close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент РФ 2336310

код для вставки
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
2 336 310
(13)
C2
(51) МПК
C21C 5/52
(2006.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
(21), (22) За вка: 2006132121/02, 06.09.2006
(24) Дата начала отсчета срока действи патента:
06.09.2006
(43) Дата публикации за вки: 20.03.2008
Адрес дл переписки:
454047, г.Чел бинск, ул. 2- Павелецка , 14,
ОАО Чел бинский металлургический комбинат,
отдел рационализации, изобретательства и нтехнической информации, начальнику П.И.
Павлюку
(73) Патентообладатель(и):
Открытое Акционерное Общество Чел бинский
металлургический комбинат (RU)
2 3 3 6 3 1 0
(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: RU 2201970 C2, 10.04.2003. SU 1280024
A1, 30.12.1986. EP 116720 A, 29.08.1984. US
3507642 A, 21.04.1970.
R U
(45) Опубликовано: 20.10.2008 Бюл. № 29
(72) Автор(ы):
Артюшов В чеслав Николаевич (RU),
Щербаков Евгений Иванович (RU),
Антонов Виталий Иванович (RU),
Шабуров Дмитрий Валентинович (RU),
Палкин Сергей Павлович (RU),
Звонарев Владимир Петрович (RU),
Макаревич Александр Николаевич (RU),
Кайзер Валентин Викторович (RU),
Макаров Дмитрий Николаевич (RU)
2 3 3 6 3 1 0
химическому анализу на агрегате «ковш-печь».
Дополнительно в составе основной части шихты
используют т желовесные оборотные отходы
собственного производства, при соблюдении
оптимального соотношени : т желовесные
отходы - жидкий передельный чугун - 1:(1,0-2,0).
Изобретение позвол ет сократить длительность
плавки,
снизить
расход
электродов,
электроэнергии, угар железа, а также повышение
технико-экономических
показателей
работы
сталеплавильного цеха в целом и утилизировать
т желовесные оборотные отходы собственного
производства. 4 з.п. ф-лы, 1 табл.
R U
(57) Реферат:
Изобретение относитс к черной металлургии,
конкретнее к способам выплавки углеродистых и
низколегированных марок стали в сверхмощных
дуговых электропечах. Способ включает завалку,
нагрев и расплавление в сверхмощных дуговых
печах основной части шихты, содержащей
легковесный лом и шлакообразующие, заливку
жидкого
передельного
чугуна,
подвалку
легковесного лома, проведение окислительного
рафинировани с подачей в расплав кислорода,
вспенивание шлака, выпуск полупродукта из печи,
окончательную доводку металла по температуре и
Страница: 1
RU
C 2
C 2
(54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ УГЛЕРОДИСТЫХ И НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ МАРОК СТАЛИ
RUSSIAN FEDERATION
(19)
RU
(11)
2 336 310
(13)
C2
(51) Int. Cl.
C21C 5/52
(2006.01)
FEDERAL SERVICE
FOR INTELLECTUAL PROPERTY,
PATENTS AND TRADEMARKS
(12)
ABSTRACT OF INVENTION
(21), (22) Application: 2006132121/02, 06.09.2006
(24) Effective date for property rights: 06.09.2006
(43) Application published: 20.03.2008
(45) Date of publication: 20.10.2008 Bull. 29
(73) Proprietor(s):
Otkrytoe Aktsionernoe Obshchestvo
Cheljabinskij metallurgicheskij kombinat (RU)
2 3 3 6 3 1 0
melt, frothing of slag, tapping of semiproduct
out of a furnace, and finishing of melt on the
assembly
"ladle-furnace"
relatively
to
temperature
and
chemical
composition.
Additionally heavy utilizable scrap of the inhouse process is used in the composition of
charge at the optimal ratio of: heavy scrapliquid pig iron - 1:(1.0-2.0).
EFFECT: reducing melting time as well as
consumption of materials and electric power and
increasing technical and economic characteristics
of steel plant.
5 cl, 1 ex, 1 tbl
R U
(57) Abstract:
FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention refers to iron and steel
metallurgy, particularly to methods of melting of
carbonic and low alloyed grades of steel in super
high-performance
electric
arc
furnaces.
The
method includes charging, heating and melting of
the main portion of charge in super high
performance electric arc furnaces; at that charge
contains light scrap and slag producing elements;
further the method includes pouring of liquid pigiron, adding of light scrap, performing of
oxidising refining with supply of oxygen into the
Страница: 2
EN
C 2
C 2
(54) METHOD OF MELTING OF CARBONIC AND LOW ALLOYED GRADES OF STEEL
2 3 3 6 3 1 0
Mail address:
454047, g.Cheljabinsk, ul. 2-ja Paveletskaja,
14, OAO Cheljabinskij metallurgicheskij
kombinat, otdel ratsionalizatsii,
izobretatel'stva i n-tekhnicheskoj
informatsii, nachal'niku P.I. Pavljuku
R U
(72) Inventor(s):
Artjushov Vjacheslav Nikolaevich (RU),
Shcherbakov Evgenij Ivanovich (RU),
Antonov Vitalij Ivanovich (RU),
Shaburov Dmitrij Valentinovich (RU),
Palkin Sergej Pavlovich (RU),
Zvonarev Vladimir Petrovich (RU),
Makarevich Aleksandr Nikolaevich (RU),
Kajzer Valentin Viktorovich (RU),
Makarov Dmitrij Nikolaevich (RU)
RU 2 336 310 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Изобретение относитс к черной металлургии, конкретнее к способам выплавки стали в
дуговых электропечах, и может быть использовано при производстве углеродистых и
низколегированных марок стали с выплавкой полупродукта в электродуговой печи с
последующей обработкой металла в сталеразливочном ковше на агрегате «ковш-печь» и
разливкой на МНЛЗ или в изложницы.
Известен способ выплавки стали в высокомощных дуговых печах, в котором на плавку
используют 15-70% от массы металлической части шихты жидкого передельного чугуна
доменной плавки, который заливают на оставленные в печи 5-10% металла предыдущей
плавки. Затем загружают на него 40-70% извести и 10-20% плавикового шпата от общего
их расхода и продувают ванну кислородом через сводовую фурму в течение 3-5 мин,
получают расплав, загружают 30-50% стального лома от массы металлической части
шихты, включают печь и одновременно ввод т кислород. После расплавлени основной
массы шихты производ т подвалку недостающей части стального лома и
шлакообразующих, провод т окислительное рафинирование и при заданных содержани х
углерода и фосфора в металле и температуры его довод т на установке «ковш-печь» (1).
Данный способ наиболее близок по технической сущности к изобретению и прин т за
прототип.
К недостаткам известного способа следует отнести существующую опасность выброса
металла и шлака из пространства печи при завалке металлического лома на жидкий
расплав (особенно в зимний период), вследствие возможного наличи влаги в
заваливаемых отходах. Помимо указанного факта, к выбросу жидкого расплава из печи
также может привести заливка передельного чугуна на остатки переокисленного металла и
шлака предыдущей плавки, в случае производства низкоуглеродистого сортамента. Кроме
того, негативным моментом в известном способе следует считать отрицательное
локальное воздействие струи кислорода на футеровку подины печи при продувке жидкого
чугуна в начальный момент плавки, при его использовании в количестве 15-50% от объема
металлошихты, ввиду достаточно низкого уровн ванны.
Основной задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение,
вл етс сокращение длительности плавки, снижение расхода электродов и
электроэнергии, снижение угара железа, а также повышение технико-экономических
показателей работы сталеплавильного цеха в целом. Кроме того, при реализации
предлагаемого способа выплавки, имеетс возможность утилизировать т желовесные
оборотные отходы собственного производства (обрезь, скрап и др.) в значительных
объемах, без снижени основных показателей работы электропечи.
Поставленна задача достигаетс тем, что предлагаетс способ выплавки углеродистых
и низколегированных марок стали, включающий завалку, нагрев и расплавление в
сверхмощных дуговых печах основной части шихты, содержащей легковесный лом и
шлакообразующие, заливку жидкого передельного чугуна, подвалку легковесного лома,
проведение окислительного рафинировани с подачей в расплав кислорода, вспенивание
шлака, выпуск полупродукта из печи, окончательную доводку металла по температуре и
химическому анализу на агрегате «ковш-печь», при этом дополнительно в состав основной
части шихты используют т желовесные оборотные отходы собственного производства, при
соблюдении оптимального соотношени : т желовесные отходы - жидкий чугун - 1:(1,02,0). Расчетное содержание углерода в шихте должно превышать его средне марочное
содержание на 0,7-1,1%, причем получают его использованием в составе шихты
углеродсодержащего материала, например кокса, твердого чугуна. С целью
интенсификации плавки, дл ускорени нагрева и расплавлени металлической шихты, а
также дл ввода в расплав кислорода примен ют стеновые и оконную фурмы-горелки. При
этом количество вводимого в расплав кислорода определ ют исход из
стехиометрического соотношени на 1 кг окисл емого в металле углерода - 1,5-2,0 м 3
кислорода. Дл вспенивани шлака и экранировани огнеупорной футеровки стен
электропечи от воздействи мощной электрической дуги по ходу расплавлени на шлак или
в шлак ввод тс углеродсодержащие материалы в виде порошка, путем инжекции, или
Страница: 3
DE
RU 2 336 310 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
куском фракции до 10 мм по тракту сыпучих через свод печи.
Преимущества использовани жидкого передельного чугуна доменной плавки в составе
металлической части шихты дл выплавки электростали, очевидны, и заключаютс в
следующем:
- в услови х современного рынка, при дефиците качественного стального лома и
практически одинаковой стоимости, использование жидкого чугуна позвол ет заменить
определенную часть лома в составе шихты;
- гарантируетс получение остаточных элементов (Cr, Ni, Cu) и других цветных
примесей в готовом металле значительно ниже допустимых пределов;
- внесение в печь дополнительного количества тепла - сокращение длительности
плавки, снижение удельного расхода электродов и электроэнергии на тонну выплавл емой
стали;
- способствует процессу раннего шлакообразовани ;
- возможность использовани дополнительного количества кислорода на плавку за счет
увеличени массовой доли углерода в шихте, как следствие - снижение угара железа.
Свои плюсы имеет и применение т желовесных оборотных отходов собственного
производства в составе шихты: во-первых, это предохранение подины электропечи от
воздействи электрической дуги во врем проплавлени колодцев, и ее размывани при
заливке жидкого чугуна в печь сверху, после расплавлени основной части завалки; вовторых, дл предпри тий полного металлургического цикла, имеющих разливку стали в
слитки, по вл етс возможность утилизировать в значительных объемах т желовесные
оборотные отходы без снижени основных показателей работы электропечи.
Соблюдение предлагаемого соотношени компонентов шихты в составе завалки, а
именно: т желовесные отходы - жидкий чугун - 1:(1,0-2,0), вл етс оптимальным.
Использование т желовесных отходов в меньших количествах, чем предусмотрено
соотношением, соответственно приведет к уменьшению доли жидкого чугуна в составе
шихты, а следовательно, к снижению содержани углерода в расплаве, что не позволит
максимально использовать кислород на плавку, кроме того, потребуютс дополнительные
затраты электроэнергии на расплавление, вносимого вместо чугуна, металлического лома.
Применение т желовесных отходов в больших количествах, наоборот, к увеличению доли
чугуна в шихте, а следовательно, к росту, вносимого шихтой, содержани углерода, что
требует дополнительного времени на его удаление. Помимо сказанного выше, несмотр на
избыток физического тепла от вносимого чугуна и тепла химических реакций, протекающих
в окислительный период плавки, времени на расплавление увеличенного количества
т желовесных отходов, даже в услови х сверхмощной печи, не хватает, после выпуска
плавки в печи остаетс «козел».
Заливку жидкого чугуна осуществл ют через верх печи одновременно с завалкой
(подвалкой) металлолома, в цел х сокращени длительности бестоковых операций, или
после ее проплавлени . В данном случае, в момент заливки чугуна, с одной стороны
подина печи будет защищена от размывани футеровки заваленным в нее ломом при
одновременной завалке (подвалке), и кусками, не расплавившихс во врем проплавлени колодцев, т желовесных отходов и уже сформированной жидкой ванной металла с другой
стороны.
Расчетное содержание углерода в шихте должно находитьс выше его среднемарочного
содержани , на 0,7-1,1%. Получение низких расчетных содержаний углерода в составе
шихты, ограничит использование кислорода на плавку, что в свою очередь приведет к
увеличению длительности работы печи под током и плавки в целом (из-за недостатка
«альтернативного» тепла, получаемого от окислени , содержащегос в расплаве,
углерода). Превышение верхнего предела по расчетному содержанию углерода в шихте,
наоборот, сократит длительность работы печи под током, вследствие избытка
«альтернативного» тепла, однако при этом длительность плавки возрастет из-за
увеличени продолжительности окислительной продувки расплава с целью удалени избытка углерода.
Страница: 4
RU 2 336 310 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
В цел х интенсификации электроплавки, дл ускорени нагрева и расплавлени металлической шихты, а также дл ввода в расплав кислорода примен ют
комбинированные стеновые и (или) оконную фурмы-горелки.
Вследствие охлаждающего воздействи водоохлаждаемых панелей в сверхмощных
дуговых печах в холодных зонах у стен, в промежутках между электродами, плавление
лома замедл етс . Расплавить оставшийс в холодных зонах лом излучением частично
погруженных в расплав дуг трудно, т.к. в этом случае неизбежно снижаетс активна мощность, вводима в печь, увеличиваютс длительность периода плавлени и расход
электроэнергии. Вместе с тем, невозможно работать на очень мощных длинных открытых
дугах. Дл решени данной проблемы современные сверхмощные электропечи
оборудованы несколькими комбинированными фурмами-горелками, позвол ющими
работать в режиме газокислородной горелки, в начальный период плавки (нагрев и
подрезание шихты), а также дл введени газообразного кислорода в расплав в
окислительный период плавки, который начинаетс с момента формировани жидкой
ванны в печи.
Количество вводимого в расплав кислорода определ ют исход из стехиометрического
соотношени на 1 кг окисл емого в металле углерода - 1,5-2,0 м 3 кислорода. Введение
большего количества кислорода приведет к получению предельно низких концентраций
углерода в металле, высокой температуры расплава, а также повышенному угару железа.
Введение меньшего количества не позволит получить заданных дл выплавл емой марки
содержаний углерода.
Одним из элементов предлагаемой технологии вл етс быстрое и экономичное
расплавление металлической части шихты, обеспечивающее максимальную
производительность печи при наименьшем износе огнеупорной футеровки. Это достигаетс путем экранировани мощной электрической дуги. Причем, если в начале периода
плавлени дуги экранируютс металлической шихтой, то ближе к середине и к концу
плавлени дуги открываютс , вызыва интенсивное тепловое облучение стен и свода
электропечи. В св зи с этим, основным условием использовани на прот жении всего
периода плавлени интенсивного электрического режима при работе на высших ступен х
вторичного напр жени трансформатора вл етс эффективна защита электрической
дуги расплавом (вспененным шлаком).
Дл наведени и поддержани активного, вспененного шлака, состо щего главным
образом из шлако-металлической эмульсии, поддерживаемой интенсивно выдел ющимис пузыр ми СО, в период плавлени шихты и подачи в расплав кислорода в качестве
вспенивающих добавок присаживают: свежеобожженую известь - порци ми по 200-300 кг
(дл разбавлени шлака и поддержани заданной основности), кокс - по 50-100 кг (с
целью формировани пузырей СО, на шлак или в шлак ввод тс углеродсодержащие
материалы в виде порошка, путем инжекции, или куском фракции до 10 мм по тракту
сыпучих через свод печи) и дробленый плавиковый шпат (при необходимости, дл получени требуемой жидкотекучести шлака).
Активное вспенивание шлака в период расплавлени шихты и нагрева жидкого металла,
помимо увеличени подводимой мощности и предохранени огнеупорной футеровки печи,
также позвол ет успешно решать задачу дефосфорации металла путем его обновлени присадками шлакообразующих материалов и периодическим удалением через порог печи.
При достижении требуемой технологической температуры осуществл ют выпуск
металла (при необходимости, с максимальной отсечкой печного шлака) в
сталеразливочный ковш. Во врем выпуска полупродукта в ковш производ т присадку
раскислителей и легирующих материалов на нижний предел марочного состава. После
выпуска жидкого полупродукта сталеразливочный ковш передаетс на участок агрегата
«ковш-печь», где осуществл етс окончательна доводка металла по химическому анализу
и температуре, затем в зависимости от назначени плавка разливаетс на МНЛЗ или в
изложницы.
По предлагаемой технологии в сверхмощной дуговой электропечи произведено не
Страница: 5
RU 2 336 310 C2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
менее 200 плавок полупродукта углеродистых и низколегированных марок стали, при этом
на опытных плавках были значительно улучшены технико-экономические показатели
работы печи.
Пример. Дл выплавки углеродистых марок стали St.44-2 в сверхмощной дуговой печи с
эркерным выпуском и номинальной емкостью 125 т использовали: в составе завалки
легковесный углеродистый лом (2А) - 50 т, и т желовесные углеродистые отходы в виде
обрези (25 т). Общий вес садки составил 140 т, расчетное содержание углерода в
полупродукте - 1,15%. Одновременно с включением печи дл плавлени завалки
производили включение стеновых и оконной газокислородных горелок, по мере
наплавлени жидкого металла через горелки осуществл ли ввод кислорода в расплав. При
этом до подвалки присаживали известь (около 1/3 от общего количества на плавку).
После проплавлени завалки отводили свод, производили заливку жидкого чугуна в
количестве 35 т через верх печи и осуществл ли подвалку, состо щую из легковесного
углеродистого лома. После заливки жидкого чугуна и подвалки производили активное
окислительное рафинирование расплава путем подачи кислорода через стеновые фурмыгорелки. В период расплавлени и окислительной продувки расплава, с целью
формировани высокоактивного пенистого шлака и поддержани шлаковой пены в печь
периодически порци ми присаживали свежеобожженую известь - 200-300 кг, кокс фракцией
до 10 мм (сверху - по тракту сыпучих материалов или через инжектора) - 50-100 кг и
плавиковый шпат - 100-300 кг. Шлак, в цел х дефосфорации, в течение плавки
периодически обновл лс путем его частичного удалени через порог и присадками
шлакообразующих материалов. По окончании окислительной продувки производили
измерение температуры и отбор пробы металла. Температура полупродукта перед
выпуском составила 1643°С; содержание углерода в полупродукте составило 0,12%,
фосфора - 0,005%, хрома - 0,10%, никел - 0,11%, меди - 0,08%.
При выпуске полупродукта в сталеразливочный ковш до наполнени 2/3 ковша
присаживали раскислители и легирующие материалы на нижний предел марочного
состава. После слива жидкого полупродукта сталеразливочный ковш передавалс на
участок агрегата «ковш-печь», где осуществл лась окончательна доводка металла по
температуре и химическому анализу, затем плавка разливалась на МНЛЗ.
Основные технико-экономические показатели работы печи при выплавке углеродистого
полупродукта со среднемарочным содержанием углерода 0,10-0,30% по различным
вариантам шихтовок и с различными расходами кислорода на окисление расплава
представлены в таблице. По каждому варианту выплавлено не менее 20 плавок.
Данный способ выплавки также может быть реализован при производстве средне- и
высокоуглеродистого полупродукта в сверхмощных ДСП, при этом расчетна массова дол углерода в шихте должна быть увеличена соответствующим образом, согласно
за вл емым соотношени м, путем повышени удельного расхода жидкого чугуна или др.
углеродсодержащего материала на плавку.
Использование предлагаемого способа выплавки углеродистых и низколегированных
марок стали позволит: значительно сократить длительность плавки, снизить расход
электродов и электроэнергии, уменьшить угар железа, а также способствует повышению
технико-экономических показателей работы сталеплавильного цеха в целом. Кроме того,
при реализации предлагаемого способа выплавки, имеетс возможность утилизировать
т желовесные оборотные отходы собственного производства (обрезь, скрап и др.) в
значительных объемах.
Источник информации
1. Патент РФ № 2201970 C2, 7 C21C 5/52, пр. 17.10.2000 г. - прототип.
Таблица
50
№ варианта
Шихтовые материалы
Жидкий чугун, т Т ж.
Вес
Соотношение:
отходы, шихты, т желовесные
т
т
отходы - жидкий
чугун
Расч.
содерж.
углерода,
%
Расч.
содерж.
углерода,
кг
Расход
Соотношение
кислорода углерод/кислород,
на
кг: м 3
окисление,
3
м
Содержание
углерода
перед
выпуском, %
Длит- Удельный расход
сть
электроэнергии,
плавки кВт.ч/т
под
током,
мин
1
35,0
25,0
140,0
1,0:1,4
1,15
1610
2571
1,0:1,6
0,12
42
295
2
34,0
17,0
135,0
1,0:2,0
1,16
1562
2687
1,0:1,72
0,14
43
308
Страница: 6
Примечание
RU 2 336 310 C2
5
10
15
20
25
30
35
3
34,0
34,0
145,0
1,0:1,0
1,09
1582
2690
1,0:1,7
0,10
45
321
4
28,5
13,0
133,0
1,0:2,19
1,01
1349
2414
1,0:1,79
0,08
49
331
5
30,0
35,0
138,0
1,0:0,86
1,03
1416
2478
1,0:1,75
0,13
53
353
6
37,0
28,0
137,0
1,0:1,32
1,23
1680
3376
1,0:2,0
0,08
45
315
7
36,0
24,0
132,0
1,0:1,5
1,24
1632
2497
1,0:1,5
0,18
44
311
8
38,0
26,0
139,0
1,0:1,46
1,24
1722
3926
1,0:2,28
0,04
50
338
Металл
переокислен
9
37,0
23,5
138,0
1,0:1,57
1,22
1682
2102
1,0:1,25
0,22
49
330
Высокое
содержание
углерода перед
выпуском
10
45,0
30,0
140,0
1,0:1,5
1,42
1990
3641
1,0:1,83
0,20
44
312
Продувка без
тока, высока температура
перед
выпуском
11
23,0
20,0
145,0
1,0: 1,15
0,80
1164
2013
1,0:1,73
0,05
51
349
Металл
переокислен
Известный 15-70% от
массы
металлической
части шихты
385
Формула изобретени 1. Способ выплавки углеродистых и низколегированных марок стали, включающий
завалку, нагрев и расплавление в сверхмощных дуговых печах основной части шихты,
содержащей легковесный лом и шлакообразующие, заливку жидкого передельного чугуна,
подвалку легковесного лома, проведение окислительного рафинировани с подачей в
расплав кислорода, вспенивание шлака, выпуск полупродукта из печи, окончательную
доводку металла по температуре и химическому анализу на агрегате «ковш-печь»,
отличающийс тем, что дополнительно в составе основной части шихты используют
т желовесные оборотные отходы собственного производства при соблюдении
оптимального соотношени : т желовесные отходы - жидкий передельный чугун - 1:(1,0-2,0).
2. Способ по п.1,отличающийс тем, что расчетное содержание углерода в шихте
должно превышать его среднемарочное содержание на 0,7-1,1%.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийс тем, что требуемое расчетное содержание
углерода в металле получают использованием в составе шихты углеродсодержащего
материала, например кокса, твердого чугуна.
4. Способ по п.1, отличающийс тем, что количество вводимого в расплав кислорода
определ ют исход из стехиометрического соотношени на 1 кг окисл емого в металле
углерода - 1,5-2,0 м 3 кислорода.
5. Способ по п.1,отличающийс тем, что дл вспенивани шлака по ходу расплавлени на шлак или в шлак ввод т углеродсодержащие материалы в виде порошка путем
инжекции или куском фракции до 10 мм по тракту сыпучих через свод печи.
40
45
50
Страница: 7
CL
На подине
остатки
т желв.
отходов
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
1
Размер файла
95 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа