Способ выплавки стали в дуговой сталеплавильной печи

 

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано в электросталеплавильных цехах заводов. Техническим результатом изобретения является снижение угара металла и энергетических затрат на тонну выплавленной стали за счет снижения температуры поверхности металла при продувке ванны кислородом. По способу выплавки стали в дуговой сталеплавильной печи через 5 с после начала продувки ванны кислородом в зоны контакта струи кислорода с зеркалом ванны вводят охладитель в количестве 800-1000 кг/ч на 1000 м³/ч кислорода. В качестве охладителя могут использовать железорудные окатыши, шлакообразующие материалы.

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано в электросталеплавильных цехах заводов.

Известен способ выплавки стали в дуговой сталеплавильной печи (Д.Я. Поволоцкий, Ю. А. Гудим, И.Ю. Зинуров "Устройство и работа сверхмощных дуговых сталеплавильных печей". М.: Металлургия, 1990, с. 93, 134). Способ заключается в завалке металлического лома, плавлении, проведении окислительного периода путем продувки ванны кислородом через водоохлаждаемую фурму, расположенную над зеркалом ванны, проведении восстановительного периода плавки и выпуска металла из печи.

К недостаткам данного способа можно отнести высокий угар металла, достигающий 7. ..9% за время продувки ванны, и высокий расход кислорода, составляющий 30...50 м³/т.

Наиболее близким по технической сути к предлагаемому является способ выплавки стали в дуговой сталеплавильной печи (Патент РФ 2132394 от 27.06.99). По этому способу выплавки стали ванну металла продувают кислородом через две точки зеркала ванны, причем кислород подают попеременно через одну из точек продувки с интервалом 10...25 с и поддерживают его постоянный расход.

Способ выплавки стали согласно указанному прототипу обладает недостатками, а именно угар металла незначительно меньше, чем, например, в указанном выше аналоге. Это объясняется тем, что температура в зоне контакта струи кислорода с поверхностью ванны достигает максимального значения значительно быстрее указанного интервала переключения подачи кислорода из одной точки в другую. Следовательно, в течение длительного промежутка времени металл будет интенсивно испаряться. Кроме того, расход кислорода будет выше за счет необходимости его подачи через отключенную фурму в количестве около 500 м³/ч для предотвращения забрызгивания шлаком и металлом выходного отверстия фурмы.

Продувка расплавленного металла кислородом в современных ДСП производится через сводовую фурму, сопла (или сопло) которой расположены над зеркалом ванны на высоте 400...600 мм. С учетом угла раскрытия струи кислорода на поверхности ванны создается "горячее пятно", т.е. зона контакта струи с поверхностью ванны, в которой выделяется количество тепла (за счет реакций окисления элементов расплава), значительно превышающее теплоотвод от поверхности "горячего пятна" в глубь ванны. Теплопроводность жидкого металла (20 Вт/мК) позволяет отвести от поверхности "горячего пятна" в глубь ванны лишь малую часть поступающего тепла и, во-вторых поверхность ванны в "горячем пятне" быстро нагревается до температуры кипения независимо от средней температуры металла. После достижения поверхностью "горячего пятна" температуры кипения она не изменяется до окончания продувки, а выделяющееся тепло расходуется на испарение металла и поддержание температуры кипения поверхности "горячего пятна".

Поставленная задача решается за счет того, что в предлагаемом способе выплавки стали в дуговой печи, включающем завалку шихты, плавление, окислительный и восстановительный периоды плавки и выпуск металла, через 5 с после начала продувки в зоны контакта струи кислорода с зеркалом ванны вводят охладитель в количестве 800...1000 кг/ч на 1000 м³/ч кислорода.

Изобретение обладает новизной, что следует из сравнения с прототипом, изобретательским уровнем, так как явно не следует из существующего уровня техники, практически легко осуществимо.

Способ выплавки стали осуществляется следующим образом.

В дуговую сталеплавильную печь загружают шихту и проводят ее расплавление. После расплавления шихты ванну начинают продувать кислородом, а через 5 с после начала продувки в зону контакта струи кислорода с зеркалом ванны начинают вводить охладитель в количестве 800...1000 кг/ч на 1000 м³/ч кислорода. Эта технология проведения окислительного периода применима и при одной, и при двух продувочных фурмах.

Подача охладителя в указанные точки ванны способствует снижению температуры поверхности металла и, следовательно, уменьшению интенсивности испарения. Кроме того, поверхность испарения уменьшается, так как часть ее будет занята охладителем.

В качестве охладителя могут использоваться железорудные окатыши, шлакообразующие материалы. Охладитель подают через дополнительное отверстие в кислородной фурме.

Подачу охладителя начинают через 5 с после начала продувки ванны кислородом. За это время струя кислорода пробивает слой шлака, достигает поверхности металла, образуя "горячее пятно", и температура этого пятна достигает точки кипения.

Подача охладителя в количестве менее 800 кг/ч на 1000 м³/ч кислорода не отведет избыток тепла, выделяемого за счет окисления элементов расплава. Металл будет испаряться с поверхности, угар его будет значительным. Подача охладителя в количествах более 1000 кг/ч на 1000 м³/ч кислорода приведет к заметному снижению температуры металла и снижению скорости его обезуглероживания, что является целью проведения окислительного периода плавки. Продолжительность окислительного периода возрастает, производительность снизится.

Снижение угара металла при осуществлении предлагаемого способа только на 2% позволяет получить дополнительно 2 т металла на каждой плавке в 100-тонной дуговой печи, что обеспечивает экономический эффект около 25 руб. на тонну выплавленной стали. При годовом производстве современной печи 1 млн.т экономический эффект составляет 25 млн. руб.

Формула изобретения

Способ выплавки стали в дуговой сталеплавильной печи, включающий завалку шихты, плавление, проведение окислительного периода плавки путем продувки ванны металла кислородом, восстановительный период и выпуск металла, отличающийся тем, что через 5 с после начала продувки в зоны контакта струи кислорода с зеркалом ванны вводят охладитель в количестве 800-1000 кг/ч на 1000 м³/ч кислорода.