RU2393235C1 - Procedure for production of steel in arc electric steel melting furnace - Google Patents

Abstract

FIELD: metallurgy. ^ SUBSTANCE: procedure consists in charging scrap and iron in furnace, in their melting and in refining. Also slag forming agents at amount facilitating 3-5% contents of MgO in slag at ratio of CaO to SiO2 from 2 to 2.5 and 20-30% contents of FeO are added during melting. At the initial period of refining metal melt, when temperature rises to 1540-1550C, there are added slag forming agents at amount facilitating 7-16% contents of MgO in slag at ratio of CaO to SiO2 from 2 to 3 and 15-25% contents of FeO. When steel reaches specified temperature and specified contents of carbon and phosphorus, it is tapped into a ladle. ^ EFFECT: raised resistance of refractory lining of furnace at simultaneous elimination of incidents during melting.

Description

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к способам получения стали в дуговой электросталеплавильной печи (ДСП).The invention relates to the field of ferrous metallurgy, in particular to methods for producing steel in an electric arc furnace (DSP).

Известен способ получения стали в дуговой электросталеплавильной печи, включающий завалку в печь металлома, заливку чугуна, расплавление металлошихты, окисление углерода газообразным кислородом, дефосфорацию стали путем присадки железной руды или агломерата и извести, скачивание шлака через порог рабочего окна, выпуск стали в ковш и присадку извести, раскислителей и легирующих, отличающийся тем, что известь во время плавления вводят в составе смеси, содержащей известково-магнезиальный ожелезненный флюс и известь, при соотношении флюса к извести (0,15-0,50):1 в количестве 2,5-4% от массы плавки до достижения концентрации в шлаке MgO=8-15%, CaO=35-55%, при этом производят продувку газообразным кислородом для получения концентрации FeO не менее 15%, при выпуске стали в ковш осуществляют отсечку печного шлака, а известь в ковш присаживают в количестве 1,7-2,5% от массы жидкой стали (Патент РФ №2269577, МПК С21С 5/52).A known method of producing steel in an electric arc furnace, including filling in a metal scrap furnace, casting iron, melting a metal charge, oxidizing carbon with gaseous oxygen, dephosphorizing steel by adding iron ore or sinter and lime, downloading slag through a threshold of the working window, releasing steel into a ladle and additive lime, deoxidizing and alloying, characterized in that the lime during melting is introduced as part of a mixture containing lime-magnesian iron flux and lime, with a ratio of flux to lime (0.15-0.50): 1 in an amount of 2.5-4% by weight of the heat to achieve a concentration in the slag MgO = 8-15%, CaO = 35-55%, while blowing with gaseous oxygen for obtaining a FeO concentration of at least 15%, when steel is released into the ladle, furnace slag is cut off, and lime is planted in the amount of 1.7-2.5% by weight of molten steel (RF Patent No. 2269577, IPC C21C 5/52).

Существенными недостатками данного способа являются:Significant disadvantages of this method are:

- заявленное содержание в шлаке MgO=8-15% обеспечивает снижение износа огнеупорной футеровки ДСП в условиях окончания плавки (периода рафинирования), однако содержание в шлаке MgO 8% и более является избыточным для условий начала и середины плавки (период расплавления), что приводит к затягиванию шлакообразования в период расплавления из-за формирования чрезмерно густых шлаков, в результате чего снижается степень дефосфорации металла. Кроме того, это приводит к интенсивному образованию трудноудаляемых настылей шлакового происхождения на элементах футеровки ДСП (откосах, элементах рабочего окна, эркерного узла), в результате чего периодически возникают аварийные ситуации, например невозможность слива металла из ДСП в ковш по окончании плавки при зарастании эркерного узла слива, невозможность скачивания вспененного шлака по ходу плавки через порог рабочего окна при зарастании окна;- the claimed content in the slag MgO = 8-15% provides reduced wear of the refractory lining of the chipboard at the end of the smelting (refining period), however, the content in the slag MgO of 8% or more is excessive for the conditions of the beginning and middle of the smelting (melting period), which leads to to delay slagging during the melting period due to the formation of excessively thick slags, resulting in a decrease in the degree of metal dephosphorization. In addition, this leads to the intensive formation of hard to remove slag deposits on the chipboard lining elements (slopes, elements of the working window, bay window), as a result of which emergency situations occur periodically, for example, the inability to drain metal from the chipboard into the ladle after melting when the bay window is overgrown discharge, the inability to download foamed slag during melting through the threshold of the working window when the window heals;

- заявленное содержание в шлаке MgO=8-15% обеспечивают повышение вспениваемости шлака в ограниченном диапазоне содержания FeO, что приводит к перерасходу электроэнергии при превышении FeO в шлаке более 30% в период плавления и более 25% в период рафинирования;- the declared content in the slag MgO = 8-15% provides an increase in foaming of the slag in a limited range of FeO content, which leads to an excessive consumption of electricity when FeO exceeds the slag of more than 30% during the melting period and more than 25% during the refining period;

- рекомендованное содержание в шлаке СаО=35-55% не увязано с содержанием в шлаке SiO₂, т.е. с отношением СаО к SiO₂, что на практике не позволяет использовать рекомендованное содержание СаО=35-55% в качестве критерия оптимизации процесса с точки зрения рафинирующей способности и вязкости шлака.- the recommended content in the slag CaO = 35-55% is not linked to the content in the slag SiO ₂ , i.e. with the ratio of CaO to SiO ₂ , which in practice does not allow using the recommended CaO content = 35-55% as a criterion for optimizing the process from the point of view of refining ability and slag viscosity.

Известен также способ получения стали в дуговой электросталеплавильной печи, включающий следующие стадии: получение кальциево-силикатного шлака с высоким содержанием извести во время периода плавления и периода рафинирования, включающих нагревание шихты для получения стали в электрической сталеплавильной печи; введение кондиционера для шлака, состоящего в расчете на массу из смеси отсортированных по размеру агрегатов и от 2 до 30% связующего вещества для связывания упомянутых агрегатов, при этом упомянутая смесь включает от 40 до 80% обожженного до полного спекания магнезита, включающего частицы размером менее 8 мм, из которых, по меньшей мере, 30% имеют размер 0,2 мм и более, и содержащего от 35 до 94% MgO; до 40% легко обожженного магнезита; от 5 до 50% углерода, выбранного из группы, включающей уголь, кокс, графит и нефтяной кокс, в упомянутую электрическую сталеплавильную печь в количестве, необходимом для повышения содержания MgO в кальциево-силикатном шлаке с высоким содержанием извести до 5-14%, тем самым придавая шлаку кремообразную структуру, невыщелачивающую растворимый MgO, вызывая образование пены для увеличения объема шлака и нанесение защитного покрытия на боковые стенки электрической сталеплавильной печи; кроме того, упомянутый кондиционер для шлака может вводиться в количестве, достаточном для повышения уровня MgO в упомянутом содержащем большое количество извести кальциево-силикатном шлаке до 18%; кроме того, упомянутый кондиционер для шлака может вводиться в количестве, достаточном для повышения уровня MgO в упомянутом содержащем большое количество извести кальциево-силикатном шлаке до 14%, при этом отношение СаО к SiO₂ составляет от 1,8 до 2,1 (Заявка РФ №2005135628, МПК С21С 5/00 от 16.11.2005).There is also known a method of producing steel in an electric arc furnace, comprising the following stages: obtaining calcium silicate slag with a high lime content during the melting period and the refining period, including heating the charge to produce steel in an electric steel furnace; the introduction of a slag conditioner, based on the weight of the mixture of aggregates sorted by size and from 2 to 30% of a binder to bind the said aggregates, said mixture comprising from 40 to 80% of magnesite annealed to complete sintering, including particles smaller than 8 mm, of which at least 30% have a size of 0.2 mm or more, and containing from 35 to 94% MgO; up to 40% easily burned magnesite; from 5 to 50% of carbon selected from the group consisting of coal, coke, graphite and petroleum coke in said electric steelmaking furnace in an amount necessary to increase the MgO content in calcium silicate slag with a high lime content to 5-14%, thereby giving the slag a creamy structure that does not leach soluble MgO, causing foam to increase the slag volume and applying a protective coating to the side walls of the electric steel furnace; in addition, said slag conditioner may be added in an amount sufficient to increase the MgO level in said lime-containing calcium silicate slag to 18%; in addition, said slag conditioner may be introduced in an amount sufficient to increase the MgO level in said calcium-silicate slag containing a large amount of lime to 14%, wherein the ratio of CaO to SiO ₂ is from 1.8 to 2.1 (RF Application No. 2005135628, IPC С21С 5/00 dated November 16, 2005).

Существенными недостатками данного способа являются:Significant disadvantages of this method are:

- заявленное содержание в шлаке MgO=5-18% обеспечивает снижение износа огнеупорной футеровки ДСП в условиях окончания плавки (периода рафинирования), однако содержание в шлаке MgO 5% и более является избыточным для условий начала плавки (период расплавления), что приводит к затягиванию шлакообразования в период расплавления из-за формирования чрезмерно густых шлаков и интенсивному образованию трудноудаляемых настылей шлакового происхождения на откосах ДСП, в результате чего уменьшается рабочий объем ванны и возникают затруднения при проведении плавки вследствие повышения уровня металла;- the declared content in the slag MgO = 5-18% provides reduced wear of the refractory lining of the chipboard at the end of the smelting (refining period), however, the content in the slag MgO of 5% or more is excessive for the conditions of the onset of melting (melting period), which leads to a delay slag formation during the melting period due to the formation of excessively thick slags and the intensive formation of hard-to-remove slag deposits on the slopes of the chipboard, resulting in a decrease in the working volume of the bath and difficulties in conducting SRI melting due to increased metal level;

- заявленное отношение СаО к SiO₂ от 1,8 до 2,1 при содержании MgO в шлаке до 14% в характерном для современной электроплавки диапазоне содержаний FeO от 15 до 40% снижает рафинирующую способность шлака, не позволяя получать сталь с содержанием фосфора менее 0,020%;- the claimed ratio of CaO to SiO ₂ from 1.8 to 2.1 when the MgO content in the slag is up to 14% in the range of FeO content typical for modern electric smelting from 15 to 40% reduces the refining ability of the slag, not allowing steel with a phosphorus content of less than 0.020 %;

- заявленное содержание в шлаке MgO=5-18% не увязано ни с отношением СаО к SiO₂, ни с содержанием FeO, что может в определенные периоды плавки вызывать как снижение вспениваемости шлака, так и его рафинирующей способности, а также образование трудноудаляемых настылей шлакового происхождения на элементах футеровки ДСП.- the claimed content in the slag MgO = 5-18% is not related either to the ratio of CaO to SiO ₂ , or to the content of FeO, which can cause both a decrease in the expandability of the slag and its refining ability, as well as the formation of hard-to-remove slag deposits during certain melting periods origin on the elements of the lining chipboard.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение стойкости огнеупорной футеровки ДСП при одновременном исключении аварийных ситуаций, связанных с зарастанием элементов футеровки ДСП тугоплавкими настылями шлакового происхождения, и улучшение шлакового режима плавки путем регулирования процесса шлакообразования по периодам плавки, приводящее к снижению расхода электроэнергии и содержания фосфора в стали.The technical result of the claimed invention is to increase the resistance of the chipboard refractory lining while eliminating accidents associated with the overgrowing of chipboard lining elements with refractory slag origin, and improving the slag melting mode by adjusting the slag formation process during melting periods, which reduces the energy consumption and phosphorus content in steel .

Для этого предлагается способ получения стали в дуговой электросталеплавильной печи, включающий загрузку лома и чугуна, их расплавление и последующее рафинирование полученного металлического расплава путем ввода шлакообразующих и вдувания кислорода, вспенивание шлака методом одновременного вдувания в ванну кислорода и угля, согласно изобретению регулируют вязкость и рафинирующие свойства шлака в периоды расплавления чугуна и лома и рафинирования металлического расплава, при этом в период расплавления чугуна и лома шлакообразующие вводят в количестве, обеспечивающем содержание в шлаке 3-5% MgO и отношение СаО к SiO₂ от 2 до 2,5 при содержании FeO от 20 до 30%, а в начале периода рафинирования металлического расплава при достижении температуры 1540-1550°С шлакообразующие вводят в количестве, обеспечивающем содержание в шлаке 7-16% MgO и отношение СаО к SiO₂ от 2 до 3 при содержании FeO от 15 до 25%, причем после каждого периода вспененный шлак скачивают через порог рабочего окна.To this end, a method for producing steel in an electric arc furnace is proposed, including loading scrap and cast iron, melting them and then refining the resulting metal melt by introducing slag-forming and blowing oxygen, foaming the slag by simultaneously injecting oxygen and coal into the bath, according to the invention, they regulate the viscosity and refining properties slag during periods of melting of cast iron and scrap and refining of metal melt, while during the period of melting of cast iron and scrap, slag-forming is introduced in an amount providing a content of 3-5% MgO in the slag and a ratio of CaO to SiO ₂ from 2 to 2.5 when the FeO content is from 20 to 30%, and at the beginning of the refining period of the metal melt when slag-forming temperatures reach 1540-1550 ° С is introduced in an amount providing a slag content of 7-16% MgO and a CaO to SiO ₂ ratio of 2 to 3 at a FeO content of 15 to 25%, and after each period, foamed slag is downloaded through the threshold of the working window.

В качестве контролирующих параметров при осуществлении способа учитывалось, что содержание в шлаке MgO, FeO и отношение СаО к SiO₂ в комплексе определяют вероятность образования трудноудаляемых настылей на футеровке ДСП, агрессивность шлака по отношению к огнеупорам, его рафинирующую способность, а также вязкость - свойство шлака, в значительной мере характеризующее его способность к вспениванию. Указанный технический результат достигается тем, что содержание в шлаке MgO, FeO и отношение СаО к SiO₂ взаимосвязанно регулируются по периодам плавки соответственно температурным условиям периодов расплавления чугуна и лома и рафинирования металлического расплава. Заявленная последовательность технологических операций, а также пределы химического состава шлака по периодам плавки выбраны из следующих предпосылок опытным путем.As control parameters during the implementation of the method, it was taken into account that the content of MgO, FeO in the slag and the ratio of CaO to SiO ₂ in the complex determine the probability of formation of hard-to-remove layers on the lining of the chipboard, the slag aggressiveness with respect to refractories, its refining ability, and viscosity - the property of slag , largely characterizing its foaming ability. The specified technical result is achieved by the fact that the content of MgO, FeO in the slag and the ratio of CaO to SiO _{2 are} interconnected by melting periods according to the temperature conditions of the periods of melting of pig iron and scrap and refining of metal melt. The claimed sequence of technological operations, as well as the limits of the chemical composition of the slag for the smelting periods, are selected from the following assumptions experimentally.

Содержание в шлаке периода расплавления чугуна и лома FeO=20-30% при отношении СаО к SiO₂ от 2 до 2,5 определено исходя из комплексного характера влияния данных параметров на важнейшие свойства шлаков периода расплавления - их рафинирующую способность, вспениваемость, агрессивность к футеровке, а также на потери шихты. Снижение FeO менее 20% в шлаке периода расплавления приводит к затягиванию шлакообразования из-за повышенной вязкости маложелезистого шлака, что вызывает оголение зеркала наплавленного металла и его интенсивное испарение, снижение фосфоропоглотительной способности шлака, невозможность его вспенивания для экранирования дуг. Превышение FeO более 30% в шлаке периода расплавления приводит к необоснованному увеличению потерь шихты в виде оксидов железа и резкому снижению вязкости шлака, что повышает его агрессивность по отношению к огнеупорам ДСП и снижает его вспениваемость, как следствие, вызывая дополнительные потери электроэнергии. Снижение отношения СаО к SiO₂ в шлаке периода расплавления менее 2 ед. приводит к снижению фосфоропоглотительной способности шлака, повышению его агрессивности к футеровке. Повышение отношения СаО к SiO₂ в шлаке периода расплавления более 2,5 ед. приводит к затягиванию шлакообразования из-за формирования чрезмерно густых шлаков, что вызывает оголение зеркала наплавленного металла и его интенсивное испарение, снижение фосфоропоглотительной способности шлака, невозможность его вспенивания для экранирования дуг, а также требует необоснованного дополнительного ввода извести.The slag content of the period of melting of iron and scrap FeO = 20-30% with a CaO to SiO ₂ ratio of 2 to 2.5 is determined based on the complex nature of the influence of these parameters on the most important properties of the slag of the melting period - their refining ability, foaming, and lining aggressiveness , as well as the loss of the charge. A decrease in FeO of less than 20% in the slag of the melting period leads to a delay in slag formation due to the increased viscosity of low-iron slag, which causes the mirror of the deposited metal to become exposed and intensively evaporate, the phosphorus absorption capacity of the slag decreases, and foaming is impossible to shield arcs. An excess of FeO of more than 30% in the slag of the melting period leads to an unreasonable increase in the loss of the charge in the form of iron oxides and a sharp decrease in the viscosity of the slag, which increases its aggressiveness with respect to chipboard refractories and reduces its foaming, resulting in additional losses of electricity. The decrease in the ratio of CaO to SiO ₂ in the slag of the melting period is less than 2 units. leads to a decrease in phosphorus absorption capacity of the slag, an increase in its aggressiveness to lining. An increase in the ratio of CaO to SiO ₂ in the slag of the melting period is more than 2.5 units. leads to a delay in slag formation due to the formation of excessively thick slags, which causes the exposed metal to become exposed to the mirror and intensively evaporate, the phosphor-absorbing ability of the slag to decrease, the foaming inability to shield arcs, and also require unreasonable additional input of lime.

Содержание MgO=3-5% в шлаке периода расплавления чугуна и лома выбрано исходя из фактической емкости шлака по оксиду магния с FeO=20-30% и отношении СаО к SiO₂ от 2 до 2,5 в температурных условиях расплавления. Для этого периода характерно наличие значительного количества твердого лома в ванне, который сдерживает рост температуры жидкой ванны, оказывая на нее эффект термостата, заключающийся в том, что вводимая в печь энергия практически полностью расходуется на плавление твердого лома, т.е. на фазовый переход лома из твердого состояния в жидкое при температуре плавления лома, а не на повышение теплосодержания уже расплавленных металла и шлака. В результате температура жидкого шлака по ходу периода расплавления изменяется от температуры начала плавления шлака (около 1400°С) до 1540-1550°С, не намного превышая температуру плавления лома (1520-1530°С). В этих условиях при отношении СаО к SiO₂ от 2 до 2,5 и содержании FeO=20-30% концентрация насыщения шлака оксидом магния изменяется от 3 до 5%. Поэтому для подавления процесса растворения огнеупоров ДСП шлаком в период расплавления достаточно обеспечить ввод в шлак 3-5% MgO из шлакообразующих. Снижение поступления MgO в шлак из шлакообразующих менее 3% приведет к тому, что недостаток MgO в шлаке до концентрации насыщения (3-5% MgO) будет компенсироваться поступлением MgO из огнеупоров ДСП, т.е. приведет к постепенному разрушению футеровки ДСП. Превышение поступления MgO в шлак из шлакообразующих более 5% приведет к затягиванию шлакообразования из-за формирования чрезмерно густых шлаков, что вызовет оголение зеркала наплавленного металла и его интенсивное испарение, снижение фосфоропоглотительной способности шлака, невозможность его вспенивания и, как следствие, потери электроэнергии, а также образование трудноудаляемых настылей шлакового происхождения на элементах футеровки ДСП (откосах, элементах рабочего окна, эркерного узла).The content of MgO = 3-5% in the slag of the period of melting of iron and scrap was selected based on the actual slag capacity for magnesium oxide with FeO = 20-30% and the ratio of CaO to SiO ₂ from 2 to 2.5 under the temperature conditions of melting. This period is characterized by the presence of a significant amount of solid scrap in the bath, which inhibits the temperature rise of the liquid bath, exerting a thermostat effect on it, consisting in the fact that the energy introduced into the furnace is almost completely spent on the melting of solid scrap, i.e. to the phase transition of scrap from solid to liquid at the melting point of scrap, and not to increase the heat content of already molten metal and slag. As a result, the temperature of liquid slag during the melting period varies from the temperature of the onset of melting of the slag (about 1400 ° C) to 1540-1550 ° C, not much higher than the melting temperature of the scrap (1520-1530 ° C). Under these conditions, when the ratio of CaO to SiO _{2 is} from 2 to 2.5 and the content of FeO = 20-30%, the concentration of slag saturation with magnesium oxide varies from 3 to 5%. Therefore, to suppress the dissolution of chipboard refractories by slag during the melting period, it is sufficient to provide 3-5% MgO from the slag-forming substances into the slag. A decrease in MgO input into the slag from slag-forming less than 3% will lead to the fact that the lack of MgO in the slag to the saturation concentration (3-5% MgO) will be compensated by the influx of MgO from the particleboard refractories, i.e. will lead to the gradual destruction of the chipboard lining. Exceeding the MgO input into the slag-forming slag by more than 5% will lead to a delay in slag formation due to the formation of excessively thick slags, which will cause the exposed metal to become exposed and intensively evaporate, reduce the phosphorus absorption capacity of the slag, impossibility of foaming and, as a result, loss of electricity, and also the formation of hard to remove slag deposits on the elements of the chipboard lining (slopes, elements of the working window, bay window assembly).

Содержание в шлаке периода рафинирования металлического расплава FeO=15-25% при отношении СаО к SiO₂ от 2 до 3 определено исходя из комплексного характера влияния данных параметров на важнейшие свойства шлаков периода рафинирования - их рафинирующую способность, вспениваемость, агрессивность к футеровке. Снижение FeO менее 15% в шлаке периода рафинирования приводит к затягиванию шлакообразования из-за повышенной вязкости маложелезистого шлака, что вызывает снижение фосфоропоглотительной способности шлака, существенную потерю его вспениваемости и, как следствие, потери электроэнергии. Превышение FeO более 25% в шлаке периода рафинирования приводит к резкому снижению вязкости шлака, что повышает его агрессивность по отношению к огнеупорам ДСП и снижает его вспениваемость, как следствие, вызывая дополнительные потери электроэнергии. Снижение отношения СаО к SiO₂ в шлаке периода рафинирования металлического расплава менее 2 ед. приводит к снижению фосфоропоглотительной способности шлака, повышению его агрессивности к футеровке. Повышение отношения СаО к SiO₂ в шлаке периода рафинирования более 3 ед. приводит к затягиванию шлакообразования из-за формирования чрезмерно густых шлаков, что вызывает снижение фосфоропоглотительной способности шлака, существенное снижение его вспениваемости и, как следствие, потери электроэнергии.The content in the slag of the refining period of the metal melt FeO = 15-25% with a CaO to SiO ₂ ratio of 2 to 3 is determined based on the complex nature of the influence of these parameters on the most important properties of the slags of the refining period - their refining ability, foaming, and lining aggressiveness. A decrease in FeO of less than 15% in the slag of the refining period leads to a delay in slag formation due to the increased viscosity of the low-iron slag, which causes a decrease in the phosphorus absorption capacity of the slag, a significant loss of its foaming ability and, as a consequence, loss of electricity. An excess of FeO of more than 25% in the slag of the refining period leads to a sharp decrease in the viscosity of the slag, which increases its aggressiveness with respect to chipboard refractories and reduces its foaming ability, resulting in additional losses of electricity. A decrease in the ratio of CaO to SiO ₂ in the slag of the refining period of the metal melt is less than 2 units. leads to a decrease in phosphorus absorption capacity of the slag, an increase in its aggressiveness to lining. An increase in the ratio of CaO to SiO ₂ in the slag of the refining period is more than 3 units. leads to a delay in slag formation due to the formation of excessively thick slags, which causes a decrease in the phosphorus absorption capacity of the slag, a significant decrease in its foaming ability and, as a consequence, loss of electricity.

Содержание MgO в шлаке периода рафинирования металлического расплава 7-16% выбрано исходя из фактической емкости шлака по оксиду магния с FeO=15-25% и отношении СаО к SiO₂ от 2 до 3 в температурных условиях рафинирования. Начало данного периода следует за окончанием периода расплавления чугуна и лома и совпадает с моментом исчезновения твердого лома в ванне, который в период расплавления оказывал на нее термостатический эффект, сдерживая рост ее температуры. Таким образом, с началом периода рафинирования металлического расплава, соответствующим достижению температуры ванны 1540-1550°С, исчезает термостатический эффект плавления лома, в результате чего температура ванны и в т.ч. жидкого шлака начинает быстро расти со скоростью около 20-30°С/мин вплоть до 1650°С и более. В этих условиях при отношении СаО к SiO₂ от 2 до 3 и содержании FeO=15-25% концентрация насыщения шлака оксидом магния изменяется от 7 до 16%. Поэтому для подавления процесса растворения огнеупоров ДСП шлаком в период рафинирования достаточно обеспечить ввод в ДСП шлакообразующих до достижения в шлаке MgO=7-16%. Снижение поступления MgO в шлак из шлакообразующих до его содержания менее 7% приведет к тому, что недостаток MgO в шлаке до концентрации насыщения (7-16% MgO) будет компенсироваться поступлением MgO из огнеупоров ДСП, т.е. приведет к постепенному разрушению футеровки ДСП. Превышение поступления MgO в шлак из шлакообразующих до его содержания более 16% приведет к затягиванию шлакообразования из-за формирования чрезмерно густых шлаков, что вызовет снижение фосфоропоглотительной способности шлака, невозможность его вспенивания и, как следствие, потери электроэнергии, а также образование трудноудаляемых настылей шлакового происхождения на элементах футеровки ДСП (откосах, элементах рабочего окна, эркерного узла).The MgO content in the slag of the refining period of the metal melt of 7-16% is selected based on the actual slag capacity for magnesium oxide with FeO = 15-25% and the ratio of CaO to SiO ₂ from 2 to 3 under refining temperature conditions. The beginning of this period follows the end of the period of melting of iron and scrap and coincides with the moment of disappearance of solid scrap in the bath, which during the period of melting had a thermostatic effect on it, restraining the increase in its temperature. Thus, with the beginning of the refining period of the metal melt corresponding to the achievement of the bath temperature of 1540-1550 ° C, the thermostatic effect of scrap melting disappears, as a result of which the bath temperature, including liquid slag begins to grow rapidly at a rate of about 20-30 ° C / min up to 1650 ° C and more. Under these conditions, when the ratio of CaO to SiO _{2 is} from 2 to 3 and the content of FeO = 15–25%, the concentration of slag saturation with magnesium oxide varies from 7 to 16%. Therefore, to suppress the process of dissolution of chipboard refractories by slag during the refining period, it is sufficient to ensure that slag-forming substances are introduced into the chipboard until MgO = 7-16% in the slag. A decrease in MgO input into the slag from slag-forming slag to its content of less than 7% will lead to the fact that the lack of MgO in the slag to the saturation concentration (7-16% MgO) will be compensated by the influx of MgO from the particleboard refractories, i.e. will lead to the gradual destruction of the chipboard lining. Exceeding the MgO influx into the slag-forming slag to its content of more than 16% will lead to a delay in slag formation due to the formation of excessively thick slags, which will reduce the phosphorus absorption capacity of the slag, the impossibility of foaming and, as a consequence, the loss of electricity, as well as the formation of hard to remove slag origin on chipboard lining elements (slopes, working window elements, bay window assembly).

Заявляемый способ получения стали был реализован на ДСП-80 конструкции фирмы Danieli с трансформатором 60 МВА. Выплавка стали производилась следующим образом. Шихта состояла из 54-58 т углеродистого лома и 22-26 т жидкого передельного чугуна. В период расплавления чугуна и лома в печь загружались известь в количестве 1700-2000 кг и 200-250 кг магнезиального флюса ФОМИ, содержащего MgO ≥ 66,0%, СаО=12-22%, Fe₂O₃=4-8%, SiO₂≤5,0%, S≤0,05% с размером гранул 10-25 мм. Скорость подачи кислорода составляла 1900-2300 нм³/ч с соотношением вдуваемых в печь угля и кислорода 0,4 кг/нм³, при этом обеспечивалось получение шлака, содержащего 3-5% MgO и 20-30% FeO с отношением СаО к SiO₂ от 2 до 2,5. По ходу плавления осуществлялось скачивание вспененного шлака через порог рабочего окна. В начале периода рафинирования металлического расплава после достижения ванной температуры 1540-1550°С в ДСП вводилась известь в количестве 1000-1300 кг и 450-500 кг магнезиального флюса ФОМИ. Скорость подачи кислорода увеличивалась до 2400-3000 нм³/ч с соотношением вдуваемых в печь угля и кислорода 0,6 кг/нм³, при этом обеспечивалось получение шлака, содержащего 7-16% MgO и 15-25% FeO с отношением СаО к SiO₂ от 2 до 3. По ходу рафинирования производилось скачивание вспененного шлака через порог рабочего окна. По достижении сталью необходимой температуры, а также содержания углерода и фосфора производился выпуск стали в ковш.The inventive method of producing steel was implemented on a chipboard-80 design by Danieli with a transformer 60 MVA. Steel smelting was carried out as follows. The charge consisted of 54-58 tons of carbon scrap and 22-26 tons of liquid pig iron. During the melting of pig iron and scrap, lime was loaded into the furnace in an amount of 1700-2000 kg and 200-250 kg of FOMI magnesia flux containing MgO ≥ 66.0%, CaO = 12-22%, Fe ₂ O ₃ = 4-8%, SiO ₂ ≤5.0%, S≤0.05% with a granule size of 10-25 mm. The oxygen feed rate was 1900-2300 nm ³ / h with a ratio of coal and oxygen injected into the furnace 0.4 kg / nm ³ , while slag containing 3-5% MgO and 20-30% FeO with a ratio of CaO to SiO was ensured ₂ from 2 to 2.5. In the course of melting, foamed slag was downloaded through the threshold of the working window. At the beginning of the refining period of the metal melt after reaching the bath temperature of 1540-1550 ° C, lime in the amount of 1000-1300 kg and 450-500 kg of FOMI magnesia flux was introduced into the chipboard. The oxygen supply rate increased to 2400-3000 nm ³ / h with a ratio of coal and oxygen blown into the furnace 0.6 kg / nm ³ , while providing slag containing 7-16% MgO and 15-25% FeO with a ratio of CaO to SiO ₂ from 2 to 3. In the course of refining, foamed slag was downloaded through the threshold of the working window. When steel reached the required temperature, as well as the carbon and phosphorus content, steel was released into the ladle.

Заявляемый способ позволил увеличить стойкость футеровки ДСП-80 на 8-10%, исключить случаи аварийного слива металла из эркерного отверстия и шлака через порог рабочего окна вследствие предотвращения интенсивного зарастания элементов футеровки печи настылями шлакового происхождения, повысить степень дефосфорации на 10-15% при гарантированном получении содержания фосфора в стали не более 0,020%, снизить расход электроэнергии на 10-15 кВт·ч/т.The inventive method allowed to increase the durability of the lining DSP-80 by 8-10%, to exclude cases of emergency drainage of metal from the bay window and slag through the threshold of the working window due to the prevention of intensive overgrowth of the elements of the lining of the furnace with slag origin panels, to increase the degree of dephosphorization by 10-15% with guaranteed obtaining the phosphorus content in steel no more than 0,020%, reduce energy consumption by 10-15 kW · h / t.

Claims (1)

Способ получения стали в дуговой электросталеплавильной печи, включающий загрузку лома и чугуна, их расплавление и последующее рафинирование полученного металлического расплава путем ввода шлакообразующих и вдувания кислорода, вспенивание шлака методом одновременного вдувания в ванну кислорода и угля, отличающийся тем, что регулируют вязкость и рафинирующие свойства шлака в периоды расплавления чугуна и лома и рафинирования металлического расплава, при этом в период расплавления чугуна и лома шлакообразующие вводят в количестве, обеспечивающем содержание в шлаке 3-5% MgO и отношение СаО к SiO₂ от 2 до 2,5 при содержании FеО от 20 до 30%, а в начале периода рафинирования металлического расплава при достижении температуры 1540-1550°С шлакообразующие вводят в количестве, обеспечивающем содержание в шлаке 7-16% MgO и отношение СаО к SiO₂ от 2 до 3 при содержании FeO от 15 до 25%, причем после каждого периода вспененный шлак скачивают через порог рабочего окна. A method of producing steel in an electric arc furnace, including loading scrap and cast iron, melting them and then refining the obtained metal melt by introducing slag-forming and blowing oxygen, foaming the slag by simultaneously injecting oxygen and coal into the bath, characterized in that they regulate the viscosity and refining properties of the slag during periods of melting of cast iron and scrap and refining of metal melt, while in the period of melting of cast iron and scrap, slag-forming substances are introduced in an amount of providing the content in the slag of 3-5% MgO and the ratio of CaO to SiO ₂ from 2 to 2.5 when the content of FeO from 20 to 30%, and at the beginning of the refining period of the metal melt when the temperature reaches 1540-1550 ° C, slag-forming is introduced in an amount providing a slag content of 7-16% MgO and a ratio of CaO to SiO ₂ from 2 to 3 with a FeO content of 15 to 25%, and after each period, foamed slag is downloaded through the threshold of the working window.