RU2493263C1 - Method of steel making in arc-type steel-making furnace - Google Patents

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: method includes supply of metal charge and slagging materials, their heating and melting, oxidising refining by means of bath oxygen blasting with slag foaming, output of part of slag from furnace and steel from furnace. At that during period of refining, when metal temperature reaches 1580-1610 °C and consumption of electrical power for melting is 75-88%, highly magnesian material is supplied to the bath in two stages. This material contains over 80% of MgO, in quantity of 6.5-10.0 kg/t of steel for production of magnesian slag with 5.1-10.0% of MgO and formation of wear-resistant skull on lining, and this magnesian slag is left in furnace for further melting.

EFFECT: improving resistance of furnace lining and reducing electrical power consumption.

Description

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности, к способу получения стали в дуговой сталеплавильной печи (ДСП).The invention relates to the field of ferrous metallurgy, in particular, to a method for producing steel in an electric arc steel furnace (EAF).

Известен способ получения стали, включающий завалку в дуговую электросталеплавильную печь металлолома, заливку чугуна, расплавление металлошихты, окисление газообразным кислородом с дефосфорацией стали, скачивание шлака через порог рабочего окна, выпуск стали в ковш с отсечкой печного шлака и доводку стали по химическому составу, отличающийся тем, что во время плавления металлошихты вводят смесь, содержащую магнезитовый порошок фракции 1-10 мм, и известь при соотношении магнезитового порошка к извести 1:(3,2-8,0) в количестве 3,5-7,8% от массы плавки до достижения концентрации в шлаке MgO=6-17%, СаО=30-60%, продувку газообразным кислородом производят до достижения концентрации в шлаке FeO=13-43%, а при выпуске стали в ковш осуществляют присадку извести и плавикового шпата в количестве соответственно 0,6-2,0% и 0,1 -0,3% от массы жидкой стали и осуществляют доводку стали по химическому составу на агрегате типа «ковш-печь» (Патент РФ №2364632 МПК С21С 5/52).A known method of producing steel, including filling in an electric arc furnace of scrap metal, cast iron casting, melting of a metal charge, oxidation with gaseous oxygen with dephosphorization of steel, downloading slag through the threshold of the working window, releasing steel into a ladle with a furnace slag cut-off and adjusting the steel in chemical composition, characterized in that during melting of the metal charge, a mixture is introduced containing magnesite powder of a fraction of 1-10 mm, and lime at a ratio of magnesite powder to lime 1: (3.2-8.0) in an amount of 3.5-7.8% by weight p Avka until reaching a concentration in the slag MgO = 6-17%, CaO = 30-60%, gaseous oxygen is blown until the concentration in the slag is FeO = 13-43%, and when steel is released into the ladle, lime and fluorspar are added in an amount respectively 0.6-2.0% and 0.1-0.3% of the mass of liquid steel and refine the steel according to the chemical composition of the unit type "ladle-furnace" (RF Patent No. 2364632 MPK С21С 5/52).

Недостатком данного способа является то, что из-за низкой температуры ванны во время плавления металлошихты магнезитовый порошок образует в шлаке труднорастворимые магнезиальные соединения, что увеличивает продолжительность формирования высокомагнезиального шлака. Повышенная вязкость шлака препятствует эффективной дефосфорации металла в благоприятный для нее период, а футеровка остается незащищенной от химического воздействия окисленного шлака с начала плавки до завершения усвоения магнезитового порошка.The disadvantage of this method is that due to the low temperature of the bath during melting of the metal charge, the magnesite powder forms sparingly soluble magnesian compounds in the slag, which increases the duration of the formation of highly magnesian slag. The increased viscosity of the slag prevents the effective dephosphorization of the metal in a favorable period for it, and the lining remains unprotected from the chemical effects of oxidized slag from the beginning of smelting to the completion of the absorption of magnesite powder.

Известен способ выплавки рельсовой стали в дуговой электропечи, включающий завалку в печь металлолома, заливку жидкого чугуна, присадку извести, расплавление металлошихты, окисление углерода продувкой газообразным кислородом, дефосфорацию путем присадки железной руды и извести, скачивание окислительного шлака через порог рабочего окна, выпуск стали с отсечкой печного шлака в ковш, присадку в ковш во время выпуска смеси извести, плавикового шпата и ферросплавов и дальнейшую доводку стали по химическому составу на агрегате типа ковш-печь, отличающийся тем, что известь вводят в составе смеси, содержащей магнезитовый порошок фракции 1-10 мм с содержанием MgO не менее 74% и известь при соотношении магнезитового порошка и извести 1:(3,2-8,1) в количестве 20-78 кг/т стали до получения в шлаке концентрации MgO=6-17%, а СаО не менее 30%, причем осуществляют продувку газообразным кислородом для получения концентрации FeO в шлаке не менее 13%, при выпуске стали в ковш присаживают известь и плавиковый шпат в количестве соответственно 6-15 кг/т стали и 1-3 кг/т стали, а также марганецсодержащие ферросплавы из расчета введения марганца на соответствующее нижнему пределу его содержания в готовой стали, причем доводку стали по химическому составу на агрегате типа ковш-печь начинают после раскисления шлака в ковше и получения концентрации FeO в шлаке не более 1,0% (Патент РФ №2350661, МПК С21С 5/52).A known method of smelting rail steel in an electric arc furnace, including filling in a scrap metal furnace, pouring molten iron, a lime additive, melting a metal charge, oxidizing carbon by blowing with gaseous oxygen, dephosphorization by adding iron ore and lime, downloading oxidative slag through the threshold of the working window, steel discharge from cutting off furnace slag into a ladle, an additive in a ladle during the production of a mixture of lime, fluorspar and ferroalloys and further refinement of steel by chemical composition on a ladle-furnace unit b, characterized in that the lime is introduced into the composition of a mixture containing magnesite powder fraction 1-10 mm with a MgO content of at least 74% and lime with a ratio of magnesite powder and lime 1: (3.2-8.1) in an amount of 20- 78 kg / t of steel until the concentration of MgO = 6-17% and CaO in the slag is not less than 30%, moreover, oxygen gas is purged to obtain the FeO concentration in the slag of at least 13%, lime and fluorspar are added to the ladle when the steel is released in the amount of respectively 6-15 kg / t of steel and 1-3 kg / t of steel, as well as manganese-containing ferroalloys and calculating the introduction of manganese to the lower limit of its content in the finished steel, moreover, the refinement of steel by chemical composition on a ladle-furnace unit begins after the slag is deoxidized in the ladle and the concentration of FeO in the slag is not more than 1.0% (RF Patent No. 2350661, IPC C21C 5/52).

Недостатком данного способа является то, что из-за низкой температуры ванны во время плавления металлошихты формирование высокомагнезиального шлака при использовании магнезитового порошка, образующего при этих условиях труднорастворимые магнезиальные соединения, затягивается до рафинировочного периода. Из-за повышенной вязкости шлака во время плавления металлошихты и окислительный период дефосфорация металла затруднена, вследствие чего приходится увеличивать основность шлака и вводить дополнительно железную руду, при этом происходит химический износ футеровки окисленным шлаком с начала плавки до завершения усвоения магнезитового порошка. Повышенное количество печного шлака снижает энергоэффективность увеличения стойкости пены из высокомагнезиальных шлаков.The disadvantage of this method is that due to the low temperature of the bath during melting of the metal charge, the formation of highly magnesian slag when using magnesite powder, forming under these conditions sparingly soluble magnesian compounds, is delayed until the refining period. Due to the increased viscosity of the slag during melting of the metal charge and the oxidation period, metal dephosphorization is difficult, as a result of which it is necessary to increase the basicity of the slag and introduce additional iron ore, while the lining is oxidized by oxidized slag from the beginning of smelting to the completion of the absorption of magnesite powder. The increased amount of furnace slag reduces the energy efficiency of increasing the durability of the foam from high-magnesian slag.

Наиболее близким по технической сущности предлагаемому техническому решению является 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 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 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 (Патент РФ №2393235, МПК С21С 5/52, С21С 7/076).The closest in technical essence to the proposed technical solution is a method for producing steel in an electric arc furnace, including loading scrap and cast iron, melting them and subsequent refinement of the obtained metal melt by introducing slag-forming and blowing oxygen and coal into the bath, characterized in that they regulate the viscosity and refining properties of 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 e is administered in an amount providing a content of the slag 3-5% MgO and the ratio of CaO to SiO ₂ of from 2 to 2.5 at a content of FeO from 20 to 30%, and at the beginning of refining a metal melt when the temperature 1540-1550 ° C slag-forming is introduced in an amount providing a content of 7-16% MgO in the slag and a ratio of CaO to SiO ₂ from 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 (RF Patent No. 2393235, IPC C21C 5/52, C21C 7/076).

Недостатком данного способа является низкое содержание оксида магния в шлаке периода плавления, что приводит к химическому износу футеровки до усвоения второй порции магнезиального материала и окончания формирования насыщенного MgO шлака. Концентрация насыщения MgO в основных шлаках в зависимости от их химического состава при реальных температурах электросталеплавильного процесса составляет 7-12%.The disadvantage of this method is the low content of magnesium oxide in the slag of the melting period, which leads to chemical wear of the lining before the assimilation of the second portion of the magnesian material and the end of the formation of saturated MgO slag. The saturation concentration of MgO in the main slag, depending on their chemical composition at real temperatures of the electric steelmaking process, is 7-12%.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение стойкости огнеупорной футеровки ДСП и снижение расхода электроэнергии на плавку.The technical result of the claimed invention is to increase the resistance of the refractory lining of chipboard and reduce energy consumption for melting.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе выплавки стали в дуговой сталеплавильной печи, включающем завалку, нагрев и расплавление металлошихты, присадку шлакообразующих материалов, проведение окислительного рафинирования, продувку ванны кислородом, вспенивание шлака и выпуск полупродукта из печи, в период рафинирования при израсходовании 75-88% электроэнергии на плавку для формирования на футеровке износоустойчивого гарнисажа в ванну в два приема вводят высокомагнезиальный материал, содержащий более 80% MgO, в количестве (6,5-10,0) кг/т стали и оставляют шлак с высокомагнезиальными соединениями в печи на следующую плавку для формирования магнезиального шлака периода плавления с содержанием 5,1-10,0% MgO.The technical result is achieved in that in the proposed method of steelmaking in an electric arc furnace, including filling, heating and melting a metal charge, doping slag-forming materials, carrying out oxidative refining, purging the bath with oxygen, foaming slag and discharging the intermediate from the furnace, during refining during use 75 -88% of electric energy for smelting to form a wear-resistant skull on the lining in a bath in two stages inject high-magnesium material containing more than 80% MgO, in the amount of (6.5-10.0) kg / t of steel and leave the slag with high magnesian compounds in the furnace for the next heat to form magnesian slag of the melting period with a content of 5.1-10.0% MgO.

Введение высокомагнезиального материала в ванну при высокой температуре и наличии окисленного основного шлака способствует быстрому усвоению оксида магния и образованию тугоплавких магнезиальных соединений, которые оседают и привариваются на огнеупорной футеровке ДСП в процессе движения вспененного шлака и образуют износостойкий гарнисаж, а оставление в печи шлака с неусвоенными высокомагнезиальным гарнисажем и соединениями, обеспечивающими раннее формирование магнезиального шлака периода плавления способствует увеличению стойкости футеровки и раннему образованию шлаковой пены. Вследствие повышенной устойчивости пены магнезиальных шлаков снижается расход электроэнергии на плавку.The introduction of high-magnesian material into the bath at a high temperature and the presence of oxidized basic slag promotes the rapid absorption of magnesium oxide and the formation of refractory magnesian compounds, which deposit and are welded on the chipboard refractory lining during the movement of foamed slag and form a wear-resistant skull, while leaving the slag in the furnace unalloyed skull and compounds providing early formation of magnesian slag of the melting period increases the hundred bone lining and early formation of slag foam. Due to the increased stability of the foam of magnesia slag, the energy consumption for smelting is reduced.

Момент ввода высокомагнезиального материала в ДСП определен исходя из достижения температуры металла 1580-1610°С при израсходовании 75-88% электроэнергии. При вводе высокомагнезиального материала в ДСП ранее 75% израсходования электроэнергии он из-за низкой температуры ванны медленно усваивается и часть нерастворившегося материала теряется с удаляемым в это время шлаком. При вводе высокомагнезиального материала после израсходования 88% электроэнергии он не успеет полностью усвоиться шлаком из-за ограниченного периода времени, что может привести к налипанию высоковязкой массы нерастворившегося материала на откосах печи во время выпуска плавки и изменению профиля рабочего пространства.The moment of input of high-magnesian material into the particleboard is determined based on the achievement of the metal temperature of 1580-1610 ° C with the consumption of 75-88% of electricity. When high-magnesian material is introduced into the particleboard, previously 75% of the energy consumption is slowly absorbed due to the low temperature of the bath and part of the insoluble material is lost with the slag removed at that time. When high-magnesian material is introduced after 88% of the energy has been consumed, it will not have time to be completely absorbed by the slag due to a limited period of time, which can lead to the sticking of a highly viscous mass of insoluble material on the slopes of the furnace during the release of the melting and a change in the profile of the working space.

Расход высокомагнезиального материала на плавку определен с учетом того, что: масса шлака в печи в конце плавки составляет 35-45 кг/т стали; из высокомагнезиального материала 30% оксида магния переходит в гарнисаж; в результате механического воздействия металлошихты во время ее загрузки, термического воздействия электрических дуг из поврежденной футеровки печи и растворения гарнисажа по ходу плавки в шлак поступает MgO в количестве 2-4 кг/т стали. При расходе высокомагнезиального материала менее 6,5 кг/т содержание MgO в шлаке периода плавления составит менее 5,1%, что на 30% менее концентрации насыщения MgO, в результате чего будет происходить заметная химическая эрозия огнеупорной футеровки. При расходе высокомагнезиального материала более 10 кг/т стали содержание MgO в шлаке периода плавления составит более 10%, что из-за низкой температуры ванны превышает концентрацию насыщения, в результате чего образуется шлак с повышенной вязкостью и пониженной дефосфорирующей способностью.The consumption of high-magnesian material for smelting is determined taking into account that: the slag mass in the furnace at the end of the smelting is 35-45 kg / t of steel; from high magnesian material 30% of magnesium oxide passes into the skull; as a result of the mechanical effect of the metal charge during its loading, the thermal effect of electric arcs from the damaged lining of the furnace and dissolution of the skull along the course of melting, MgO in the amount of 2-4 kg / t of steel enters the slag. When the consumption of high-magnesian material is less than 6.5 kg / t, the MgO content in the slag of the melting period will be less than 5.1%, which is 30% less than the saturation concentration of MgO, resulting in a noticeable chemical erosion of the refractory lining. With the consumption of high-magnesian material exceeding 10 kg / t of steel, the MgO content in the slag of the melting period will be more than 10%, which, due to the low temperature of the bath, exceeds the saturation concentration, resulting in the formation of slag with increased viscosity and reduced dephosphorizing ability.

Заявляемый способ выплавки стали в дуговой сталеплавильной печи был реализован в ДСП-135. Выплавка стали производилась следующим образом. В ДСП загружали 130-135 т углеродистого лома, 2,8-3,1 т антрацита и 4,0-4,5 т извести. В период плавления производили продувку ванны кислородом с одновременным вдуванием углеродсодержащего материала для вспенивания шлака и удаление части шлака из печи через порог рабочего окна. После израсходования 38-42 МВт·ч (79-83%) электроэнергии на плавку в печь в два приема загружали 0,85-1,3 т (6,5-10,0 кг/т стали) высокомагнезиального материала, содержащего 86%) MgO, на футеровке стен образовывался гарнисаж. Шлак с высокомагнезиальными соединениями оставляли в печи на следующую плавку, что обеспечивало концентрацию в шлаке периода плавления 5,4-8,6%. Содержание фосфора в стали составляло 0,003-0,007%, содержание FeO в конечных шлаках составляло 20-26%, их основность была 2,2-2,5 единиц.The inventive method of steelmaking in an electric arc furnace was implemented in DSP-135. Steel smelting was carried out as follows. 130-135 tons of carbon scrap, 2.8-3.1 tons of anthracite and 4.0-4.5 tons of lime were loaded into a chipboard. During the melting period, the bath was purged with oxygen while the carbon-containing material was blown in to foam the slag and part of the slag was removed from the furnace through the threshold of the working window. After consuming 38-42 MWh (79-83%) of electricity, 0.85-1.3 t (6.5-10.0 kg / t of steel) of high-magnesium material containing 86% was loaded into the furnace in two steps ) MgO, a skull was formed on the lining of the walls. Slag with highly magnesian compounds was left in the furnace for the next heat, which ensured a concentration of 5.4-8.6% in the slag during the melting period. The phosphorus content in the steel was 0.003-0.007%, the FeO content in the final slags was 20-26%, their basicity was 2.2-2.5 units.

Заявляемый способ позволяет увеличить стойкость футеровки ДСП-135 на 50%, снизить расход электроэнергии на 25-45 кВт·ч/т стали.The inventive method allows to increase the durability of the lining DSP-135 by 50%, reduce energy consumption by 25-45 kW · h / t of steel.

Claims (1)

Способ выплавки стали в дуговой сталеплавильной печи, включающий завалку металлошихты и шлакообразующих материалов, их нагрев и расплавление, проведение окислительного рафинирования путем продувки ванны кислородом со вспениванием шлака и удалением части шлака из печи, выпуск стали из печи, отличающийся тем, что в период окислительного рафинирования при достижении температуры металла 1580-1610°C и при израсходовании на плавку 75-88% электроэнергии в ванну в два приема вводят высокомагнезиальный материал, содержащий более 80% MgO, в количестве 6,5-10,0 кг/т стали для получения магнезиального шлака с содержанием 5,1-10,0% MgO и формирования на футеровке стен печи износоустойчивого гарнисажа, при этом упомянутый магнезиальный шлак оставляют в печи на следующую плавку. A method of steel smelting in an electric arc furnace, including filling a metal charge and slag-forming materials, heating and melting them, carrying out oxidative refining by blowing a bath with oxygen, foaming the slag and removing part of the slag from the furnace, steel discharge from the furnace, characterized in that during the period of oxidative refining when the metal temperature reaches 1580-1610 ° C and when 75-88% of electricity is consumed for melting, a high-magnesium material containing more than 80% MgO in an amount of 6.5 10.0 kg / t of steel to produce magnesian slag with a content of 5.1-10.0% MgO and to form a wear-resistant skull on the lining of the furnace walls, while the said magnesian slag is left in the furnace for the next heat.