Сравнительный анализ производства полупродукта коррозионностойкой стали в дуговой сталеплавильной и руднотермической печах

МЕТАЛЛУРГИЯ ЧЕРНЫХ, ЦВЕТНЫХ И РЕДКИХ МЕТАЛЛОВ

УДК 669.168

Каскин К.К.

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ анализ производства полупродукта КОРРОЗИОННОСТОЙКОЙ СТАЛИ В ДУГОВОЙ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОЙ И РУДНОТЕРМИЧЕСКОЙ ПЕЧАХ

Аннотация. В данной статье проводится оценка экономической эффективности и энергоемкости непрерывного процесса выплавки полупродукта коррозионностойкой стали в руднотермической печи. Следует отметить, что в работе приведена ориентировочная оценка, цель которой выявить возможный уровень эффективности новой технологии применительно к частному случаю производства высокохромистого полупродукта.

Ключевые слова: высокохромистый полупродукт, коррозионностойкая сталь, сравнительный анализ.

Kaskin K.K.

COMPARATIVE ANALYSIS OF CORROSION-RESISTANT STEEL INTERMEDIATES SMELTING AND ORE-SMELTING FURNACES

Abstract. This paper assesses the cost-effectiveness and energy continuum of intermediate stainless steel smelting in ore-smelting furnace. It should be noted that in the paper shows the advance estimate, which aims - to identify possible level of efficiency of the new technology as applied to the particular case of the production of high chromium precursor.

Keywords: high chrome semi-product, corrosion-resistant steel, comparative analysis.

Для оценки экономической эффективности и энергоемкости непрерывного процесса выплавки полупродукта коррозионностойкой стали в руднотермической печи рассмотрены в качестве примера технико-экономические показатели разработанной технологии и принятой в ЭСПЦ-6 Челябинского металлургического комбината. Так как в обоих случаях предусматривается однотипная технология доводки полупродукта методом аргонокислородного рафинирования (АКР), расчет экономической эффективности АКР не приводится.

Состав шихты ДСП

Для определения состава шихты ДСП, в частности, легированных отходов использован баланс амортизационного лома и отходов той же марки. При этом использован баланс лома Б26 (при выплавке хромоникелевой стали типа Х18Н10Т) и Б10 (при выплавке хромистой стали марки Х17). Хромоникелевых отходов Б26 было - 333 кг/т слитков и товарного лома -238 кг/т. Количество собственных отходов, применительно к условиям ЭСПЦ №6, должно сократиться на 120 кг/т при разливке стали на МНЛЗ [1].

Остается собственных отходов 333 - 1200 =

= 213 кг/т.

Для охлаждения металла используется в среднем 120 кгна 1 т жидкой стали.

Остается собственных отходов

120 _____ , 101

Товарного лома Б26 использовали 238 кг/т слит-

238 _ ,

ков или ------= 221 кг/т жидкои стали. Всего отходов

1,079

и лома на 1т жидкого металла составляет 221 + 94 = =315 кг/т. Состав металлошихты ДСП на 1 т жидкого металла при выплавке полупродукта приведен в табл. 1, 2. Выход жидкой стали из металлошихты равен 0,95.

Таблица 1 Средний состав металлошихты вДСП для стали Х18Н10Т

Шихта Масса шихты, кг Внесено, кг

Cr Ni C

Собственный отходы 94 16,92 9,40 0,20

Амортизационный лом 221 38,34 22,10 0,44

Углеродистый лом 432 - - 0,86

Закись никеля 96 - 73,50 -

Углеродистый феррохром ФХ800 207 134,74 - 16,56

Всего 1050 190,00 105,00 18,06

213--

= 101 кг/т заготовок или

- = 94 кг на

1,079 1,079

1 т жидкой стали, где 1,079 - расходный коэффициент жидкой стали на 1 т годной заготовки.

Примечание. Хрома в отходах и амортизационном ломе 18%, никеля 10%, углерода 0,2%. Углерод в углеродистом ломе 0,2%.

При выплавке высокохромистой стали норма расхода собственных отходов и лома Б10 (содержанием 16-18% Сг) установлена в количестве 400 кг/т. Можно рассматривать, что в шихте используется только то-

МЕТАЛЛУРГИЯ ЧЕРНЫХ, ЦВЕТНЫХ ИРЕДКИХМЕТАЛЛОВ

варный лом. За счет сокращения количества отходов при разливке на МНЛЗ, на 120 кг/т и использования 120

-----= 112 кг/т в конвертере АКР. Остается в ших-

1,079

те: 400 - 120 - 112 = 168 кг/т или пересчете на 1 т 168

= 156 кг. Состав металлошихты

жидкои стали —

1,079

ДСП при выплавке высокохромистого полупродукта типа Х17 на 1 т жидкой стали приведен в табл. 1, 2.

Таблица 2

Средний состав металлошихты вДСП для стали Х17

Шихта Масса шихты, кг Внесено, кг

Сг С

Амортизационный лом 156 26,50 0,47

Углеродистый лом 666 - 1,33

Углеродистый феррохром ФХ800 228 148,50 18,24

Всего 1050 175,00 20,04

Таким образом, рассчитан средний состав металлошихты в ДСП для сталей Х18Н10Т и Х17.

Состав шихты в руднотермической печи

Предлагаемый вариант выплавки высокохромистого полупродукта в печах руднотермических используется в составе шихты: металлизованные окатыши, хромистая руда, закись никеля и коксовый орешек [2].

В качестве плавильного агрегата используется стандартная круглая печь типа РКЗ с тремя самоспе-кающимися электродами. Печь работает в режиме сопротивления. Отличительной особенностью разработанного процесса является работа печи с закрытым колошником. При этом на поверхности ванны все время находится твердая шихта, уровень которой поддерживается постоянным за счет присадки шихты из печных бункеров. Процесс плавления идет непрерывно. Выпуск металла со шлаком производится периодически. Наличие столба твердой шихты на колошнике позволяет утилизировать тепло отходящих газов для предварительного восстановления оксидов железа и частично хрома. Печь работает на гарниса-же, что позволяет использовать ее непрерывно в течение 350 сут в году. Для работы печи в режиме сопротивления соотношение напряжения и тока должно

быть определенным: 5 _ = 14 —17 .

VI

Используемые шихтовые материалы:

- металлизованные окатыши с содержанием пустой породы до 6% со степенью металлизации около 90%;

- хромистая руда фракцией 20-100 мм с содержанием 50% и железа общего 7%;

- закись никеля с содержанием никеля 76,8%;

- коксовый орешек с содержанием 85% С или тощий уголь.

Расчетный состав шихты при выплавке хромоникелевого и высокохромистого полупродукта приведен в табл. 3, 4.

Полупродукт, заливаемый в конвертер АКР, содержит 3,0-3,5% углерода и расчетное количество хрома и никеля. Часть углерода окисляется кислородом, подаваемым в конвертер АКР через верхнюю фурму, что приводит к незначительному увеличению расхода кислорода на 10 м3. При окончательной отработке технологии в руднотермической печи возможно и дальнейшее понижение концентрации углерода в полупродукте.

Таблица 3

Средний состав металлошихты при выплавке полупродукта для стали Х18Н10Т

Шихта Масса шихты, кг Внесено, кг

РЄмєт Восстановится Ре из РеО Сг І\ІІ

Металлизованные окатыши 774 644 46* - -

Хромистая руда 626 - 43* 183 -

Закись никеля 130 - - - -

Коксовый орешек 103** - - - -

Всего 1633 644 89 183 103

* Восстановится железа из хромистой руды и металли-зованных окатышей.

** Требуется 88 кг углерода для восстановления Сг и N1.

Таблица 4

Средний состав металлошихты при выплавке полупродукта для стали Х17

Шихта Масса шихты, кг Внесено, кг

РЄмєт Восстановится Ре из РеО Сг

Металлизованные окатыши 866 720 62,33* 172

Хромистая руда 597 - 45,38* -

Коксовый орешок 73** - - -

Всего 1536 720 108,00 172

* Восстановится железа из хромистой руды и металли-зованных окатышей.

** Требуется 62 кг углерода для восстановления.

По результатам опытных плавок расход электроэнергии на выплавку легированного полупродукта (18% Сг, 10% N1) составлял 2200-3000 кВт-ч на 1 т полупродукта [2]. Небольшие порции металла, выпускаемого из печи, ее неустановившийся тепловой режим в течение кратковременных кампаний привели к завышенному расходу электроэнергии. С учетом перехода на выплавку в крупной промышленной печи данный расход требует уточнения. Удельный расход электроэнергии - 1050 кВт-ч/т [2].

Список литературы

1. Морозов А.Н. Современное производство стали в дуговых печах. Челябинск: Металлургия, 1987. 175 с.

2. Каскин К.К. Непрерывный переплав металлизованных и железорудных окатышей в руднотермической печи с получением полупродуктов // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Сер. Металлургия. 2012. Вып. 18. №15(274). С. 82-85.

References

1. Morozov A.N. Modern production of steel in electric arc furnaces. Chelyabinsk: Metallurgy, 1987. 175 p.

2. Kaskin K.K. Continuous remelting of metallized and iron-ore pellets in ore-smelting furnace to produce semi-product // Herald of South-Ural State Univrsity. Metallurgy. 18 series, №15(274) 2012. 82-85 p.

УДК 621.746.6

Дюльдина Э.В., Селиванов B.H., Гельчинский Б.Р., Рыбалко О.Ф., Лозовский Е.П., Коротин А.В.

ИЗМЕНЕНИЕ РАБОЧЕГО СЛОЯ ФУТЕРОВКИ ПРОМЕЖУТОЧНОГО КОВША МНЛЗ В ПРОЦЕССЕ НЕПРЕРЫВНОЙ РАЗЛИВКИ СТАЛИ

Аннотация. Экспериментально исследовано изменение микроструктуры и химического состава магнезиальной футеровки промежуточного ковша МНЛЗ по шлаковому поясу. Вследствие поступления покровного шлака в капилляры футеровки протекают химические процессы с образованием новых фаз, ускоряющих её разрушение.

Ключевые слова: непрерывная разливка стали, промежуточный ковш, футеровка, микроструктура, химический состав, фазовый состав.

Djuldina E.V., Selivanov V.N., Gelchinski B.R., Rybalko O.F., Lozovsky E.P., Korotin A.V.

CHANGING THE WORKING LAYER OF LINING CASTER TUNDISH DURING CONTINUOUS CASTING OF STEEL

Abstract. Experimentally studied the change in micro-structure and chemical composition of magnesias refractory tundish for continuous casting slag belt. Due to receipt of the cover of slag in the capillaries lining the chemical processes take place with the formation of new phases, accelerating its destruction.

Keywords: continuous casting of steel, tundish lining, microstructure, chemical composition, phase composition.

Проведенное ранее исследование [1] показало, что при непрерывной разливке стали методом «плавка на плавку» происходит растворение огнеупорной футеровки промежуточного ковша в покровном шлаке, получаемом из шлакообразующих смесей. Установлено, что растворение футеровки из магнезиальной торкрет-массы существенно (в 2-3 раза) больше, чем футеровки из шамотных кирпичей. Так как шлак промежуточного ковша является основным, то более интенсивное растворение в нем магнезиальной футеровки требует специального изучения.

С использованием сканирующего спектрального микроскопа-анализатора QUANTA было проведено исследование микроструктуры и химического состава футеровки из магнезиальной торкрет-массы по месту «шлакового пояса» после разливки серии плавок низкоуглеродистой и низколегированной стали. Содержание основных химических компонентов в торкрет-массе и в покровном шлаке, образовавшемся при расплавлении шлакообразующей смеси в начале разливки серии плавок, приведены в табл. 1.

Таблица 1

Химический состав материала футеровки и расплава шлакообразующей смеси

ной 11-12 мм. Остальная часть образца имела светлокоричневый цвет, характерный для магнезитовых огнеупоров. Очевидно, что сероватый слой - это футеровка, в которую при разливке проник шлак, а светлокоричневый слой - футеровка, не содержащая шлака. Условно будем называть их «ошлакованным» и «неошлакованным» слоями. Здесь необходимо отметить, что износ магнезиальной футеровки по «шлаковому поясу» за время разливки серии правок составляет 50-70 мм. Поэтому в данной работе объектом исследования был не весь «ошлакованный» слой футеровки, а лишь та его часть, которая сохранилась к концу разливки серии плавок.

Микроструктура «неошлакованного» слоя показана на рис. 1.

Материал Содержание, %

MgO CaO SiO2 АЮз

Футеровка (торкрет-масса) 87,5 2,5 4,1 -

Шлак 4,5 5G,9 ,G I-C 2 8,1

Визуально образец футеровки, взятый для исследования, состоял из двух слоев. Со стороны рабочей поверхности находился слой сероватого цвета толщи-

Рис. 1. Микроструктура «неошлакованной» футеровки на расстоянии 15,5-17 мм от рабочей поверхности