RU2437941C1 - Procedure for melting steel in arc steel melting furnace with increased consumption of liquid iron - Google Patents

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: procedure consists in loading metal scrap and liquid iron as metal charge, in melting, in adding lime, in oxidation period, and in melt tapping. Steel is melted in two stages: during the first stage metal scrap is loaded at amount of 10…12 % of weight of metal charge and lime at amount of 0.7…1.0 % of weight of metal charge. Liquid iron is poured at amount of 38…40 % of weight of metal charge by means of a charging launder at rate 4…5 t/min and at consumption of electric power 70…85 kWt*h/t of metal charge. Further, after consumption of electric power of 200…210 kWt*h/t of metal charge current is switched off. A bath is blown with oxygen to oxidation of metal not less, than 600 ppm in 1.5… in 2.0 min after turning current on. During blowing there is added lime in portions of 0.5…1.0 t with consumption of 1.5…2.0 % of weight of metal charge. The first melt is tapped into a steel teeming ladle. At the second stage the second melt is melted according to the same process. When it is ready, the steel teeming ladle with the first melt is repositioned for tapping.

EFFECT: raised efficiency of steel melting.

1 ex

Description

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам получения стали в дуговых сталеплавильных печах.The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to methods for producing steel in electric arc furnaces.

Известен способ получения стали в дуговой электропечи, включающий завалку металлолома и извести. После проплавления металлолома при расходе электроэнергии 180…300 кВт·ч/т заливают сверху жидкий чугун при температуре 1280…1400°С в количестве 30…60% от массы завалки, содержащий 2,0…3,5% С, менее 0,01% Si, менее 0,015% Р, менее 0,025% S. Окисляют углерод газообразным кислородом при температуре в печи не более 1700°С. При выпуске стали отсекают печной шлак и оставляют 10…15% от общей массы жидкого металла в печи. Подают в ковш во время выпуска шлакообразующую смесь, состоящую из извести и плавикового шпата в соотношении (0,8…1,2)/(0,2…0,5) с расходом 10…17 кг/т стали, и присаживают ферросплавы. Способ позволяет снизить расход электроэнергии и электродов при выплавке стали, сократить длительность плавки, повысить качество стали, уменьшить расход раскислителей и легирующих [Патент РФ №2258084, кл. С21C 5/52, 7/06].A known method of producing steel in an electric arc furnace, including the filling of scrap metal and lime. After the melting of scrap metal at an electric power consumption of 180 ... 300 kWh / t, cast iron is poured on top of molten iron at a temperature of 1280 ... 1400 ° C in an amount of 30 ... 60% of the filling mass, containing 2.0 ... 3.5% C, less than 0.01 % Si, less than 0.015% P, less than 0.025% S. Oxidize carbon with gaseous oxygen at a temperature in the furnace of not more than 1700 ° C. With the release of steel, furnace slag is cut off and 10 ... 15% of the total mass of liquid metal in the furnace is left. A slag-forming mixture consisting of lime and fluorspar in the ratio (0.8 ... 1.2) / (0.2 ... 0.5) with a flow rate of 10 ... 17 kg / t of steel is fed into the ladle during production and ferroalloys are planted. The method allows to reduce the consumption of electricity and electrodes in steelmaking, reduce the duration of smelting, improve the quality of steel, reduce the consumption of deoxidizers and alloying [RF Patent No. 2258084, cl. C21C 5/52, 7/06].

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

- при расходе жидкого чугуна более 30% от массы металлошихты и при увеличении содержании кремния в чугуне до 0,2…1,0% отмечается значительное увеличение выхода шлака в печи, что приводит к снижению производительности ДСП, увеличению расходов электроэнергии и электродов, свежеобожженной извести для шлакообразования.- when the consumption of liquid cast iron is more than 30% of the mass of the metal charge and when the silicon content in cast iron is increased to 0.2 ... 1.0%, a significant increase in the slag yield in the furnace is noted, which leads to a decrease in chipboard productivity, an increase in the consumption of electricity and electrodes, freshly calcined lime for slag formation.

- невозможность использования жидкого чугуна для электроплавки в количестве более 60% без его предварительной подготовки включающую десиликонизацию, дефосфорацию и десульфурацию.- the inability to use liquid cast iron for electric melting in an amount of more than 60% without its preliminary preparation, including desiliconization, dephosphorization and desulfurization.

Известен выбранный в качестве прототипа способ выплавки стали в дуговой электропечи, включающий подачу в дуговую печь в качестве металлошихты металлолома и жидкого чугуна, расплавление, окислительный период, выплавку стали сериями, выпуск плавки с оставлением шлака и части металла в печи, присадку в ковш во время выпуска твердой шлакообразующей смеси, раскислителей и легирующих, при этом перед выпуском в печь присаживают известь в количестве 1…5% от массы завалки, заливку чугуна при температуре 1250…1360°С в количестве 40…70% от массы завалки проводят на оставшийся в печи шлак и часть металла, после заливки проводят завалку извести в количестве 1…3% и металлолома в количестве 30…60% от массы завалки, окисление проводят газообразным кислородом с расходом 8000…12000 м³/ч до содержания углерода не менее 0,1% и температуры не более 1700°С, в ковш при выпуске присаживают кремний и марганцесодержащие ферросплавы из расчета введения кремния 0,10…0,25% и марганца 0,40…0,50% и известь из расчета 3…20 кг/т жидкой стали, дальнейшую доводку стали по температуре и химическому составу проводят на агрегате ковш-печь [Патент РФ №2302471, кл. С21С 5/52, 7/06].Known as a prototype is known a method of steelmaking in an electric arc furnace, including supplying scrap metal and molten iron to the electric arc furnace as a metal charge, melting, oxidizing period, steel smelting in series, smelting with leaving slag and part of the metal in the furnace, an additive in the ladle during the production of solid slag-forming mixture, deoxidizing agents and alloying agents, with lime being added to the furnace in the amount of 1 ... 5% by weight of the filling, cast iron pouring at a temperature of 1250 ... 1360 ° C in the amount of 40 ... 70% of the filling weight spend on the slag and part of the metal remaining in the furnace, after pouring, fill lime in an amount of 1 ... 3% and scrap metal in an amount of 30 ... 60% by weight of the filling, oxidation is carried out with gaseous oxygen at a rate of 8000 ... 12000 m ³ / h until the carbon content is less than 0.1% and temperatures no more than 1700 ° C; when released, silicon and manganese-containing ferroalloys are planted in the ladle based on the introduction of silicon 0.10 ... 0.25% and manganese 0.40 ... 0.50% and lime at the rate of 3 ... 20 kg / t of liquid steel, further refinement of the steel according to temperature and chemical composition is carried out on the unit w furnace [RF patent №2302471, cl. C21C 5/52, 7/06].

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

- увеличение цикла электроплавки, связанного с необходимостью проведения длительного окислительного периода - продувки ванны газообразным кислородом, отвода повышенного количества образующихся отходящих газов и необходимостью дожигания оксида углерода СО;- increasing the cycle of electric melting, associated with the need for a long oxidation period - purging the bath with gaseous oxygen, removal of the increased amount of generated exhaust gases and the need for afterburning carbon monoxide CO;

- существенная вероятность выбросов металла и шлака из печи при увеличении интенсивности продувки металла кислородом.- a significant probability of emissions of metal and slag from the furnace with increasing intensity of metal purging with oxygen.

Желаемым техническим результатам изобретения является технология выплавки стали в дуговой сталеплавильной печи с расходом жидкого передельного чугуна до 80% с содержанием кремния до 1% с высокой производительностью.The desired technical results of the invention is the technology of steel smelting in an electric arc furnace with a flow rate of liquid pig iron up to 80% with a silicon content of up to 1% with high productivity.

Предлагаемый способ выплавки стали в дуговой электросталеплавильной печи, включает подачу в дуговую печь в качестве металлошихты металлолома и жидкого чугуна, расплавление, присадку извести, окислительный период, выпуск плавки, при этом выплавку стали осуществляют в два этапа: на первом этапе осуществляют завалку металлического лома в печь в количестве 10…12% от массы металлошихты, извести в количестве 0,7…1,0% от массы металлошихты, заливку жидкого чугуна в количестве 38…40% от массы металлошихты осуществляют с помощью заливочного желоба со скоростью 4…5 т/мин по израсходованию электроэнергии 70…85 кВт·ч/т металлошихты, затем по израсходованию электроэнергии 200...210 кВт·ч/т металлошихты осуществляют отключение тока, продувку ванны кислородом начинают через 1,5…2,0 мин после включения тока до получения окисленности металла не менее 600 ppm, по ходу продувки производят присадку извести порциями по 0,5…1,0 т с расходом 1,5…2,0% от массы металлошихты, выпуск первой плавки на первом этапе осуществляют в сталеразливочный ковш, на втором этапе осуществляют выплавку второй плавки по той же технологии, после ее готовности под выпуск переставляют ковш с имеющейся первой плавкой.The proposed method of steel smelting in an electric arc furnace includes feeding scrap metal and molten iron into a metal furnace, melting, lime addition, oxidation, smelting, and the steel is smelted in two stages: at the first stage, scrap metal is loaded into the furnace in the amount of 10 ... 12% by weight of the metal charge, lime in the amount of 0.7 ... 1.0% by weight of the metal charge, pouring liquid iron in the amount of 38 ... 40% by weight of the metal charge is carried out using a pouring trough with at a speed of 4 ... 5 t / min for the consumption of electricity 70 ... 85 kW · h / t of metal charge, then at the consumption of electricity 200 ... 210 kW · h / t of metal charge, the current is turned off, the bath is purged with oxygen after 1.5 ... 2, 0 min after turning on the current until the oxidation of the metal is at least 600 ppm, during the purge, lime is added in portions of 0.5 ... 1.0 t with a flow rate of 1.5 ... 2.0% of the mass of the metal charge, the first smelting is released at the first stage carried out in a steel pouring ladle; at the second stage, the second smelting is carried out according to the same ologii after its release readiness by rearranging the bucket with the existing first melting.

Заявляемые пределы подобраны экспериментальным путем. Суммарное количество жидкого чугуна (76…80% от массы металлошихты) выбрано исходя из необходимости выплавки стали с повышенным расходом жидкого чугуна. Использование жидкого передельного чугуна в количестве более 80% от массы металлошихты приводит к увеличению длительности плавки, связанного с необходимостью окисления «избыточного» углерода стали и дополнильного времени на скачивание шлака. При использовании жидкого чугуна менее 76% от массы металлошихты не решается основная задача данного способа - переработка повышенного количества жидкого чугуна.The claimed limits are selected experimentally. The total amount of molten iron (76 ... 80% of the mass of the metal charge) is selected based on the need for steelmaking with increased consumption of molten iron. The use of liquid pig iron in an amount of more than 80% by weight of the metal charge leads to an increase in the duration of smelting, associated with the need to oxidize the "excess" carbon of steel and additional time for downloading slag. When using molten iron less than 76% of the mass of the metal charge is not solved the main task of this method is the processing of an increased amount of molten iron.

Заливка чугуна через заливочный желоб по ходу плавления позволяет сократить продолжительность плавки на 2…3 минуты за счет сокращения тепловых потерь и времени на открытие и закрытие свода печи для заливки чугуна. Уменьшение скорости заливки жидкого чугуна менее 4 т/мин приведет к увеличению продолжительности плавки. Увеличение скорости заливки жидкого чугуна более 5 т/мин может привести к выбросам металла и шлака из печи.Pouring cast iron through the casting trough during melting reduces the melting time by 2 ... 3 minutes by reducing heat loss and the time it takes to open and close the roof of the furnace for casting cast iron. A decrease in the casting rate of molten iron less than 4 t / min will lead to an increase in the duration of smelting. An increase in the cast iron pouring rate of more than 5 t / min can lead to emissions of metal and slag from the furnace.

Технология присадки извести предусматривает: отдачу 0,7…1,0% извести от массы завалки в бадью с металлоломом и 1,5…2,0% извести от массы металлошихты порциями по 0,5…1,0 т по ходу окислительного периода. Данная технология присадки извести обеспечивает ранее формирование шлака, что позволяет снизить содержание серы и фосфора в металле перед выпуском металла и обеспечивает из печи защиту водоохлаждаемых панелей от перегрева. В случае, когда вся известь присаживается в бадью в завалку, то она не успевает раствориться, и это приводит к увеличению цикла плавки. В случае, когда все количество извести присаживается по ходу плавки (порциями) шлак в печи не успевает сформироваться из-за крайне непродолжительного окислительного периода плавки. При увеличении количества извести более 3% от массы завалки происходит увеличение продолжительности цикла плавки из-за увеличения времени работы под током.The technology of lime additive provides for: the return of 0.7 ... 1.0% of lime from the weight of the filling in a tub with scrap metal and 1.5 ... 2.0% of lime from the weight of the metal charge in portions of 0.5 ... 1.0 t during the oxidation period. This technology of lime additive provides earlier formation of slag, which allows to reduce the sulfur and phosphorus content in the metal before metal release and provides protection of the water-cooled panels from overheating from the furnace. In the case when all the lime sits in the tub in the filling, then it does not have time to dissolve, and this leads to an increase in the melting cycle. In the case when the entire amount of lime sits during the melting (in portions), the slag in the furnace does not have time to form due to the extremely short oxidative period of the melting. With an increase in the amount of lime more than 3% by weight of the filling, an increase in the duration of the melting cycle occurs due to an increase in the operating time under current.

Момент заливки жидкого чугуна в печь по израсходованию электроэнергии в количестве 70…85кВт·/т металлошихты выбран исходя из следующих соображений. При заливки жидкого чугуна в печь по израсходованию электроэнергии менее 70 кВт·ч/т металлошихты из-за недостаточно высокой температуры в рабочем пространстве печи может произойти замораживание чугуна на нерасплавившихся кусках металлолома и на подине печи, в результате чего затормозится процесс расплавления, что приведет к увеличению продолжительности плавки. При заливке жидкого чугуна в печь в момент израсходования электроэнергии более 85 кВт·ч/т металлолома металл в результате продувки газокислородных горелок будет иметь достаточно высокую концентрацию кислорода. Попадание жидкого чугуна в окисленный металл может привести к появлению бурной реакции окисления углерода, содержащегося в чугуне, что может привести к взрывам и выбросам из печи.The moment of pouring molten iron into the furnace to consume electricity in the amount of 70 ... 85 kW · / t metal charge is selected based on the following considerations. When liquid iron is poured into the furnace by using less than 70 kWh / t of metal charge due to insufficient temperature in the furnace working space, freezing of iron on unmelted pieces of scrap metal and on the bottom of the furnace can occur, as a result of which the melting process will slow down, which will lead to increase the duration of the heat. When liquid iron is poured into the furnace at the time of energy consumption of more than 85 kWh / t of scrap metal, the metal as a result of purging gas-oxygen burners will have a sufficiently high oxygen concentration. The ingress of molten iron into oxidized metal can lead to a violent oxidation reaction of carbon contained in the iron, which can lead to explosions and emissions from the furnace.

Расход электроэнергии в количестве 200…210 кВт·ч/т металлошихты выбран исходя из получения требуемой температуры металла на выпуске из печи. При уменьшении расхода электроэнергии менее 200 кВт·ч/т металлошихты температура металла на выпуске будет ниже 1600°С, что приведет к дальнейшим затратам на нагрев металла на агрегатах внепечной обработки стали. При увеличении расхода электроэнергии более 210 кВт·ч/т металлошихты температура металла на выпуске будет более 1660°С, что приведет к повышению угаров ферросплавов и раскислителей и снижению стойкости огнеупоров ДСП и сталеразливочных ковшей.Electric power consumption in an amount of 200 ... 210 kWh / t metal charge is selected based on obtaining the required metal temperature at the outlet from the furnace. With a decrease in electric power consumption of less than 200 kWh / t metal charge, the temperature of the metal at the outlet will be below 1600 ° C, which will lead to further costs for heating the metal at the out-of-furnace steel processing units. With an increase in electric power consumption of more than 210 kWh / t metal charge, the temperature of the metal at the outlet will be more than 1660 ° С, which will lead to an increase in the burning of ferroalloys and deoxidizers and a decrease in the resistance of refractories of chipboard and steel pouring ladles.

Требования по окисленности металла на выпуске не менее 600 ppm обеспечивают получение содержания углерода и температуры металла. При получении металла с окисленностью менее 600 ppm необходимо производить дополнительную продувку ванны кислородом.Requirements for metal oxidation at the output of at least 600 ppm provide carbon content and metal temperature. Upon receipt of a metal with an oxidation of less than 600 ppm, it is necessary to purge the bath with oxygen.

Пример конкретного осуществления способа.An example of a specific implementation of the method.

Заявляемый способ получения стали был реализован при выплавке стали марок Ст3сп и Ст2сп в 180-тонных дуговых электропечах с трансформатором мощностью 150 МВА.The inventive method for producing steel was implemented in the smelting of steel grades St3sp and St2sp in 180-ton electric arc furnaces with a transformer with a capacity of 150 MVA.

На первом этапе производили завалку металлолома в количестве 20…25 т, извести в количестве 1,5…2,0 т и заливку жидкого чугуна с помощью желоба во время плавления металлического лома со скоростью 5 т/мин в количестве 75…80 т, содержащего 4,0…4,5…% С, 0,5…1,0% Si, менее 0,060% Р, менее 0,035% S,no израсходованию электроэнергии 70…85 кВт·/т металлошихты. Отключение тока проводили по израсходованию электроэнергии 200…210 кВт·ч/т металлошихты. По ходу продувки плавки в печь присаживали порциями по 0,5…1,0 т известь в количестве 3,5…4,0 т. Окисленность металла перед выпуском составила 650…750 ppm. Выпуск первой части плавки осуществляли в сталеразливочный ковш. На втором этапе осуществляли выплавку второй части плавки. После ее готовности под выпуск переставляли ковш с имеющейся первой частью плавки.At the first stage, scrap metal was filled in an amount of 20 ... 25 t, lime in an amount of 1.5 ... 2.0 t and molten iron was poured using a trough during melting of scrap metal at a speed of 5 t / min in an amount of 75 ... 80 t containing 4.0 ... 4.5 ...% C, 0.5 ... 1.0% Si, less than 0.060% P, less than 0.035% S, no energy consumption 70 ... 85 kW · / t of metal charge. The current was cut off by consuming 200 ... 210 kWh / t of metal charge. In the course of blowing the melt, lime was added in portions of 0.5 ... 1.0 t in portions of 3.5 ... 4.0 t. The metal oxidation before production was 650 ... 750 ppm. The release of the first part of the smelting was carried out in a steel pouring ladle. At the second stage, the second part of the heat was smelted. After its readiness, the ladle with the existing first part of the heat was rearranged for release.

По данной технологии была произведена выплавка 30 полновесных плавок в печи со средним расходом жидкого чугуна на одну полную плавку 150…160 т.Using this technology, 30 full-melted smelts were smelted in a furnace with an average consumption of molten iron per one full smelting of 150 ... 160 tons.

При выплавке стали по заявленному способу появляется возможность увеличить расход жидкого чугуна в металлической шихте дуговой сталеплавильной печи с 40 до 80 также сократить расход электроэнергии с 300…320 кВт·ч/т до 200…210 кВт·ч/т и электродов с 1,2…1,3 кг/т до 1,0…1,1 кг/т.When smelting steel according to the claimed method, it becomes possible to increase the consumption of molten iron in the metal charge of the arc steel furnace from 40 to 80 and also reduce the energy consumption from 300 ... 320 kW · h / t to 200 ... 210 kW · h / t and electrodes from 1.2 ... 1.3 kg / t to 1.0 ... 1.1 kg / t.

Claims (1)

Способ выплавки стали в дуговой электросталеплавильной печи, включающий подачу в дуговую печь в качестве металлошихты металлолома и жидкого чугуна, расплавление, присадку извести, окислительный период, выпуск плавки, отличающийся тем, что выплавку стали осуществляют в два этапа: на первом этапе осуществляют завалку металлического лома в печь в количестве 10…12% от массы металлошихты, извести в количестве 0,7…1,0% от массы металлошихты, заливку жидкого чугуна в количестве 38…40% от массы металлошихты осуществляют с помощью заливочного желоба со скоростью 4…5 т/мин по израсходованию электроэнергии 70…85 кВт·ч/т металлошихты, затем по израсходованию электроэнергии 200…210 кВт·ч/т металлошихты осуществляют отключение тока, через 1,5…2,0 мин после включения тока начинают продувку ванны кислородом до получения окисленности металла не менее 600 ppm, по ходу продувки производят присадку извести порциями по 0,5…1,0 т с расходом 1,5…2,0% от массы металлошихты, выпуск первой плавки на первом этапе осуществляют в сталеразливочный ковш, на втором этапе осуществляют выплавку второй плавки по той же технологии, после ее готовности под выпуск переставляют сталеразливочный ковш с имеющейся первой плавкой. The method of steel smelting in an electric arc furnace, including the supply of scrap metal and molten cast iron as a metal charge, melting, lime addition, oxidation period, smelting production, characterized in that the steel smelting is carried out in two stages: at the first stage, scrap metal is filled to the furnace in the amount of 10 ... 12% by weight of the metal charge, lime in the amount of 0.7 ... 1.0% by weight of the metal charge, pouring liquid iron in the amount of 38 ... 40% by weight of the metal charge is carried out using a pouring trough about a speed of 4 ... 5 t / min for the consumption of electricity 70 ... 85 kW · h / t of metal charge, then for the consumption of electricity 200 ... 210 kW · h / t of metal charge disconnect the current, 1.5 ... 2.0 minutes after turning on the current start purging the bath with oxygen until the oxidation of the metal is not less than 600 ppm; during the purging, lime is added in portions of 0.5 ... 1.0 t with a flow rate of 1.5 ... 2.0% of the weight of the metal charge, the first smelting is carried out at the first stage in the steel pouring ladle, at the second stage, the second heat is smelted using the same hnologii, after its readiness for the release rearrange the steel pouring ladle with the available first smelting.