Спосіб плавлення сталі в дуговій електропечі

Реферат: Винахід належить до галузі чорної металургії. З метою зменшення витрат важких металів та електродів в процесі плавки, в способі плавлення сталі в дугових електропечах, який складається із завантаження в ванну печі шихтових матеріалів та їх плавлення, перед завантаженням шихтових матеріалів на під печі засипають нейтральний до металу та футерівки температуростійкий матеріал шаром 15-20 мм при фракції до 10 мм та використовують навуглецьовувальний матеріал, який, крім того, у ванні печі створює нейтральну та відновлювальну середу. UA 100295 C2 (12) UA 100295 C2 UA 100295 C2 5 10 Винахід належить до галузі чорної металургії і може бути використаним при плавленні сталі в дугових електропечах. Відомий спосіб ведення плавки в дуговій сталеплавильній печі, який складається із завантаження у ванну шихтових матеріалів, подачі електричної напруги на електроди, проплавлення цих матеріалів, випуску розплаву з печі [А. с. СССР № 747894 Кл. С21С 5/52, Б.В. 1980 № 26]. До недоліків такої технології слід віднести те, що при плавці в дуговій печі температура в дузі досягає 3000 °C, вона діє на "дзеркало" металу та випарює його елементи, особливо марганець, оскільки він має температуру випарювання у 2150 °C. Крім того, у ванні печі багато кисню повітря, який сприяє реакціям 2[Fe] + О2  2{FeO} 2[Mn] + О2  2{MnO} 15 20 25 30 35 40 45 50 55 (1) (2) які передислоковують елементи сплаву в шлак. Як найближчий аналог прийнятий спосіб плавлення сталі в дуговій електропечі, який складається із завантаження у ванну печі шихтових матеріалів, їх плавлення, перед завантажуванням шихти у ванну печі додають рідкі добавки [Патент UA № 72966 Кл. 7 С21С 5/52, публ. 16.05.2005, Бюл. № 5, 2005 p.]. До недоліків цього способу слід віднести те, що мають місце значні втрати елементів сплаву випаровуванням від дугового розряду та перехід елементів металу в шлак внаслідок взаємодії з киснем повітря. Крім того, кисень в печі веде до зростання втрат графітових електродів. В основу винаходу поставлено задачу зменшення витрат тяжких металів та електродів в процесі плавки. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у відомому способі плавлення сталі в дуговій електропечі, який складається із завантаження у ванну печі шихтових матеріалів, їх плавлення, перед завантаженням шихтових матеріалів для створення екрана "дзеркала" металу від дугового розряду на під печі завантажують нейтральний до металу та футерівки температуростійкий матеріал фракцією до 10 мм шаром 15-20 мм, та використовують навуглецьовувальний матеріал, який у ванні печі робить нейтральну або відновлювальну середу. Справа в тому, що температура дугового розряду дорівнює 3000 °C, а температура випарювання марганцю дорівнює 2150 °C і втрати марганцю при плавленні марганцевих сплавів дорівнюють 20 %. Крім того, втрати важких металів за реакціями 1, 2 мають суттєве значення. Для зменшення втрат важких металів над "дзеркалом" металу зводиться шар, нейтральний до металу та футерівки температуростійкого матеріалу фракцією до 10 мм висотою шару у 1520 мм. При шарі екрана менше за 15 мм він повністю не захищає метал від дії дуги та кисню повітря, а при цьому шарі більше за 20 мм збільшуються витрати енергії на нагрів цього матеріалу без компенсації на зменшення витрат металу. Приклад плавлення сталі Готвільда марки 110Г 13 Л складу мас. %:15,0 Мn; 1,0 С; 0,45 Si; 0,039 Р; 0,012 S; 0,026 Аl, решта Fe в дуговій печі ДСП - 3 з "кислою" футерівкою. Діаметр печі дорівнював 4 м. Як матеріал екрана використовувався Овручевський кварцит складу, мас. %: 97,2 SiO2; 1,44 Аl2О3; 0,55 Fe2O3; 0,29 СаО та інші домішки. Температура випарювання цього кварциту 3100 °C, а Мn-2150 °C. Як навуглецьовувач використовували газове вугілля марки Г складу, мас. % 56 С, 36 летких та інші домішки. Плавки вели по технології найближчого аналога та по запропонованій у винаході. Для розкислення сталі впродовж плавки в піч пропорційно завантажували ФС 25 марки та СаМn-18, а в ківш Аl для вилучення сірки СаО та Са Fe 2 при розливці сталі в ківш при коригуванні хімічного складу додавали FeMn88. В плавці по винаходу додавали кварцит та газове вугілля марки Г. Кількість кварциту дорівнювала по формулі ПД 2    0,015 , де 4 Д - внутрішній діаметр печі, 4 м; 3  - насипна маса кварциту, 1,9 т/м ; 1 UA 100295 C2 5 10 15 20 П 4  1,9  0,015  0,357 т. 4 Кількість газового вугілля залежить від вмісту вуглецю в сталі. Для відповідності сталі ДСТУ його кількість довели до 300 кг на плавку. Фракція вугілля дорівнювала 150-300 мм і обумовлена тим, щоб вугілля було в печі протягом всієї плавки. Спочатку в піч завантажувався кварцит, а потім вся шихта та газове вугілля. В процесі плавки внаслідок різниці щільності кварциту та металу, кварцит виринав з металу і у вигляді шару висотою у 15 мм був екраном металу від дуги. Завдяки тому, що кварцит збільшував електроопір розплаву, відбувалась переддислокація енергії у ланцюгу електрод, дуга, шлак (кварцит) в бік останнього, при зменшенні втрат від дуги, що компенсувало витрати енергії на нагрів кварциту. Газове вугілля при горінні створювало в печі відновну середу, що зменшувало витрати важких металів. Продовження плавки за найближчим аналогом дорівнювало 3 години 35 хвилин по винаходу 3 години 30 хвилин. За найближчим аналогом вміст сплаву становить, мас. %: 15,0 Мn; 1,0 С; 0,45 Si; 0,039 Р; 0,012 S; 0,026 Аl, решта Fe. Зміст шлаку був у мас. %: 27,5 СаО; 34,6 SiO2; 12,0 МnО; 2,1 FeO та інші домішки. При плавці по винаходу вміст металу становив у мас. %: 15,1 МnО; 0,95 С; 0, 47 Si; 0,038 Р; 0,012 S; 0,024 Аl, решта Fe, а шлаку 27,4 СаО; 37,3 SiO2; 10,1 МnО; 2,0 FeO і інші з'єднання. При цьому втрати Мn зі шлаком зменшились на 1,47 % Загальні витрати металевої частки шихти залишились на 2,4 %, а електродів з 9,8 кг/т до 7,3 кг/т. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 25 30 Спосіб плавлення сталі у дугових електропечах, який складається із завантаження у ванну печі шихтових матеріалів та їх плавлення, який відрізняється тим, що перед завантаженням шихтових матеріалів для створення екрана "дзеркала" металу від дугового розряду на під печі завантажують нейтральний до металу та футерівки температуростійкий матеріал шаром 15-20 мм при фракції до 10 мм та використовують навуглецьовувальний матеріал, який, крім того, у ванні печі створює нейтральну та відновлювальну середу. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2