Способ выплавки стали в электродуговой рудовосстановительной печи и электродная масса расходуемого электрода электродуговой рудовосстановительной печи

Способ выплавки стали в электродуговой рудовосстановительной печи и электродная масса расходуемого электрода электродуговой рудовосстановительной печи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик ()969749 ф (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 04.03.81 (21) 3252945/22-02 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано30.10.82. Бюллетень ¹ 40

Дата опубликования описания 30.10.82 М К з

С 21 С 5/52

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий

153) УДК 669. 187. 25 (088.8 ) В.М. Борисов, М.Г. Бойко, Л.С. Агаф<фннкова

М.С. Борисова, A.A. Харитонов н A.Ä. Яценко-Ж

/.„.: ,! с" t .- - : стали и сплавов (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В ЭЛЕКТРОДУГОВОИ

РУДОВОССТАНОВИТЕЛЬНОЙ ПЕЧИ И ЭЛЕКТРОДНАЯ

МАССА РАСХОДУЕМОГО ЭЛЕКТРОДА ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ

РУДОВОССТАНОВИТЕЛЬНОЙ ПЕЧИ

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к способам выплавки стали с использованием самоспекающегося электрода.

Известен способ производства стали в электродуговой печи с использованием предварительно спрессованных в железном кожухе электродов.

Электродная масса состоит из угля, пека и руды. Используя этот метод изготовления расходуемых электродов, можно совместить процессы восстановления окислов железа и плавления электродной массы с получением низкбуглеродистой стали. Электродную массу, состояющую из каменного или бурого угля, каменноугольного пека и железорудного материала, подвергают нагреву, смешиванию и прессованию в железном кожухе. Полученные расходуемые электроды используют для получения стали (1 ).

Недостатками указанного способа являются отсутствие непрерывности процесса получения электродов, громоздкость оборудования и частая смена электродов с заменой металлургического кожуха, высокое содержание летучих в углеродсодержащей композиции.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ вып- лавки стали в электродуговой печи с.использованием расходуемых электродов, включающий загрузку электродной массы в полые кожухи электродов и ее расплавление с одновремен . ным восстановлением окислов железа.

Электродную массу подвергают окускованию (окатыши или брикеты ) H предварительно частичному восстановлению, .окускованный продукт непрерывно загружают в полые кожуха электродов, где происходит образование прочной ,,массы, ее довосстановление и рас плавление: с получением чугуна или стали. Электродная масса состоит из каменноугольного пека 24-25%, угля 15-20В и железорудного сырья— остальное (2g.

Недостаткавы известного способа и электродной массы являются дополнительные затраты на восстановление электродной массы, нестабильность схода электродной массы вследствие отсутствия надежного регулирующего параметра, недостаточная эффек тивность довосстановлення окислов

30 железа вследствие того, что «e npe969749 дусмотрено использование высокоактивного восстановителя.

Цель изобретения — увеличение вы хода железа в сталь и стабилизация процесса плавки.

Поставленная цель достигается 5 тем, что согласно способу выплавки стали в электродуговой рудовосстановительной печи, включающему загрузку электродной массы в полые кожухи электродов и ее плавление о с одновременным восстановлением окислов железа, во время плавки разность давлений между атмосферой полых электродов и атмосферой печи поддерживают в пределах 2,3-2,6 кПа., При этом электродная масса расходуемого электрода содержит следующие компоненты, вес.9:

45-65

5-25

18-20

Окалина

Пек

Коксик

Карбид кальция

Остальное

Соотношение вежду пеком и суммой карбида кальция и коксика составляет

1:2-3.

Если разность давлений меньше

230 мм вод. ст., то скорость схода электродной массы 10 мм/мин (очень мала ), возрастает расход электро энергии и резко снижается производительность по железу. Если же разница давлений в печи и кожухе электрода больше 260 мм вод. ст., то резко возрастает скорость =хода электродной массы (45 мм/мин ), производительность по Fe также не очень высока.

Для поддержания такой разности давлений могут быть использованы раз-40 личные компоненты. В каждом конкретном случае соотношение компонентов должно быть таким, чтобы обеспечивалось соотношение между пеком и Е: карбида кальция и коксика в пределах 45

1:2-3., Сущность заключается в том, что между расходом пека и 2 карбида кальция и коксика поддерживают отношение на оптимальном уРовне, обес- 50 печивающим избыточное (по сравнению с атмосферой печи ) давление газов внутри полых электродов, позволяющее поддерживать заданный уровень засыпки электродной массы и стабилизировать процесс плавки.

Поддержание заданного уровня засыпки электродной массы является необходимым, но недостаточным условием стабилизации режима, форсирования восстановления окислов железа и интенсификации плавки. Это обстоятельство объясняется тем, что в процессе газификации углеродистого вещества с высоким содержанием летучих (пек, битум, смолы и т.д. ) выделение продуктов деструкции в замкнутом объеме сопровождается черезмерным увеличением давления газовой фазы внутри полого электрода, вызывающим ускорение схода электродной массы. В этих условиях основные физико-химические процессы твердофазного спекания, восстановление окислов железа и графитизация углерода остаются незавершенными, что вызывает снижение температуры процесса, увеличение расхода электроэнергии и твердого восстановителя, а также ухудшение готового продукта.

Поэтому другим необходимым условием для реализации предлагаемого способа является регулирование давления газовой среды в полости электрода в таких пределах, при которых разность давлений между атмосферой в кожухе электрода и в печи не превышает 230-260 мм вод. ст. (2,3-2,6 кПа ).

Одним из эффективных параметров регулирования разности давлений и стабилизации процесса углеродсодержащих материалов с высоким и низким содержанием летучих в углеродной композиции. Регулирование этого соотношения достигается за счет замены части каменноугольного пека с высоким содержанием летучих карбидом кальция, при этом расход коксика или антрацита остается неизменным, а соотношение между расходом пека и суммой карбида кальция и коксика (или антрацита), полученное опытным путем, поддерживают в пределах 1:2-3.

Карбид кальция в пересчете на выделение .кислорода или ацетилена при взаимодействии с водой выделяет 3-40% летучих. Однако, поскольку в реальных условиях процесса в массе. самоспекающегося электрода имеет место значительный дефицит воды, реакция

СаС + Н 0 протекает в основном с образованием С + Н > + СаО. Выход летучего водорода по данным анализа газовой фазы не превышает 6-10%.

Таким. образом, регулирование выхода продуктов газификации из электродной массы путем замены части пека карбидом кальция позволит поддерживать давление внутри полых электродов на заданном уровне, стабилизировать сход электродной массы и может служить одним из эффективных и надежных технологических параметров управления процессом плавки.

Карбид кальция служит флюсующей добавкой и одновременно высоко-: активным восстановителем, резко ускоряющим восстановление окислов железа выделяющимся при взаимодействии карбида кальция с водой или ее парами газообразным водородом.

Причем интенсивное газовое восстанов969749 ление протекает в средних и верхних горизонтах электрода. Окончательно окислы железа восстанавливаются в высокотемпературной зоне на конце электрода углеродом твердого топлива — коксика или антрацита. Пек

5 также участвует в восстановительных процессах, но его основными функциями являются повышение прочности электродной массы, исключение ее разрушения и обрывов электрода.

Исходя из высказанных соображений при проведении исследований в углеродной композиции электродной массы изменяли только содержание 15 пека, тогда как расход восстановителя (карбид кальция + коксик ) оставляли постоянным и равным 10 и 20% соответственно (таблица).

Соотношение между содержанием карбида кальция и коксика определено .экспериментальным путем и отвечает требованиям интенсификации восстановления окислов железа и экономике процесса. Увеличение содержания СаС сверх 10% (самого дррогостоящего компонента композиции) сопровождается удорожанием как электродной массы, так и конечного продукта плавки.

ЗО

Из таблицы (колонки 3 и 4 ) видно, что при расходе пека 15 и 10% прочность электродной массы имеет наибольшие значения. Следовательно, по результатам исследований соотношение между расходом пека и суммой карбида кальция и коксика составляет 1:2 и 1:3, т.е. равно 1:2-3

Состав электродной массы, В

Показатели

Окалина 45

Пек 25

Сас1+ коксик 30

Окалина 60

Пек 10

Сас + коксик 30

Окалина 55

Пек 15

СаС + коксик 30

Окалина 65

Пек 5

Сас + коксик 30

Электросопротивление, Ом

165

140

145

140

10

14

36

59

2,4

2,5

2,5.

2,6

Давление в электроде, кПа

3,3

4,8

5,1

7,8

Разность давлений, кПа

2,3

089

2,6

5,2

28

45

Прочность на раздавливание, кгс/см

Общая пористость, Ъ

Давление в печи, кПа

1Скорость схода электродной массы, мм/мин является оптимальным для реали зации способа. Пример.. Исследования прово дят на лабораторной электродуговой печи постоянного тока объемом 0,1 м

Состав и крупность компонентов электродной массы, В (мм )г окалина

45-65 (0-,0,5 );каменноугольный пек

5-25 (0-3 ); карбид кальция 10-12 (Oт3 ); коксовая мелочь 18-20 (0-3 ).

Каменноугольный пек содержит 66t летучих. Указанные компоненты электродной массы смешивают в смесителе с одновременным нагревом до 100-120 С.

Для определения физико-химических свойств электродной массы иэ нее изготовляют электроды диаметром 80 и высотой 280 мм.

Обжиг осуществляют в нагревательной печи (до 1000 С ) со скоростью нагрева 10 С/мин. Электроды охлаждают вместе с печью до 50-70 С. Дпя отработки режимов плавки смешанную массу непрерывно загружают в кожух электрода диаметром 150 и длиной

1200 мм. Уровень засыпки электродной массы составляет 500-600 мм.

Нижний конец электрода опускают в расплавленный шлак на глубину 5070 мм.

Давление в печи и полом электроде в ходе, плавки измеряют с помощью водяных манометров. Газ отбирают через импульсные водоохлаждаеыые трубки, вмонтированные в крышку печи и выступающую часть кожуха электрода.

Результаты исследований представлены в таблице.

969749

Продолжение таблицы

Состав электродной массы, %

Показатели

Окалина

Пек

СаС + коксик

Окалина 60

Пек 10

СаС + коксик 30

Окалина 45

Пек 25

СаС + коксик 30

Окалина

Пек

СаС + коксик

30

Степень перехода железа в металл, Ъ

46,5

92,1

89,2

89,5

Расход электроэнергии, Ъ

100

180

Производительность по Fe, кг/ч

188,5

248

224,9

80,55

Содержание С в продукте, Ъ

0,49

0,02

0,022

0,015

45-65

5-25

18-20

Составитель A Прусс

Редактор В. Петраш Техред Е.Харнтончик Корректор Г. Решетннк

Заказ 8317/29 Тираж 587 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 филиал ППП "Патент", r.Óærîðîä, ул.Проектная, 4

Анализ полученных данных показывает, что в оптимальных условиях процесса при соотношении между расходом пека и карбида кальция + коксик равном 1:2-3 и разности давлений между атмосферой электрода и печи 2,3-2,6 кПа улучшаются практически все показатели на 19-30В.Скорость схода электродной массы 2830 мм/мнн стабилизирует процесс плавки.

Формула изобретения

1. Способ выплавки стали в электродуговой рудовосстановительной печи, включающий загрузку электродной массы в полые кожухи электродов и ее плавление с одновременным восстановлением окислов железа, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения выхода железа в сталь и стабилизации процесса выплавки, во время плавки разность давлений между атмосферой полых электродов и атмосферой печи поддерживают в пределах

2,3-2,6 кПа.

2. Электродная масса расходуемого электрода электродуговой рудовосстановительной печи, содержащая окалину, пек, коксик, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью увеличения выхода железа в сталь

30 и стабилизации процесса выплавки, она дополнительно содержит карбид кальция при следующих соотношениях компонентов, вес. Ъ:

Окалина

Пек

Коксик

Карбид кальция Остальное

40 3. Электродная масса по п.2, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что соотношение между пеком и суммой карбида кальция и коксика составляет 1:2-3.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

EisenhOttenwessen . 1974, Bd 7, ф 45, р. 424-442.

2. Там же, р. 423.