Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В ДУГОВОЙ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОЙ ПЕЧИ

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам получения стали в дуговых сталеплавильных печах.

Известен способ получения стали в дуговой электропечи, включающий завалку в печь металлолома, подачу чугуна, расплавление металлошихты, окисление углерода газообразным кислородом, дефосфорацию стали путем присадок порций железной руды или агломерата в смеси с известью, скачивание шлака через порог рабочего окна, раскисление стали и шлака в печи, выпуск стали в ковш под печным шлаком, присадку в ковш десульфурирующей смеси, состоящей из извести, плавикового шпата и порошка алюминия, отличающийся тем, что в состав завалки вводят агломерат или железную руду в количестве 30…60 кг/т стали, после проплавления металлошихты при расходе электроэнергии 220…320 кВтч/т металлолома в печь заливают чугун при температуре не ниже 1200°С со скоростью заливки 6…12 т/мин, проводят окисление газообразным кислородом с расходом 1500…3000 нм³/ч, соотношение присаживаемой железной руды или агломерата в смеси с известью поддерживают соответственно (1…2):(2,5…3,5) при расходе 70…110 кг/т стали, после чего спускают шлак через порог рабочего окна, а соотношение извести, плавикового шпата и порошка алюминия в вводимой в ковш десульфурирующей смеси поддерживается соответственно (1,1…1,5):(0,3…0,5):(0,05…0,1) при расходе смеси 14…18 кг/т стали [патент РФ №2197535, кл. С21С 5/52, 7/06].

Существенными недостатками данного способа выплавки стали являются низкая стойкость футеровки печи вследствие воздействия на нее высокоокисленного печного шлака, повышенный расход ферросплавов, связанный с попаданием высокоокисленного печного шлака в ковш.

Известен выбранный в качестве прототипа способ выплавки стали в дуговой сталеплавильной печи, включающий подачу в печь металлической шихты, расплавление, окислительный период, присадку через 30 минут после расплавления металлической шихты доломита в количестве 26 кг/т, выпуск плавки с оставлением в печи части металла и шлака, присадку в ковш во время выпуска твердой шлакообразующей смеси, раскислителей и легирующих [Плавка стали в дуговой печи с использованием доломита / Трибушевский В.Л., Римушевский С.Л., Иванов Д.Э., Каленик О.Н. / Металлургия машиностроения. - 2004. - 2. - С.7-8].

Существенными недостатками данного способа выплавки стали являются повышенный расход доломита, низкая эффективность использования оксида магния доломита вследствие его поздней отдачи в печь, в результате уменьшение выхода годного и низкая стойкость футеровки.

Техническим результатом изобретения является увеличение стойкости футеровки дуговых сталеплавильных печей, улучшение шлакового режима выплавки стали и увеличение выхода годного металла за счет формирования на ранних стадиях окислительного периода первичных шлаков, насыщенных оксидом магния, и поддержания высокого содержания оксида магния в шлаке на протяжении основного времени рафинирования металла.

Для решения этой задачи в способе выплавки стали в дуговой сталеплавильной печи, включающем подачу в печь металлической шихты, ее расплавление, присадку в расплавленную шихту ожелезненного доломита, окислительный период, выпуск плавки с оставлением в печи части металла и шлака, присадку в ковш во время выпуска твердой шлакообразующей смеси, раскислителей и легирующих, присадку ожелезненного доломита в расплав металлической шихты осуществляют порциями по 300…500 кг в количестве 5…15 кг/т за 80… 90% основного времени окислительного периода до получения содержания оксида магния в шлаке в пределах 8… 10%.

Заявленные пределы подобраны экспериментальным путем. Расход ожелезненного доломита (5…15 кг/т) выбран исходя из получения содержания оксида магния в шлаке в пределах 8…10%. Использование ожелезненного доломита в количестве более 15 кг/т приводит к увеличению продолжительности плавки из-за проведения дополнительного нагрева металла для компенсации тепловых потерь от присадки ожелезненного доломита, а также приводит к ухудшению рафинирующей способности шлака в связи с понижением его жидкоподвижности. Использование ожелезненного доломита в количестве менее 5 кг/т не позволяет получать требуемое содержание оксида магния в шлаке, а следовательно, не предотвращает вредного воздействия высокоокисленных шлаков на футеровку печи.

Поставленная задача не решается при присадке доломита позже чем за 80% основного времени окислительного периода из-за неполного усвоения компонентов используемого флюса, а присадка ожелезненного доломита ранее чем за 10% основного времени окислительного периода нарушает температурный и шлаковый режим выплавки стали в дуговой сталеплавильной печи на ранних стадиях рафинирования расплава.

Уменьшение порции ожелезненного доломита менее 300 кг приведет к увеличению продолжительности плавки вследствие большего количества отдаваемых порций материала, а увеличение порции более 500 кг приведет к образованию на поверхности шлака коржей, вследствие чего ухудшится шлаковый режим ведения плавки.

Содержание оксида магния в шлаке в пределах 8…10% выбрано из соображения создания рациональных условий для рафинирующих процессов во время плавки. Увеличение содержания оксида магния более 10% приведет к повышению вязкости шлака и ухудшит шлаковый режим плавки, уменьшение содержания оксида магния менее 8% не позволит достичь технического результата в части увеличения стойкости футеровки дуговой сталеплавильной печи.

Заявленный способ получения стали был реализован при выплавке 60 плавок стали марки Ст3сп в 180-тонной дуговой сталеплавильной печи с удельной мощностью трансформатора 0,83 МВА/т с оставлением в печи части металла и шлака («болота») в количестве 15 и 5 т соответственно.

В качестве металлической шихты использовали металлический лом и жидкий чугун в количестве 140…150 т и 50…60 т соответственно.

В начале окислительного периода, через 2,0…5,0 минут после расплавления металлической шихты, в печь присаживали ожелезненный доломит порциями по 400…450 кг в количестве 8…12 кг/т. Продолжительность окислительного периода выплавки стали в печи составила 20…25 минут. Продолжительность плавки составила 46…52 минуты. Содержание оксида магния в шлаках, отобранных перед выпуском из печи, составило 8,6…9,8%.

Предложенный способ выплавки стали обеспечил более высокое содержание оксида магния в шлаке вплоть до окончания окислительного периода. Стойкость футеровки дуговой сталеплавильной печи повысилась на 10%.