Спосіб виплавки сталі в дуговій електропечі
Винахід відноситься до чорної металургії, безпосередньо до способів виплавки сталі в дугових електропечах. Технічним завданням винаходу є максимальна заміна металевого брухту рідким чавуном, поліпшення якості сталі, зниження собівартості металу. Технічний результат досягається тим, що в способі виплавки сталі в дугової електропечі, що включає завантаження металошихти з металевого брухту і залізорудних матеріалів, флюсів, заливку рідкого чавуну, розплавлення і нагрівання, введення в розплав частини твердої металошихти, що залишилася, розплавлення і легування рідкого металу, печі заливають легковаговий брухт у кількості 2 - 5% садки, потім на нього завантажують залізорудні матеріали в кількості менше 15% від загальної маси металошихти, а рідкий чавун заливають на них у кількості 40,5 - 55% від маси садка протягом 0,5 - 20 хв, при цьому тверду металошихту, що залишилася, вводять при температурі розплаву 1500 - 1580 o C. Із застосуванням даного способу виплавки сталі підвищився вихід вищих марок сталі, витрата електроенергії зменшився на 5 - 9%, витрата кисню зменшився на 11 - 15%. 1 табл.
Винахід відноситься до чорної металургії, конкретніше, способів виплавки сталі в дугових електропечах.
У ряді випадків, особливо при нестачі сталевого брухту, в шихту електричних печей вводять чавун. При невеликій кількості чавуну (10 20%) у шихті його використовують у твердому вигляді, при великому (30 50%) у рідкому. В даний час сталь в електропечах на рідкому чавуні рідко виплавляють. Однак у зв'язку з появою нових великих електропечей потреба в сталевому брухті зростає, тому очікується, що у майбутньому рідкий чавун в шихті електропечей буде застосовуватися у великих масштабах. До того ж, нині збільшується дефіцит сталевого брухту.
Відомо також, що згідно способу отримання заліза та його сплавів із залізорудних матеріалів, що включає завантаження залізорудних матеріалів, металевого брухту, заливку рідкого чавуну, розплавлення, відновлення та випуск металу, спочатку в піч заливають рідкий чавун у кількості 30 40 мас. шихти, після чого вводять розрахункову кількість залізорудних матеріалів у вигляді руднокутних котунів і вапно в кількості 5 15 кг на тонну залізорудних матеріалів [1] прототип.
Окиси заліза, що знаходяться в окатишах, при нагріванні їх за рахунок тепла чавуну та електричної дуги активно відновлюються в твердому стані вуглецем, що знаходиться в окатишах, за схемою Fe2O3 __ Fe3O4 - FeO - L Fe. При цьому більшість оксидів заліза відновлюється в твердому стані в міру їх нагріву до температури плавлення. Окиси заліза, не відновлені в твердому стані, переходять у розплав і відновлюються в рідкому стані за рахунок вуглецю, кремнію та марганцю чавуну. Ванна у своїй інтенсивно кипить.
Технічним завданням зазначеного вище способу є зниження використання дефіцитного сталевого брухту і недостатнє підвищення якості сталі, що виплавляється, а також зниження витрати газоподібного кисню.
Технічний результат досягається тим, що в способі виплавки сталі в дугової електропечі, що включає завантаження металошихти з металевого брухту і залізорудних матеріалів, флюсів, заливку рідкого чавуну, розплавлення і нагрівання, введення в розплав частини твердої металошихти, що залишилася, розплавлення і легування рідкого металу, печі заливають легковаговий брухт у кількості 2 5% від загальної маси металошихти, потім на нього завантажують залізорудні матеріали в кількості менше 15% від загальної маси металошихти, а рідкий чавун заливають на них у кількості 40,555,0% від маси зсідання протягом 0,5 20,0 хв, при цьому тверду металошихту, що залишилася, вводять при температурі розплаву 1500 1580 o C.
Наявність легковагого брухту на подіні печі першої порції завалки в кількості 2 5% оберігає подину від заростання її при подачі на подину на початку завалки шлакоутворюючих і флюсів, а також від стравлювання подини залізорудним матеріалом при нагріванні їх в процесі плавлення до температури плавлення і особливо при контакті подини з рідким залізорудним матеріалом у процесі плавлення.
Легковажна шихта в даному випадку також оберігає подіну і від просочення її рідким чавуном, який при температурі його від 1500 o C і вище має високу рідинну плинність і при тривалому контакті гарячого чавуну з розігрітою до цієї температури подіною, шар подини просочується чавуном і піднімається в метал.
При кількості легковагого брухту менше 2% не отримують належного технічного ефекту щодо запобігання подіни від заростання та просочення її рідким чавуном.
При кількості легкого брухту понад 5% негативно позначається його збільшення на техніко-економічних показниках електроплавки.
Застосування завалки 15% і більше залізорудних матеріалів призведе до збільшення кількісного вмісту шлаку.
Крім того, протягом усього періоду плавлення спостерігається окислення вуглецю рідкого розплаву та підтримання шлаку у спіненому стані за рахунок безперервного кипіння ванни. Рідкий чавун заливають на завалені раніше матеріали в кількості 40,5-55% від маси саду протягом 0,5-20 хв.
Час 0,5 хв. необхідно для заливання рідкого чавуну печей малої ємності (до 1 т).
Час 20 хв. необхідно для заливання рідкого чавуну в електропіч великої ємності (понад 100 тонн).
Якщо рідка кількістьчавуну, що заливається в електропіч менше 40,5%, то при виплавці сталі досягається помітне зниження дефіцитного металевого брухту.
При співвідношенні чавуну і залізорудних матеріалів у ванні електропечі відповідно в межах 40,5 55% і 10 14,9% кількість кисню, що знаходиться в залізорудних матеріалах і переходить в рідкий розплав, виявляється достатнім для окислення всіх домішок рідкого чавуну і твердої, що вводиться, включаючи вуглець, кремній, марганець та повне відновлення оксидів заліза до металевого стану. При цьому забезпечується кипіння ванни, забезпечуються сприятливі умови для рафінування металу та скорочення тривалості плавки.
Потім включають дуги і нагрівають ванну, ведуть розплавлення і нагрівання, при температурі розплаву рівним 1500 1580 o C вводять частину твердої металошихти, що залишилася.
Якщо температура розплаву менше 1500 o C, то на подіні можуть залишатися шматки брухту, що не розплавилися. Вище температури, що дорівнює 1580 o C, розплав нагрівати недоцільно. Закінчують процес виплавки сталі за традиційно відомою технологією.
Приклад конкретного виконання.
Виплавка трубної сталі марки 20 здійснюється 100 т дугової електропечі. Шихта складається з 2,5 5 т легковагового металобрухту, який заливають на подіну печі після її заправки та огляду. На легкий металобрухт завантажують 15 16 т залізорудних матеріалів. Зверху залізорудний матеріал заливають рідкий чавун у кількості 45 55 т наступного складу C 4,6% Mn 0,5% Si 0,7% S 0,02% P 0,08% Fe решта. Електропіч включають і підігрівають розплав до температури 1500 1580 o C. Після нагрівання до цієї температури вводять частину шихти, що залишилася, у вигляді металобрухту, без чавуну і знову піч включають на розплавлення. Після розплавлення всієї шихтибув отриманий метал наступного складу: C 0,22, Si ні, Mn 0,16, P 0,005, S 0,034, Cr 0,08, Ni 0,11, Cu 0,18. У процесі розплавлення зливають плавильний шлак самопливом, а після повного розплавлення метал розкислюють і випускають в ківш.
Приклад другої виплавки трубної сталі марки 09Г2С.
Пекти включають і підігрівають завантажені матеріали до температури 1520 - 1560 o C. Після нагрівання до цієї температури завантажують решту металобрухту і скрап в кількості 50 60 т і знову піч включають на розплавлення. Після розплавлення всієї шихти отримано метал складу, C 0,10, Si немає, Mn 0,10, P 0,014, S 0,018, Cr 0,05, Ni 0,07, Cu 0,11. У процесі розплавлення шлак зливали самопливом, після повного розплавлення та нагрівання металу до температури 1660 o C легували феромарганцем та феросиліцієм і випускали в ківш.
Результати проведених плавок за показниками кількісного складу домішок та тривалості плавок показані в таблиці.
Спосіб виплавки сталі в дуговій електропечі, що включає завантаження металошихти з металевого брухту і залізорудних матеріалів, флюсів, заливку рідкого чавуну, розплавлення та легування рідкого металу, який відрізняється тим, що на подіну печі завалюють легковаговий брухт у кількості 2 5% садки, потім на нього завантажують залізорудні матеріали в кількості менше 15% від загальної маси металошихти, а рідкий чавун заливають на них у кількості 40,5 55,0% від маси садки протягом 0,5 20 хв, при цьому тверду металошихту, що залишилася, вводять при температурі розплаву 1500 1580 o З.