Металлургия » Электрометаллургия стали » Плавка с применением металлизованного сырья.

Плавка с применением металлизованного сырья.

 (голосов: 0)
Плавка с применением металлизованного сырья.Плавка с применением металлизованного сырья.
Для экономичной и высокопроизводительной работы сверхмощной дуговой печи важное значение имеет выбор оптимального соотношения количества окатышей и лома в шихте. При малом количестве окатышей не удается получать необходимую степень повышения качества металла. При слишком большом количестве металлизованных окатышей в шихте несколько замедляется их плавление, увеличиваются продолжительность плавки, расход электроэнергии.
Производительность дуговой печи при работе на металлизованном сырье в значительной мере зависит от способа загрузки (порциями или непрерывно): при порционной загрузке снижается, при непрерывной загрузке увеличивается. Максимальное повышение производительности печи наблюдается при использовании 20-50 % металлизованного сырья в шихте. При дальнейшем увеличении доли металлизованного сырья несколько уменьшается производительность печи. Опыт эксплуатации ряда печей показал, что при производстве высококачественной стали оптимальным с технологической точки зрения является количество металлизованных окатышей в шихте в пределах 50-70 %. Выгоднее начинать плавку на ломе, поэтому в начале плавки в печь загружают весь лом одной завалочной бадьей, частично расплавляют его и после этого приступают к загрузке окатышей. Попытки загружать металлизированные окатыши в печь корзинами порциями по 30-40 % от массы всей шихты приводили к резкому ухудшению показателей плавки. Вследствие малой теплопроводности слоя окатышей металлизованное сырье нагревалось медленно, часть окатышей спекались, период плавления сильно удлинялся, снижалась стойкость футеровки печи.
С середины 60-х годов за рубежом широкое распространение получила технология плавки с непрерывной загрузкой окатышей, проплавлением окатышей на жидкой ванне и совмещением плавления окатышей и так называемого управляемого окислительного рафинирования металла. Непрерывная загрузка окатышей на жидкую ванну и про плавление их на жидкой ванне значительно уменьшают продолжительность плавления окатышей и всей плавки, так как в жидком металле облегчается и ускоряется теплопередача к плавящемуся окатышу.
Показатели плавки при непрерывной загрузке окатышей значительно улучшились. Аналогичная технология применяется и в электросталеплавильном цехе ОЭМК при плавке в дуговых печах вместимостью 150 т с номинальной мощностью печного трансформатора 90 MB А. Количество углерода в металлизованных окатышах в большинстве случаев недостаточно для восстановления поступающих с ними и образующихся во время плавления оксидов железа, поэтому при высоком содержании окатышей в шихте в нее дополнительно вводят углерод чугуном или коксом. В условиях ОЭМК в зависимости от марки выплавляемой стали масса лома на плавку составляет 22-40 %. Количество кокса для науглероживания, вводимого в завалку, рассчитывают исходя из требуемого содержания углерода по расплавлении, количества углерода в ломе и окатышах. Кокс вводят в печь на подину после присадки извести или во время плавления лома после проплавления колодцев. Стальной лом на плавку загружают в печь в один прием.
Загрузку металлизованных окатышей начинают после проплавления колодцев в ломе и образования ванны жидкого металла на подине. Окатыши загружают в печь непрерывно через отверстие в своде, реже через отверстие в стене печи. Раннее начало завалки окатышей позволяет больше времени работать с длинными мошны-ми дугами, так как на откосах и у стен печи в это время еще лежит нерасплавленный лом, защищающий футеровку от излишнего теплового облучения. Плавление окатышей сопровождается восстановлением оксидов железа углеродом шихты и кипением ванны.
Для уменьшения длительности периода плавления и улучшения его показателей большое значение имеет правильный выбор скорости окисления углерода расплава, влияющей на скорость плавления окатышей. При малой скорости окисления углерода вследствие слабого перемешивания ванны снижается интенсивность теплопередачи в ванне и уменьшается скорость плавления окатышей. При очень большой скорости окисления углерода наблюдается бурное газовыделение, процесс окисления становится неуправляемым и приходится уменьшать скорость завалки окатышей в печь. Оптимальной для крупных печей считают скорость окисления углерода в период плавления 30~35 кг/ч на 1 м2 площади зеркала ванны. Оптимальная скорость непрерывной загрузки окатышей при степени металлизации 90 % должна быть на уровне 33 кгДМВг мин.). В условиях 150-т печи ОЭМК скорость загрузки окатышей составляет ~25 кгДМВг мин.). Интенсивность окисления углерода и кипения ванны регулируют добавками окислителей (окисленные окатыши и газообразный кислород) или науглероживателя (кокса).
Для офлюсования пустой породы окатышей, создания условий для дефосфорации металла во время плавления, уменьшения эрозии основной футеровки во время плавления в печь вводи известь. Загрузка ее производится одновременно с загрузкой окатышей. Основность шлака (СаО + MgO)/(Si02 + AL,03) обычно поддерживают на уровне 1,8-2,0. Это улучшает вспенивание шлака, что обеспечивает возможность хорошего экранирования мощных электрических дуг и оптимизации электрического режима.
Температура ванны во время плавления остается сравнительно невысокой, так как в ванне постоянно находится большое количество нерасплавившихся окатышей. Содержание оксидов железа в шлаке периода плавления определяется содержанием углерода в окатышах: при содержании углерода 0,2—0,4 % содержание оксидов железа в шлаке обычно составляет 12-18 Ж при меньшем содержании углерода оксидов железа в шлаке больше, при большем содержании углерода оксидов железа в шлаке соответственно меньше. Типичный состав шлака периода плавления при работе на металлизованных окатышах следующий, %: FeO 10-25; MgO 8-20; Si02 10-25; СаО 35-40; A1203 5-10.
Высокая окисленность и достаточная основность шлаков периода плавления сравнительно невысокая температура металла, интенсивное перемешивание расплава пузырями оксида углерода, увеличение вследствие этого фактической поверхности контакта металл-шлак и скорости массопереноса в шлаке и металле, постоянное частичное обновление шлака способствуют быстрой и достаточно глубокой дефосфорации металла. Опыт работы дуговых печей на металлизованных окатышах показывает, что для получения низкого содержания фосфора в готовом металле необязательно поддерживать высокую основность печного шлака в течение всего периода плавления; достаточно получить высокую основность шлака незадолго до спуска шлака; т. е. к моменту противления 60-80 % окатышей, входящих в состав шихты. В связи с этим большую часть необходимой извести обычно загружают в печь во второй половине плавления, что несколько уменьшает количество шлака в начале плавления.
Для более глубокой дефосфорации необходимо полное обновление шлака к концу периода плавления, шлак должен быть жидкоподвижным, во вспученном состоянии и равномерно удаляться самотеком через порог рабочего окна по мере плавления окатышей. Раннее удаление большого количества шлака нарушает и замедляет равномерное плавление окатышей и может привести к увеличению тепловой нагрузки на стены печи вследствие уменьшения степени экранирования дуг шлаком. Иногда для более полного удаления шлака периода плавления в печь присаживают плавиковый шпат и некоторое количество углеродсодержащего материала.
Выше отмечалось, что плавление металлизованных окатышей стремятся совместить с так называемым управляемым окислительным рафинированием ванны, т.е. окислением примесей и нагревом металла к концу плавления до температуры, близкой к температуре выпуска. Это способствует существенному уменьшению общей длительности плавки. При плавке с использованием металлизованного сырья в конце плавления окисленность металла практически не отличается от окисленности металлической ванны при работе на ломе и определяется только содержанием углерода в металле, которое регулируется добавками окислителей в ванну. В связи с совмещением процессов плавления и окисления примесей классический окислительный период при плавке на металлизованном сырье обычно не проводят. После полного проплавления шихты и удаления шлака обычно проводят короткий период доводки (10-15 мин).
В условиях сверхмощной печи доводку проводят под остатками шлака периода плавления, т.е. фактически применяют одношлаковый процесс плавки с доводкой под окисленным шлаком. Следовательно, вся плавка с использованием металлизованного сырья проводится в окислительных условиях и десульфурация металла в печи затруднена.
Значения коэффициента распределения серы между шлаком и металлом (S)/[S] в конце плавления для плавок на металлизованных окатышах колебались в пределах 1-5 и не отличались существенно от значений, характерных для конца окислительного периода плавок на ломе в печи большой вместимости.
При работе на высококачественных металлизованных окатышах, содержащих 0,005-0,010 % S, содержание серы в готовом металле может быть достаточно низким: на плавках одношлаковым процессом до 0,015 %, на плавках двухшлаковым процессом 0,005-0,010 %. Следует еще раз подчеркнуть, что применение двухшлакового процесса противоречит концепции сверх мощной печи, поэтому нежелательно и в случае плавки на металлизованном сырье.
Доводка плавки при использовании одношлакового процесса предусматривает введение в печь в виде соответствующих ферросплавов —- кремния на 0,1 % (для прекращения кипения ванны), марганца и хрома на нижний предел их содержания в заданной марке стали и нагрев металла на 40-60°С. Окончательную доводку и раскисление плавки проводят в ковше обычно в процессе или после внепечной обработки металла.
Устранение подвалок шихты благодаря возможности непрерывной загрузки окатышей, совмещение плавления окатышей с окислением углерода и других примесей уменьшают общую длительность плавки. Несмотря на это, при работе на металлизованном сырье несколько увеличивается расход электроэнергии на плавку вследствие ухудшения условий теплопередачи в ванне и необходимости проплавления пустой породы и флюсующих добавок. В средних и крупных печах расход электроэнергии на плавку увеличивается на 2-2,5 % на каждые 10 % металлизованного сырья в шихте. Расход электроэнергии на плавку увеличивается лишь в случае, если содержание пустой породы в окатышах превышает 2 %. При увеличении степени металлизации губчатого железа с 78 до 96 % расход электроэнергии в малых печах снижается с 780 до 500 кВт-ч/т. В печах большой вместимости увеличение степени металлизации на 1 % дает экономию электроэнергии 9~20 кВт-ч/т стали. Уменьшение количества шлака на 50 кг/т стали (5 % массы металла) снижает расход электроэнергии на 50 кВт ч/т стали. Расход электроэнергии на плавку может быть существенно снижен в случае применения горячих металлизованных окатышей (не охлаждаемых после завершения процессов прямого восстановления или подогретых вне печи).
Расход высококачественных электродов при использовании металлизованного сырья для выплавки электростали примерно такой же, как и для плавки с использованием лома, и составляет обычно при одношлаковом процессе 4,0-5,4 кг/т стали. При работе на металлизованном сырье вследствие некоторого возрастания расхода электроэнергии на плавку может увеличиваться расход электродов в результате испарения (эрозии с торца) в зоне дуги. Но примерно на такую же величину снижаются потери электродов в результате окисления с поверхности и поломок. Суммарный расход электродов при работе на металлизованном сырье снижается на 8 %.
Стойкость футеровки стен электропечи при использовании металлизованных окатышей, несколько ниже, чем при работе на ломе. Расход огнеупоров в этом случае увеличивается на 10 %. Основной причиной этого является усиление оплавления футеровки вследствие длительного интенсивного омывания или забрызгивания ее высокожелезистым шлаком, пропитывающим наружные рабочие слои огнеупорного материала и снижающим фактическую огнеупорность и температуру плавления рабочего слоя кирпича, а также вследствие увеличения теплового облучения футеровки дугами. Установлено, что при одинаковых значениях вторичного напряжения плавление окатышей по сравнению с плавлением лома характеризуется увеличением эффективной мощности, лучшим распределением ее по фазам, что обусловлено уменьшением фактического реактанса печной установки и увеличением коэффициента мощности cos примерно на 10 %. Вследствие этого увеличивается мощность дуг, возрастает тепловая нагрузка на футеровку стен и усиливается ее износ, поэтому водяное охлаждение футеровки стен особенно целесообразно и эффективно для сверхмощных печей, работающих на металлизованных окатышах (повышается стойкость футеровки при работе на эффективных электрических режимах).
Печать

РЕКЛАМА

Видео металлургия

Счетчики