[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2771889C1 - Method for smelting steel from scrap metal in electric arc furnace - Google Patents

Method for smelting steel from scrap metal in electric arc furnace Download PDF

Info

Publication number
RU2771889C1
RU2771889C1 RU2021137879A RU2021137879A RU2771889C1 RU 2771889 C1 RU2771889 C1 RU 2771889C1 RU 2021137879 A RU2021137879 A RU 2021137879A RU 2021137879 A RU2021137879 A RU 2021137879A RU 2771889 C1 RU2771889 C1 RU 2771889C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
melt
magnesite
scrap metal
consumption
electric arc
Prior art date
Application number
RU2021137879A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Борисович Юрьев
Николай Анатольевич Козырев
Вячеслав Александрович Богданов
Дмитрий Владимирович Бойков
Алексей Романович Михно
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет", ФГБОУ ВО "СибГИУ"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет", ФГБОУ ВО "СибГИУ" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет", ФГБОУ ВО "СибГИУ"
Application granted granted Critical
Publication of RU2771889C1 publication Critical patent/RU2771889C1/en

Links

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention relates to the field of metallurgy; it can be used in the production of steel in electric arc steelmaking furnaces using scrap metal. Scrap metal is loaded onto a furnace hearth, melted, the melt is carbonized, oxidation and reduction periods are carried out. Carbonization of the melt is carried out by blowing into the melt in a nitrogen jet at a pressure of at least 9.0 atm a powdered mixture consisting of serpentine magnesite, magnesite and carbon-containing material in the ratio, respectively (25-30):(10-15):(55-65) with a mixture consumption of 4.0-16.2 kg/t of the weight of the melt, while a fraction of each mixture component is 0.1-3.0 mm.
EFFECT: invention makes it possible to reduce the duration of melting by 1.0-1.2 min and electricity consumption by 8-14 kW·h/t, reduce the consumption of electrodes by 0.08-0.12 kg/t, and also increase the durability of the furnace lining up to 1460 melts.
1 cl

Description

Изобретение относится к области металлургии, точнее к производству стали в дуговых сталеплавильных электропечах, и может быть использовано при производстве электростали с использованием металлолома.The invention relates to the field of metallurgy, more precisely to the production of steel in electric arc steel-smelting furnaces, and can be used in the production of electric steel using scrap metal.

Известно, что при выплавке стали в дуговых электросталеплавильных печах с основной футеровкой для снижения износа футеровки обычно проводят увеличение основности (отношение суммы концентрации основных оксидов к сумме концентраций кислотных, в простейшем случае (CaO)/(SiO2)) [Григорян В.Α., Белянчиков Л.Н., Стомахин А.Я. Теоретические основы электросталеплавильных процессов. - М.: Металлургия, 1987-272 с.]It is known that when steel is smelted in electric arc furnaces with a main lining, to reduce lining wear, an increase in basicity is usually carried out (the ratio of the sum of the concentration of basic oxides to the sum of acid concentrations, in the simplest case (CaO) / (SiO 2 )) [Grigoryan V.A. , Belyanchikov L.N., Stomakhin A.Ya. Theoretical foundations of electric steelmaking processes. - M.: Metallurgy, 1987-272 p.]

Для повышения основности футеровки практикуют введение оксидов магния. Так известен [пат РФ 2657258] высокотемпературный магнезиальный флюс для сталеплавильной печи, включающий оксиды магния, алюминия, железа, кальция, кремния, углеродсодержащий материал, и оксид хрома при следующем соотношении компонентов, масс. %:To increase the basicity of the lining, the introduction of magnesium oxides is practiced. So known [U.S. Pat. %:

MgOMgO не менее 70,00at least 70.00 СWith 4,00-12,004.00-12.00 SiO2 SiO2 до 3,00until 3.00 A12O3 A1 2 O 3 до 5,00until 5.00 Fe2O3 Fe2O3 _ до 2,00up to 2.00 Cr2O3 Cr2O3 _ 3,00-8,003.00-8.00 СаОCao остальное,rest,

при этом в качестве оксидных компонентов используют плавленые отходы огнеупорных материалов, а флюс имеет технологическую фракцию 5,0-40,0 мм (RU №2657258 МПК С21С 5/36, С21С 5/54, С22В 1/14, опубл. 09.06.2018).at the same time, melted waste of refractory materials is used as oxide components, and the flux has a technological fraction of 5.0-40.0 mm (RU No. ).

Существенными недостатками данного флюса являются:Significant disadvantages of this flux are:

- высокий расход электроэнергии на плавку в связи с использованием тугоплавких материалов, в частности Cr2O3;- high power consumption for melting due to the use of refractory materials, in particular Cr 2 O 3 ;

- повышенная длительность плавки в связи с использованием крупной фракции материала и высокой температурой плавления используемого флюса.- increased duration of melting due to the use of a large fraction of the material and the high melting point of the flux used.

Для защиты стен дуговой электропечи от излучения дуги электродов обычно проводится операция вспенивания шлака в печи путем просадки (вдувания) в. печь углеродсодержащих материалов.To protect the walls of an electric arc furnace from the radiation of the arc of the electrodes, the operation of foaming the slag in the furnace is usually carried out by subsidence (blowing) into. furnace of carbonaceous materials.

Известен также способ выплавки стали из металлолома в дуговой электропечи включающий загрузку металлолома на подину, его расплавление, науглероживание расплава. В расплав в струе газа вдувают порошкообразную смесь извести и углеродсодержащего материала при их соотношении 1: 1 и с расходом смеси, равным 0,4-3,0% от массы расплава. Скорость науглероживания расплава поддерживают в пределах 0,2-0,6% углерода в минуту. Порошкообразную смесь вдувают в расплав до получения в нем требуемого перед началом окислительного периода содержания углерода. В качестве газа используют азот или аргон. В качестве углеродсодержащего материала - порошкообразный кокс, уголь или графит (RU №2107738 МПК С21С 5/52, опубл. 27.03.1998).There is also known a method of smelting steel from scrap metal in an electric arc furnace, including loading scrap metal on the hearth, melting it, carburizing the melt. A powdered mixture of lime and carbon-containing material is blown into the melt in a gas jet at a ratio of 1: 1 and with a mixture flow rate equal to 0.4-3.0% by weight of the melt. The rate of carburization of the melt is maintained within the range of 0.2-0.6% carbon per minute. The powdered mixture is blown into the melt until the required carbon content is obtained in it before the start of the oxidation period. Nitrogen or argon is used as the gas. As a carbon-containing material - powdered coke, coal or graphite (RU No. 2107738 IPC C21C 5/52, publ. 27.03.1998).

Техническая проблема, решаемая заявляемым изобретением, заключается в обеспечении высокой стойкости футеровки стен дуговой электросталеплавильной печи, а также снижении расхода электродов, электроэнергии и длительности плавки.The technical problem solved by the claimed invention is to ensure high resistance of the lining of the walls of an electric arc furnace, as well as to reduce the consumption of electrodes, electricity and the duration of melting.

Для решения существующей технической проблемы в расплав в струе газа вдувают порошкообразную смесь, состоящую из серпентинитомагнезита, магнезита и углеродсодержащего материала.To solve the existing technical problem, a powder mixture consisting of serpentinite magnesite, magnesite and carbon-containing material is blown into the melt in a gas jet.

Для этого предлагается способ выплавки стали из металлолома в дуговой электропечи, включающий загрузку на подину печи металлолома, его расплавление, науглероживание расплава путем вдувания в расплав в струе газа углеродсодержащего материала, окислительный и восстановительный периоды, согласно изобретению, науглероживание расплава осуществляют в струе азота при давлении не менее 9,0 атм путем вдувания порошкообразной смеси, состоящей из серпентинитомагнезита, магнезита и углеродсодержащего материала в соотношении соответственно (25-30):(10-15):(55-65) и с расходом смеси 4,0-16,2 кг/т от массы расплава, при этом фракция каждой составляющей смеси соответствует 0,1-3,0 мм.For this, a method is proposed for smelting steel from scrap metal in an electric arc furnace, including loading scrap metal onto the hearth of the furnace, melting it, carburizing the melt by blowing carbon-containing material into the melt in a gas jet, oxidation and reduction periods, according to the invention, carburizing the melt is carried out in a nitrogen jet at pressure not less than 9.0 atm by blowing in a powder mixture consisting of serpentinite-magnesite, magnesite and carbon-containing material in the ratio (25-30):(10-15):(55-65) respectively and with a mixture flow rate of 4.0-16.2 kg/t from the mass of the melt, while the fraction of each component of the mixture corresponds to 0.1-3.0 mm.

Технические результаты, получаемые в результате использования изобретения, заключаются:The technical results obtained as a result of using the invention are:

- в повышении стойкости футеровки печи за счет образования гарнисажа, вследствие ввода в состав смеси серпентинитомагнезита, магнезита и углеродсодержащего материала;- in increasing the resistance of the furnace lining due to the formation of a skull, due to the introduction of a mixture of serpentinite magnesite, magnesite and carbon-containing material;

- в снижении длительности плавки за счет интенсификации процессов вспенивания шлака за счет образования СО и СО2 и поддержания шлака во вспененном состоянии за счет оксидов магния из серпентинитомагнезита и магнезита;- in reducing the duration of melting due to the intensification of the processes of slag foaming due to the formation of CO and CO 2 and maintaining the slag in a foamed state due to magnesium oxides from serpentinite magnesite and magnesite;

- в снижении расхода электродов за счет хорошего вспенивания шлака;- in reducing the consumption of electrodes due to good foaming of the slag;

- в уменьшении расхода электроэнергии за счет сокращения длительности плавки и интенсификации процессов плавления шихты.- in reducing the consumption of electricity by reducing the duration of melting and intensifying the processes of melting the charge.

Заявляемые пределы подобраны эмпирическим путем, исходя из полученных результатов, в частности, образования гарнисажа на футеровке печи и связанную с этим стойкость стен; эффективностью процесса вспенивания шлака и получения высоких технико-экономических показателей - расхода электродов, электроэнергии и длительности плавки.The claimed limits are selected empirically, based on the results obtained, in particular, the formation of a skull on the lining of the furnace and the associated resistance of the walls; the efficiency of the slag foaming process and obtaining high technical and economic indicators - the consumption of electrodes, electricity and the duration of melting.

Использование порошка серпентинитомагнезита, магнезита и углеродсодержащего материала фракцией более 3 мм замедляет процесс растворения вдуваемой смеси, что сказывается на степени эффективности вспенивания шлака, при использовании фракции менее 0,1 мм наблюдается неэффективное использование материала, вследствие улета мелкой фракции через газоочистку.The use of powder of serpentinite-magnesite, magnesite and carbon-containing material with a fraction of more than 3 mm slows down the process of dissolution of the injected mixture, which affects the degree of efficiency of slag foaming; when using a fraction of less than 0.1 mm, inefficient use of the material is observed due to the escape of a fine fraction through the gas cleaning.

Содержание серпентинитомагнезита и магнезита выбрано исходя из обеспечения требуемого содержания оксида магния в шлаке, обеспечивающего наличие гарнисажа на футеровке печи. При этом при расходе соответственно серпентинитомагнезита менее 25% и магнезита менее 10% образование гарнисажа было незначительным, а повышение расхода серпентинитомагнезита более 30% и магнезита более 15% приводило к повышению вязкости шлака и связанным с этим увеличением температуры плавления смеси, что сказывалось на повышении расхода электроэнергии и электродов.The content of serpentinite-magnesite and magnesite is selected based on the provision of the required content of magnesium oxide in the slag, which ensures the presence of a skull on the furnace lining. At the same time, at a consumption of less than 25% serpentinite magnesite and less than 10% magnesite, respectively, the formation of a ledge was insignificant, and an increase in the consumption of serpentinite magnesite more than 30% and magnesite more than 15% led to an increase in the viscosity of the slag and the associated increase in the melting temperature of the mixture, which affected the increase in consumption electricity and electrodes.

При расходе углеродсодержащего материала менее 55% наблюдалось неэффективное укрытие дуг, что приводило к повышенному износу футеровки печи и высокому расходу электроэнергии и электродов. Увеличение данного материала более 65% приводило к резкому вспениванию шлака и в ряде случаев выбросам из печи.When the consumption of carbonaceous material was less than 55%, inefficient cover of the arcs was observed, which led to increased wear of the furnace lining and high consumption of electricity and electrodes. An increase in this material by more than 65% led to a sharp foaming of the slag and, in some cases, emissions from the furnace.

При вдувании порошкообразной смеси с давлением несущего газа менее 9 атм, осуществить процесс вдувания не удается, а при давлении более 9 атм, значительно увеличивается расход несущего газа и соответственно увеличиваются затраты, что нежелательно.When blowing a powder mixture with a carrier gas pressure of less than 9 atm, it is not possible to carry out the injection process, and at a pressure of more than 9 atm, the carrier gas consumption increases significantly and, accordingly, costs increase, which is undesirable.

Опыты проводили с использованием серпентинитомагнезита марки СММ-2 Халиловского месторождения по ТУ 5716-001-46754744-2005, % масс: SiO2 не более 38,0%, MgO не менее 38,0%, СаО не менее 2,0%, Fe2O3 не более 5%, при показателе влажность не более 1,0%, п.п.п. не более 18%.The experiments were carried out using serpentinite-magnesite grade SMM-2 of the Khalilovsky deposit according to TU 5716-001-46754744-2005, wt %: SiO 2 not more than 38.0%, MgO not less than 38.0%, CaO not less than 2.0%, Fe 2 O 3 not more than 5%, with a moisture content of not more than 1.0%, p.p.p. no more than 18%.

В качестве углеродсодержащего материала использовали антрацит Горловского бассейна (по ТУ 05.10.10.-001-53872533-2019) с химическим составом, в масс. %: нелетучего углерода не менее 78%, зольность не более 14%, выход летучих веществ не более 8,0%, при содержания серы не более 0,4%.Anthracite of the Gorlovsky basin (according to TU 05.10.10.-001-53872533-2019) was used as a carbon-containing material with a chemical composition, wt. %: non-volatile carbon not less than 78%, ash content not more than 14%, volatile matter yield not more than 8.0%, with sulfur content not more than 0.4%.

Экспериментальные плавки проводили на ДСП 100Н10 при выплавке стали марки Э76ХФ.Experimental melts were carried out on EAF 100N10 during the smelting of steel grade E76KhF.

Выплавка проводилась по следующей схеме. Завалка состояла из 100-120 т металлолома, 5-35 т твердого чугуна и 2-45 т извести. Окисление углерода проводили в печи до концентрации 0,05-0,20% посредством продувки кислородом, при этом температура в печи изменялась в пределах 1630-1710°С.Smelting was carried out according to the following scheme. The filling consisted of 100-120 tons of scrap metal, 5-35 tons of hard iron and 2-45 tons of lime. Carbon oxidation was carried out in a furnace to a concentration of 0.05-0.20% by purging with oxygen, while the temperature in the furnace varied within 1630-1710°C.

В процессе плавки после отработки (140-250) кВт⋅ч/т завалки производилось вдувание в струе азота при давлении несущего газа 9,0 атм порошкообразной смеси, состоящей из серпентинитомагнезита, магнезита и углеродсодержащего материала фракции 0,1-3,0 мм в соотношении соответственно (25-30):(10-15):(55-65) и с расходом 400-1620 кг на плавку, что соответствует 4.0-16,2 кг/т от массы расплава.During the melting process, after working off (140-250) kWh/t of filling, a powder mixture was blown in a nitrogen jet at a carrier gas pressure of 9.0 atm, consisting of serpentinite-magnesite, magnesite and carbon-containing material with a fraction of 0.1-3.0 mm in ratio respectively (25-30):(10-15):(55-65) and with a consumption of 400-1620 kg per melt, which corresponds to 4.0-16.2 kg/t by weight of the melt.

Использование заявляемого способа производства стали по сравнению с прототипом позволяет:The use of the proposed method of steel production in comparison with the prototype allows:

- снизить длительность плавки на 1,0-1,2 мин;- reduce the duration of melting by 1.0-1.2 minutes;

- уменьшить расход электродов на 0,08-0,12 кг/т;- reduce the consumption of electrodes by 0.08-0.12 kg/t;

- снизить расход электроэнергии на 8-14 кВт⋅ч/т;- reduce electricity consumption by 8-14 kWh/t;

- повысить стойкость футеровки печи до 1460 плавок.- increase the durability of the furnace lining up to 1460 heats.

Claims (1)

Способ выплавки стали из металлолома в дуговой электропечи, включающий загрузку на подину печи металлолома, его расплавление, науглероживание расплава путем вдувания в расплав в струе газа углеродсодержащего материала, окислительный и восстановительный периоды, отличающийся тем, что науглероживание расплава осуществляют в струе азота при давлении не менее 9,0 атм путем вдувания порошкообразной смеси, состоящей из серпентинитомагнезита, магнезита и углеродсодержащего материала в соотношении соответственно (25-30):(10-15):(55-65) и с расходом смеси 4,0-16,2 кг/т от массы расплава, при этом фракция каждой составляющей смеси соответствует 0,1-3,0 мм.A method for smelting steel from scrap metal in an electric arc furnace, including loading scrap metal onto the hearth of the furnace, melting it, carburizing the melt by blowing carbon-containing material into the melt in a gas jet, oxidation and reduction periods, characterized in that carburizing the melt is carried out in a nitrogen jet at a pressure of at least 9.0 atm by blowing a powder mixture consisting of serpentinite-magnesite, magnesite and carbon-containing material in the ratio (25-30):(10-15):(55-65) respectively and with a mixture flow rate of 4.0-16.2 kg/ tons from the mass of the melt, while the fraction of each component of the mixture corresponds to 0.1-3.0 mm.
RU2021137879A 2021-12-17 Method for smelting steel from scrap metal in electric arc furnace RU2771889C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2771889C1 true RU2771889C1 (en) 2022-05-13

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5397379A (en) * 1993-09-22 1995-03-14 Oglebay Norton Company Process and additive for the ladle refining of steel
RU2107738C1 (en) * 1996-01-09 1998-03-27 Московский металлургический завод "Серп и молот" Method of steel melting from metal scrap in electric-arc furnace
RU2374329C1 (en) * 2008-05-23 2009-11-27 Открытое акционерное общество "Северсталь" (ОАО "Северсталь") Steel-making method in electric furnace
RU2749446C1 (en) * 2020-05-07 2021-06-10 Виталий Николаевич Мерзляков Charge and method of obtaining flux and refractory material for steel production (options) with its use

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5397379A (en) * 1993-09-22 1995-03-14 Oglebay Norton Company Process and additive for the ladle refining of steel
RU2107738C1 (en) * 1996-01-09 1998-03-27 Московский металлургический завод "Серп и молот" Method of steel melting from metal scrap in electric-arc furnace
RU2374329C1 (en) * 2008-05-23 2009-11-27 Открытое акционерное общество "Северсталь" (ОАО "Северсталь") Steel-making method in electric furnace
RU2749446C1 (en) * 2020-05-07 2021-06-10 Виталий Николаевич Мерзляков Charge and method of obtaining flux and refractory material for steel production (options) with its use

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
W0 2004035837 A, 29.04.2004. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5522320B1 (en) Steelmaking slag reduction treatment method
Holtzer et al. The recycling of materials containing iron and zinc in the OxyCup process
CN104164531A (en) Method for producing cast iron by adopting converter blowing smelting and purification
RU2344179C2 (en) Method of continuous processing iron oxide containing materials and device for implementation of this method
CA3157144C (en) Method for producing molten steel
RU2771889C1 (en) Method for smelting steel from scrap metal in electric arc furnace
CN108384919A (en) A kind of foaming agent for smelting steel in electric arc furnace and its application method
RU2201970C2 (en) Method of making steel in high-power electric arc furnaces
RU2771888C1 (en) Method for smelting steel from scrap metal in electric arc furnace
RU2770657C1 (en) Method for steel melting from scrap in electric arc furnace
RU2347764C2 (en) Method of producing portland cement clinker from industrial wastes
RU2102496C1 (en) Method of steel melting in basic open-hearth furnace
RU2150514C1 (en) Charge briquette for production of high-grade steel and method of charge briquette preparation
US20210404047A1 (en) Carburizer and carburization method using the same
RU2107738C1 (en) Method of steel melting from metal scrap in electric-arc furnace
RU2639396C1 (en) Method for pyrometallurgical processing of oxidized nickel ore
JP2017186607A (en) Electric furnace refining method
JP4329724B2 (en) Converter scrap increase method
RU2805114C1 (en) Steel melting method in electric arc furnace
RU2352645C1 (en) Method of steel smelting in arc electric steel-making furnace
FI69647C (en) FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING OCH BEHANDLING AV FERROKROM
SU969744A1 (en) Method for smelting steel
RU2321643C2 (en) Steel melting method in electric-arc steel melting furnace
RU2180007C2 (en) Method of melting iron-carbon alloys in hearth-tire furnaces
RU2183678C2 (en) Method for melting steel in basic open-hearth furnace