Способ выплавки низкоуглеродистой стали в конвертере

 

СПОСОБ ВЬШЛАВКЙ НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ В КОНВЕРТЕРЕ, включающий завалку лома, заливку чугуна, продувку газообразным окислителем с переменным положением фурмы, ввод шлакообразных и карбонатной марганцевой руды в процессе продувки, отличающийся тем, что, с целью улучшения техникб-экономи ческих показателей и качества стали, карбонатную марганцевую руду вводят при содержании углерода в металле 0,03-0,97% в количестве 1,0-15 кг/т. О)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(51) С 21 С 5/28!

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3592407/22-02 (22) 19.05.83 (46) 15.01.85. Бюл. Ф 2 (72) Ю.А. Пак, П.И. Югов, В.A. Синельников, С.Д. Зинченко, Л.П. Климов, О.Е. Молчанов, I

В.Я. Тишков, Ю.И. М(аворонков, Г.В. Парфенов и Б.Н. Катенин (71) Центральный ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина (53) 669.184.244(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 391181, кл. С 21 С 5/28, 1971.

2. Патент США К - 3412781, кл. 164-76, 1968.

3. Труды НИИЧМ. Т. 2, 1966, Изд. 1969, с. 145-155.

„SU, 1134608 А (54)(57) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ НИЗКОУГЛЕРОЛИСТОЙ СТАЛИ В КОНВЕРТЕРЕ, включающий завалку лома, заливку чугуна, продувку газообразным окислителем с переменным положением фурмы, ввод шлакообразных и карбонатной марганцевой руды в процессе продувки, о т л и ч а. ю шийся тем, что, с целью улучшения техникб-экономи.ческих показателей и качества стали, карбонатную марганцевую руду вводят при содержании углерода s металле

0,03-0,$77 в количестве 1,0-15 кг/т.. номических показателей процесса в результате повьппения качества марганцевистого шлака, являющегося сырьем для производства марганцевых ферросплавов f3) .

Известный способ характеризуется низкой производительностью конвертера из-за недостаточной скорости обезуглероживания в заключительный период продувки при выплавке ниэкоуглеродистых.сталей с содержанием 0,037 углерода и менее вследствие резкого снижения скорости массообменнык процессов в конвертерной ванне.

Целью изобретения является улучшение технико-экономических показателей и качества стали, Поставленная цель достигается тем, что согласно способу выплавки низкоуглеродистой стали в конвертере, включающему завалку лома, заливку чугуна, продувку газообразным окислителем с переменным положением фурмы, ввод шлакообраэных и карбонатной марганцевой руды в процессе продувки, карбонатную марганцевую руду вводят при содержании углерода в металле

0,03-0,07 в количестве 1,0-15,0 кг/т.

При создании изобретения исхо30 дили из положения во-первых необ9 9 ходимости ускорения массообменных процессов в конвертерной ванне в заключительный период продувки при выплавке низкоуглеродистых сталей и, во-вторых, ввода марганцовистых материалов для увеличения степени усвоения извести при переделе низкомарганцовистого чугуна. Необходимость ь ускорения массообменных процессов связана с тем, что реакция обезуглероживания при низких концентрациях углерода в конвертерной ванне лимитируется его массопереносом к месту реакции. Резкое снижение скорости окисления углерода в заключительный период продувки (0,077. углерода и менее) приводит к уменьшению интенсивности перемешивания ванны за счет обезуглероживания и дальнейшему снижению скорости обезуглероживания. Повышение степени усвоения извести обеспечивает получение шлака в конвертере более высокой основности и снижение содержания фосфора и серы в стали.

Поэтому для интенсификации обезуглероживания, получения более низких концентраций углерода и повышения основности конечности шлака ввод

»34e0a 2

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к способам выплавки в конвертерах низкоуглеродистых сталей иэ специальных чугунов, например низкомарганцевистых.

Известен способ получения стали в конвертере с содержанием углерода менее 0,03 ер в котором, с целью ускорения процесса обезуглероживания и увеличения производительности, металл продувают до содержания

0,2-0904% углерода кислородом сверху с применением в качестве охладителя лома в завалку, окатьппей, железной руды в таком количестве, которое обеспечивает к .моменту достижения указанных концентраций углероо да температуры 1600-1630 С. Во второй период плавки ванну продувают смесью кислорода с углекислотой с соотношением углекислоты к кислороду . (1-1, 5): У -3, 5) $1j .

Однако необходимость производства углекислоты, подвод ее и введе ние в конвертер требует больших капитальных вложений и обусловливает ухудшение технологичности процесса.

Известен способ выплавки низкоуглеродистой стали в конвертере, в котором для обеспечения остаточного содержания марганца на выпуске

0,107 в шихту добавляют марганцевую руду или жидкий чугун с достаточно высоким содержанием марганца (2) .

Недостатком данного способа— низкая скорость обезуглероживания в заключительный период продувки, когда содержание углерода в ванне ниже критических 0,20-0,257. и скорост, окисления углерода резко снижается.

Добавка марганцевой руды в шихту не оказывает влияния на скорость обезуглероживания в заключительный период продувки при выплавке низкоуглеродистых сталей.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ выплавки стали в конвертере, включающий завалку лопа, заливку чугуна, продув. ку газообразным окислителем с переменным положением фурмы, ввод шлакообразующих и карбонатной марганцевой руды в процессе продувк г.- Согласно известному способу ввод карбонатной марганцевой руды осуществляют в начальный период плавки. Основной целью указанного технологического приема является улучшение технико-эко з 113 карбонатной марганцевой руды осуществляют при содержании 0,03-0,07% углерода в металле. Необходимо вводить именно карбонатные марганцевые руды, так как их присадка в ванну конвертера, когда скорость обезуглероживания низка, позволяет интенсифицировать массоперенос и процесс обезуглероживания за счет С02, образующейся при разложении МпСО .

Образующаяся СО при температурах конвертерного процесса является активным окислителем углерода. Кроме того, это снижает парциальное давление азота в полости конвертера в момент, когда поглощение азота и его усвоение металлом протекает наиболее интенсивно, что в конечном итоге снижает концентрацию азота в металле по окончании продувки и в готовой стали.

Температура разложения карбоната марганца равна 650 С. о

Карбонаты марганца, попадая в конвертер, от термического удара растрескиваются, быстро разлагаются и усваиваются ванной. Молекулы М00, образующиеся от разложения МпС0 способствуют более полному усвоению извести шлаком, увеличению основности шлака и снижению содержания фосфора и серы в стали.

Ввод обычной окисной руды в конвертер, вместо карбонатной марганцевой руды, хотя и повышает степень усвоения извести за счет ввода в ее составе окислов марганца, однако не может обеспечить интенсивное обезуглероживание в заключительном периоде продувки при выплавке низкоуглеродистых марок сталей и получение более низких концентраций углерода в металле по окончании про. дувки.

Карбонатные марганцевые руды необходимо вводить в конвертер при содержании 0,03-0,07% углерода в металле.

Ввод карбонатной марганцевой руды при содержании углерода в металле менее 0,03 не рекомендуется вследствие того, что не обеспечивается эффективное снижение концентрации углерода в конце продувки.

Ввод карбонатной марганцевой руды при содержании углерода более 0,07 нецелесообразен, так как скорость обезуглероживания еще достаточно велика и ввод руды не приводит

4608 4

5

10 5

50 к снижению содержания углерода в металле.

Для получения низких концентраций углерода в металле (менее 0,03%) необходимо продувать кислородом менее

4 мин после ввода карбонатной марганцевой руды, так как в противном случае резко повышается окисленность шлака в конвертере и потери металла со шлаком, что приводит к снижению. выхода стали. Кроме того, повышенная окисленность металла приводить к увеличению угара раскислителей, повышению неметаллических включений в стали и ухудшению качества выплавляемой стали.

Расход карбонатной марганцевой ру. ды должен быть в пределах 1,015,0 кг/т. Расход капбонатной марганцевой руды менее 1,0 кг/т не обеспечивает эффективного снижения содержания углерода в металле вследствие недостаточного его воздействия на процессы массопереноса и скорость обезуглероживания. При расходе карбонатной марганцевой руды более

15 кг/т эффективность ее использования резко снижается при одновременном увеличении количества шлака и, следовательно, угара железа в шлак, а также ухудшением тепловогс баланса плавки вследствие эндотермической реакции разложения карбоната марганца.

Таким образом, принципиальным отличием предлагаемого способа выплавки стали от известных является ввод карбонатной марганцевой руды при содержании 0,03-0,07 углерода в металле в количестве 1,015,0 кг/т, что позволяет интенсифицировать процесс обезуглероживания в заключительный период продувки как вследствие ускорении массопереноса в конвертерной ванне, так и действия С02 как сильного окислителя углерода, а окислы марганца повьппают степень усвоения извести и основанность шлака. Кроме того; ввод карбонатной марганцевой руды приводит к снижению окисленности металла и шлака и уЮеньшению концентрации азота в готовой стали.

Интенсификация процесса обезуглероживания в заключительный период продувки и снижение потерь металла со шлаком приводит к увеличению производительности, а снижение содержания углерода в низкоуглеродистой

1134 стали и повышение основности конечного шлака приводит к улучшению качества выплавляемой низкоуглеродистой стали, например электротехнической, за счет повышения магнитных

5 свойств.

Опробование способа выплавки низкоуглеродистой стали в конвертере проводили в 350-тонных конвертерах

Череповецкого металлургического заво- )O да, при этом использовали низкомарганцовистый чугун с содержанием марганца 0,25Х. Продувку проводили

4-х сопловой фурмой с переменным положением ее над уровнем спокойной ванны и расходом кислорода 700800 нмз /мин.

Пример 1. В 350-тонный конвертер присаживали 5 т извести, заваливали 130 т лома, присаживали еще 8 т извести и сливали 270 .т чугуна с содержанием 0,25Х марганца и температуре 1400 С, после чего

9 начинали продувку. В процессе продувки порциями по 2- 4 т на 2 4,6,8-й минутах продувки присадили 16 т извести. При содержании 0,05Х угле. рода в металле присадили 3,5 т карбонатной марганцевой руды (10 кг/т) с содержанием,X: МпСО 56, 5102 12

Н О 14, F е20 3, А1<0> 5", СаО 8, Ng0 2. После ввода карбонатной марганцевой руды расплав продули

2,5 мин и закончили продувку при содержании, Х: углерод 0,015, марганец 0,08, сера 0,010; фос35 фор 0,004, азот 0,002 при 1640 С.

При содержании еО в шлаке 18,0Х основность составила 4,2.

Раскисление проводили в ковше присадками 1,6 т металлического марганца, 3,0 т ферросилиция и 0,5 т алюминия. Полученную сталь продували 10 мин аргоном и разливали на

ИНЛЗ. Получили электротехническую

45 сталь с магнитными свойствами, соответствующими" стали марки 2012, следующего химического состава,X: углерод 0,016 марганец 0,36, кремний 0,39, фосфор 0„006, се50 ра 0,010, алюминий 0,008, медь 0,05 хром 0,02", никель 0 06 и азот 0,003.

608 6

Магнитные свойства стали:

Удельные потери P1 = 5,9 вт/кг

МагHHTHBH индукция В2 = 1, 63

Общий расход на плавку составил:

29 т извести, 130 т лома, 270 т чугуна, 3,5 т карбонатной марганцевой руды (10 кг/т), 21300 нт кислорода, Выход стали 91,3Х. е В таблице приведены технологичес1 кие показатели плавок, проведенных по предложенному способу выплавки стали, аналогично примеру 1, но с изменением количества и момента присадки карбонатной марганцевой руды в процессе продувки, а также текущих плавок в конвертерном цехе при выплавке электротехнических-. сталей, технология которой выбрана как базовый объект для расчета эффективности предложенного способа выплавки низкоуглеродистой стали в конвертере. !

Опробование предложенного способа выплавки стали из низкомарганцовистого чугуна в кислородных конвертерах показывает, что ввод карбонатной марганцевой руды при достижении 0,03-0,07Х углерода в металле в количестве 1,Р-15,0 кг/т позволит повысить производительность и. качество стали за счет ускорения рафинировочных процессов и повышения магнитных свойств выплавляемой стали вследствие получения более низких содержаний углерода, серы и азота в стали.

Результаты проведенных плавок по предложенному способу, в сравнении с действующей в конвертерном цехе

ЧерМЗ технологией, выплавки динамной стали показывают (см. табл.), что внедрение предлагаемого способа позволяет повысить выход стали на 1,0%, снизить содержание углерода и азота соответственно на 0 018 и 0,003Х и за счет этого повысить уровень магнитных свойств стали.

Общий экономический эффект в расчете на каждую тонну выплавляемой стали составит 44,9 руб.

1134608

1

1

1 о о

И о О

° \ о л

О м

С»4

Х ccj х K

4 Д

О Ф с О

in л « сО м

С 4

1 1 с

cd х

Э

1 о и

p, »»

С0 л

Z o а СО

° \ л а С1

С4

СЯ л О

4 Х

О Д

Ц 4 о м\ О м

СМ

I«»» 2 хo

Д л хо

О О л

ch м

С«4

Э I

Е 1

1 Е

1 и

I Х

ОЬ л о

E I

Э Ф 1

E" и у х

Ц о

»»о

О о х о

Д л

4О о

О

»О м

Г4

С4 СО л л

СО М

С4

С-)

В . х с 4 О! х o l

Д Ф

4O Z

I Е !

М о

I

E !

1 Х

СЧ

jjj

1:(О

>х о

ljj

Э

«Х х

cd

О

cd .Е о ю О

С Ъ

СЧ

С4 л л м

С4 с :

Ц

Э

Е I

Е»»»

CO хо

Д

L Ю о м\ О

c»j о г

О» сО 3

С»4

С 4 л

»О

>х о х

cd х о

Ю

О

cd

М

В о сс!

Е»

Х

1 о

I

1 E" !

I ЕС

I л

CV о о

С»!

СМ

00 м

° »

Ch Ф

О\ л

I I

I сб I

f (jj 1

Е Э I

I

О о

С»4

С»4 å л хo

Д л

4» O

М С1 л

СО

1 Е о о

c»j с»с

СсЪ

О1 О

° » л а с4 Ф л л л

СЧ м с л

Ф СО

jd е с

f» и ф » .о х о

Е» о

И

С4

<Ю РЪ

f» Е-» х л

4 э х

K «7

Щ

cd

Х о а

Ф 3»

О Н

cjJ А х х v

Са О

М

О. щ

Э О х о и и о л

Щ

L( о

О о

Ц и х

Х

t( о х и

Щ

О»

О

ЮЪ

iC»

Р»

Э В х о х

Й

D. 4

Ф î

Ц л о х

u j=

1 1

u g

Е» О Э Ф 1 жо ЕЦ I

Д I

4o jjj

1 .!с3 1 о

»» м

ОC е о Е о и л О о о о о м л л ° » л о о о о

an

o e e м о

o o o a л л л л

o o o o (. Ь о и а а сч о о о î е л л о о о о

О1 м

o л м

О О О О л л л о о о о

О1

О Ю а сч о о с о л ° » л о o o o

С!1

3/Ъ

oo а сч — o

О Î О О л л л л о о о о (:Ь о

e o cn

О С4 о о о м

° » л л л

o o o

О1

С 4 м м о с о о с м

6» л л л о о о

Ch м о м т» o м

О О О с1 л л л л о о о

СЬ

° л л с6 х

jjj Д

f Э

CJ f е о

М О И

° !С! х cj Ф

cjj x

3 A и х ц

Д O Е Ф

Ф I5 1-Е Х с:(u < о х;.

Са X сО л ь

ЧЭ

° » о

»О

° »

»О л о О л