Способ выплавки стали в кислородном конвертере

 

СОЮЗ ООВЕТО.(ИХ

CO_#_MNO

PECAVSËÈК

1(Я): С 21 С 5/28

Г ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ! (21) 3488334/22-02 (22) 08.09.82 (46) 15.12.83. Бюл. 9 46 (72) В.И.Баптизманский, В.Д.Гладуш, Г.Г.Матухно, Г.Л.Шаповал, Б.М.Бойченко и В.М.Дробный (71) Днепропетровский ордена Трудового Красногр Знамени металлургический институт (53) 669.184.142(088.8) (56) 1. Баптизманский В.И. н др.

Работа 130-тонных конвертеров, оборудованных двухъярусными фурмами..

Экспресс-информация ЦНИИТЭ и ЧН, вып. 3, 9 6 Сталеплавильное производство, 1972.

2. Авторское, свидетельство СССР . 9 345206, кл. С 21 С 5/48, 1962. .(54)(57) 1. СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В.

КИСЛОРОДНОМ КОНВЕРТЕРЕ, включающий эавалку лома, заливку чугуна, продувку жидкой ванны кислородом с двух уровней с одновременным вдуванием порошкообразных материалов, о т л ич а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения стойкости футеровки конвер,-.SU„„1060685 A тера путем снижения жидкотекучести и окисленности шлака, порошкообраэные материалы содержат компоненты, снижающие жндкотекучесть и окисленность шлака, причем соотношение компонентов составляет (0,5 - 0,8) 1 соответственно, а нх подачу осуществляют с верхнего уровня в период от начала продувки до 0,3 - 0,4 ее продолжительности в количестве 20-30%, в период от 0,3 - 0,4 до 0,6 - 0,7 продолжительности продувки - 50-60%, а в период от 0,6 - 0,7 до конца продувки - 70-100% от вНсового расхода кислорода через верхний уровень.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ H и с я тем, что в качестве порош- Q

O кообразных материалов, снижающих жидкотекучесть шлака, используют отходы огнеупорного и ферросплавного производства, брак и бой огнеупоров, содержащие окись магния, а в качестве порошкообразных материалов, сни- B жающих окисленность шлака, используют шлаки, содержащие кремний, марганец и алюминий.

1060685

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к производству стали в кислородных конвертерах.

Известен также способ выплавки стали в кислородном конвертере, включающий завалку лома, заливку чугуна, 5 продувку жидкой ванны через двухъярусную форму первичным и вторичным кислородом через нижний н верхний ярус соответственно, выпуск металла в ковш раскисление и легирование (1 1.

Этот способ производства позволяет увеличить долю лома до 303 от веса металлошихты. Однако данный способ имеет существенный недостаток - стойкость футеровки конвертеров резко 15 ухудшается (износ футеровки составляет 3,5 — 4,0 мм за плавку) о сравнению с обычной технологией выплавки стали, Наиболее близким по технической Я сущности к изобретению является способ выплавки стали в кислородном конвертере, включающий эавалку лома, заливку чугуна, продувку жидкой ванны кислородом с двух уровней с одно- 75 временным вдуванием порошкообраэных материалов (2 3.

Недостатком указанного способа является повышенный износ футеровки конвертера — в 1/3 — 3 раза по срав- 30 нению с обычной технологией выплавки стали. Укаэанный недостаток является следствием насыщения верхних слоев жидкой ванны (шлаков) кислородом и их перегрева эа счет передачи тепла от дожигания окиси углерода верхним слоям ванны, что приводит .к резкому повышению жидкотекучести и оки,"ленности шлаков и способствует росту их химической активности по отношению к футеровке.

Цель изобретения — повышение стойкости футеровки конвертера путем снижения жидкотекучести и окисленнасти шлака, 45

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу выплавки стали в кислородном конвертере, включающему эавалку лома, заливку чугуна, продувку жидкой ванны кислородом с двух уровней с одновременным вдувани50 ем порошкообразных материалов, порошкообраэные материалы содержат компоненты, снижающие жидкотекучесть и окисленность шлака, причем соотношение компонентов составляет (0,50,8):1 соответственно, а их подачу осуществляют с верхнего уровня в период от начала продувки до 0,3"0,4 ее продолжительности в количестве

20-30%, в период от 0,3 — 0,4 до

О,б. - 0,7 продолжительности продувки - 50-60%, а в период от 0,6 — 0,7 до конца продувки - 70-100В от весового расхода кислорода через верхний уровень. 65

В качестве порошкообраэных материалов, снижающих жидкотекучесть шлака, используют отходы огнеупорно»

ro и ферросплавного производства, брак и бой огнеупоров, содержащие окись магния, а в качестве порошкообразных материалов, снижающих окисленность шлака, используют шлаки, содержащие кремний, марганец и алюминий, Введение укаэанных материалов в конвертер способствует снижению жидкотекучести и окисленности шлака, за счет их загущения и раскисления и уменьшению износа футеровки конвертора.

Выбранное аоотношение компонентов, снижающих жидкотекучесть и окисленность шлака, равное 0,5 — 0,8:1, объясняется тем, что при соотношении компонентов, снижающих жидкотекучесть, к компонентам, снижающим окисленность, во вдуваемой смеси порошкообразных менее 0,5:1 наблюдается повы,шенная жидкотекучесть шлака, не позволяющая предотвратить интенсивный износ футеровки, При соотношении более 0,8:1 износ футеровки находится в удовлетворительных пределах, однако наблюдается тенденция к сво рачиваемости шлаков, что затрудняет протекание процессов растворения извести (шлакообразования) в начале продувки и приводит к ухудшению десульфурирующей способности шлаков в середине продувки.

Порошкообраэные материалы вдувают через верхний уровень с тем, чтобы они, внедряясь в верхние слои жидкой ванны, загущали и раскисляли шлак, снижая, тем самым их химическую активность по отношению к футеровке конвертера. При вдувании же порошкообразных материалов в нижний уровень они внедряются в реакционную зону и снижают ее температуру, не воздействуя на верхние слои жидкой ванны.

Поэтапное введение порошкообразных материалов обусловлено ходом процесса выплавки стали в кислородном конвертере, в котором на всем его протяжении происходит рафинирование жидкой ванны, а также шлакообраэование, десульфурация и дефосфорация металла, При определении длительности этапов исходят из того, что в ходе продувки необходимо обеспечить образование в первой трети продувки активного по отношению к вредным примесям шлака, эфФективную десульфурацию ванны - во второй трети продувки дефосфорация, как правило, не вызывает трудностей и высокого выхода годного эа счет всевозможных технологических приемов — в последней трети продувки.

1060685

С целью определения длительности этапов и количества вдуваемых в ходе их протекания порошкообразных материалов на 1-тонном конвертере в идентичных услониях проводят опытные плавки с различными расходами вдуваемых материалон и остановками продувки через каждую 0,1 часть ее продолжительности. Во время остановок продувки производится отбор проб шлака и металла для определения окис- 1р ленности шлака (суммарное содержание окислов железа в шлаке) и его десульфурирующей способности (содержание серы в шлаке и металле), а также с помощью нискозиметра определяется 15 жидкотекучесть шлака. В шлаках третьего периода дополнительно определяется их оснонность. Полученные результаты по жидкотекучести и окисленности шлака представлены в табл.1 и 2. В табл. 1 приведена зависимость вязкости шлака от количества вдуваемых порошкообразных материалов, выраженная в Н. с/м, а в табл. 2 зависимость окисленности шлака от количества вдуваемых порошкообразных материалов, оцениваемая по сум- марному содержанию окислов железа в шлаке (Z РеО) .

Оценка состояния шлака (табл. 1 Зр и 2) позволяет установить длительность этапов в следующих пределах: первого — от начала продувки до

0,3 — 0,4 ее ; второго — от 0,3 — 0,4 до 0,6 — 0,7 35 продолжительности продувки; третьего — от 0,6 - 0,7 продолжительности до конца продувки.

Количество вдуваемых порошкообразных материалов на первом этапе эа- 4р висит от характера протекания про1 ессов шлакообразования . При вдуваии на первом этапе порошкообраэных материалов в количестве до 20% от весового расхода кислорода чеРез верхний уровень происходит быстрое образование высокоокисленных шлаков и наблюдается повышенный износ футеровки конвертера. При введении порошкообраэных материалов в количестве более 30% содержание окислов железа в шлаке снижается, шлак эагущается, что приводит к ухудшению протекания процессов растворения извести, их . удлинению во времени.

На втором этапе лимитирующим звеном по определению количества вдуваемых материалов является десульфурирующая способность шлака, При вдувании менее 50% порошкообраэных материалов от весового расхода кис- бр лорода через верхний уровень шлак значительно переокисляется, что приводит к резкому увеличению износа футеровки. При увеличении расхода ,порошкообразных материалон свыше 60% наблюдается тенденция к загущению и сворачиванию шлака, ухудшается десульфурирующая способность шлака, что приводит к повышению содержания серы в готовом металле. Оптимальный вариант но втором периоде 50-60%.

На третьем этаяе основной задачей является повышение выхода годного .металла путем снижения содержания окислов железа в шлаке. Как видно из табл, 1, при вдувании менее 703 порошкообразных материалов от весового расхода кислорода через нерхний уро- вень шлак переокисляется, насыщаясь окислами железа, и активно взаимодействует с футеровкой кислородного конвертера. При вдувании 70-100% порошкообразных материалов содержание железа н шлаке снижается до 11-14%.

Основность конечного шлака при этом находится в пределах 2,7 - 3,0. Оптимальный вариант в третьем периоде

70-100% ° (Пример. В 1-тонный конвертер заливают 0,3 т лома и эалинают 0,7 т чугуна, после чего начинают продувку жидкой ванны кислородом через двухъярусную фурму с вдуванием порошкообразных материалов в нерхний ярус фурмы в смеси со вторичным кислородом при соотношении компонентов, снижающих жидкотекучесть, к компонентам, снижающим окисленность шлаков 0,5:1;

0,65:1 и 0,8:1 соответственно в каж дом варианте, длительность этапов для каждого из соотношений составляет: первого — от начала продувки до 0,3;

0,35 - 0,4 ее продолжителЪности, второго — от 0,3; 0,35 и 0,4 до 0,6;

0,65 и 0,7 продолжительности продув« ки, третьего - от 0,6; 0,65 и 0,7 продолжительности до конца продувки соответственно в каждом варианте (подварианты А, Б и В). Расход вдуваемых порошкообразных материалов составляет 0,43 0,85 и 1,45 кг/мин на первом, втором и третьем этапах соответственно, что составляет 30;

60 и 100% порошкообразных материалов от массы вторичного кислорода. Расходы вторичного и первичного кислорода составляют соответственно 1 и 4 мЗ/мин во всех вариантах. . В идентичных условиях проводят плавки по способу — прототипу, включающие заналку лома, заливку чугуна, продувку жидкой ванны кислородом через двухъярусную фурму с подачей порошкообразных материалов в нижний яРус фурмы в смеси с первичным кислородом при соотношении компонентов, снижающих жидкотекучесть, к компонентам, снижающим окисленность шлаков

0,5:1; 0,65г1 и 0,8:1 соответственно в каждом варианте.

Длительность этапов для каждого из соотношений составляет: перво1060685

Таблица 1

0)1

0,07 0,08

0 12

0,07

0)08

0i2

0,05 0,06

0,06 0,07

0,10

О, 12.

0)07

0,08

О) 05

0,05

0,02 0,05

0 011 0)03 о,з

0,4:

0,04

0,06

0)03

О 08 О, 09

0)08

0,09

0,09

0,06

0,10

0,09

0,10

0) ll

0,08

0)05

0,05

0,06

0)04

0,06

0,07

0,05

0)04

0)04

0,03

0,02

0,01

0,5

0,6

0,7

0 01

0,01

О) 08 0)07 0)09

0,09 0,08 0,10

0,05

0,03

0,03

0,06

0,07

0,,05

0,05

0,8

0,9

1,0

O)1

0,2

23 8 23 9 22 О 21 7 20 4 19)6 17)4

О,З го - от начала до 0,35 продолжительности продувки) второго — от 0,35 до 0,65 продолжительности продувки; третьего — от 0,65 продолжительности до конца продувки. Расходы первичного и вторичного кислорода и порош- 5 кообразных материалов аналогичны соответствующим параметрам в описанном предлагаемом способе.

Результаты испытаний по проведенным плавкам по предлагаемому спосо- 10 бу и способу-прототипу приведены в табл. 3. Там же приведены результаты испытаний по базовому объекту, включающему завалку лома, заливку чугуна, продувку жидкой ванны кислоро- )5 дом через обычную многосопловую фур"

0,14 0,11 0)11 0)10

22,3 21,9 20)б 21,3

23,4 23,5 22,2 20,6 му, выпуск металла в ковш, раскисление и легирование, так как способ выплавки стали с применением двухъярус" ной фурмы в настоящее время не используется.

Из сопоставительного анализа следует, что в предлагаемом способе по сравнению с базовым объектом доля лома выше на 4В) расход дутьевого кислорода выше на 25% при сопоставимой стойкости футеровки в предлагаемом способе и базовом объекте, Экономический эффект от использования предлагаемого способа состав:ляет 0,572 млн. руб. на 1 млн. т стали.

0,03 0,05 0,09 0,09 0,09

Таблица 2

1060685

:Продолжение табл. 2

1 Окисленность шлака (Е РеО)р Ъ

Количество вдуваемых порошкообразных материалов, Ъ от массы вдуваемого вторичного кислорода

10 20

40 50 60 70 80 90 100

l

24,1 24,0 22,0 22,2 20,7 19,1 17,0

24р3 24,0 22,7 22р4 21р3 20,4 16,5

0ð4

0,5

24р7 24р3 23 О 22 2 21 3 20 9 16 7 13 2 12 9 12р4

0,6

0,7

22,9 22, О 21,7

12,3

23,6 22,0

12р5

0,8

24,0 23,8 17,1 12,8 12,0 12р0

0,9

ll ° 8

24,7 24,3 17,2 12,5 12 3

1,0

Таблица 3

17,2

0,5:1

A 4

16,0

15р4

Предлагаемый

A 4

1 17р2

0,65:1

Б

4

l6 0

15р 4

Ор8:l

17,2

l6 0

15 4

Прототип

17р2

lбр0

15,4

Базовый объект

Продол жительность продувки, доли.0 5:1

0 65:l

О 8сl

Б 4

В 4

16,3 12,9

16,8 13 0

12,0

1l 9

1060685

Продолжение табл. 3

29 1,95

29 2р10

29 1 87

2,70

89.

2,65

29 5

2 90

89

2,83

Предлагае- 29 2,05 мюй

29 1,89

28 5

30

2,74

90,5

29 2,10 . 2,70

29 . 1р83 2р84

88

90

29 1 80

2,80

28

2,75

29 1 97

Прототип 29

2,90

29 5

3,80

29,5

2 87

29 3,37

29 3p56

88,5

29, 3,01

28,5

Базовый 25 объект

2,92

1 90

1,85

2,76

90

2t00

2,81

88

Заказ 9974/28 Тираж 568 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитете СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва, Ж-35, РауШская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4

Составитель A,Tèìîôåeâ

Редактор Т.Колб Техред Ж.Кастелевич Корректор .О.Тигор