Способ выплавки стали

 

СПОСОБ ВЬШЛАВКИ СТАЛИ в конвертере из маломарганцовистых чугунов , включающий заливку чугуна, завалку лома и извести, продувку металла кислородом с перемеЬныгч его расходом и с переменным положением фурмы , присадку шлакообразупщих по ходу плавки, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода годного металла и снижения расхода плавикового шпата, в завалку известь вводят в количестве 60-80% суммарного ее расхода на плавку, продувку металла кислородом в первые 25-30% времени ведут с максимальной для используемого конвертера интенсивностью и с расстояния приведенных калибров форглы от уровня условно спокойной ванны, в следующие 30-60% времени продувки расход кислорода снижают до 60-80% от его расхода в начальный период, а продувку ведут i с расстояния 12-20 приведенных калибров фурмы от уровня спокойной ванны, после чего расход кислорода снова увеличивают до его расхода в начальный период плавки.

2 9 А

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (П) 3(51) . 21 С 5 28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3499735/22-02 (22) 10.10.82 (46) 07.10 ° 83. Бюл. )) 37 (72) Л.A Смирнов, A.Н..Глазов;

О.Л. Казырский, К.Н. Демидов, Р.С.Айэатулов, E.Я. Зарвин, Б.Н. Катенин, Г.В. Винокуров, С.M. Челпан и Н.И.Воронин (71) уральский научно-исследовательский институт черных металлов (53) 669.184.244.66(088.8) (56) 1. Смирнов Л.A. и др. Предел в кислородных конвертерах чугуна с весьма низким содержанием марганца, Бюллетень ЦНИИЧ?(, 1971, Р 19, c.,. 2427.

2. Авторское свидетельство СССР

М 466281, кл. С 21 С 5/28, 1975. (54 )(57) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ s конвертере из маломарганцовистых чугунов, включающий заливку чугуна, завалку лома и извести, продувку металла кислородом с переменныи его расходом и с переменным положением фурI мы, присадку шлакообразующих по ходуплавки,отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода годного металла и снижения расхода плавикового шпата, в завалку известь вводят в количестве 60-80Ъ суммарного ее расхода на плавку, продувку металла кислородом в первые 25-30% времени ведут с максимальной для используемого конвертера интенсивностью и с расстояния 30 -42 приведенных ка либров формы от уровня условно спо. койной ванны, в следующие 30-60% времени. продувки расход кислорода снижают до 60-80% от его расхода в Е 2 начальный период, а продувку ведут с расстояния 12-20 приведенных калибров фурмы от уровня спокойной ванны, после чего расход кислорода С снова увеличивают до его расхода в начальный период плавки.

1046289

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к выплавке стали в кислородных конвертерах из малоларганцовистых чугунов.

Известен способ выплавки стали в

130 т кислородном конвертере при переделе чугунов с содержанием 0,10,23 марганца с подачей кислорода через четырехсопловую фурму с.постоянным расходом кислорода 300 м3/мин 11. О

Однако постоянный расход кислорода при продувке чугуна с низким содержанием марганца вызывает ухудшение процессов шлакообразования, в результате чего увеличивается.на плавку расход плавикового шпата.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и дос>тигаемому результату является способ выплавки стали, включающий заливку чугуна, завалку лома и извести, про- 20 дувку металла кислородом с переменным его расходом и с переменным положением фурмы, присадку шлакообраэующих по ходу плавки (2 ).

Недостаток известного способа заключается в том, .что он не приемлем при переделе чугунов с низким содержанием марганца, Наиболее характерной и важной особенностью передела низкомарганцовистых чугунов является повышенная склонность к ско.рачиванию шлака в период интенсивного выгорания углерода. По данному способу в период интенсивно1-„а выгорания углерода предлагается вводить в конвертер максимальное количество кислорода, т.е. etqe более увеличить и ранее развить реакцигэ окисления углерода. lIo мере развития .реакции обезуглеро>кивания (даже при обычном содержании марганца в чугуне ) количество окислов железа в шлаке сни" жается, температура плавления шлака возрастает и в ряде случаев повышает фактическую температуру металла и шлака. При этом вязкость шлака резко повышается, шлак переходит в гетерогенное состояние, становится кашеобразным и даже комкообразным, по.верхность металла в значительной сте- 5О пени оголяется, усиливается вынос из конвертера капель металла. Снижение концентрации марганца в чугуне приводит к уменьшению содержания окислов марганца в шлаке по ходу всей продувки, в том числе и в период интенсивного обезуглероживания, способствуя дальнейшему повышению температуры плавления шлака и его вяз- кости в ходе продувки. В результате при пониженном содержании марганца в чугуне и высокой интенсивности дутья увеличивается вынос металла иэ конвертера, что приводит к увеличению заметалливания дутьевых фурм, горловины конвертера, нижней части 65 камина,к снижению выхода годного и повышенному расходу плавикового шпата.

Целью изобретения являвтся уве-, личение выхода годного металла и снижение расхода плавиковогО шпата.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу выплавки стали в конвертере иэ маломарганцовистых чугунов, включающеглу заливку чугуна, эавалку лома и извести, продувку металла кислородом с переменным его расходом и с переменным положением фурмы, присадку шлакообразующих по ходу плавки, в эавалку известь вводят в количестве 60-80Ъ суммарного ее расхода на плавку, продувку металла кислородом в первые 25-30% времени ведут с максимальной для используемого конвертера интенсивностью и с расстояния 30-42 приведенных калибров фурмы от уровня условно спокойной ванны, в следующие 30-60% времени продувки расход кислорода снижают до 60-80% от его расхода в начальный период, а продувку ведут ,с расстояния 12-20 .приведенных калибров фурмы от уровня спокойной ванны, после чего расход кислорода. снова увеличивают до его расхода в. начальный период плавки.

Способ осуществляется следующим образом.

Проведение начального периода плавки с высокой интенсивностью продувки при повышенногл положении фурмы над уровнем спокойной ванны позволяет быстро навести первичный шлак с высоким содержаниегл окислов >келеза. При низкой температуре металла

r- этот период активность окислов железа в шлаке незначительна для проведения реакции обеэуглероживания, но вполне достаточна, чтобы пропитать куски извести окислами железа и предотвратить образование тугоплав кой оболочки из двух или трехкальциевого силиката. Это значит, что в этот период создаются условия для быстрого растворения извести в шлаковом расплаве. Поэтому значительную часть навески извести для успешного проведения процесса шлакообразования необходимо вводить в начальный период плавки, Количество присаживэемой извести в этот период не должно превышать 80% от общей навески, так как охлаждющее действие ее приведет к "холодному началу" проведения плавки, в результате чего произойдет выброс металла и шлака иэ конвертера.

Щ>й присадке извести в начале плавки в,количестве менее 60% от общей навески увеличивается количество извести, вводимой по ходу продувки.

В этом случае известь не ЯГпеет раствориться в шлаке из-за низкого в нем содержания окислов железа и марганца в период обеэуглероживания низкомарганцовистого чугуна. В ре1046289 зультате снижается основность конечных шлаков и, тем самым, десульфура-. ция и дефосфорация металла уменьшается.

Положение фурмы над ванной в начальный период продувки не должно превышать более чем в 3,5 раза положение ее в основное время продувки.

При более высоком положении фурмы над ванной уменьшается кинетическая энергия струи, что приводит к эамед- 1О лению "зажигания" плавки, черезмер.ному накоплению в шлаке окислов же- леза и в последующем при опускании фурмы в рабочее положение - к резкому развитию реакции обезуглероживания 35 и выбросам. Кроме того, увеличнвается вероятность "поджога" футе- ровки конвертера под воздействием отражаемых металлолотлом кислородных струй из-за более близкого располо- 2О жения пятен. горения к футеровке.

При положении фурмы над ванной в начальный период продувки, менее чем в 1,5 раза превышающетл положение ее в основное время продувки, умень- 2д шается накопление в шлаке окислов железа, в результате чего замедляется усвоение извести. Кроме того, возрастает опасность повреждения наконечника фуриы об куски нерасп-.

:лавившегося металлического лома.

Период завершения наводки первичного шлака и подготовки извести должен составлять не менее 25% времени продувки, иначе известь че успеет раствориться в шлаке, и не более 30%, Э так как по истечении этого вреглени начинает развиваться реакция обезуглероживания ванны.

Скорость выгорания углерода в период обезуглероживаиия лииитируется 40 с одной стороны скоростью восстановления железа иэ шлака, в результате чего вязкость шлака резко увеличивается, а с другой стороны — производительностью конвертера. 45

Для того, чтобы реакция окисления . углерода не развивалась до уровня черезмерного снижения окислов железа в шлаке, в этот. период необходимо интенсивность продувки. поддеРживать .не более 80Ъ от максимальной. Колебания в положении фурмы над уровнем. спокойного состояния ванны (12-20 приьеденных калибров ) зависят в каждом конкретном случае от состояния, количества, химсостава шпака и других. факторов. Уменьшение интенсивности продувки в период обезуглероживания менее 60% от максимальной понижает скорость окисления углерода, что отражается на производительности кон- 60 вертера. По мере снижения скорости обез-. углероживания, когда в металле кои центрация углерода уменьшается до низких значений, интенсивность про-; у дувки необходимо увеличивать до максимальной величины. Такой прием позволяет поддерживать на достаточно высоком уровне скорость окисления углерода, навести жидкоподвижный железистый шлак и уменьшить время продувки всей плавки.

Пример 1. В 350 кг конвер тера продувают чугун следующего состава, Ъ. С 4 2; Si0 71; Nn 0 23;

5 0,31; Р 0,11..Расход чугуна, лотла и извести в завалку соответственно составляет 270, 80 и 8,8 кг. Максимальный расход кислорода составляет 1,5 нтл3/мин, время всей продувки 26 мин. До 4 мин продувки (15Ъ времени 1 интенсивность дутья составляет 0,75 нм 3/мин (50Ъ от максимальной ), затем увеличивают расход кислорода до максимальной величины

1,5 нм /мин и в последние 4 мин продувки вновь интенсивность снижают до 0,75 нгл /мин (50% от максимальной ). Положение фурмы по ходу плавки сохраняют постоянным на уровне 10 приведенных калибров. По ходу плавки присаживают плавиковый шпат и-известь, расход которых соответственно составляет .2,5 и 13,2 кг..На 3-ей минуте продувки происходит выброс шлаковой пены, По окончании продувки фурма и горловина конвертера ".эакозлены". Металл .содержит,Ъ: С 0,14;

Мп 0,18; 5 0,030 и P 0,027. Основность шлака 2,4, содеожание Feo 8,9%.

Выход жидкой стали,84,2%.

Пример 2. Предлагаемый способ. В 350 кг конвертере продувают чугун следующего состава,Ъ: С 4,2, Si 0,71; Nn 0,23, S 0,031; Р 0,11.

Расход чугуна, лома и извести в завалку соответственно составляет:

270, 80 и 13,2 кг (60% от общего расхода ). Время всей продувки 26 мин.

До 6,5 мин продувки (25% времени )интенсивность дутья устанавливают

1,5 нм3/мин при положении фурмы,превышающем в 1,5 раза положение в основное врегля продувки, затем фурму опускают до 20 приведенных калибров от уровня спокойной ванны и снижают расход кислорода до 0,9 нм /мин (60% от максимального ). При этом расходе продувают, металл 8 мин (30% времени ), затем расход кислорода вновь увеличивают до 1,5 нм 3/мин.

По ходу плавки присаживают плавиковый шпат и известь, расход которых соответственно составляет 0,3 и

8,8 кг. По окончании продувки фурма и горловина конвертера чистые от металлических капель. Металл содержит, % : С 0,11, Мп 0,16, Si 0,018;

P 0,014. Основность шлака 3,4, содержание Fe0 = 14,9%. Выход жидкой стали 88,6%.

Пример :3. Химсостав чугуна, его количество, а также расход лома

1046289

Плавка по примеру

2 3 4 5

Параметры

Расход материалов, кг (%) йзвесть в завалку

8,8 (40) 13,2 (60) 17,6 (80) 12,1 (55) 18, 7 (85) известь по ходу плавки 13,2(60) 8,8(40) 4,4(20) 9,9(45) 3,3(15) 0,3 . 0,8 0 плавиковый шпат

2,2

2,5

Максимальный расход кислорода, нм / лин

1,5

1,5

115

1,5

1,5

22,5

Длительность продувки,мин 26

25,Начало продувки длительность, мин/% продувки

6,5/25 7,5/30 6,5/20 8/35

4/15 аналогичны примеру 2. Расход извести в завалку 17, 6 кг (80% от общего расхода j, время продувки 25 мин. До

7,5 тлин продувки (30% вре>лени ) интенсивность дутья 1,5 нм /мин при. положении фурмы, превышающем в

3,5 раза положение в основное время продувки, затем фурму опускают до

12 приведенных калибров. от уровня спокойной ванны и снижают расход кислорода до 1,2 нм З/мин (80% от максимального )и при этом расходе про-.

-дувают металл 15 мин (60% времени ), затем расход кислорода вновь увеличивают до 1,5 нм 3/мин. Расход плавикового шпата и извести по ходу продувки соответственно составляет

0,8 и 4,4 кг. По окончании продувки фурма и горловина конвертера чистые от металлических капель. Металл содержит,%: С 0,15, МП 0,19 5 0,014;

P 0,009. Основность шлака 3,6, содержание FeO = 13,7%. Выход жидкой стали 88,8%. !

II p и и е р 4. Химсостав чугуна, его количества, а также расход лома аналогичны примеру 2. Расход- извести в эавалку 12,1 кг (55% от общего расхода ). Время продувки 32 мин. До

6,5 мин продувки (20% времени) интенсивность дутья составляет

1,5 нм э/мин при положении фурмы, превышающе л в 1,4 раза. положение в основное время продувки, затем фурму1 опускают до 22 приведенных калибров от уровня спокойной ванны и снижают расход кислорода до 0,75 нм /мин

3 (50% от максимального ). При этом расходе продувают металл .21 мин (65% времени ), затем расход кислорода вновь увеличивают. до 1,5 нм З/мин.

Расход извести по ходу продувки

9,9 кг. В ходе продувки Истлеют места сильные выбросы металла и шлака иэ конвертера. По окончании продувки фурма и горловина конвертера чистые . от металлических капель. Металл содержит,%: С 0,17, Мп 0,17; S 0,024 и P 0,012. Основность щлака 3,4, содержание FeO = 22,2%. Выход жидкой стали 85,5%.

Пример 5. Химсостав чугуна, его количество, а также расход лома аналогичны примеру 2. Расход извести

1О в завалку 18,7 кг (85% оФ общего расхода). Время всей продувки 22,5 мин.

До 8 мин продувки (35% времени ) интенсивность дутья составляет

1,5 нм 3/мин при положении формы,пре1$ вышающем в 3,6 раза положение в ос.— новное время продувки, затем фурму опускают до 10 приведенных калибров от уровня спокойной ванны и снижают расход кислорода до 1,35 нм З/мин (90% от максимального ). При этом расходе продувают леталл 5,5 мин (25% времени ), затем расход кислорода вновь увеличивают до 1,5 им 3/мин., Расход плавикового шпата и извести по ходу продувки соответственно составляет 2,2 .и 3,3 кг, По окончании продувки фурма и горловина конвертера заметалены. Металл содержит,%:

С 0,14; Мп 0,10, 5 0,022 и Р 0,022.

Основность шлака 2,9, содержание

Feo = 11,2%. Выход жидкой стали

86,7%.

Таким образовал, применение известного способа (пример 1) при переделе чугуна с содержанием марганца 0,23% приводит к ухудшению шлакообразования, о чем свидетельствует повышен.ный расход шпата, значительный вынос металла иэ конвертера и низкий выход жидкой стали.

40 Результаты предлагаемых плавок (примеры 2 — 5 ) по сравнению с известной (пример 1 ) приведены в таблице. !

1046289

Продолжение таблицы

Плавка по примеру

Параметры

1 1

1 Л.

4 - 5 "=ход кислорода % от максимального

100

100

100

100

50 положение фуроры прив.калибров

36

30

Серецина продувкн длительность, мин/% продувки

18/70 80

50

60 положение фуроры, прив.калибров

22 10

10

Конец продувки длительность, мин/%. продувки

4/15 расход кислорода, % от максимального

100

100.

100

100

50 положение фурмы, прин. калибров

12 10

20

Химический .состав металла и шлака после продувки углерод, %

0,11

0,14

0,17

0 15

0,14

0,17

0,18

0,16

0,18

0,19

0,018 0,014

0,024

0,030

0,027

0,022

0,022

0,014 . 0,009 0,012

2,4

2,9

3,4

С

22,2

3,4

3,6

11,2

14,9.

13,7

88,8

8,9

Выход жидкой стали,%

85,5

84,2

88,6

86;7

ВНИИПИ Заказ 7665/24 Тираж 568 Подписное

Филиал ППП ".Патент", r. ужгород, ул, Првектная, 4 расход кислорода, % от максимального 100 марганец, % сера,% .фосфор,%. основность, ед. закись железа,%

Ф

Оптимальными вариантами предла- 5ф гаемого способа выплавки стали являются цяавкн по примерам 2 и 3, при осуществлении которых снижается расход плавикового шпата на 1,7-2,2 кг и увеличивается выход жидкой стали у на 4,4-4,6%. При осуществлении предлагаемого способа по примерам 4 и

5 (значения параметров плавок ниже или выше предлагаемых )увеличивается время продувки на 6 мин (пример 4 ) и ухудшаются процессы десульфура-.

8/30 15/60 21/65 5,5/25

11,5/45 2 5/10 4,5/15 9/40 ции (примеры 4 и 5) и дефосфорации (пример 5), снижается выход жидкой стали за счет выбросов (пример 4 ) и: выносов (пример 5 ) металла и шлака.! Таким образом, эффективность от применения предлагаемого способа выплавки стали по сравнению. с извест- ным выае эа счет снижения расхода плавикового шпата на 5,9-7,5 кг/т стали и увеличения выхода годного на 4,4-4,6%.