Способ выплавки низкоуглеродистой стали в кислородном конвертере

 

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к кислородно-конвертерному процессу. Способ включает завалку металлолома, загрузку шлакообразующих, заливку жидкого чугуна, продувку кислородом, ввод по ходу обезуглероживания ванны по достижении концентрации углерода в расплаве, равной 1-2,5 величины его критической концентрации, чушек, состоящих из смесей материала, содержащего оксиды железа, углеродсодержащего и шлакообразующего материалов, залитых железоуглеродистым расплавом. Чушки вводят в количестве 0,5-5% от массы металла и выдерживают в расплаве до полного их растворения. Рекомендуется отношение содержания углерода и кислорода в чушках поддерживать в пределах 0,4-3,1. Чушки можно вводить в ванну с твердым чугуном в соотношении 1:(0,1-5). Технический результат - повышение скорости окисления углерода в заключительной стадии продувки, сокращение длительности продувки, повышение выхода железа при выплавке низкоуглеродистой стали, сокращение расхода газообразного кислорода, ферросплавов, шлакообразующих материалов, повышение стойкости футеровки, снижение содержания оксидов железа в шлаке и массы шлака. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к металлургии, конкретно к кислородно-конвертерному процессу.

Известен способ получения низкоуглеродистых сталей [1], включающий выплавку полупродукта, его окислительное рафинирование до заданной температуры и содержания углерода в расплаве ниже второй критической концентрации углерода. В процессе окислительного рафинирования - обезуглероживания ванны по достижении содержания углерода менее 0,10% на расплав осуществляют воздействие, заключающееся во вводе в него шихтовой заготовки, содержащей металлосодержащий сплав и оксидный материал в количестве 10-100 кг на 1 т расплава при следующем содержании компонентов, мас. %:

Оксидный материал 5-40

Металлосодержащий сплав Остальное

Недостатком известного способа является ввод шихтовой заготовки в области низких концентраций углерода менее 0,10%, когда плавка фактически близка к завершению. Кроме того, при этой концентрации углерода расход кислорода на окисление железа значительно превышает расход кислорода на окисление углерода. По мере снижения концентрации углерода в металле с 0,1% до 0,04% С это превышение резко усиливается и при 0,04% С расход кислорода на окисление железа примерно на порядок превышает количество кислорода, идущее на окисление углерода (соответственно 7-10 м³/т и 0,05-0,07 м³/т при окислении 0,05% С). Вследствие этого известный способ не обеспечивает сохранения скорости окисления углерода при снижении концентрации углерода в ванне менее 0,10% и устранения явления интенсивного окисления железа. Кроме того, этот способ ограничивает сортамент выплавляемых сталей по содержанию углерода.

Известен способ выплавки низкоуглеродистой стали, включающий завалку металлолома, загрузку шлакообразующих, заливку жидкого чугуна, продувку кислородом, ввод по ходу обезуглероживания при достижении в расплаве металла определенного содержания углерода композиционного шихтового материала в виде чушек, состоящих из смеси материала, содержащего оксиды железа, углеродсодержащего и шлакообразующих материалов, предварительно залитых железоуглеродистым расплавом [2]. Ввод чушек осуществляют по достижении концентрации углерода в расплаве менее 0,3% и температуре 1630-1670°С в количестве 5-100 кг на 1 т расплава.

Этот способ выплавки частично смягчает недостатки приведенного выше способа, однако не устраняет их полностью.

Основными недостатками известного способа являются:

- пониженная средняя скорость окисления углерода в период обезуглероживания ванны. Объясняется это тем, что воздействие композиционного материала, начинающееся с момента ее ввода в ванну по достижении концентрации углерода менее 0,3%, охватывает меньшую часть всего периода окисления углерода и не затрагивает область содержаний углерода выше 0,3%;

- чрезмерно высокая температура нагрева металла, при которой осуществляется ввод композиционного материала, сдвигает ее загрузку к концу продувки, сокращая тем самым общее время воздействия этого материала на технологию плавки;

- не регламентировано отношение углерода и кислорода в композиционном материале, что вызывает чрезмерно широкие пределы колебаний содержания этих элементов в ванне от плавки к плавке, увеличивая тем самым нестабильность технологического процесса.

Кроме того, данный способ не предусматривает комбинированного использования различных материалов, ограничиваясь только композиционным материалом, что сужает технические возможности и эффективность применения заготовки. Не предусмотрена также возможность увеличения степени дожигания СО до СО₂, хотя содержание углерода в шихте возросло. Вместе взятые, эти факторы увеличивают длительность продувки и плавки в целом, усиливают окисление железа, снижают выход железа из металлошихты, а также ограничивают сортамент выплавляемых сталей.

Технической задачей изобретения является повышение скорости окисления углерода в заключительной стадии продувки в более широком диапазоне концентрацией углерода, сокращение длительности продувки, повышение выхода железа при выплавке низкоуглеродистой стали, сокращение расхода газообразного кислорода, ферросплавов, флюсов, улучшение стойкости футеровки, снижение содержания оксидов в шлаке и массы шлака.

Технический результат достигается тем, что в способе выплавки низкоуглеродистой стали в кислородном конвертере, включающем завалку металлолома, загрузку шлакообразующих, заливку жидкого чугуна, продувку кислородом, ввод по ходу обезуглероживание ванны при достижении в расплаве металла определенного содержания углерода композиционного шихтового материала в виде чушек, состоящих из смеси материала, содержащего оксиды железа, углеродсодержащего и шлакообразующего материалов, предварительно залитых железоуглеродистым сплавом, чушки вводят в ванну по достижении концентрации углерода в расплаве, равной 1-2,5 величины его критической концентрации, в количестве 0,5-5% от массы металла и выдерживают в расплаве до полного их растворения.

Критическая концентрация углерода в металле определяется из практики работы конвертера и может быть рассчитана по формуле [3]: [С]_кр.=0,1i+0,1i², где i - интенсивность продувки ванны кислородом, м³/мин·т).

Под критической концентрацией углерода понимается также его содержание, при достижении которого скорость подвода углерода к месту реакции становится меньше скорости подачи кислорода, в результате чего возникает избыток кислорода и начинается процесс интенсивного окисления железа и его накопление в шлаке.

Для повышения эффективности предлагаемого изобретения отношение углерода и кислорода в чушках поддерживают в пределах С/O=0,4-3,1.

С целью более широкого изменения окислительно-восстановительного потенциала заготовки, ее охлаждающей способности и на этой основе расширения возможностей регулирования процессов в ванне чушки вводят в ванну совместно с твердым чугуном в соотношении 1:(0,1-5) соответственно.

По ходу продувки кислородом и расплавления введенных чушек композиционного материала и твердого чугуна на поверхность ванны дополнительно подают окислительный газ для дожигания образующегося монооксида углерода до СО₂.

Способ осуществляют следующим образом. После окончания выпуска металла и шлака в конвертер загружают металлолом, вводят шлакообразующие, заливают жидкий чугун, опускают фурму и начинают вдувание кислорода. Далее производят расплавление части лома, выступающего над поверхностью жидкого чугуна, и наводку шлака при повышенном расположении фурмы. После наведения шлака и расплавления лома фурму опускают в стационарное рабочее положение и продолжают продувку ванны с постоянным расходом кислорода. При этом происходит интенсивное окисление кремния, марганца и углерода.

По ходу продувки скорость окисления углерода постепенно возрастает и достигает максимума. При снижении содержания углерода в металле ниже некоторой величины, называемой критической, скорость обезуглероживания начинает замедляться, уменьшаясь до нуля при содержании углерода ниже 0,04-0,05%. Во время продувки потребность ванны в кислороде на окисление углерода непрерывно уменьшается, а избыток окислителя возрастает. Этот избыток кислорода окисляет железо тем сильнее, чем больше остается свободного не израсходованного на окисление углерода газообразного кислорода. Непрерывно усиливающее окисление железа к концу продувки приводит к образованию большого количества переокисленного шлака, повышению окисленности металла, ускоренному износу футеровки, снижению выхода годного, повышенному угару ферросплавов.

Для предотвращения падения скорости окисления углерода и образования избытка окислителя по достижении содержания углерода, равного 1-2,5 величины его критической концентрации 1-2,5, в конвертер вводят композиционный шихтовый материал в виде чушек в количестве 0,5-5% от массы металла. Чушки, обладая достаточно высокой плотностью и значительной скоростью падения, пробивают толщу шлака и металла и опускаются на днище конвертера. В процессе их расплавления углерод, содержащийся в чушках, взаимодействует с собственным кислородом, содержащимся в оксидах железа. При этом благодаря высокому содержанию углерода и кислорода выделяется большое количество монооксида углерода. Количество выделяемого газа зависит от состава композиционного шихтового материала и в среднем достигает 40-60 нм³ газа на 1 т материала. Пузырьки СО проходят через весь слой расплава металла и шлака в конвертере и перемешивают ванну, создавая эффект объемного кипения металла и шлака.

Одновременно с этим пузырьки газа образуют внутри объема ванны развитую реакционную зону в виде отдельной газовой фазы, диспергированной по объему металла. Границы раздела пузырьки газа - расплав имеют большую поверхность раздела и служат дополнительной поверхностью, на которой происходит интенсивное окисление углерода, находящегося в конвертерной ванне. В результате этого общая скорость окисления углерода в ванне резко ускоряется. В отличие от поверхностного окисления углерода в зоне вдувания кислорода окисление углерода внутри слоя жидкого расплава носит объемный характер и протекает с высокой интенсивностью.

Благодаря этому скорость окисления углерода в области пониженных его концентраций возрастает и может превышать значения, отвечающие более высокому содержанию углерода в ванне. Достигаемый при этом эффект по своей сути аналогичен повышению интенсивности продувки, хотя последняя не претерпевает изменений и сохраняется на прежнем уровне. Это открывает возможность сокращения длительности продувки без увеличения расхода кислорода и увеличения окисления железа.

Вместе взятое, это увеличивает долю вдуваемого кислорода, идущего на окисление углерода и снижает долю кислорода, расходуемого на окисление железа. В результате этого улучшается использование кислорода, сокращается длительность продувки, снижается угар железа, повышается выход железа из шихты, уменьшается количество шлака. Пониженное содержание оксидов железа в шлаке и уменьшенное его количество снижает окисленность металла, сокращает расход ферросплавов и флюсующих компонентов, улучшает условия службы футеровки.

Равномерное выделение монооксида углерода по всему объему ванны и всей ее поверхности обеспечивает более высокую степень дожигания СО до CO₂. Интенсивное кипение шлака и металла улучшает передачу тепла дожигания ванне. В результате этого ускоряется нагрев ванны и улучшается тепловой баланс. Повышение скорости обезуглероживания наряду с улучшением степени дожигания монооксида углерода и сокращением времени продувки обеспечивает нагрев металла и шлака к моменту окончания продувки до требуемой температуры.

Нагрев, расплавление и окисление углерода в чушках собственным кислородом, поступающим из оксидов железа, вследствие эндотермического характера этого процесса сопровождается затратами тепла. Эти затраты компенсируются за счет лучшего дожигания газов, более высокой степени использования тепла дожигания ванной, сокращения длительности продувки, а также благодаря соответствующему снижению расхода металлолома в завалку. Кроме того, кипение и перемешивание ванны улучшает отвод тепла из высокотемпературной реакционной зоны, способствуя лучшему использованию выделяющегося в этой зоне тепла металлической ванной, более быстрому нагреву металла и шлака и сокращению потерь энергии. Снижение температурного уровня зоны продувки и перегрева металла уменьшают испарение железа и образование пыли, улучшая экологические условия плавки.

В отличие от прототипа [2], когда в заключительном периоде плавки фурму иногда поднимают вверх для усиления прихода тепла в ванну за счет дополнительного окисления железа, предлагаемое изобретение решает эту задачу путем перераспределения кислорода, лучшего использования окислителя и энергии углерода как теплоносителя, интенсификации процесса теплообмена в системе газ - шлак - металл, а также перераспределения расхода охладителя, вводимого в завалку и по ходу обезуглероживания.

Ввод чушек усиливает окисление углерода и способствует перераспределению вдуваемого кислорода в пользу углерода. При этом избыток кислорода, поступающий в металл и на образование оксидов железа, снижается частично или полностью. Вследствие этого степень использования кислорода на окисление углерода возрастает. При определенных условиях это может привести к повышению скорости обезуглероживания до значений, наблюдаемых во время основного периода плавки при повышенной сверхкритической концентрации углерода в ванне. Это приводит к увеличению интенсивности продувки при том же расходе кислорода, снижению длительности продувки и плавки в целом.

Применение композиционного материала в виде чушек открывает также возможности увеличения интенсивности продувки и сокращения за счет этого длительности плавки. Усиление кипения и перемешивания, достигаемые за счет дополнительного газовыделения при вводе этого композита, позволяет исключить повышение окисленности шлака, сопровождающее увеличение интенсивности продувки, и сохранить ее на уровне, отвечающем обычной интенсивности продувки.

В предлагаемом способе исчезает или сводится к минимуму необходимость снижения высоты фурмы как средства уменьшения оксидов железа в шлаке, а также отпадает необходимость во временном уменьшении интенсивности подачи дутья на заключительной стадии продувки. Кислородная фурма частично освобождается от функций регулирования окисленности ванны, что позволяет более эффективно использовать ее для дожигания СО до СO₂.

Ввод в расплав чушек материала или их смеси с твердым чугуном производят в процессе обезуглероживания ванны по достижении содержания углерода в металле, равного 1-2,5 величины его критической концентрации, когда скорость окисления углерода начинает падать ускоренными темпами вследствие отставания скорости подвода углерода, в зону реакции от скорости подачи кислорода. Начинающий образовываться при этом избыток окислителя расходуется на окисление железа, увеличивая окисленность шлака и металла и количество шлака, причем тем сильнее, чем больше падение скорости обезуглероживания. Присадки в ванну конвертера шихтового композиционного материала или его смеси с твердым чугуном в диапазоне [С]_кр=1-2,5 полностью устранят явление снижения скорости окисления углерода при разных условиях плавки, а также эффект появления избытка кислорода, идущего на окисление железа вместо углерода. Одновременно с этим увеличивается степень усвоения кислорода, снижается окисление железа, сокращается длительность продувки, достигается рассредоточение по объему ванны кислорода, вдуваемого в локальный участок - реакционную зону, повышается стабильность технологии от плавки к плавке, в том числе доля плавок, выпускаемых с первой повалки, создается возможность использования более крупных кусков лома. Кроме того, становится возможным дальнейшее повышение интенсивности продувки без переокисления металла и шлака. Эффективность предлагаемого способа в этом диапазоне получается максимально возможной.

Если же ввод материалов производится по достижении содержания углерода в металле меньшем его критической концентрации, то наблюдается снижение средней скорости окисления углерода за период обезуглероживания ванны, появление избыточного свободного кислорода, расходуемого на дополнительное окисление железа, а также увеличение продолжительности продувки. Это ухудшает показатели предлагаемого способа, особенно выхода стали.

Если же материалы присаживают в ванну при содержании углерода, существенно превышающим его критическую концентрацию более чем в 2,5 раза, то возникает опасность чрезмерного увеличения скорости окисления углерода и нарушения спокойного хода плавки. Поэтому предел содержания углерода ограничивается величиной, равной 1-2,5 величины его критической концентрации.

При количестве композиционного шихтового материала менее 0,5% от массы металла интенсивность выделения монооксида углерода получается относительно небольшой - менее 0,005 м³/мин·т) и не обеспечивают достаточного барботажа ванны. Это снижает эффективность предлагаемого способа, не позволяя существенно увеличить скорость окисления углерода и снизить длительность продувки заметным образом. При количестве композиционного шихтового материала более 5% от массы металла интенсивность выделения монооксида углерода получается чрезмерно большой, достигая значений 0,5 м³/мин·т). Это приводит к ускоренному окислению углерода и преждевременному его удалению. В результате этого нагрев металла в конце продувки до температуры выпуска осуществляется в условиях отсутствия кипения и весьма низкой концентрации углерода. Вместе взятое, это приводит к потерям технологического времени и повышает угар железа. Кроме того, при этом имеет место перерасход материала и повышение потери тепла из-за сильного перемешивания ванны.

Предлагаемые пределы 0,5-5% обеспечивают интенсивность донного дутья в пределах от 0,01 до 0,3 м³/мин·т). Эти параметры делают возможным выплавку сталей самого разнообразного сортамента от высокоуглеродистой, для которой интенсивность газовыделения должна быть не менее 0,01 м³/мин·т), и до низкоуглеродистой, для которой интенсивность газовыделения должна быть в пределах от 0,1 до 0,3 м³/мин·т). Поэтому указанный диапазон количества вводимого материала 0,5-5% от массы металла является оптимальным.

Отношение углерода и кислорода в чушках материала выбирают в пределах С:O 0,4-3,1. Материалы с отношением С:O в пределах от 3,1 до стехиометрического значения 0,75 обеспечивают полное восстановление железа из его оксидов в синтикоме и сохранение части исходного углерода. Эти материалы исключают поступление в шлак конвертерной плавки невосстановленных оксидов железа. Кроме того, они способны ввести в ванну в случае необходимости определенное количество дополнительного углерода, необходимого для выплавки углеродистых сталей, корректировки состава металла и его температуры на выпуске плавки. Чушки этого состава обладает повышенным восстановительным и энергетическим потенциалом и пониженной охлаждающей способностью - меньшей, чем у металлолома. Это позволяет облегчить синхронизацию процессов нагрева металла и обезуглероживания по ходу конвертерной плавки в самых различных условиях. При более высоком соотношении С:O, превышающем 3,1, эти преимущества уменьшаются из-за необходимости окисления чрезмерно большого количества углерода.

Чушки с отношением С:O в пределах от 0,4 до стехиометрического значения 0,75 характеризуются полным окислением имеющегося в составе этого материала углерода, отсутствием науглероживания, и наличием в ней части невосстановленных оксидов, переходящих из заготовки в металл и шлак. В этом случае оксиды железа, всплывая через слой металла и обладая повышенной упругостью диссоциации оксида Fe₂O₃ (25·10⁵ Па при 1600°С и 165·10⁵ Па при 1700°С), увеличивают скорость реакции между углеродом и кислородом и понижают содержание углерода в конечном металле.

Дальнейшее понижение отношения С:O до уровня ниже 0,4 сопровождается чрезмерным повышением содержания оксидов железа в шлаке и увеличением его массы, что нежелательно. Материал с отношением С:O менее 0,4 вносит в ванну невосстановившиеся оксиды железа, имеет повышенную окислительную способность, пониженный энергопотенциал и повышенную охлаждающую способность. Это сужает сферу его применения и затрудняет достижение синхронизации нагрева и обезуглероживания ванны, а также вызывает повышение окисленности шлака и металла. По указанным причинам соотношение С:O=0,4-3,1 является наиболее приемлемым.

Если соотношение С:O выше 3,1, то количество выделяющихся газов в результате реакции между углеродом и оксидами железа в заготовке снижается и получается относительно небольшим - 20 нм³/т материала. Этого количества газа недостаточно для достижения надлежащей скорости окисления углерода, перемешивания и кипения ванны. Кроме того, при этом наблюдается чрезмерное науглероживание ванны, что также нежелательно.

Если соотношение С:O ниже 0,4, то интенсивность газовыделения возрастает до 60-85 нм³/т материала, что приводит к усиленному газовыделению и резкому ускорению окисления углерода. Это может повлечь за собой преждевременное удаление углерода из ванны задолго до окончания продувки и прекращение кипения. Это нежелательно, так как усложняет нагрев конечного металла до температуры выпуска и усиливает поступление азота в металл из атмосферы конвертера.

Чушки композиционного шихтового материала можно вводить совместно с твердым чугуном в соотношении 1:(0,1-5) соответственно. Это дополнительно позволяет в широких пределах регулировать соотношение С:O в смеси материала и твердого чугуна в зависимости от сортамента выплавляемой стали, а также окислительно-восстановительные свойства и охлаждающий эффект за счет комбинирования свойств чушек материала и чугуна. Присутствие в этой смеси чушек материала обеспечивает барботаж ванны газами в результате реакции, идущей между углеродом и оксидами железа в этом материале. Кипение и перемешивание ванны исключает сплавление кусков чугуна в единый трудноплавящийся монолит, формирующийся на днище ванны конвертера, обеспечивает быстрое расплавление чугуна и равномерное распределение углерода чугуна по объему ванны. При этом исключается переокисление верхних слоев ванны и увеличенное содержание углерода в слоях металла, прилегающих к днищу конвертера.

Основным результатом совместного использования чушек материала и твердого чугуна является возможность получения в конечном металле пониженного до 0,015-0,025% содержания углерода без принятия каких-либо дополнительных мер.

Совместное использование чушек материала и твердого чугуна облегчает задачу синхронизации обезуглероживания ванны и нагрева металла. Если соотношение будет менее 1:0,1, то эффект дополнительного науглероживания ванны получается слабым и ввод твердого чугуна теряет смысл. Если же соотношение взять более 1:5, то происходит чрезмерное науглероживание ванны, требующее для удаления дополнительного количества углерода времени и расхода кислорода, что ухудшает показатели предлагаемого способа. Кроме того, при этом возможен перегрев конечного металла выше допустимого.

По ходу продувки и расплавления чушек материала или смеси их и твердого чугуна на поверхность ванны дополнительно подают окислительный газ для дожигания образующегося монооксида углерода до СO₂. Это гарантирует поддержание теплового баланса плавки. Если подача окислительного газа отсутствует, то степень дожигания снижается. Это приводит к потере части физического и химического тепла газов и ухудшает тепловой баланс плавки. Вдувание окислительного газа увеличивает использование тепла газов и улучшает тепловые условия конвертерной плавки.

Пример конкретного выполнения

Твердые чушки композиционного шихтового материала изготавливали на машине непрерывной разливки чугуна, оборудованной дополнительно устройствами и емкостями для приема исходных компонентов, подачи этих компонентов к машине, системой дозирования в литейные формы-мульды разливочной машины. Перед заливкой жидким расплавом в мульды загружали исходные компоненты, имеющие размер фракции 3-25 мм, в количестве, обеспечивающем получение заготовки с суммарным содержанием наполнителей от 5 до 30 мас.%. Наиболее легкий компонент - углеродсодержащий реагент вводили на дно мульды либо предварительно окусковывали методом брикетирования оксидов железа и твердого окислителя. Заполненные наполнителями мульды заливали железоуглеродистым расплавом, роль которого выполнял жидкий передельный чугун. В процессе транспортировки чушки охлаждались изнутри введенными в жидкий расплав компонентами и затвердевали. Для ускорения затвердевания часть поверхности чушек охлаждали водой. Полученный материал поступал в твердом виде в кислородно-конвертерный цех.

Далее, в конвертер загружали металлолом, вводили известь, доломит, заливали жидкий чугун и начинали продувку ванны кислородом сверху. После зажигания плавки и расплавления металлолома производили окисление кремния, марганца, части железа и наводку шлака с использованием шлакообразующих материалов, а также остатков части шлака от предыдущей плавки. Затем, используя полученный шлак и нагретый расплав, образованный из смеси жидкого чугуна и расплавившегося лома, производили интенсивное окисление углерода. Интенсивность продувки поддерживали на уровне 2,9-3,0 м³/мин·т).

При снижении концентрации углерода в металле до уровня 1% и особенно 0,4-0,5% скорость окисления углерода начинала быстро падать. Причиной этого являлось то обстоятельство, что при достижении этой концентрации углерода скорость подвода углерода в реакционную зону начинала отставать от скорости подачи кислорода. При этом появился избыток кислорода, который расходовался на окисление железа. Концентрация углерода, начиная с которой происходит снижение скорости обезуглероживания и возрастание скорости окисления железа, получившая название критической, в данных условиях составляла 0,4-0,45% С. Для увеличения скорости окисления углерода при достижении его содержания в металле, равного 1-2,5 его критической концентрации, в конвертер вводили заготовку в количестве 0,5-5% от массы металла. Благодаря большой высоте падения материала и его высокой плотности он опускался на днище конвертера, где и начиналось его постепенное расплавление. В процессе расплавления чушек углерод материала вступал в реакцию с собственным кислородом, источником которого служили оксиды железа. В результате этой реакции образовывался монооксид углерода в виде пузырьков газа, которые, проходя через слой металла и шлака, ускоряли перенос углерода в реакционную зону и скорость окисления углерода. Пузырьки газа, диспергированные в объеме ванны, выполняли роль дополнительной поверхности, на которой происходило окисление углерода, захватывающее весь объем металла и всю поверхность ванны. Объемное окисление углерода в сочетании с более быстрым окислением углерода в реакционной зоне позволило повысить общую скорость окисления углерода до уровня 360-684 кг/мин против 502,5 кг/мин у прототипа.

В результате усиления скорости окисления углерода и уменьшения избытка свободного кислорода сократилась продолжительность продувки, уменьшился удельный расход кислорода, увеличился выход жидкой стали, сократилось количество шлака и снизились его окисленность, уменьшился расход огнеупоров, ферросплавов, шлакообразующих.

В таблице приведены примеры осуществления способа выплавки стали в конвертере с различными технологическими параметрами по предлагаемому способу и известному (прототипу).

В оптимальных примерах 2-7 вследствие увеличения в заключительной стадии продувки скорости окисления углерода на 10-25%, а также уменьшения количества избыточного кислорода, идущего на окисление железа вместо углерода, достигнуто сокращение длительности продувки на 0,5-1,5 мин, удельного расхода кислорода на 3-4 нм³/т, повышение выхода жидкой стали на 0,35-1,35% и снижение содержания оксидов железа в шлаке и количества шлака соответственно на 7-9% и 8-18%, уменьшение расхода торкретмассы на 0,1-0,3 кг/т, а также сокращение расхода ферросплавов на 3-5% и шлакообразующих на 3-5%.

Источники информации

1. Патент РФ №2103379. Способ получения низкоуглеродистых сталей.

2. Патент РФ №2087545. Способ выплавки низкоуглеродистой стали.

3. Технология производства стали в современных конвертерных цехах. С.В. Колпаков, Р.В.Старов, В.В.Смоктий и др./ Под общей ред. С.В.Колпакова. М.: Машиностроение, 1991, 446 с.

Формула изобретения

1. Способ выплавки низкоуглеродистой стали в кислородном конвертере, включающий завалку металлолома, загрузку шлакообразующих, заливку жидкого чугуна, продувку кислородом, ввод по ходу обезуглероживания ванны при достижении в расплаве металла определенного содержания углерода композиционного шихтового материала в виде чушек, состоящих из смеси материала, содержащего оксиды железа, углеродсодержащего и шлакообразующих материалов, предварительно залитых железоуглеродистым расплавом, отличающийся тем, что чушки вводят в ванну по достижении концентрации углерода в расплаве, равной 1-2,5 величины его критической концентрации, в количестве 0,5-5,0% от массы металла и выдерживают в расплаве до полного их растворения.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отношение содержания углерода и кислорода в чушках поддерживают в пределах 0,4-3,1.

3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что чушки вводят в ванну совместно с твердым чугуном в соотношении 1:(0,1-5,0) соответственно.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что по ходу продувки кислородом и расплавления введенных чушек и твердого чугуна на поверхность ванны дополнительно подают окислительный газ для дожигания образующегося монооксида углерода до СО₂.