Способ продувки ванны кислородом в качающейся мартеновской печи

 

Изобретение относится к черной металлургии и решает задачу повышения производительности качающихся сталеплавильных агрегатов, работающих на высокофосфористом чугуне. Цель изобретенияповышение производительности за счет синхронизации процессов обезуглероживания и деформации. Сущность способа заключается в том, что, начиная с момента всплывания извести и заканчивая при достижении температуры металла 1500-1560°С, во второй период плавления лома кислородные струи вводят под уровень металла периодически с частотой 1-4 цикла в 1 ч, причем продолжительность продувки под уровень составляет 50-80% продолжительности цикла, а в течение остальных 20-50% продолжительности цикла кислород подают на границу раздела шлак-металл. Данная технология обеспечивает синхронизацию процессов окисления углерода и фосфора, что обеспечивает повышение производительности сталеплавильного агрегата в среднем на 4 т/ч. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБг 1ИК (19) (11) 82 (51)4 С 21 С 5/04

В". Е".О

ПАТЕНТ." !Д

Е ;БЛ,:.";

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4156144/23-02 (22) 08. 12.86 (46) 30.05.89. Бюл. N - 20 (71) Донецкий научно-исследовательский институт черной металлургии (72) А.А.Курдюков, В.А.Дворянинов, В.Е.Купершток, С.П.Терзиян, В.В.Кисиленко, А.Я.Бушнев и Д.Б.Мануйлов (53) 669.184.26 (088,8) (56) Явийский В.И. Металлургия стали. M. Металлургия, 1973, с.348-352. (54) СПОСОБ ПРОДУВКИ ВАННЫ КИСЛОРОДОМ

В КАЧАЮЩЕЙСЯ МАРТЕНОВСКОЙ ПЕЧИ (57) Изобретение относится к черной металлургии и решает задачу повышения производительности качающихся сталеплавильных агрегатов, работающих на высокофосфористом чугуне. Цель изобИзобретение относится к черной металлургии, в частности к производству стали в подовь х сталеплавильных агрегатах при переделе высокофосфористого чугуна.

Цель изобретения — повышение производительности за счет синхронизации процессов обезуглероживания и дефосфорации.

Сущность способа заключается в следующем. Начало второго периода плавления металла в мартеновской печи характеризуется всплыванием извести в расплаве.

В момент начала всплывания извести резко повышается вязкость печного ретения — повышение производительности за счет синхронизации процессов обезуглероживания и деформации. Сущность способа заключается в том, что, начиная с момента всплывания извести и заканчивая при достижении темпераа туры металла 1500-1560 С, во второй период плавления лома кислородные струи вводят под уровень металла периодически с частотой 1-4 цикла в

1 ч, причем продолжительность продувки под уровень составляет 50-80Х. продолжительности цикла, а в течение остальных 20-50Е продолжительности цикла кислород подают на границу разде ла шлак — металл. Данная технология обеспечивает синхронизацию процессов окисления углерода и фосфора, что обеспечивает повышение производительности сталеплавильного агрегата в среднем на 4 т/ч. 1 табл. шлака. Одновременно шлак приобретает гетерогенную структуру. В условиях глубинной продувки кислородом при подаче кислородных струй под уровень металла эти явления усугубляются низким содержанием окислов железа в шлаке.

В результате протекания этих процессов окисление фосфора значительно отстает от окисления углерода, что приводит к необходимости увеличения продолжительности доводки плавки и к снижению производительности печи.

Попеременный ввод кислородных струй на границу раздепа шлак — металл и под уровень металла дает возможность

14829 осуществлять интенсивное обезуглероживание металла при высоком содержании окислов железа в печном шлаке, что обеспечивает оптимальные термоди5 намические и кинетические условия дефосфорации металла. Повышение содержания окислов железа в шпаке обеспечивается при вводе кислородных струй на границу раздела шлак — металл. Высокое содержание окислов железа в шлаке способствует быстрому растворению извести, снижению вязкости шлака, увеличению окислительного потенциала шлака, что наряду с высокой основностью шлака приводит к возрастанию скорости дефосфорации металла. Одновременно с этим.при подаче кислородных струй попеременно под уровень металла и на границу раздела 20 шпак — металл несколько снижается скорость окисления углерода, что приводит практически к одновременному получению заданных значений концентраций углерода и фосфора в металле 25 перед выпуском плавки.

В случае момента начала периодических перемещений кислородных струй до начала всплывания извести скорость

I окисления углерода снижается беэ за- «Ч0 метного увеличения скорости дефосфорации металла„ что связано с низкой основностью шлака в этот период. При этом продолжительность доводки увеличивается за счет необходимости удаления избыточного углерода нри достижении требуемого содержания фосфора в металле, а увеличение продолжительности доводки приводит к снижению производительности печи. 40

В случае начала периодических перемещений кислородных струй после всплывания извести процесс обезуглероживания металла опережает его дефосфорацию, что приводит к увеличению длительности доводки из-за необходимости удаления избыточного содержания фосфора в металле и снижению производительности печи.

Таким образом, оптимальным варианФ0 том начала периодических перемещений кислородных струй является момент всплывания извести.

При частоте ввода кислородных струй под уровень металла менее одного цикла в 1 ч .не обеспечивается синхронизация окисления углерода и фосфора, так как окисление фосфора отстает от окисления углерода вслед"

5б

4 ствие низкой окисленности шлака. При частоте ввода кислородных струй под уровень металла более четырех циклов в 1 ч скорость окисления фосфора.в металле превышает скорость окисления углерода. В обоих случаях производительность печи снижается вследствие увеличения продолжительности доводки, вызванной в первом случае необходимостью окисления избыточного фосфора в металле, а во стором случае — избыточного углерода в металле.

Цикл периодического ввода кислородных струй нод уровень металла состоит иэ следующих фаэ. продувка кис-. лородом под уровень металла; перемещение струй на границу шлак — металл; продувка на границе шлак — металл, перемещение струй под уровень металла.

Продолжительность перемещений кислородных струй входит в продолжительность продувки под уровень„ так как в это время продувка не приостанавливается. Таким образом, цикл перемещения кислородных струй состоит из двух фаз: продувка кислородом под уровень и продувка кислородом на границе раздела шлак — металл..

При продолжительности продувки под уровень металла мен7 е 50 продолжительности цикла окисление углерода отстает от дефосфорации металла, а при продолжительности более 80% продолжительности цикла окисления фосфора отстает от окисления углерода. В обоих случаях производительность печи снижается. То же относится и к продолжительности продувки на границе шлак — металл не менее 20% и более 50 .

Пример. Сталь марки ВстЗсп выплавляют в 400-тонной качающейся мартеновской печи, работающей скрапрудным процессом. В задней стенке печи устанавливают 14 кислородных фурм, через которые подают кислород с общим расходом 1200 м /ч и защитI 3 ные газы — аргон (200 м /ч) и природный газ (400 и /ч). После заливки чугуна печь наклоняют в сторону задней стенки, при этом фурмы погружаются в расплав на глубину 200 мм. По ходу плавления периодически меняют наклон печи, при этом кислородные струи, вводимые в расплав, перемещаются на границу раздела шлак — металл или под уровень металла. В ходе исследо5 14829 ваний изменяют момент начала и окончания периодических покачиваний печи (перемещения кислородных струй), частоту изменения места ввода кисло5 родных струй (под уровень металла и на границе металл — шлак) и продолжительность продувки под уровень металла и на границе металл — шлак. Остальные технологические параметры поддер- ð живают примерно постоянными. Тепловой режим печи соответствует теплотехнической инструкции, расход чугуна составляет 280 т, металлолома — 100 т, .железной руды — 80 т, известняка—

40 т, в период доводки в печь присаживают до 16 т извести.

Параметрами, по которым оценивают эффективность продувки с различными режимными параметрами, являются фактическое содержание фосфора в металле при среднезаданном содержании углерода в металле перед выпуском и производительность печи, т/ч.

Проведено три серии опытных пла- 25 вок.

В первой серии периодический ввод кислородных струй под уровень металла и на границу металл — шлак начинали до начала всплывания извести, во д0 второй — с момента всплывайия извести, а в третьей — через 10 мин после начала всплывания извести. Результаты опытных плавок представлены в таблице. В числителе приведено фактичес35 кое содержание фосфора в металле при среднезаданном содержании углерода в металле, в знаменателе — производительность печи (т/ч).

При выплавке стали в этих же ус- 40 ловиях по технологии прототипа производительность печи составляет

40,0 т/ч, окисление углерода существенно опережает дефосфорацию, что

56 6 приводит к необходимости повышения продолжительности доводки.

Статистический анализ результатов промышленных плавок, проведенных при переделе высокофосфористого чугуна в качающихся мартеновских печах, показал, что при прочих равных условиях производительность печи определяется продолжительностью периода доводки, которая в свою очередь зависит от степени синхронизации процессов окисления углерода и фосфора в металле.

Минимальная продолжительность доводки и максимальная производительность печи достигаются при условии одновременного получения заданных концентраций фосфора и углерода в металле перед выпуском плавки, Таким образом, синхронизация процессов обезуглероживания и дефосфорации обеспечивает повышение производительности печи в среднем на

4 т/ч.

Формулаизобретения

Способ продувки ванны кислородом в качающейся мартеновской печи, включающий, подачу кислорода в ванну через фурмы, установленные в задней стенке печи, в первый и второй период плавления, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности за счет синхронизации процессов обезуглероживания и дефосфорации, кислород во второй период плавления периодически подают под уровень расплава и на границу раздела металл — шлак с частотой 1-4 периодов в 1 ч, причем продолжительность подачи кислорода под уровень равна 50-80% продолжительности периода.

1482956! l

1

1 I

1 !

-4 CO < 1 O е е л е л с т т- т (Ч

1»> «с л л е л e ° л л л в л с. л е л л л л л е о

<

I

<}>

4 М I

C}

0 U I

«< (<}

Бж с } с 0 с} -- са сЧ л л л в

«.} 1 о

Г 1

1

0 й}

Г

1

»>

I .! т

-4- «>

-са-З0 г е л а л т- (Ч

«1 б б б л е л е

<}>

Г« <

0>

Х

О

2 л л л л л а л a e л л л т т т т т-" т т °вЂ”

«е л «е

«б «1 -б -4»Г .4 -4 с} а о а c}} л е в а в л }.4 4 -»!1 -»} -4

O <<1 <Г с 1 О1

° с< г «

0 < т т

1 -4

C<} с °

Г } сч а }<} с} Г с1 <} о с }

)g

Н

< с с е л л г г л с л

« т

»с

1 !

1 !

1

<< }

Са !

I- — -1

1

0 ! cO

L !

I

<О

<О

1 л а а е « т т т» т—

«1 .3 .4 1

° е

- <Г}

<Ч0(} аса г с е е т СЧ т т .б « 4 .4 с °

U <

»Г й;. о

<< }

< т!

1 с<1 I

1.4 I

0 !

1 J

1

<.-}

1

1.

I

I U} ! cO

1 1 ! — -!

1

O сО

"а СЧ <г} СГ} Г г: «с <«

4 <Г< СО Г Г СЧ (»I г г с< «с< е л т- <»I < — т- е- тб .4 1 б

«л а л е л.1 -4 »d}

<«,! г

<< х

Г<}

2 !

И (> ж

Р &

О

<>> с» Г<}

_#_

О

I ! л

"а ф

Г,

Р

<}>

«a r e. л а «а л «г: r.

°; г

-б «б -б -4 л

° в

1 с с ."

-4

<<1

» и

1«

«J

О

Q

Ж

Ш

<<}

<(} а

Г» ж

> (}>

<ц («

<»

<« ч

О

<<} ж

О а<

И й(О

Г

<1

О

i<}

Г<}

О

Га о

><< о

<}>

У

Ц

I Я

I ! Ж

E" 1 ! <> O 1

I @ (t> I

}> < I (<>

1 Ж Ж 1

I с> 1

О ! Е !

I «}

L,.

1 1

I -I

I

1 1

I i

Х

Г<} Х гт <г<

О ас

Е ф

Г-< l

О О

О Ц ж о

n.<

Ц

<}>

Ц

О

О

Р, С

-»Г СЧ - C}} <С} а 1 - C}} CO Ч:> cC} CO л л л а л «в < е л л а л л л л л л е л л °, в в в т, < — СЧ т- « — т т- т» т т ть

<в е б 4 .4 1 4 Ф 4 3 -4 « б - а со со со е о л 0 — >.} л со а л co < : л а л л л л л л R л л л л л л л в л т <» т- <в («! т < т» т < т т < т <» б 4 .Ф б -4 -Ф-4 1 .Г б б « -б

1

-Ч <1 С} П С} Г» ОО n W (О СО Г» ОО а Г СО О СЧ л в в в в л л е е r. л «л л

0 < а w а с} Га < n w а а О л а (}o Г» л — w сч Г аса б Pl "СЧСЧ}««СЧuDCOcC} -

-} - — —;а а а — — à à — — <.ч

-< -»<»< »< «< с «с «.< «с «с .4»< «с »<

;«i - e c}} — аi сч сч сч Г» со а с}

4 -4 б 4 4 Г 4 <

co - — с } a л сч 0 сч л сч — сч сч сч со Г lа с} < сч

° «а е r. г «г. а л е a e л л «л R e a е а

0 — — — — — г с} "— — а О а — с} } — — ——

- .Г - т - r .4 б б -4 -4 1 4 -4 .б -4

<>а<>wсч аcoсч- o алcomсо(Г с} 1wс аксаи co

< с. с, в ° ° e с л r, с ° л в е °

»< -4 .< »d »<»<»<:< с»< .<1»<

СО»С т- а (а:1 а Cr} 3 <Ч }> О б - а}

« ° r. r ««л л a a «e: е л а с с т < — т — < сч

-».4,Г 1 .4 Ч .4 .4 .4 3 "4 1 б- 1 1

<} т — <« } Crc < U > < »«< СЧ CO co сг} Г «СЧ N

< . г. < в c ° е л л г а с в с ° г c.. т г, е т т — <в < < e <

«.< > а» »< ".< .-»< б «.< 1 »< .4 1 «с «с »< с «с .-1 .Ф а (! w < w — l» са а t <

< — т т т т. < т — т т — т — т т т.4 -Ф б .4 б -4 -4 -4 1 «б б .4 « .Ф .4 .4

Р и

o o <}>

&» }< g l (ч Р

«> ж п ОО О

n o с> w а, d> A Cc О

<" .o (}> cI (Z

d> m d Z m O -} а х с «}и

l I

n: д

О Ь><

Ц «} Ц (> О CI X X C}

<}$ Р О <<> Ж <С<

Д. } <<} Й- ь

О000000000000000000,00000О а O R а Г » Cr} O М <О Г»- СЬ O Сг) а Г-» O} O Г

- и С}С} С}- Г> Г Юи ЛЛ С} С} <} Г - }Г }Л С}

<с} с<

0 г

<ч