Способ непрерывной переработки фосфористого чугуна

 

1. СПОСОБ НЕПРЕРЬГОНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ФОСФОРИСТОГО ЧУГУНА, включающий предварительное струйное рафинирование газообразньш кислородом, порошкообразной известью и железорудным концентратом, охлаждение ванны ломом или металлизованными окатышами на первой стадии и окончательную продувку газообразным кислородом и порошкообразной известью на второй стадии и противоточную передачу металла и шлака между стадиями, о тличающийся тем, что, с целью увеличения выхода жидкого металла и снижения себестоимости стали, струйное рафинирование чугуна ведут при соотношении расходов порошкообразной извести, железорудного концентрата и газообразного кислорода (): :1:

СОЮЗ COBETCHHX

%UNJAM

РЕСПУБЛИК

09) 01) з(и) С 21 С 5/56

1 1Й

%НЕ.йЫОТЖМ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3575485/22-02 (22) 04. 01. 83 (46) 30.07.84. Бюл. й" 28 (72) Д.И.Бородин, В.И.Явойский, В.М.Волынкин, A.À.Òèìîôååâ, С.И.Быстров, А.И.Майоров, В.Т.Тимофеев, А.В.Василивицкий, П,Н.Крейндлин, Г.К.Андреев, Э.С.Франтова, Б.Б.Попов, В.И.Смирнов и M.À.Àêáèåâ (71) Московский институт стали и сплавов (53) 669. 182 ° 71(088.8) (56) 1. Патент Франции Ф 1192492, кл. С 21 С, опублик. 1960.

2. Патент Франции Ф 2112273, кл. С 21 С, опублик. 1972. (54)(57) 1. СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ФОСФОРИСТОГО ЧУГУНА, включающий предварительное струйное рафинирование газообразным кислородом, порошкообразной известью и железорудным концентратом, охлаждение ванны ломом или металлизованными окатышами на первой стадии и окончательную продувку газообразным кислородом и порошкообразной известью на второй стадии и противоточную передачу металла и шлака между стадиями, о тл и ч а ю шийся тем, что, с це» лью увеличения выхода жидкого металла и снижения себестоимости стали, струйное рафинирование чугуна ведут при соотношении расходов норошкообразной извести, железорудного концентрата и газообразного кислорода (1-2):

:1:(1-1,5), а окончательную продувку металла начинают при содержании углерода 1,0-2,0Х и температуре 15001550 С и соотношении массовых расходов порошкообразной извести и газообразного кислорода (1-1,5):1, при этом расход лома составляет 100300 кг/т металлошихты.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что интенсивность окончательной продувки составляет

16-20 нм3 /т мин.

1105511

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к способам непрерывной переработки чугуна в сталь, и может быть использовано на предприятиях, например в мартеновских цехах, перерабатывающих фосфористый чугун, либо при сооружении новых металлургических заводов, на которых перерабатывается фосфористый чугун.

Известен способ переработки чугу- 10 на в непрерывном сталеплавильном агрегате коивертерного типа (11 .

Недостатком этого способа являются низкие технико-экономические показатели процесса вследствие ис- 15 . пользования на обеих стадиях эмульсионного (конвертерного) принципа рафинирования чугуна. При этом способе переработки чугуна до двуокиси углерода дожигается лишь 10-207 образую- 20 щейся окиси углерода, что снижает приход тепла и ограничивает возможности переработки лома, железорудных материалов (железорудный концентрат, окатыши, агломерат и т.д.), а отсут- 25 ствие противотока в системе металлшлак при передаче металла из первой стадии во вторую и шлака — из второй стадии в первую не позволяет полностью использовать высокую рафини- щ рующую способность по отношению к фосфору известково железистых шлаков„ образующихся на второй стадии процесса.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ непрерывной переработки фосфористого чу гуна, включающий предварительное струйное рафинирование газообразным 40 кислородом, порошкообразной известью и железорудным концентратом, охлаждение ванны ломом или металлизированными окатышами и окончательную продувку газообразным кислородом и порошко-45 образной известью в противотоке на . электромагнитном желобе металла и

mnaza (г .

Недостатками известного способа являются низкий выход жидкой стали 50 и ее высокая себестоимость.

Указанные недостатки обусловлены малым количеством перерабатываемых желеэосодержащих охладителей, поскольку обезуглероживание чугуна при струй55 ном рафи .ировании производят лишь на 20-257, а от остального углерода освобождаются на второй стадии, и большой потерей металла с корольками и окислами железа гри скачивании вязкого шлака. Кроме того, низкая температура металла и шлака на первой стадии (1300-1400 С) способствует повышению потерь металла при передаче последнего во вторую стадию и затрудняет непрерывное удаление вязкого шлака, что требует применения дополнительного оборудования.

Низкая интенсивность кислородной продувки на второй стадии не обеспечивает высокой производительности агрегата, а вследствие перелива в единицу времени малых количеств достаточно активного шлака со второй стадии на первую слабо стимулирует начальную стадию дефосфорации, что приводит к повышенному расходу реаген товв на первой стадии.

Целью изобретения является увеличение выхода жидкого металла и снижение себестоимости стали.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу непрерывной

Iпереработки фосфористого чугуна, вклю,чающему предварительное струйное рафинирование газообразным кислородом, порошкообразной известью и железорудным концентратом, охлаждение ванны ломом или металлизованными и окатышами на первой стадии и окончательную продувку газообразным кислородом и порошкообразной известью на второй стадии и противоточную передачу металла и шлака между стадиями, струйное рафинирование чугуна ведут при соотношении расходов порошкообразной извести, железорудного концентрата и газообразного кислорода (1-2): 1:

:(1-1,5), а окончательную продувку металла начинают при содержании углерода 1,0-2,0 и температуре 15001550 С и соотношении массовых расхоо дов порошкообразной извести и газообразного кислорода (1-1,5): 1, при этом расход лома составляет 100

300 кг/т металлошихты.

Кроме того, интенсивность окончательной продувки составляет 16—

20 нм /T-MHH.

Непрерывный двухстадийный способ переработки фосфористого чугуна осуществляют следующим образом.

-На непрерывный поток чугуна воз действуют струями кислорода с порошкообразной известью и железорудным концентратом. При этом соотношение

11055 расходов порошкообразной извести и железорудного концентрата и газообразного кислорода составляет (1-2):

: 1: (1-1,5). При дроблении потока чу гуна формируется развитая реакционная 1 поверхность. Интенсивное газовыделение вследствие окисления углерода с 3,6-4,3 по 1,0-2,07, т.е. со степенью обезуглероживания 50-70%, также способствует развитию массообмен- 10 ных процессов. Вследствие этого степени деманганации и десульфурации составляют соответственно 65-85 и

40-607. Большое количество тепла, выделенного при окислении элементов 15 в первую очередь за счет окисления углерода до СО, позволяет осуществлять процесс рафинирования при температуре 1500- 1550 С, а также увеличить расход перерабатываемых охлади- щ телей (лома, железорудного концентрата и т.д.). Это приводит к существенному увеличению выхода жидкого металла и снижению его себестоимости. При высокой температуре процесса и ис- 25 пользовании на первой стадии высокоосновного известково-железистого шлака со второй стадии, при относительно небольших расходах шлакообразую щих реагентов, эффективном диспергировании чугуна и интенсивном перемешивании шлака и металла окисью углерода на первой стадии формируется жицкоподвижный шлак с высокой рафинирующей способностью с содержанием железа 12-15% общего, который может удаляться из реактора самотеком, т.е. без применения дополнительного оборудования, причем содержание корольков в шлаке составляет не более 1-3Х, 40

При этом величина отношения фактического содержания фосфора в металле к равновесному со шлаком составляет приблизительно 2-5, т.е. система металл-шлак приближается к состоянию равновесия и рафинирующие свойства шлака используются более полно, чем при проведении ниэкотемпературной дефосфорации и незначительном окислении углерода на стадии струйного

50 рафинирования, Указанный. режим первой стадии переработки является близким к оптимальному для получения низкой себестоимости стали.

Применение на первой стадии расхо- 55 ,дов пылевидных реагентов (извести и железорудного концентрата) в коли чествах более 2 и 1 от количества

11 4 кислорода приводит к получению зна- чительного количества шлака, что приводит к увеличению потерь металла с окислами и корольками в шлаке.

Кроме того, больший расход пылевицных реагентов, в первую очередь железорудного концентрата, требует больших затрат тепла и снижает возможности переработки повышенного количества лома, повышает опасность гетерогенизации шлака. Применение реагентов в количествах меньших, чем количество подаваемого кислорода, не обеспечивает проведение дефосфорации до требуемого уровня (60-80X) что влечет повышенный расход реагентов на второй стадии переработки. Кроме того, при меньшем расходе пылевидных материалов не в полной мере используется тепло металлогазового факела, что приводит к увеличению потерь тепла с отходящими газами и как следствие к уменьшению количества лома, перерабатываемого на первой стадии, которое должно составлять 100-300 кг/т металлошихты. Уменьшение этого количества (менее 100 кг/т) нецелесообразно в связи с ухудшением техникоэкономических показателей процесса, а увеличение (более 300) невозможно в связи с недостатком тепла для его расплавления при сохранении температуры металла на уровне 15001550 С.

При проведении процесса при темо пературе ниже 1500 С ухудшаются условия шлакообразования и, следовательно, удаления фосфора и серы на первой стадии, увеличивается опасность выбросов на второй стадиии. При темо пературе выше 1550 С снижается термодинамический стимул для окисления фосфора по сравнению с окислением углерода, что затрудняет получение металла с требуемым отношением углерода к фосфору.

Полученный полупродукт, содержащий

)C7 1-2; (Мп) О, 1-0, 3, (г) О, 10О, 30, Б1 О, 015-0, 025, при темперао туре 1520-1550 С с помощью электромагнитного желоба передают на вторую стадию процесса, причем навстречу потоку металла из второй стадии в первую передается известково-железистый шпак. Массообмен между металлом и шлаком на электромагнитном желобе приводит к тому, что содержание фосфора снижается до 0 05-0, 157, при

1105511

Таблица 1

Расход Расход железо- кислорудно- рода, го кон- кг/т цент. рата

Стадия

Плав

Первая

Вторая

Соотношение расходов извести, концентрата и .кислорода

Температура полупродукта, 0С

Расход лома, кг/т

Интенсивность

Соотношение

Расход извесрасходов извести и ти, кг/т кислорода продувки, мнЗ /

T МИН

45 1:1:1 300

75 2:1 1,5 100

70 1,1:1:1,3 100

77 1,3:1:1,4 270

45,0 45

2 100,0 50

3 60 0 55

20 1,5:1

18 1,0:1

17 1,4:!

17 1,3:1

1500

1540

1550

1510

4 71,5 этом окисляется также 0,05-0,20X углерода и происходит частичное восстановление окислов железа иэ шлака, пе-.

:редаваемого иэ второй стадии процесса на первую.

Продувку кислородом на второй стадии ведут с интенсивностью 16-20 нм /т металла в 1 мин. Проведение продувки с интенсивностью более 20 нм /термин: увеличивает окисленность металла, !

О особенно при низком содержании в последнем углерода, что увеличивает расход раскислителей и снижает качество сталей. При продувке металла с интенсивностью менее 16 нм /т1 мин умень 15 шается производительность агрегата и технико-экономические показатели процесса. Расход пылевидной извести при этом составлял 1-1,5 по отношению к расходу кислорода. При меньшем расходе извести не обеспечивается необходимая степень дефосфорации металла, при более высоком — увеличиваются количество шпака, потери железа со шлаком и износ футеровки агрегата.

Пример. Перерабатывали чугун с температурой 1300 С в количестве

2000 кг, содержащий, Ж: (С! 4,0, ВЙ 0,8; $Nnj 1,0; $Pj 1,2 З0

18) 0,04. Чугун подвергали рафинированию кислородными струями в смеси с порошкообразной известью и железорудным концентратом. Расходы порошкообразной Извести и железорудного кон- З5 центрата и газообразного кислорода составили соответственно 80, 50 и

60 кг/т чугуна. Для охлаждения ванны в последнюю вводили стальной лом в количестве 250 кг на 1 т чугуна. В результате получили полупродукт с температурой 1550 С, содержащий, Ж: (С) 1,2," (Ип) О, 2, (Р1 О, 15, $S) 0,02, который поступал по электромагнитному желобу во вторую стадию, где производили доводку полупродукта путем верхней продувки кислородом с подачей пыпевидной извести при расходе 33 и 43 кг/т полупродукта соответственно.

Получили сталь, содержащую, Ж: (С) 0,08; (Мп) 0,05, (Р) 0,02; ($) 0,015, в количестве 2180 кг.

В табл. 1 и 2 приведены технологические параметры и результаты плавок по предлагаемому способу.

Предлагаемый способ переработки фосфористого чугуна позволяет существенно увеличить выход жидкого металла, создать оптимальные физико-химические условия для проведения рафинировочных реакций, что позволяет сократить расходы реагентов и снизить себестоимость стали.

Расчетный годовой экономический эффект при выплавке стали предложенным способом по сравнению с дуплекспроцессом (ACP — кислородный конвертер) при производительности цеха

7 млн.т/год составит 30,4 млн.руб. при оценке лома по действующим ценам.

11055 11

Продолжение табл. 1

Стадия

Плав

Первая

Вторая шесода

1,5: 1:1,5 200 1530

90

1,2:1, 5 90 О 60

6 101 О 65

7 68 О 40

8 30 О 50

9 137 О 55

10 162,0 60

84,5 1,8: 1: 1,3 140 1530

44 1,7:1:1,1 170 1520

40 0,6: 1:0,8 70 1450

93,5 2,5: 1: 1. 7 80 1570

90,0 2,7:1:1,5 350 1490

1,1:!!

1,4:1

0,8а

0,521

23

1,7:1

Таблица 2

Состав стали, Ж

Состав полупродукта, 7.

Плавка, 11

ыход хидого, Й

Мп P S С Г1п P S

О, 025 0,013 97, Э

0,020 0 018 96,2

0,30

1,83

1,54

0,31

О, 12 0,025 0,05 0,05 0,018 0,020 96,3

1,32

0,20

0,22

0,25

0,27

0,28

0,40

2,0

0,20

9 0,85

10 0,97

0,21

ВНИИПИ Эаказ 5547/19 Тирах 540 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ухгород, ул.Проектная, 4

4 1,30

5 1,15

6 1,18

7 1,43

О, 18 0,027 0,08 0 08

0,13 0,018 0,04 0,03

0,11 0,020 0,06 0 05

0080018005004

0,09 0 018 0,04 0,03

0,14 0,022 0,07 0,05

О 28 О 031 О 13 О 10

0,17 0,015 0,04 0,04

О, 15 0017 О 06 О 07

0,017 0,019 96,5

0,012 0,015 96,9

0,013 О, 015 97, 1

0,015 0,014 95,9

0,035 0,027 95, 1

0,039 0,014 94,2

0,029 0,015 94,5