Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ ПЕЧИ

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к способам получения стали в электродуговых печах.

В качестве наиболее близкого аналога (прототипа) изобретения принят известный способ выплавки стали в электродуговых печах, включающий заправку печи, завалку (загрузку) шихты в печь, плавление шихты, окислительные период плавки, восстановительный период плавки, выпуск плавки [Бигеев А.М., Бигеев В.А. Металлургия стали: Теория и технология плавки стали. Учебник для вузов, 3-е изд., перераб. и доп. - Магнитогорск: МГТУ, 2004. - 544 с.].

Недостатком данного способа является то, что боковые стенки рабочего пространства печи разрушаются (смываются) шлаком, а подина печи может как разрушаться, так и зарастать. Поврежденные участки обычно забрасывают магнезитовым порошком, что позволяет восстанавливать изнашивающийся слой набивки, поддерживая его толщину постоянной.

Задача изобретения заключается в снижении агрессивного влияния шлака на магнийсодержащую футеровку печи.

Техническим результатом изобретения является стабилизация содержания MgO в шлаке по ходу всей плавки, ускорение растворения извести, снижение вязкости шлака и повышение его рафинирующей способности, снижение среднего расхода магнезитового порошка для проведения заправки, увеличение продолжительности кампании дуговых сталеплавильных печей.

Технический результат достигается тем, что в способе выплавки стали в электродуговой печи, включающем загрузку шихты в печь, плавление шихты, окислительный период плавки, восстановительный период плавки, выпуск плавки, согласно изобретению в печь вводят флюс из смеси серпентинита и магнезита, содержащий компоненты при следующем соотношении, мас. %: MgO≥40; CaO≤5; SiO₂≤40; Fe₂O₃≤8; Al₂O₃≤1; H₂O≤2; потери при прокаливании ≤47%.

Технический результат изобретения достигается также тем, что флюс имеет крупность не более 100 мм, а расход флюса на плавку составляет 5-20 кг/т.

Кроме того, содержание MgO в шлаке в течение всей плавки составляет 8-14%.

Кроме того, ввод флюса осуществляют во время завалки шихты, и/или плавления шихты, и/или окислительного периода.

Аморфный магнезит, содержащийся во флюсе, в результате контакта с раскаленным шлаком и термического удара декарбонизирует, рассыпаясь на мелкие части с большой удельной поверхностью и пористостью и растворяется в шлаке быстрее, чем крупнокристаллический магнезит. Ввод в качестве шлакообразующего материала данного магнийсодержащего флюса позволяет стабилизировать содержание MgO в шлаке. Оптимальная крупность флюса не должна превышать 100 мм, а его расход составлять от 5 до 20 кг/т. Содержание MgO в шлаке в течение всей плавки в диапазоне 8-14% способствует улучшению шлакового режима плавки за счет растворения извести и предотвращения образования тугоплавких силикатов кальция, благоприятно влияя на вязкость шлака и его рафинирующие способности. Применение данного флюса снижает средний расход магнезитового порошка для проведения заправки, увеличивает продолжительность компании дуговых сталеплавильных печей.

Способ выплавки стали в электродуговой печи осуществляют следующим образом.

После выпуска плавки на поврежденные участки набивки боковых стенок рабочего пространства печи и ее пода забрасывают магнезитовый порошок, восстанавливая изношенный слой набивки. Загружают шихту в открытую печь сверху на дно подины с помощью бадьи. По окончании завалки опускают электроды почти до касания с шихтой и включают ток.

Шихта плавится и стекает вниз, накапливаясь в центре подины. Электроды опускаются, проплавляя в шихте «колодцы» и достигая нижнего положения. С увеличением объема жидкого металла электроды поднимаются посредством автоматического регулирования, поддерживающего постоянной длину дуги. Во время плавления происходит окисление составляющих шихты, формируется шлак, происходит частичное удаление фосфора и серы. Окисление происходит за счет кислорода воздуха, твердых окислителей, окалины и ржавчины, внесенной металлической шихтой. За время плавления окисляется кремний, 40-60% марганца, частично окисляются углерод и железо. В формировании шлака наряду с продуктами окисления принимает участие оксид кальция извести. К концу периода плавления шлак содержит 8-14% MgO. Затем осуществляется окислительный период плавки, который начинают со слива из печи 65-75% шлака, образовавшегося в период плавления. Во время окислительного периода уменьшается содержание в металле фосфора, водорода и азота, нагревается металл до температуры на 120-130°С выше температуры ликвидуса, углерод окисляется до нижнего предела его требуемого содержания в выплавляемой стали. Окисление примесей ведут, используя либо твердые окислители (железную руду, агломерат, окатыши), либо окалину, либо газообразный кислород. К концу окислительного периода плавки шлак также содержит 8-14% MgO. Период заканчивают сливом окислительного шлака. Далее осуществляют восстановительный период плавки, во время которого осуществляют раскисление металла, удаление серы, доведение химического состава стали до заданного, корректировку температуры. По завершении восстановительного периода белый шлак вновь содержит 8-14% MgO. При этом во время завалки шихты, и/или плавления шихты, и/или окислительного периода в печь вводят флюс из смеси серпентинита и магнезита, содержащий компоненты при следующем соотношении, мас. %: MgO≥40; СаО≤5; SiO₂≤40; Fe₂O₃≤8; Аl₂О₃≤1; H₂O≤2; потери при прокаливании ≤47%. Флюс имеет крупность не более 100 мм, а расход флюса на плавку составляет 5-20 кг/т.

Пример

Способ выплавки стали 40ХН в электродуговой печи осуществляют приведенным выше образом. При этом во время завалки шихты, и/или плавления шихты, и/или окислительного периода в печь вводили флюс из смеси серпентинита и магнезита, содержащий компоненты при следующем соотношении, мас. %: MgO≥40; СаО≤5; SiO₂≤40; Fe₂O₃≤8; Аl₂О₃≤1; Н₂О≤2; потери при прокаливании ≤47%. Флюс имел крупность не более 100 мм, а расход флюса на плавку составлял 5-20 кг/т. При использовании способа содержание MgO в шлаке по ходу всей плавки находилось в интервале 8-14%, средний расход магнезитового порошка для проведения заправки снизился на 2,5-3,0 кг/т, увеличилась продолжительность кампании дуговых сталеплавильных печей на 190-200 плавок. Результаты разных вариантов использования предлагаемого способа приведены в таблице.

В результате использования данного способа стабилизируется содержание MgO в шлаке по ходу всей плавки, ускоряется растворение извести, обеспечивается снижение вязкости шлака и повышение его рафинирующей способности, снижается средний расход магнезитового порошка для проведения заправки, увеличивается продолжительность кампании дуговых сталеплавильных печей.