SU954434A1 - Способ выплавки стали в дуговой электропечи - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к электрометаллургическому производству металла дл  преимущественного использовани  в черной металлургии.

Известен способ выплавки стали в дуговой электропечи с использованием в шихте железосодержащих оксидных материалов.

Сущность способа заключаетс  в том, что железосодержащий материал - шлам влажностью 6-22% смешивают с негашеной известью и полученную смесь/череду  со скрапом, загружают сло ми в бадью. Эту слоистую смесь ввод т в электропечь по всей площади ее сечени . Количество загружаемой смеси составл ет 5-75 кг на 1 т стали. В шихту, кроме скрапа и шламоизвестковой смеси, ввод т чушковый чугун, известь а флюорат. Через 206 мин получают жидкую сталь с содержанием 0,45% С и 0,0077 S при выходе металла 9898 ,5% 1 .

Недостатками известного способа  вл ютс  нерациональна  завалка шпама по всему сечениюпечи, низка  стойкость футеровки печи за счет взаимодействи  вход щих в ее состав соединений с окислами железа по всему объему печи, увеличение расхода эпектроэнергии за счет низкой теплопроводности шламоизвестковой смеси, попадающей в зону электрической дуги.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  способ выплавки железа и его сплавов в дуговой электропечи, включающий завалку скрапа , железо-углеродсодержащих, плав10 ление и восстановление окислов железа в твердом и жидком состо нии.

Существо способа заключаетс  в том,-что на наход щийс  в электропечи металл (1/3-1/4 садки печи), полу15 ченный расплавлением металлизованных окатышей, скрапа или их смесей, ввод т восстановительную смесь в количестве 20-60% от веса .окислов, содержащихс  в железорудном материале, на20 гревают за счет расплава до 13001600°С , а затем на поверхность нагретой восстановительной смеси загружают расчетное количество железорудного оксидного материала 2.

Недостатками этого способа  вл ют25 с , во-первых, очень высокий расход твердого восстановител , обусловленный интенсивным развитием деструкции топлива в процессе высокотемпературного нагрева, во-вторых, чрезмерный

30 вынос железосодержащих материалов   топливной смеси вследствие интенсив ного протекани  реакции восстановле ни  окислов железа на поверхности высоконагретого восстановител , в-третьих, низка  стойкость футеров ки верхних горизонтов и свода печи вследствие взаимодействи  частиц пыли с футеровкой с образованием легкоплавких эвтектик, в-четвертых, увеличение расхода электроэнергии за счет нагрева восстановительной смеси. Цель изобретени  - интенсификаци процесса повышени  стойкости футеровки печи. Поставленна  цель достигаетс  те что согласно способу выплавки стали в дуговой электропечи, включающему завалку скрапа железо-углеродсодержа щих материалов, плавление и восстано ление окислов железа в твердом соето нии согласно изобретению смесь железо-углеродсодержащих материалов количестве 10-50% от веса садки загружа .ют послойно со скрапом в центральную часть печи, ограниченную площадью внутренней поверхности, рас положенной между электродами. Существоспособа заключаетс  в том, что при послойнойзавалке в электропечь скрапа и железо-углеродсодержащей смеси, .последнюю укладывают не по всей площади сечени  печи , а только .в ее центральную часть ограниченную площадью окружности, диаметр которой равен рассто нию-меж ду внутренней поверхностью электро , дов . Необходимость реализации этого те нологического приема продиктована р дом факторов, главными из которых  вл ютс  уменьшение до минимума времени и площади контакта окислов желе за с футеровкой печи, формирование гор чих п тен между электродами и скрапом-, обеспечение высокой эф,фекти ности восстановлени  окислов железа в твердом состо нии по всей высоте садки,низкого пылевыноса и высокой степени использовани  железосодержащих оксидных смесей. Реализаци  предлагаемого способа как показали опытные плавки, позвол  ет увеличить количество железо-углеродсодержащей смеси до 10-50% от веса садки в зависимости от степени развити  процесса восстановлени  оки лов железа, обусловленного (при одинаковом расходе восстановител ) ско ростью теплопередачи. В качестве железо-углеродсодержащих материалов предусматриваетс  использование железо-углеродсодержащих отходов металлургического производст ва (окалины, колошниковой пыли, шламов агломерационного, доменного и сталеплавильного производства,отсева агломерата и окатышей), содержащих 3-28% С, 40-65% железа, 8-15% окиси кальци . Допускаетс  также использование железорудного концентрата в смеси с твердым восстановителем и флюсом. Основным направлением утилизации железосодержащих отходов металлургического производства  вл етс  их окускование с получением агломерата и окатьошей и проплавка последних в доменных или сталеплавильных печах. Многооперационность данной схемы предопредел ет высокие капитальные . и эксплуатационные расходы на подготовку и окускование железосодержащих материалов. Конечным этапом этой технологической схемы  вл етс  расплавление и восстановление (довосстановление ) окислов железа в жидком соето нии с получением чугуна или стали. Расчеты показывают, что расходы по переделу на предварительное восстановление окатышей (с учетом расходов на восстановитель) при степени металли ,зации 80-90% составл ют 20-35% от Себестоимости стали. Изобретение предусматривает утилизацию железо-углеродсодержащих отходов , полученных при очистке отход щих газов различных металлургических производств, без их окомковани  и дополнительного введени  твердого вое-ста овител  или значительного сокращени  его расхода при Совмещении процессов плавлени  и восстановлени  окислов железа в твердом и жидком состо нии в ванне электропечи. Прерванные плавки и разборка шихты по высоте загрузки в лабораторной электропечи показали, что через 30 и 50 мин от момента начала процесса степень металлизации смеси.окалины и колошниковой пыли (содержащей 15,5% С), вз тых в соотшотении 1:1, по мере .перехода от нижних к верхним горизонтам печи увеличиваетс  с 3344% до 67-77% соответственно. К моменту полного расплавлени  скрапа окислы железа в смеси были восстановлены на 90-93%, что двидетельствует о высокой эффективности восстановлени  окислов железа в твердом состо нии и незначительных энергетических затратах на их довосстановление в жидкой ванне. Кроме указанных преимуществ, центральна  загрузка жеЛезо-углеродсодержащей смеси позвол ет до минимума уменьшить пыЛевынос, а также продолжительность и площадь контакта железорудных частиц и расплавленных окислов железа с футеровкой печи и свода, что значительно увеличивает их стойкость . При увеличении расхода смеси свыше 50% от веса садки степень металлизации окислов железа в твердом соето нии резко снижаетс  и в- среднем по высоте загрузки не превышает 4042% . Центральные участки смеси из-за ее низкой теплопроводности остаютс  практически невосстановленными к моменту полного расплавлени .скрапа. Основна  масса окислов железа рас- . плавл етс , вступает во взаимодействие с футеровкой печи и переходит в шлак, а неиспользованный восстановитель науглероживает металл. При уменьшении расхода смеси ниже оптимальных значений (10% от веса садки) мелкие -частицы рудной и топливной составл ющей смеси тонким слоем расп олагаютс  в трещинах, изломах и неровност х скрапа, что обеспечивает высокую удельную поверхность контакта материалов и чрезмерно высокую скорость теплопередачи. В этих услови х твердофазное восстановление окислов железа: не успевает завершитьс , и они практически полностью переход т в шлак, ухудша  технико-.экономические показатели использовани  железо-углеродсодержащей смеси и процесса в целом.

Таким образом, дл  осуществлени  предлагаемого способа необходимо реализовать по крайней мере два услови : организовать формирование дуг (гор чих п тен) между электродами и высокотеплопроводной частью шихты (скрапом) и обеспечить наибольшую степень восстановлени  окислов железа в твердом состо нии до момента расплавлени  всего скрапа.

Эти УСЛОВИЯ реалнгзуютс . за счет центральной загрузки и оптимального расхода железо-углеродсодержащей смеси.

Уменьшение площади, загружаемой железо-углеродсодержащей смеси ниже площади, расположенной между электродами, при оптимальном расходе смеси приводит кобразованию термана - столба су.шучих материалов, обладающих низкой теплопроводностью увеличению продолжительности процесса и расходаэлектроэнергии на прогрев и восстановление окислов железа в твердом состо нии.

Увеличение площади, занимаемой железо-углеродсодержащей смесью, сверх указанных параметров сопровождаетс  снижением скорости теплопередачи от гор чих п тен к нижележащим горизонтам, увеличением воздействи  излучени  и пылевыноса на футеровку печи и свода вследствие попадани  в. зону гор чих п тен материала с низкой теплопроводностью, переходом основной массы окислов железа в шлак С образованием карбидных соединений и соответствующим ухудшением показателей процесса.

Пример. Опытные плавки провод т в трехбетонной дуговой электропечи переменного тока. Дл  сравнени  одну из плавок провод т известным способом.

В качестве шихты используют стальной лом и смесь колошниковой пыли с окалиной- (вторичные отстойники прокатных цехов Чер.МЗ), содержащую 51% Fe, 14,2% FeO, 51,7% , , 6,5% CaO, 15,5% С, 4,1% SiO, 0,16%$., 0,1% Zn, 5,1% , остальное.- окис0 лы Al , Mn, Mg, Cr. 1200 кг этой смеси и 2500 кг скрапа послойно загружают в печь. Первый слой мелкого стального лома толщиной около 200 мм укладывают на подину печи. Второй слой

5 железо-углеродсодержащей смеси загружают на поверхность скрапа таким образом , чтобы диаметр засыпки не превышал 1150 мм (диаметр окружности, описанной между электродами). Толщина сло  составл ет 80-100 мм. После0 дующие слои укладывают аналогичным образом.

По известному способу,вначале в печь загружают скрап 2500 кг, расплавл ют его и на зеркало металла5 загружают 360 кг мелкого коксика. Через 10-12 мин после разогрева восстановител  из бункера дозатора загружают 1200 кг ока.чины. Состав и расход шлакообразующих компонентов во всех

0 опытах поддерживают посто нным.

Через 3 ч 20 мин предлагаемым способом получают жидкую сталь с содержанием 0,4-0,45% С. Выход металла составл ет 98%. Известным способом

5 через 3 ч 30 мин получают сталь с содержанием углерода О,78% -при выходе металла 81,6%.

Увеличение продолжительности плавки св зано с прогревом восстановите0 л . В этом периоде интенсивно протекает науглероживание металла. Введение окислов железа на поверхность раскаленного восстановител  сопровождаетс  значительным выносом пыли.

5 Степень выхода металла уменьшаетс  как за счет уменьшени  степени перехода железа в металл, так и высокого выноса пыли. - . .

Таким образом, предлагаемый способ существенно отличаетс  от извест0 ных и обладает практической полезностью , подтвержденной результатами опытных плавок.

ее Ожидаемый экономический эффект от внедрени  разработанного способа в услови х электродуговой плавки составит 20484 руб. в год.

60

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ выплавки стали в дуговой электропечи, включающий завалку скрапа , железо-углеродсодержащих материалов, плавление и восстановление окис7 9544348

   лов железа в твердом и жидком состо -ную площадью внутренней поверхности,

   НИИ, от.личающийс  тем,расположенной между электродами.

   что, с целью интенсификации процессаИсточники информации,

   и повьаиени  стойкости футеровки печиприн тые во внимание при экспертизе

   смесь железо-углеродсодержащих мате- I. Японска  за вка № 52-152811,

   риалов в количестве 10-50% от веса5 кл. 10 3 153, 1977.

   садки загружают послойно со скрапом2. Авторское свидетельство СССР

   в центральную часть печи/ ограничен- 572504. кл. С 21 С 5/52, 1977.