Способ выплавки стали в кислородном конвертере

 

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к способам выплавки стали в кислородных конвертерах из специальных чугунов, например фосфористых. Цель изобретения - сокращение продолжительности плавки за счет уменьшения простоев при определении содержания фосфора, уменьшение додувок на фосфор и повышение выхода стали. В способе, включающем технологические операции и контроль параметров плавки, дополнительно измеряют поперечный размер шлакометаллической ванны от ее оси на верхнем уровне и определяют содержание фосфора по приведенной зависимости. Использование способа позволяет исключить додувки на фосфор, повысить точность определения содержания фосфора и выход стали на 1,1% при сокращении длительности плавки на 1,5 мин. 2 ил., 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (Д1) С 21 С 5/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ .

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4263876/23-02 (22) 16.06.87 (46) 07,05.90, Бил. У,17 (71) Особое проектно-конструкторское бюро Научно-производственного объединения "Черметавтоматика" (72) Т.С.Намаэбаев, В.Г.Каныгин, В.И.Богомяков, П.И.Югов, Г.А.Гуревич, Б.К.Тусупбеков, Ю.А.Романов и Ю.А.Пак, (53) 669,17(088,8) (56) Выплавка и разливка стали при переделе фосфористого чугуна в кис;лородных конвертерах. ТИ-309-СК-01-84

Темиртау, 1983, с. 6-10, 32-36, 46, (54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В КИСЛО РОДНОМ КОНВЕРТЕРЕ (57) Изобретение относится к черной металлургии, а именно к способам выИзобретение относится к черной металлургии, конкретнее к способам выплавки стали в кислородных конвертерах из специальных чугунов, напри- мер фосфористых, Цель изобретения — сокращение продолжительности плавки за счет уменьшения простоев при определении со.держания фосфора, уменьшении додувок на фосфор и повышение выхода стали.

Исходят as положения, что высокий уровень шлака в конвертере способствует успешному протеканию реакции между металлом и шлаком, в особенности реакции дефосфорации. Этому служит то, что вспененный шлак содержит большое количество металлических капель - "корольков"., находящихся в

„„SU„„1562355 А 1

2 плавки стали в кислородных конверте" рах из .специальных чугунов, например фосфористых. Цель изобретения — сокращение продолжительности плавки эа счет уменьшения простоев при определении содержания фосфора, уменьшение . додувок на фосфор и повышение выхода стали. В способе, включающем технологические операции и контроль параметров плавки, дополнительно измеряют поперечный размер шлакометаллической . ванны от ее оси на верхнем уровне и определяют содержание фосфора по приведенной зависимости. Использование способа позволяет исключитЬ додувки на фосфор, повысить точность определения содержания фосфора и выход ста" ли на 1,1Х при сокращении длительности плавки на 1,5 мин. 2 ил., 2 табл. особо благоприятных условиях взаимодействия со шлаком. Поэтому необходимо учитывать в процессе плавки как количество фосфора, содержащегося в чугуне, так и объем шлакометаллической эмульсии.

В способе вытпавки стали в кислородном конвертере, включающем загрузку лома, заливку чугуна, продувку кислородом, измерение уровня шпакометаллической ванны, расхода и состава отходящих газов, измерение температуры.металла и определение в нем фосфора, дополнительно измеряют поперечный размер шлакометалпической ванны от ее оси на верхнем уровне, а содержание фосфора в металле определя-1 ют по выражению

1562355 р а +а2 +а2 < +а я" +а "

2 Я

КЖ Си

) Ъ Щ р

С. и

i-1 4 к(Й (6д

4 где а,а,а,а,а — эмпирические коэффициенты;.

EP l — содержание фосфора в метал- . ле, %; а - 15 — температура металла, С 10

f. Pj — содержание фосфора в чугуЧ не, %; С, — масса чугуна, кг, К вЂ” коэффициент пропорциональности; и — время начала продувки, с;

О; — текущее время продувки, с;

Нц„ — высота слоя шлакометаллической эмульсии, м;

К„ — радиус ванны жидкого металла, м;

Кк — поперечный размер шлакометаллической ванны на верхнем уровне, м;

Π— коэффициент распределения

О 30

P кислорода;

V> - расход кислорода дутья, 2 м /cС вЂ” масса извести, введенной в ванну, кг;

P — весовой коэффициент;

Нц - высота слоя шлакометаллической эмульсии в цилиндрической части конвертера над уровнем спокойного металла,м, 40

Необходимо измерять поперечный размер шлакометаллической ванны от ее оси на верхнем уровне. В случае выплавки стали и определении содержа45 ния фосфора в металле без учета поперечного размера шлакометаллической ванны от е оси на верхнем уровне невозможно предотвратить додувки на фосфор и повышения выхода стали вследствие большой погрешности определения фосфора в металле от фактического его содержания.

Опробование предлагаемого способа проводят в 300-тонных конвертерах.

На фиг. 1 показана блок-схема уст- 55, ройства для осуществления способа; на фиг, 2 — геометрические размеры конвертера.

Устройство, посредством которого реализуется способ, содерлйт блок j управления, блок 2 определения температуры металла, блок 3 определения уровня шлака в конвертере, блок 4 определения положения кислородной фурмы, блок 5 определения параметров шихтовых материалов и конвертера, блок 6 определения радиуса конической и высоты цилиндрической части конвертера

У блок 7 определения количества фосфора в чугуне, приходящегося на единицу объема шлакометаплической эмульсии, анализатор 8 состава отходящих конвертерных газов, расходомер 9 отходящих конвертерных газов, расходомер 10 кислорода дутья, блок 11 определения количества. извести, приходящегося на единицу объема кислорода, аккумулированного в шлакометаллической эмульсии, блок 12 определения содержания фосфора в металле, регистрирующий прибор 13, первый цифровой процессор 14 для обработки сигналов, второй цифровой процессор 15 для обработки сигналов.

Устройство, посредством которого реализуется способ, работает следующим образом.

По открытию отсечного клапана кислорода дутья по первому сигналу из блока 1 управления происходит регистрация момента начала продувка в блоке

1 определения количества фосфора в чугуне, приходящегося на единицу объема шлакометаллической эмульсии, и в блоке 11 определения количества извести, приходящегося на единицу объема кислорода, аккумулированного в шлакометаллической эмульсии, а по второму сигналу запускаются блок 3 определения уровня шлака в конвертере, блок 4 определения положения кислородной фурмы, блок 5 определения параметров шихтовых материалов и конвертера, анализатор 8 состава отходящих конвертерных газов, расходомер 9 отходящих конвертерных газов, расхо15623

55 6 тера (H „{t) 4 Н„), осуществляется по зависимости (фиг. 1), V Ä(t)= п.К„-Н Ä(t). (2) (Н „(с)-Н ); (3) 20 со

0t h (4) t-t о домер 10 кислорода дутья. С момента начала продувки в блоке 6 определяется высота цилиндрической части конвертера над уровнем спокойного металла Н, а при приближении уровня шлака к горловине конвертера определяется величина поперечного размера шлакометаллической ванны от ее оси на верхнем уровне (величина радиуса конической части конвертера на уровне шпакометаллической эмульсии) P . Curk калы с выхода блока 6, пропорциональные Н и P .., поступают на второй и третий входы блока 7 определения количества фосфора в чугуне, приходящегося на единицу объема шлакометаллической .эмульсии. На четвертый, пятый и шестой входы блока 7. поступают сигналы, пропорциональные соответственно Нш„, (t), R я и 0,01 (P)Ä, С„. На выходе блока 7 получается сигнал, пропорциональный-D,,коpó торый поступает на первый вход блока

12 определения содержания фосфора в металле. Одновременно в блоке 11 определения количества извести, приходящегося на единицу объема кислорода, аккумулированного в шлакометаллической эмульсии, непрерывно,по хо- 30 ду продувки рассчитывается величина

Сигнал с выхода блока 11, пропорциональный величине S поступает

Са О на другой вход блока 12 определения содержания фосфора в металле. В момент закрытия отсечного клапана кислорода дутья, соответствующий остановке конвертера на повалку, на третьем выходе блока 1 управления появляется сигнал, по которому запуска- 40 ется блок определения температуры металла. На выходе блока 2 появляется сигнал, пропорциональный температуре металла, поступающий на третий вход блока 12 определения содержания фос- 4g фора в металле. В блоке 12 рассчитывается содержание фосфора в металле при повалке конвертера. Регистрирующый прибор 13 регистрирует содержание фосфора в металле при повалке конвертера.

В случае, когда уровень шлака находится у горловины конвертера (H„{t) > Н„), объем шлакометаллической эмульсии определяется по зависимости

Средний объем шлакометаллической эмульсии за период продувки определя" ется по зависимости е, 1; шл() () . ил( л-1 4;1 ЩЛ

1, если Нщ„(С) Н„;

О, если Н (t) ) Нц, Вечичина (tt ) в момент окончания продувки соответствует длительности продувки на данной плавке.

Весовой коэффициент P позволяет в зависимости от того, где находится в данный момент продувки уровень шлака в конвертере, определять объем шлакометаллической эмульсии по зависимости (2) или (3). Если уровень шлака находится в цилиндрической части конвертера, то Р=1 и, следовательно, объем шлакометаллической эмульсии определяется по зависимости (2). Если уровень шлака находится в конической части конвертера, то Р=О и, следовательно, объем шлакометаллической эмульсии определяется по зависимости (3) .

Величина внутреннего радиуса конвертера определяется по зависимости

Контроль содержания фосфора в металле по предлагаемому способу осуществляют следующим образом, Определение объема шлакометаллической эмульсии в конвертере по ходу продувки при уровне шлака, не превьппающем цилиндрической .части конверR Rî+ я

% где Ro — радиус цилиндрической части конвертера при новой футеровке, м;

L — толщина рабочего слоя футеровки конвертера, м;

1562355

В =2(Н +Н -Н (-) (-tgy )=г+(Н +1 —

R -2

-Н (t) (7)

Нк

ЕР3 с

D — 1 Л с (8)

Р 12СР

Н2Л

К(Цц Сч

P fIr — -- "и R (H„„(t)dt+((-P)(R н + —:-"- - --- " (J и (t)dt-н )))I

-4 n- И ) !

4 1-1

N< — номер плавки от начала кампании на данном конвертере;

Ng+N +Ng+Ng+Ny

2 5 средняя стой5 кость футеровки конвертера на предыдущих пяти кампаниях, При приближении уровня шлака к горловине необходимо по ходу продувки 0 определять величину радиуса конической части конвертера на уровне шлакометаллической эмульсии. Для этого определяют тангенс угла наклона конической части конвертера (фиг. 1): 15

tgy= —-Нк

R -2 (6)

Pl

Величина поперечного размера шла"кометаллической ванны на верхнем уров- 0 не определяется по зависимости

Высота цилиндрической части конвертера определяется из следующей зависимости: 30 (10)

Иэм где Н вЂ” высота о т уровня спокойного металла до верхнего положения кислородной фурмы (при поднятой фурме), м;

Н „ - высота конической части конвертера, м;

Н вЂ” высота от горловины конвертера до верхнего положения 40 кислороднои фурмы, м, Значения Н, Н вЂ” для данного конМ вертера имеют постоянные значения:

Н =9,8 м; Н =2,2 м (для ККЦ КарКК).

Коэффициент распределения кислоро- 45 да между металлом и шпаком определяют по зависимости:

0 — — — - — — (0,766- СО+1,266(СО +

1 Vor(t)

100 V oo2(t)

+О )-0,234Н -25,582), (1 1) о сде О> — коэффициент распределения кислорода между металлом и шлаком;

Vo„(t) — расход отходящих конвертер55 ных газов, м /с;

V0 (t) — расход кислорода дутья, о мЗ с, Количество фосфора в чугуне, приходящееся на единицу объема шлакометаллической эмульсии, определяется по следующей зависимости:

Подставляя уравнения (2) и (3) в уравнение (4), а затем в уравненче (8), получают зависимость для определения количества фосфора в чугуне, приходящегося на единицу объема шлакометаллической эмульсии:

Со э СО1Р 23 .Н ) — содержание окиси углерода, двуоки..н углерода, кислорода и водорода в отходящих конвертерных газах, %.

Выражение (1-0, представляет соI бой долю кислорода дутья, которая при положительном значении характеризует количество кисл рода, связанного в шлаке, а при о трицательном — количество ки:лорода шлака, прореагировавшего с металлом. Из этого выражения определяе ся общее количество кислорода, аккумулированного шпаком."

n „ t (!-n )vd (t)dt. (12)

Количество извести, приходящееся на единицу объема кислорода, аккумулиpoBBHHoFo в шлакометаллической эмульсии, определяется по зависимости."

Сизв

С,0 6 ° (13)

$ (1-0 ) ), (t)dt

0 где БСд0 — количество извести, приходящееся на единицу объема кислорода аккумулированного в шлакометаллической эмульсии, 1562355

10 шлакометаллической эмульсии, температуры металла и содержания в нем углерода на повалке конвертера: (P)„=0»3о5е„+4»48 „;2»15 t + 0,023301»0 0436S -0 24126 (14) мс где t = — — — — температура металла

10000 при повалке конвертера в масштабе 1:10000

ОС ее

» измеряемая величина температуры металла, С;

„Cj — содержание углерода в металле при повалке конвертера, X.

Переписав уравнение (14) с введением коэффициентов а,, а, а з, а » а v. значений Р р S <» получают г 1 К»(+К((R(,+R

Р В. Н (.)1,+(1-.P) R Н +

i=1

n . 1-», л о

В табл. ) приведены примеры плавок и изменения измеряемых и рассч пываемых параметров по предлагаемому способу и известному.

Сопоставление среднеквадратичной погрешности контроля содержания фос-. фора в металле с помощью предлагаемого способа и известного показывает, что предлагаемый способ в 3-7 раз имеет более высокую точность, чем известный способ, при высокой опера- . тивности контроля содержания фосфора в металле.

В табл. 2 приведены данные опыт-ных плавок с контролем содержания фосфора в металле по предлагаемому способу и известному.

Данные, приведенные в табл, 2, показывают, что использование предлагаеМого способа выплавки стали позволяет исключить додувки на "фосфор" вследствие повышения точности при определении содержания фосфора в металле, повысить выход стали на 1,1Е при сокращении длительности плавки на

1,5 мин.

По экспериментальным данным получают корреляционные уравнения парных зависимостей содержания фосфора в металле от количества фосфора в чугуне, 5 приходящегося на единицу объема шлакометаллической эмульсии, и количества извести, проходящегося на единицу объема кислорода, аккумулированного в шлакометаллической эмульсии. Статистические оценки тесноты парных связей оказываются значимыми. Это служит основанием к проведению многофакторного статистического анализа. В результате получают уравнение зависи- 15 мости содержания фосфора в металле от количества фосфора в чугуне, приходящегося на единицу объема шлакометаллической эмульсии, количества извести, приходящегося на единицу объема кислорода, аккумулированного в."р1 =а +а +а t +а t +а «

3 1. ((,, о 1 1

KLP) G

Я

Т где ao= -0,24126; а,,=0,365; а. =4,48 а = -2,15; а =0,0233; а = -0,0436.

Пример 1. В конвертер заливают 270 т чугуна, в котором содержится 1,12ь фосфора. По ходу плавки присаживают 28 т извести в ванну конвертера, Величина среднего уровня, шлака в ванне конвертера, определенная по зависимости б

) Н (I(„(t) dt/t-t.О„, <о равна 4,21 м, а величина количества кислорода, накопленного в шлаке за время продувки, определенная по зави45 симо сти

1 (1-0,)V, (t)at, равна 6829,26 нмЗ. Величича внутрен5О него радиуса конвертера 3,0 м. Температура металла на повалке 1520оС.

Подставив полученные промежуточные значения в уравнение (14), получают расчетное содержание Фосфора в метал55 ле 0»32323553Х. Стклонение фактического содержания фосфора в металле от расчетного равно 0,01323553Х.

G изв ауn у 1, ! J í,„(c)àr-н))) I(l-о,>ч, (c)de л и

1-» ."0

I1 1562355 .12

Формула изобретениячающийся тем,что,сцелью

Способ выплавки стали в кислород- сокращения продолжительности плавки ном конвертере, включающий загрузку за счет уменьшения простоев при опрелома, заливку чугуна, измерение его делении содержания фосфора, уменьмассы и содержания в нем фосфора, ввод шения яодувок на фосфор и повышения извести, продувку кислородом, изме- выхода стали, дополнительно измеряют рение уровня шлакометаллической ван- поперечный размер шлакометаллической нь1, расхода и состава отходящих га- ванны от ее оси на верхнем уровне, зов, измерение температуры металла и 1О а содержание фосфора в металле опреопределение в нем фосфора, о т л и- деляют по выражению (Р) а,+а, +а2< +аз" +8<"

КСР)„ач Gиз ,Я, y-— --— -- --— --— - т--„— — — — — -+а „вЂ” — — — -"- — ——

t 2 "> о» +1 » R +RK t I

Р R t Н „, (C)di+(1-P) (К Н + — — — - — I < Н (C)d>-H„P 11,1-0 )V (")й

H n г> и

> j-1 >.

> >

1 1 0."(>, л

0 > 1 высота слоя шлакометалличес-, кой эмульсии в цилиндрической части конвертера над уровнем спокойного металла, м, где Б !

4 текущее время продувки„с, высота слоя шлакометаллической эмульсии, м, радиус ванны жидкого металла, м; поперечный размер шлакометаллической ванны на верхнем уровне, м; коэффициент распределения кислорода; расход кислорода дутья,,3! масса извести, введенной в ванну, кг; весовой коэффициент.

R н

Ки— а,,а,аЗ а,а5—

Щ9 эмпирические коэффициенты; содержание фосфора в металле, 7.;

ЗО температура металла,оС 10 ; содержание фосфора в чугуне, 7; масса чугуна, кг; коэффициент пропорциональнос- 35 ти, время начала продувки,. с;

О

tP3„С ч

Таблица 1

Ðð яр/м Вс (Р ) >1>акт кг м мет» Х

4 5 6

t еС Гс) ае>>»>e> (Р) заязл, б(Р) заявл. (Р)прот. gf P ) прот.. мет» Х мет., Х мет., Ж мет,, Х

Пример

2 3

1 1520

2 1495

3 1530

4 1570 „

5 1505

6 1500

7, 1550 . 8 1525

9 1550.

10 ) 460

11 1510

12 1475

13 1510

14 1490

15 1530

16 1475

17 1515

18 1500

19 1555

20 1510

0>35

0,59

0,43

0,57

0,74

0,80

0,51

0,73

О>27

0 68

0,79

0,73

0,39

0iS1

0,66

0,74

0,37

0,57

0,34

0,68

25>4

22>1

15,6

24>8

15,9

23,8

l9,4

22,4

16,2

23,5

22i8

17,6

25>6

23>6

l9,З

21>4

22>0

17,1

15,0

21>6

4,10

4,40

5 30

4,15

5,20

4,16

4 90

4,08

5>22

4,2l

4,18

4,98

4>04

4,13

4,71

4>62

4>28

5,10

5,40

4,40

О, 310

0,205

0>042

0,280

0,061

0>269

O,I65

0>245

0>050

0>239

0,240

0,088

0>355

О,ЗОЗ

O,181

0>220

0>274

0,098

0>022

0>254

0,323

0,229

0,044

0,3!5

0,052

0>280

О., 153

0>255

0,065

0>265

0>257

0,096

0>329

0>275

0,156

0,200

0,235

0,083

O>О3О

0>220

-0,013

-0>024

-0>002

-0,035

0,009

-0iOll

0i012

-0,010

-0,015

-0>026

-0,0!7

-0,008

0,026

0>028

0>025

0,020

0>039 .О, 015

0>008

0; 034

0,040

0,058

0,067

0,139

0>102

0,108

О, 104

О, 125

0,054

0>023

О, 1!9

0,057

0,036

0,096

0,115

0>059

0,038

0,06

0>072

0ÄO96

0,270

0,147

-0>025

0,.14 I

-0,041

О, 161

0,061

Oi I 2

-0,004

0,216

О>121

0,031

0 319

0,207

0,066

О, 161

0,236

0,038

0 05

0,158

1562355

Продолжение табл

I 1 г

0,78 18,6

0,59 22,9

0,82 14,7

0,77 17,8

0,28 16,2

0,73 21,4

0,77 24,8

0,73 !8,4

0 53 23,4

0,27 14,8

4,80

4,17

5,60

4,9)

4,8!

4,10

4,18

4,94

4,01

5,62

0,120

0,249

0,009

О, 108

0,089

0,206

0,335

0,114

0,286

О, 013

0,06

0,229

-0,145

0,006

0,064

0,126

0,154

-0,036

О, 169

-0,064

21 1470

22 1470

23 1535

24 1500

25 1520

26 1490

27 1580

28 1550

29 1560

30 1580

-0,006

0,005

-0,002

0,000

0i011

-0,029

0,020

-0,014

-0,001

-0,006

0,126

0,254

0,011

О, 108

0,078

О, 225

0,315

0,128

0,287

О, 019

0,06

0,020

0,154

0,102

0,025

0,080

0,181

0,I50

0,117

0,077

Таблица 2

Показатели

Значения показателей по способу предлага известному емому

Количество плавок .

Химический состав чугуна, Х:

Мп

Вi

Р

Температура чугуна, с

Расход, т: известь

30

0,80

0,79

0,98

l.360

0,80

0,79

0,98

1360

35,2

193

0,29

l,46

361,8

35,2

1,3

0,36

l,56

362,0 доломит

S iИп

ГеМп

Ю металлошихта

Расход кислорода на плавку, м

Химический состав металла по окончании второго периода продувки,Е:

С и

Мп

S

Температура металла по окончании второго периода продувки, i

IIp0p0JDltHTeJIbHOCTb плавКИ, МИН

Плавка с додувками, ь

ВыхОд сталиу /о

17470

17040

0,05

0,06

0,0!03

0,0125

0 05

0,06

0,0148

0,0137

1620

1620

63,2

0,0

88,3

64,7

16,7

87,2

3 4 5 6 7 8 9

6Ьй1 1

Составитель В. Самсонов

Редактор Н.Гукько Техред M.Õîäàíè÷ Корректор Н. Король

Заказ !037 Тирак 505 Подписное

ЗНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101