Жидкий передельный чугун34-50

Стальной лом Остальное.

При этом жидкий передельный чугун содержит , мас.%:

, Ванадий 0,08-0,20 Углерод 3,90-4,80 Кремний 0,40-0,92 Марганец 0,29-0,58 Титан 0,03-0,12 Хром 0,03-0,10 Медь 0,02-0,07 Фосфор 0,04-0,10 Сера 0,015-0,040 Достижению цели способствует также то, что в способе загрузки металлошихты в мартеновскую печь, включающем последовательное введение в печь легковесного стального лома, металлоотходов, т желовесного лома и последующую заливку жидкого передельного чугуна, на легковесный лом загружают металлосодержащие отходы абразивного производства в количестве 2(Н

40% от их общего расхода, а остальное количество металлоотходов абразивного производства загружают в печь в период прогрева шихты на т желовесный лом при температуре шихты 400-600°С.

Сущность предлагаемого изобретени  заключаетс  в использовании в составе металлошихты вместо или вместе с обычными твердыми углеродистыми материалами (твердый чугун, ковшевые остатки производства чугуна и др.) металлосодержащих отходов абразивного производства. Они содержат , вес.%: углерод 2-5; кремний 6-12; алюминий 0,5-3,0; ванадий 0,5-2,0; титан 3-6; хром 0,5-1,0; кальций и магний 0,02- 2,0; фосфор 0,4-0,6; сера 0,02-0,03; железо металлическое - остальное.

Использование металлосодержащих отходов абразивного производства, содержащих химические элементы, окисление которых в основной печи происходит почти полностью в самом начале плавки с большим экзотермическим эффектом, обеспечивает форсированный ход прогрева шихты, ускоренное ее плавление. Достигаетс  требуема  концентраци  углерода в металлической ванне по расплавлению при уменьшенном удельном расходе передельного чугуна. В ходе плавки окислы кремни , алюмини , ванади  и титана способствуют ассимил ции извести и быстрому формированию основного оптимального окисленного жидкоподвижного (140-170 мм по Герти) шлака. Снижение окисленности шлака в результате раскисл ющего воздействи  абразивных , отходов, с одной стороны, уменьшает потери железа со скачиваемым из печи шлаком, а с другой, нар ду с микролегированием стали ценными элементами этих отходов повышает ее качество. По этой же причине за счет временного снижени  скорости обезуглероживани  расплава в период заливки в печь жидкого чугуна, а также раннего шлакообразовани  достигаетс  уменьшение пыли и окислов азота в отход щих газах.

Использование в составе металлошихты метс)ллосодер/кащих отходов абразивного производства в количестве более 12% нецелесообразно, так как снижает интенсивность кипени  ванны, увеличивает длительность периода плавлени , а также требует повышени  расхода известьсодер- жащих материалов дл  обеспечени  необходимого уровн  рафинировани  металла. Снижение расхода металлсодержащих отходов абразивного производства менее 3% не обеспечивает полного реагировани  окисленных капель металла с химическими элементами и существенно снижает эффективность их воздействи  на процессы нагрева , плавлени  и шлакообразовани .

Вторым существенным моментом предложенного технического решени   вл етс  применение в составе металлошихты передельного чугуна, содержащего ванадий. Такой чугун получают путем подшихтовки о доменную печь при выплавке передельного чугуна таких же отходов абразивного производства или железорудных материалов из титаномагниевых руд.

Применение в шихте чугуна с 0,08- 0,20% V ускор ет растворение извести за счет образовани  легкоплавких конгруэнтно плав щихс  ванэдатов кальци , обес- печивает раннюю наводку шлака и дефосфорацию металла. Исключаютс  случаи вспенивани  шлака при заливке в печь чугуна, что улучшает услови  нагрева металла . Однако повышение концентрации ванади  в чугуне более 0,20% приводит к образованию пенистых шлаков, затрудн ющих заданные услови  нагрева металла, повышаютс  количество металловключений и окисленность шлака. Снижение же содержани  ванади  в чугуне менее 0,08% не оказывает заметного вли ни  на показатели процесса.

Пример. В основной мартеновской печи емкостью 400 т выплавл ли рельсовую сталь из известной и предлагаемой метал- лошихт. Состав металлошихт приведен в табл. 1. При этом использовали жидкий передельный чугун с повышенным до 0,08- 0,20% содержанием ванади . В качестве флюсов примен ли известн к и агломерат в количестве 60 и 20 кг/т соответственно. В конце периода нагрева и в период Плавлени  осуществл ли подачу кислорода через сводовые дутьевые фурмы. Технологические параметры и показатели выплавки стили приведены в табл 1.

Из таблицы промышленных испытаний известной и предлагаемой шихт при выплавке рельсовой стали следует, что введение в металлошихту углеродистых металлосодержащих отходов абразивного производства приводит к снижению длительности плавлени  и улучшению процесса шлакообразовани , выражающегос  в получении легкоплавких шлаков при снижении концентрации Fed и основности на уровне 2,0-2, ед. Заметно уменьшаютс  выбросы пыли и окислов азота в атмосферу и снижаетс  расход металлошихты на тонну стали. Допустимое содержание металлосодержащих отходов абразивного производства в металошихте, как следует из данных таблицы, не должно превышать 12%, так как дальнейшее увеличение приводит к повышению длительности ванны. Повышаетс  также уровень FeO и расход металошихты. При снижении же их содержани  менее 3% замедл ютс  темпы плавлени  и шлакооб- 5 разовани , соответственно увеличиваютс  пылевыделение и расход металлошихты,

Как следует из данных табл.1, дополнительный впод в металлошихту мартеновской плавки металлосодержащих отходов абрэ0 зивного производства обеспечивает снижение длительности плавлени  на 20-30%, уменьшение количества вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу, на 20-30% и экономию металлошихты 6-10 кг/т стали

5 Данный состав металлошихты исключает случаи зам кани  плавок при выплавке средне- и высокоуглеродистой сталей.

Металлошихту загружают в мартеновскую печь в определенной последователь0 ности.

Часть металлосодержащих отходов абразивного производства укладывают на легковесный лом, который в количестве 30-50% от общего расхода лома на плавку

5 равномерно располагают по всей поверхности над подом на некотором рассто нии от откосов печи. Этот прием гарантированно предохран ет футеровку подины печи от непосредственного контакта с кремни 1содер0 жащими абразивными отходами. Затем так , же равномерно в печь загружают т желовесный лом, поверх которого заваливают остальную часть металлосодержащих абразивных отходов.

5 Размещение отходов в объеме металлошихты позвол ет наиболее эффективно использовать дополнительное тепло от окислени  экзотермических элементов дл  равномерного прогрева и расплавлени  ло0 ма. Выдел ющеес  непосредственно в слое материалов тепло сокращает продолжительность периода плавлени  шихты. За счет этого повышаетс  производительность сталеплавильного агрегата. Кроме того, ис5 ключаютс  случаи вскипани  при заливке чугуна г выбросы металла, обусловленные интенсивным окислением углерода жидкого чугуна окислами железа, образующимис  в период прогрева, когда сильно окислен0 ные капли металла стекают в направлении пода, покрыва  нижние слои шихты очень железистым шлаком. С другой стороны в период прогрева в окислительной атмосфере печи на поверхности абразивных отхо5 ДОБ, не контактирующих с окислами железа, образуетс  слой защитной окалины из SiOa, который преп тствует онутреннему окислению сплава. Таким образом, отходы, расположенные поверх металлолома, экранируют существенную массу металлозавалки от

воздействи  кислорода, что особенно важно при обычно практикуемой дл  форсировани  процесса нагрева подаче кислорода через сводовые фурмы. В результате такого расположени  отходов и снижени  степени оксидированности лома при заливке чугуна в печь резко снижаетс  дымовыделение, меньше оно и в дальнейшем в св зи с ранней наводкой жидкотекучего шлака, равномерно покрывающего поверхность металлической ванны. Уменьшение количества оксидной фазы замедл ет реакцию образовани  окислов азота {Na} + +(FeO)±{NOx} + Fe, что нар ду с сокращением периода плавлени  снижает концентрацию NOX в отход щих газах. Образующа с  шлакова  фаза со сравнительно низкой степенью окисленности уменьшает потери железа при скачивании шлака и повышает качество металла за счет снижени  в нем концентрации неметаллических включений .

Врем  ввода металлосодержащих абразивных отходов в печь в период прогрева определ етс  температурой металлолома. При температуре 400°С и более с по влением в окалине вюститного сло  скачкообразно возрастает скорость окислени  железа. В этот период и ввод т в печь отходы абразивного производства, так как при температурах поверхности лома, превышающих 600°С, наблюдаетс  переокисление значительной части лома. Преждевременный ввод в печь металлосодержащих абразивных отходов (при температуре менее 400°С) снижает скорость нагрева металлолома в св зи с более низкой теплопроводностью отходов.

Соотношение количеств металлосодержащих отходов абразивного производства, загружаемых в период завалки и в период прогрева, отрабатывалось экспериментально . При вводе избыточного количества металлосодержащих отходов абразивного производства на поверхность лома в период доводки в количестве более 80% от общего количества и, соответственно, недостаточного количества в завалку (менее 20%) ухудшаетс  прогрев шихты, котора  располагаетс  в объеме металлозавалки. Экзотермический процесс окислени  химических элементов отходов окислами железа начинаетс  только после заливки чугуна, что приводит к увеличению продолжительности нагрева и позднему формированию шлака. Кроме того, происходит раскисление металлической ванны при заливке чугуна и замедл етс  массообмен в зонах расположени  абразивных отходов. При загрузке в период прогрева металлосодержащих абразивных отходов в количестве менее 60% нивелируетс  их положительное воздействие, в частности окисление большей их части в период прогрева и изол ции 5 определенной части лома от переокислени , ухудшаютс  показатели процесса.

Пример. В основной 400 т печи выплавл ют рельсовую сталь скрап-рудным процессом. В состав металлошихты вход т:

0 26т металлосодержащих отходов абразивного производства (5,5%), 216т жидкого чугуна (45,5%) и 231 т металлолома (49%). В качестве флюсов используют известн к и агломерат в количестве 25 и 8 т соответст5 венно Завалку флюсующих осуществл ют послойно с металошихтой,

Вначале на подину печи на загруженную предварительно часть агломерата и известн ка равномерно заваливают 100 т

0 легковесного лома(43,5% от общего количества ), затем ровным слоем по всей поверхности ванны засыпают металлосодержащие отходы абразивного производства в количестве 8,5 т(33% от общего количества). Далее

5 заваливают т желовесный лом, в том числе пакеты.

После прогрева и достижени  температуры поверхности лома 400-600°С загружают равномерным слоем остальное

0 количество металлосодержащих отходов аб- , разивного производства В конце прогрева и в период плавлени  дл  интенсификации плавки через сводовые фурмы подают кислород .

5 В период плавлени  скачивают первичный шлак. Содержание углерода по расплавлению 1,15%, Т 1520°С. Концентраци  FeO составл ет 12,2%, а основность 2,1ед.

0 Длительность периода плавлени  составила 1 ч 20 мин. Содержание в отход щих газах пыли и окислов азота 190 и 12 мг/м3, соответственно. Расход металлошихты 1101 кг/т.

5 Этим способом осуществл ют завалку металлошихты при различном количестве и расположении в ванне металлосодержащих отходов абразивного производства и остальной шихты. Дл  сравнени  осуществл 0 ют завалку металлошихты по известному способу.

Как следует из данных, приведенных в табл. 2, регламентированна  завалка металлосодержащих отходов абразивного

5 производства в определенной последовательности обеспечивает ускорение плавлени , улучшение шлакообразовани ; снижение вредных Ёеществ в отход щих газах , а также снижение расхода металлошихты .

Claims (3)

1.Металлошихта дл  выплавки стали в мартеновских печах, включающа  стальной скрап, состо щий из легковесной и т желовесной частей, металлошихты,и жидкий передельный чугун, отличающа с  тем, что, с целью повышени  производительности печи за счет сокращени  периода плавлени  и повышени  эффективности шлакообразовани , уменьшени  выбро- соо вредных веществ в атмосферу, она содержит в качестве металлоотходов ме- таллосодержащие отходы абразивного производства при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Металлосодержащие

отходы абразивного

производства3-12

Жидкий передельный

чугун34-50

Стальной ломОстальное.

2.Металлошихта по л. 1, отличающа с  тем, что жидкий передельный чугун содержит, мас.%:

Ванадий0,08-0,20

Углерод3,90-4,80

Кремний0,40-0,92

Марганец0,29-0,58

Титан0,03-0,12

Хром0,03-0,10

Медь0,02-0,07

Фосфор0,04-0,10

Сера0,015-0,040

ЖелезоОстальное.

3. Способ загрузки металлошихты дл  выплавки стали в мартеновскую печь, включающий последовательное введение в печь легковесного стального лома, металлоот- ходов, т желовесного лома и последующую заливку жидкого передельного чугуна, прогрев металлошихты, отличающийс  тем, что на легковесный лом загружают металлосодержащие отходы аб- разивного производства в количестве 20-40% от их общего расхода, а остальное количество металлоотходов абразивного производства загружают в печь в период прогрева шихты на т желовесный лом при температуре ших- ты 400-600°С.т а б л и « а 1

Продолжение табл.)

Известный 100 Предлага-4

СЛ

1 Л -4

аз

Јь

1-35

3,0

270

32

1112

14,8

0,021