Спосіб виплавки сталі в мартенівській печі

1. Спосіб виплавки сталі в мартенівській печі, що включає завалку металевого брухту, прогрів, введення шлакоутворюючих матеріалів, заливання рідкого чавуну, плавлення і доведення, випуск плавки, який відрізняється тим, що перед випус 3 18176 4 користання зазначених матеріалів не дозволяє кремнію SiC, металевий алюміній Аlmet і оксид цілком використовувати рафінувальний потенціал алюмінію Аl2О3 [патент України №18995, 1997p.]. шлакової фази, що і приводить до підвищеної виКрім того, зазначена композиція містить оксид трати вапна і плавикового шпату. кремнію SiO2. Якість одержуваного кінцевого продукту в різПри використанні цієї композиції рівень в'язконих процесах виробництва сталі визначається тисті шлаку залишається досить високим, що у свою пом використовуваних шлакоутворюючих матеріачергу приводить до погіршення умов плавлення лів, а також застосовуваних композицій для композиції і зниженню ефективності шлакового оптимізації шлакоутворюючого режиму виплавки режиму виплавки сталі. сталі, їх складом і фізико-хімічними властивостяВ основу корисної моделі поставлена задача ми. При виплавці сталі в мартенівській печі найчастворення способу виплавки сталі в мартенівській стіше використовують вапняк, вуглецевмісні матепечі, у якому за рахунок застосування композиції ріали, алюмінієвий шлак, а також плавиковий для оптимізації шлакового режиму виплавки сталі шпат. Недоліками використання зазначених матебуде забезпечене удосконалення доведення марріалів також є непрогнозована поведінка металетенівської виплавки, а також буде забезпечена вої ванни після засвоєння матеріалу, що у свою оптимізація хімічного складу шлаку. чергу не дозволяє ефективно впливати на поведіПоставлена задача вирішується тим, що спонку шлакової фази після стабілізації процесу знесіб виплавки сталі в мартенівській печі включає вуглецювання металевої ванни для кожної конкрезавалку металевого брухту, прогрів, введення тної плавки. Виходячи з цього, у сучасній шлакоутворюючих матеріалів, заливання рідкого металургії є актуальна потреба в композиціях для чавуна, плавлення, доведення і випуск плавки, при оптимізації шлакового режиму виплавки сталі, що цьому в доведення плавки на дзеркалі металу будуть мати такий хімічний і фракційний склад, мартенівської печі подають композицію для оптипри якому мінімізуються агресивний вплив компомізації шлакового режиму виплавки, що включає, нентів композиції на металургійне обладнання, мас.%: підвищується якість одержуваних продуктів за ракарбід кремнію SiC 5-15 хунок більш глибокого очищення розплаву заліза оксиди лужноземельних металів від небажаних домішок, а також знижуються матеKaO+Na2O 1-3 ріальні витрати на виробництво сталі. металевий алюміній Аlmet 15-30 Відома композиція для оптимізації шлакового металевий кремній Simet 5-15 режиму виплавки сталі, що включає оксид алюміоксид алюмінію Аl2О3 37-74. нію Аl2О3 [патент України №18705, 1997p.]. Крім Присутній у композиції для оптимізації шлакооксиду алюмінію зазначена композиція включає вого режиму виплавки сталі карбід кремнію SiC плавиковий шпат CaF2, оксид кальцію (вапно) при розплавлюванні композиції взаємодіє з рідким СаО, оксид кремнію SiO2, залізо Fe, вуглець С, залізом по реакції: сірку S, фосфор Р і оксид титана ТіО2. SiCтв+[Fe] [Si][Fe]+[C][Fe], Основними недоліками зазначеної композиції с асиміляцією кремнію і вуглецю розплавлеє відносно високий вміст фосфору, що виключає ним металом сталевої ванни. можливість її використання при виробництві тугопЗазначена особливість взаємодії карбіду крелавких сплавів через «забруднення» сплаву фосмнію впливає на механізм розподілу кисню між фором. Суміш також не забезпечує високого стуметалевою і шлаковою фазами і регулює швидпеня витягу тугоплавких елементів. Крім того, кість зневуглецювання металевої ванни, а також суміш містить у собі велику кількість різних компоблокує процес переокислювання металу в період нентів, що значно підвищує її вартість і складність окислювання вуглецю. Наявність карбіду кремнію її виготовлення і застосування. в композиції створює також достатній розкиснюваВідомий спосіб виплавки сталі в мартенівській льний ефект. Зниження вмісту карбіду кремнію в печі [заявка РФ на винахід №98102666, 1999р.], композиції нижче 5% недоцільно, оскільки на почаякий включає завалку металевого брухту, прогрів, тку окисного періоду плавки спостерігається активведення шлакоутворюючих матеріалів, заливанвізація окислювання заліза до FeO. Підвищення ня рідкого чавуна, плавлення, доведення і випуск вмісту карбіду кремнію в композиції понад 15% плавки. При цьому в розплав вводять суміш із затакож є недоцільним, оскільки це приводить до лізовмісної сировини, вугілля, а також вапняку і блокування процесу окислювання вуглецю. Це плавикового шпату в якості шлакоутворюючих маможе викликати необхідність введення додаткових теріалів. окислювачів, приводить до перегріву сталевої В описаному способі формування рідкорухливанни і негативно діє на футерівку печі, а також вого шлаку вимагає наступного корегування з визбільшує час виплавки сталі, що у свою чергу прикористанням різних відомих коригувальних заховодить до збільшення витрат на виробництво дів. Крім того, використання зазначених сталі. шлакоутворюючих матеріалів не дозволяє цілком Металевий алюміній являє собою власне реалізувати рафінувальну здатність шлаку, привоалюміній у технічно чистому виді. Алюміній розкидить до великої витрати вапна і плавикового шпаслює рідкий розплав, тобто видаляє кисень, а наяту, а також до високого рівня витрати палива, невність оксиду алюмінію сприяє як прискоренню обхідного для виплавки сталі. засвоєння вапна, так і асиміляції неметалічних Найбільш близьким аналогом композиції, що включень, що у свою чергу сприяє зниженню вмісзаявляється, є композиція для оптимізації шлакоту шкідливих домішок, наприклад сірки і кисню в вого режиму виплавки сталі, що включає карбід сталі. За рахунок вибору різних співвідношень 5 18176 6 алюмінію та оксиду алюмінію можна регулювати режиму виплавки сталі. Введення в композицію процес шлакоутворення. Зниження вмісту алюмібільш 3% оксидів натрію і калію приводить до знинію в композиції нижче 15% недоцільно, оскільки ження температури розплаву в зоні реакції і зниприводить до зниження рафінувальних властивосженню ефективності його обробки шлакоутворюютей шлаку, тобто до зниження здатності шлаку до чими матеріалами, що містять композицію для очищення розплаву від небажаних або шкідливих оптимізації шлакового режиму виплавки сталі. домішок. Крім того, при вмісті металевого алюміДля виключення виникнення пожежонебезпечнію менш ніж 15% не досягається істотного присних ситуацій при виготовленні, збереженні і транскорення шлакоутворення через недостатнє надхопортуванні композиції необхідно, щоб її вологість дження тепла реакції окислювання алюмінію в не перевищувала 2%. зону активного шлакоутворення. Підвищення вмісОптимальність зазначеного вище співвідноту алюмінію в суміші понад 30% також є недоцільшення компонентів у композиції була підтвердженим, оскільки приводить до протікання процесу на багаторазовими експериментами, виконаними шлакоутворення з піротехнічним ефектом, підвияк у лабораторних, так і у виробничих умовах. щення температури шлаку в реакційній зоні, що у Переважним є виконання композиції для опсвою чергу приводить до тимчасового уповільнентимізації шлакового режиму виплавки сталі з наня протікання основних сталеплавильних процесів ступним фракційним складом компонентів, %: і зниженню рафінувальної здатності шлакового 20,0мм і менше 90 розплаву. більш 20,0мм решта. Вміст у композиції оксиду алюмінію менш ніж Такий діапазон фракційних складів компонен37% не забезпечує зниження в'язкості шлаку до тів композиції пояснюється фізико-хімічними закозначень, при яких відбувається істотне прискоренномірностями ефективності їх використання і заня шлакоутворення. При вмісті оксиду алюмінію своєння при проведенні основних технологічних понад 74% в'язкість шлаку не тільки не знижуєтьпроцесів виплавки сталі. Відхилення фракційного ся, але навіть підвищується за рахунок насичення складу убік збільшення вмісту дрібнодисперсних шлаку тугоплавким глиноземом (Аl2О3). часток недоцільно, тому що вимагає додаткових Таким чином, включення до складу композиції витрат, але не дає помітного ефекту. Збільшення для оптимізації шлакового режиму виплавки сталі вмісту великодисперсних часток приводить до металевого алюмінію Аlmet і оксиду алюмінію Аl2О3 збільшення часу наведення шлаку, тобто також є у встановлених межах дозволяє забезпечити виневиправданим. соку швидкість протікання реакцій шлакоутворення Застосування в цьому способі композиції для з одночасним підтримуванням рідкорухливості оптимізації шлакового режиму виплавки сталі дошлакового розплаву в умовах тривалого періоду зволяє помітно збільшити рафінувальну здатність часу і широкого діапазону температур процесів мартенівського шлаку, знизити витрати плавикововиплавки сталі, що дозволяє забезпечитиефектиго шпату, який використовують у якості розріджувність металургійних процесів і знизити виробничі вача, стабілізувати ступінь окисненості металу витрати. перед випуском, знизити витрати кремнієвмісних Металевий кремній Simet широко застосовуєтьферосплавів на виплавку сталі. Також викорисся в металургії як одна з основних розкиснюючих і тання зазначеної композиції дозволяє скоротити легуючих добавок. Металевий кремній - це кремній витрати умовного палива, що дозволяє здійснюватехнічної чистоти (96-99% Si), що одержується у ти реалізацію зазначеного способу і знизити трирудовідновних електропечах відновленням кварвалість рідкого періоду плавки сталі. циту вуглецевими відновниками (деревне вугілля, Експериментальнo встановлено, що найбільш нафтовий кокс і ін.). Присутність у суміші металеоптимальний ефект при реалізації способу з викового кремнію Simet У зазначених межах дозволяє ристанням зазначеної композиції досягається при стабілізувати вплив на шлакометалевий розплав введенні композиції в кількості 1-2кг/т сталі при металевого алюмінію Аlmet за рахунок чого підвивологості не більш 2%. щується загальний технологічний ефект від викоРеалізація способу виплавки сталі в мартенівристання композиції. Зниження вмісту кремнію ській печі ілюструється наступним прикладом. нижче 5 % є недоцільним, тому що приводить до Приклад. Виплавка сталі в мартенівській печі прискорення реакції окислювання металевого Здійснюють завалку металевого брухту. Після алюмінію Аlmet і зниження рафінувального потенцізавалки здійснюють прогрів, введення шлакоутвоалу шлакової фази. Збільшення вмісту кремнію рюючих матеріалів, у якості яких вводиться ваппонад 15% є недоцільним, оскільки може привести няк. Далі здійснюють заливання рідкого чавуна, до уповільнення реакції окислювання металевого плавлення і доведення, а також випуск плавки. алюмінію Аlmet і зниження рафінувального потенціПісля розплавлювання металевої ванни в довеалу шлакової фази. дення плавки одночасно з завантаженням на дзеДля одержання рідкорухливого шлаку до ркало металу коригувальної добавки шлакоутвоскладу композиції введені легкоплавкі компоненти: рюючих матеріалів (вапна) здійснюють оксид натрію та оксид калію в кількості 1-3%мас. завантаження композиції для оптимізації шлаковоЗниження вмісту в композиції оксидів натрію і каго режиму виплавки сталі наступного складу, лію нижче 1% приводить до небажаного збільшенмас.%: ня в'язкості шлаку, погіршенню умов плавлення композиції і зниженню ефективності шлакового 7 18176 карбід кремнію SiC 11 оксиди лужноземельних металів K2O+Na2O 2 металевий алюміній Almet 21 металевий кремній Sіmet 5 оксид алюмінію Аl2О3 61. Компоненти композиції, що завантажується, 8 мають вологість близько 1,5% при наступному фракційному складі: 20,0мм і менше 92,5% більш 20,0мм решта. Кількість композиції, що завантажується, варіювали з розрахунку 0,95-2,23кг/т стали. Таблиця 1 Показники використання композиції в доведення мартенівської плавки (чисельник без використання композиції / знаменник з використанням композиції) Витрати мате- Швидкість на- Швидкість окисОсновність Швидкість десуль- Тем-ра приріалу, кг/т грівання мета- люван ня «С», -4 шлаку фурації, %х10 /хв садки, °С -2 сталі лу, °С/хв %х10 /хв -/1,12 1,2/1,4 0,19/0,32 1,47/1,85 1,3/2,2 1549/1534 -/0,95 1,1/1,4 0,18/0,32 1,35/1,74 1,2/2,1 1546/1540 -/1.25 0,8/1,5 0,16/0,34 1,42/1,68 0,95/2,0 1534/1536 -/1,45 0,9/1,4 0,18/0,31 1,44/1,89 0,89/2,3 1536/1536 -/1,15 1,1/1,6 0,20/0,35 1,36/1,68 1.1/2,2 1542/1534 -/1,56 1,3/1,7 0,22/0,35 1,38/1,75 0,96/2,2 1548/1536 -/1,57 1,1/1,4 0,18/0,31 1,34/1,68 0,95/2,3 1538/1542 -/2,0 1,2/1,5 0,19/0,32 1,46/1,65 1,2/2,1 1539/1534 -/1,48 1,3/1,7 0,23/0,35 1,28/1,72 1,0/2,2 1555/1545 -/1,46 1,0/1,8 0,16/0,37 1,31/1,76 1,1/2,4 1570/1545 -/1.52 0,9/1,6 0,15/0,35 1,36/1,65 0,96/2,1 1548/1542 -/1,54 0.7/1,5 0,12/0,32 1,29/1,85 0,56/2,3 1564/1558 -/1.26 1,1/1.4 0,19/0,32 1,26/1,69 0,98/2,0 1553/1542 -/1,74 1,2/1,6 0,22/0,35 1,42/1,54 1,2/2,0 1546/1534 -/2,23 1,3/1,7 0,24/0,36 1,46/1,67 1,3/2,1 1564/1555 -/1.55 1,0/1,3 0,19/0,30 1,45/1,78 1,0/2,4 1552/1542 -/1,45 0,9/1,4 0,18/0,31 1,44/1,89 0,89/2,3 1536/1536 -/1.15 1,1/1,6 0,20/0,35 1,36/1,68 1,1/2,2 1542/1534 -/1,46 1,0/1,8 0,16/0,37 1,31/1,76 1,1/2,4 1570/1545 -/1,52 0,9/1,6 0,15/0,35 1,36/1,65 0,96/2,1 1548/1542 -/1,45 0,9/1,4 0,18/0,31 1,44/1,89 0,89/2,3 1536/1536 -/1,15 1,1/1,6 0,20/0,35 1,36/1,68 1,1/2,2 1542/1534 -/1,56 1,3/1,7 0,22/0,35 1,38/1,75 0,96/2,2 1548/1536 Аналіз отриманих даних показує, що при використанні композиції для наведення (коректування) технологічного шлаку в мартенівській печі при доведенні сталі досягається значне збільшення швидкості нагрівання металевої ванни, і відбувається збільшення швидкості зниження масової частки сірки в металі, що, при виконанні усіх вимог щодо параметрів композиції та оптимальній її витраті в межах, що заявляються, забезпечує скорочення тривалості доведення плавки в мартенівській печі, поліпшення якості сталі і Комп’ютерна верстка М. Мацело Тем-ра Тривалість випуску, °С доведення, хв 1632/1639 1640/1642 1642/1644 1645/1644 1642/1642 1644/1642 1645/1644 1642/1642 1644/1640 1644/1644 1643/1642 1642/1644 1645/1646 1644/1644 1642/1645 1642/1648 1645/1644 1642/1642 1644/1644 1643/1642 1645/1644 1642/1642 1644/1642 70/64 85/73 135/72 121/77 90/67 74/62 97/73 86/72 68/56 74/55 105/63 111/57 84/74 82/68 74/53 90/82 121/77 90/67 74/55 105/63 121/77 90/67 74/62 зниження витрат на виробництво сталі. При цьому найбільш помітно ефект застосування композиції виявляється при завантаженні приблизно 1,0-2,0кг/т сталі. Таким чином, корисна модель, що заявляється, за рахунок використання композиції для оптимізації шлакового режиму виплавки сталі з оптимально підібраним складом компонентів має високу ефективність виплавки сталі, удосконалене доведення мартенівської виплавки, а також оптимальний хімічний склад шлаку. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601