Способ выплавки стали в конвертере

Изобретение относится к области черной металлургии. Технический результат - увеличение стойкости футеровки конвертера, улучшение шлакового режима конвертерной плавки и увеличение выхода годного металла. Способ выплавки стали в конвертере включает завалку лома, заливку чугуна, присадку извести, ожелезненного доломита и высокомагнезиального флюса, содержащего оксиды железа и кальция. Отношение количества оксидов железа и кальция к количеству оксида магния составляет 0,05-0,30. Расход флюса составляет 1-50% от массы ожелезненного доломита. Присадку флюса возможно осуществлять в завалку и/или в течение 10-95% основного времени продувки, или на оставшийся шлак после выпуска металла из конвертера. 2 з. п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано при производстве стали в конвертере.

Известен способ выплавки стали в конвертере из фосфористых чугунов с использованием присадок обожженного доломита на первых минутах продувки после «зажигания плавки» в количестве 19-25 кг/т стали [1], обеспечивающий увеличение содержания MgO в промежуточном шлаке (по истечении 70-75% основного времени продувки) до 8% и повышение до 25 плавок за кампанию стойкости футеровки конвертеров.

Недостаток известного способа - низкая эффективность процесса при достаточно высоком расходе обожженного доломита.

Наиболее близким по технической сущности и получаемым результатам предлагаемому способу является способ выплавки стали с использованием ожелезненного доломита, содержащего 30-32% MgO и 2-5% Fе₂О₃, в количестве 46 кг/т и до 2,8 кг/т высокомагнезиальных периклазовых крупнозернистых порошков, содержащих 88-89% MgO [2]. Известный способ обеспечивает увеличение содержания MgO в шлаке до 8-14% и значительное (до 2500-3000 плавок за кампанию) повышение стойкости футеровки конвертеров.

Недостатком известного способа является низкая эффективность использования MgO периклазовых крупнозернистых порошков. Скорость усвоения шлаковым расплавом MgO из периклазовых крупнозернистых порошков составляет в среднем 0,35 г/мин, что не обеспечивает значительного прироста MgO в первичном шлаке за счет используемых периклазовых крупнозернистых порошков. А именно раннее формирование первичных гомогенных шлаков, насыщенных MgO, является определяющим фактором, снижающим интенсивность разрушения футеровки конвертеров на ранних стадиях продувки. Кроме того, низкие скорости усвоения MgO из перкилазовых крупнозернистых порошков сопровождаются гетерогенизацией первичного шлака, что ухудшает условия дефосфорации, снижает скорость усвоения извести и сопровождается снижением выхода годного металла.

В предлагаемом способе поставлена задача увеличить стойкость футеровки конвертеров, улучшить шлаковый режим конвертерной плавки и увеличить выход годного металла за счет формирования на ранних стадиях продувки первичных шлаков, насыщенных MgO и поддержания высокого содержания MgO в шлаке на протяжении основного времени рафинирования при меньшем расходе магнийсодержащих материалов на плавку.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе выплавки стали в конвертер, включающем завалку лома, заливку чугуна, присадку извести, ожелезненного доломита и высокомагнезиального материала и кислородную продувку, в конвертер в качестве высокомагнезиального материала присаживают флюс, содержащий дополнительно оксиды железа и кальция, сумма которых относится к оксиду магния как 0,05-0,30, в количестве 1-50% от массы ожелезненного доломита. В технологическом процессе присадку высокомагнезиального флюса осуществляют в завалку и (или) в течение 10-95% основного времени продувки. Могут осуществлять присадку высокомагнезиального флюса на шлак после выпуска металла из конвертера для подготовки шлака перед нанесением гарнисажа на футеровку.

Высокомагнезиальный флюс получают путем спекания во вращающейся печи или брикетирования тонкоизмельченных сырого магнезита и сидерита.

Использование высокомагнезиального флюса, содержащего дополнительно оксиды железа и кальция, сумма которых относится к оксиду магния как 0,05-0,30 обеспечит формирование первичных шлаков, насыщенных MgO, благодаря высокой скорости растворения материала в шлаке, которая достигает в этом случае в среднем 1,0 кг/мин. Формирование на ранних стадиях продувки магнезиальных шлаков обеспечивает уменьшение гетерогенной области насыщения его двухкальциевым силикатом, облегчает растворение извести, способствует повышению жидкоподвижности и основности гомогенного шлака. Это обеспечивает увеличение стойкости футеровки конвертеров, улучшение шлакообразования и повышение выхода годного металла за счет формирования первичных гомогенных шлаков, насыщенных MgO, и поддержание высокого содержания MgO в шлаке на протяжении основного времени продувки.

При отношении суммы оксидов железа и кальция к оксиду магния более 0,30 поставленная задача не достигается из-за низкой концентрации MgO в используемом материале. Не решается поставленная задача при отношении суммы оксидов железа и кальция к оксиду магния менее 0,05 из-за низкой скорости растворения материала в первичном шлаке. В этом случае не наблюдается заметного повышения стойкости футеровки конвертеров, улучшения шлакообразования и увеличения выхода годного металла из-за гетерогенезации первичных шлаков и низких концентраций MgO в шлаке на протяжении основного времени продувки.

Расход высокомагнезиального флюса в количестве 1-50% от массы ожелезненного доломита обеспечивает формирование первичных шлаков, насыщенных MgO, и поддержание высоких концентраций MgO в шлаке на протяжении основного времени продувки, что сопровождается повышением стойкости футеровки конвертеров, улучшением шлакообразования и увеличением выхода годного металла.

Поставленная задача не решается при расходе флюса менее 1% от массы ожелезненного доломита из-за низких концентраций MgO в шлаке, а при расходе флюса более 50% от массы ожелезненного доломита формируются гетерогенные шлаки, затрудняющие ведение процесса и ухудшающие технологические и технико-экономические показатели конвертерной плавки. В этом случае не наблюдается значительного повышения стойкости футеровки конвертеров, улучшения шлакообразования и увеличения выхода годного металла.

Присадка высокомагнезиального флюса в завалку обеспечивает формирование первичных гомогенных шлаков, насыщенных MgO, а для поддержания высоких концентраций MgO в шлаке на протяжении основного времени рафинирования осуществляют дополнительную присадку высокомагнезиального флюса в течение 10-95% основного времени продувки. Это обеспечивает повышение стойкости футеровки конвертеров, улучшение шлакообразования и увеличение выхода годного металла за счет формирования первичных гомогенных шлаков, насыщенных MgO, и поддержание высоких концентраций MgO в шлаке на протяжении основного времени продувки.

Поставленная задача не решается при присадке флюса позже, чем за 95% основного времени продувки, из-за неполного усвоения компонентов используемого флюса, а присадки флюса в течение менее чем за 10% основного времени продувки нарушают температурный и шлаковый режим конвертерной плавки на ранних стадиях рафинирования расплава. В этом случае не наблюдается значительного повышения стойкости футеровки конвертеров, улучшения шлакообразования и увеличения выхода годного из-за гетерогенезации первичного шлака и низких концентраций MgO в шлаке на протяжении основного времени продувки.

Для регулирования физико-химических свойств конечного шлака перед нанесением гарнисажа осуществляется присадка магнезиального флюса на шлак после выпуска металла.

Для регулирования физико-химических свойств конечного шлака перед нанесением гарнисажа осуществляется присадка высокомагнезиального флюса на шлак после выпуска металла.

Обычно магнийсодержащие материалы используют в конвертерной плавке для повышения стойкости футеровки конвертеров за счет насыщения шлака оксидом магния. Однако низкие скорости усвоения шлаком магнезиальных материалов сопровождаются гетерогенизацией шлака, ухудшением условий дефосфораций металла и снижением выхода годного за счет повышенного угара железа на ранних стадиях продувки и ухудшения фильтрующих возможностей шлака. Поэтому гомогенезация первичного шлака, улучшение условий дефосфораций металла и повышение выхода годного при применении предлагаемого технического решения, предусматривающего ввод в конвертер высокомагнезиального флюса, содержащего дополнительно оксиды железа и кальция, сумма которых относится к оксиду магния как 0,05-0,30 с расходом 1-50% от массы ожелезненного доломита, определяет неочевидность заявленного способа выплавки стали.

Сопоставление заявленного способа выплавки стали со способом, выбранным за прототип, показывает, что заявленный способ выплавки стали в конвертере, при котором в качестве высокомагнезиального материала используют высокомагнезиальный флюс, содержащий дополнительно оксиды железа и кальция, наряду с увеличением стойкости футеровки конвертеров обеспечивает улучшение шлакового режима конвертерной плавки, повышение степени дефосфораций и увеличение выхода годного металла, соответствует критерию «новизна».

Анализ патентов и научно-технической литературы не выявил использования новых существенных признаков, используемых в предлагаемом решении, по их функциональному назначению. Следовательно, предлагаемое изобретение соответствует критерию «изобретательский уровень».

Способ осуществляется следующим образом.

В конвертер после завалки лома загружают ожелезненный доломит и высокомагнезиальный флюс, заливают чугун. Конвертер, после 2-3 покачиваний, ставят вертикально, опускают фурму и начинают продувку ванны кислородом. При достижении устойчивого «зажигания плавки» осуществляют присадки в конвертер по ходу продувки извести, ожелезненного доломита и (или) высокомагнезиального флюса. После окончания продувки, замера температуры, отбора проб металла и шлака сливают металл в ковш и конвертер ставят вертикально. При необходимости на оставшийся шлак присаживают высокомагнезиальный флюс и после 2-3 покачиваний конвертера опускают фурму и начинают раздувать шлак азотом с целью нанесения гарнисажа на поверхность футеровки.

Конкретный пример осуществления способа.

В конвертер после завалки 98 т лома присаживают 9 т ожелезненного доломита и 0,7 т (7,8% от массы ожелезненного доломита) высокомагнезиального флюса, содержащего 90% MgO, 6,5% Fe₂O₃ и 5,5% СаО или 13,3% от содержания MgO, заливают чугун в количестве 303 т и начинают продувку ванны кислородом. По ходу рафинирования расплава, начиная с 3 минут и до 14 минут продувки, в конвертер присадили 8,2 т извести, 5,2 т ожелезненного доломита и 0,3 т (5,8% от массы ожелезненного доломита) высокомагнезиального флюса. Продувку ванны заканчивают по истечении 16 минут. Результаты приведены в таблице.

Как видно из таблицы, применение предложенного способа обеспечило при меньшем по сравнению с известным способом расходе магнийсодержащих материалов в завалку за счет более высокой интенсивности усвоения шлаковым расплавом нового высокомагнезиального флюса формирование высокомагнезиальных первичных шлаков, содержащих в среднем 18,5% MgO против 15,6% MgO при реализации известного способа. При этом снижение общего расхода магнийсодержащих материалов на плавку в среднем на 0,7 т не привело к ухудшению условий эксплуатации футеровки конвертеров. Напротив. Предложенный способ выплавки стали обеспечил более высокое содержание оксида магния в шлаке вплоть до окончания продувки (13,3% MgO в конечном шлаке против 13,0% при реализации известного способа), снижение закиси железа в конечном шлаке в среднем на 2,5% и увеличение выхода годного металла на 0,3%. А более высокая степень дефосфорации металла (Р_отн., %) позволяет ожидать сокращение длительности продувки конвертерной ванны. Стойкость футеровки повысилась на 15%.

Источники информации

1. Кутдусова Х.Ш., Бабенко А.А., Багрий А.И. и др. использование доломита в конвертерной плавке// Сталь, 1987. №5. - С.30-31.

2. Технологическая инструкция ТИ-101-СТ-ККЦ-53-96 «Изготовление, сушка, обжиг и ремонт футеровки 370-тонных конвертеров»// ОАО «ММК», г.Магнитогорск, 1996 г.

1. Способ выплавки стали в конвертере, включающий завалку лома, заливку чугуна, присадку извести, ожелезненного доломита, высокомагнезиального материала и кислородную продувку, отличающийся тем, что в качестве высокомагнезиального материала используют высокомагнезиальный флюс, который содержит дополнительно оксиды железа и кальция, причем отношение количества последних к количеству оксида магния составляет 0,05-0,30, а расход флюса составляет 1-50% от массы ожелезненного доломита.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что присадку в конвертер высокомагнезиального флюса осуществляют в завалку и /или в течение 10-95% основного времени продувки.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что присадку в конвертер высокомагнезиального флюса осуществляют на оставшийся шлак после выпуска металла из конвертера.