Способ производства стали в конвертере

Изобретение относится к области производства стали в конвертерах. Способ производства стали в конвертере включает оставление в конвертере шлака предыдущей плавки, загрузку на шлак известняка в количестве 20-34 кг/т стали, нанесение шлакового гарнисажа посредством продувки ванны азотом, завалку лома, заливку чугуна, продувку кислородом с изменением его расхода и положения фурмы над уровнем спокойной ванны, ввод по ходу плавки извести вместе с доломитом при общем их количестве 17-40 кг/т стали и выпуск стали. Изобретение обеспечивает увеличение доли скрапа и уменьшение доли чугуна в шихте, экономию шлакообразующих материалов и энергоресурсов при дефиците мягкообожженной извести, увеличение выхода годного и получение качественного гарнисажа по всей поверхности футеровки конвертера.

 

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к производству стали при дефиците мягкообожженной извести.

Известен способ производства стали в конвертере, включающий продувку расплава в два периода с промежуточным скачиванием шлака, оставлением конечного шлака в конвертере, согласно которому, с целью повышения рафинирующей способности конечного шлака и увеличения выхода годного, на оставшийся в конвертере шлак присаживают 20-25% от общего расхода извести (СаО) (Авторское свидетельство СССР №520403).

Недостаток известного способа в том, что при дезактивации шлака только присадкой извести не достигается нейтрализация всего объема шлака, незначительно снижается содержание оксидов железа в шлаке, что приводит к выбросам при заливке чугуна вследствие бурного протекания процесса обезуглероживания, особенно на шлаках после выплавки низкоуглеродистых сталей с содержанием углерода не более 0,04%, т.е. когда содержание закиси железа достигает 30% и более. При этом увеличивается продолжительность плавки за счет увеличения продолжительности периода нейтрализации шлака и заливки чугуна, а также повышается расход чугуна вследствие окисления значительной доли его примесей в процессе заливки в конвертер закисью железа оставленного в конвертере шлака.

Ближайшим аналогом к заявляемому способу является способ производства стали в кислородном конвертере, включающий оставление в конвертере шлака предыдущей плавки, загрузку на шлак извести, нанесение шлакового гарнисажа, завалку лома, заливку чугуна с содержанием кремния не более 0,35%, продувку газообразным окислителем с изменением его расхода и положения фурмы над уровнем спокойной ванны, регулирование основности конечного шлака вводом в конвертер извести и марганецсодержащих материалов по ходу плавки, выпуск расплава и раскисление в ковше, причем количество загружаемой на шлак извести поддерживают в соотношении 1:(1-4), а количество вводимой в конвертер извести и марганецсодержащих материалов по ходу плавки регулируют из условия получения основности конечного шлака CaO/SiO₂=2,0-2,7 при общем расходе извести и марганецсодержащего материала и поддерживают в соотношении 1:(0,1-0,4) (патент РФ №2179586).

Недостатками данного способа являются недостаточная степень дезактивации шлака, вследствие чего в конвертере остается большое количество жидкой фазы, что чревато выбросами шлака и металла при заливке чугуна и нестабильным начальным периодом продувки плавки (выбросы), что в конечном итоге снижает выход годного металла и увеличивает расход чугуна. Недостаточная дезактивация шлака также снижает качество наносимого гарнисажа, увеличивает расход шлакообразующих материалов.

Задачей предлагаемого изобретения является увеличение доли скрапа и уменьшение доли чугуна в шихте, экономия шлакообразующих материалов и энергоресурсов при дефиците мягкообожженной извести, увеличение выхода годного, получение качественного гарнисажа по всей поверхности футеровки конвертера.

Поставленная задача достигается тем, что в способе производства стали в конвертере, включающем оставление в конвертере шлака предыдущей плавки, загрузку на шлак кальцийсодержащего материала, нанесение на футеровку конвертера шлакового гарнисажа путем продувки шлака азотом, завалку лома, заливку чугуна, продувку ванны кислородом с изменением его расхода и положения фурмы над уровнем спокойной ванны, ввод по ходу продувки извести, выпуск стали в отличие от ближайшего аналога в качестве кальцийсодержащего материала, загружаемого на шлак, используют известняк в количестве 20-34 кг/т стали, а известь вводят вместе с доломитом при общем их количестве 17-40 кг/т стали.

Обработка азотом известняка (CaCO₃), отданного на конечный шлак от предыдущей плавки, осуществляет сразу две операции: дезактивация шлака со значительным понижением доли оксидов железа FeO вследствие разложения СаСО₃ до CaO (FeO в шлаке понижается с 30% до 7-8%) и одновременное нанесение гарнисажа по всей поверхности футеровки конвертера. Далее, по окончании передува, путем наклона конвертера на 85-87° от вертикальной оси конвертера, наносится дополнительный гарнисаж на днище, стальную и шлаковую стороны конвертера.

При расходе известняка менее 20 кг/т стали остается большое количество жидкого шлака, который увеличивает цикл плавки, снижает производительность, кроме того при заливке чугуна на жидкий шлак происходит выброс чугуна из конвертера, что приводит к снижению выхода годного и увеличению расхода чугуна.

При расходе известняка более 34 кг/т стали, увеличивается время его передува азотом, что снижает производительность агрегата, увеличивает расход азота, что увеличивает себестоимость стали, кроме того провоцируется выброс шлака и металла во время продувки из-за неполного растворения известняка, происходит некачественное нанесение шлакового гарнисажа.

Заявляемое количество вводимых по ходу плавки шлакообразующих материалов, а именно извести и доломита необходимо для получения заданных параметров по химическому составу стали и шлака для получения заданной температуры стали.

Количество известняка на передув строго регламентируется с количеством оставляемого шлака в конвертере двумя параметрами:

а) получение стали и шлака в конце продувки в конвертере с нужным (заданным) химическим анализом;

в) удельным объемом конвертера, который увеличивается по мере роста стойкости футеровки конвертера.

От начала компании и до 1500 плавок оптимальным количеством СаСО₃ и шлака являются 7 т СаСО₃ (20 кг/т) и 18-20 т шлака (1 чаша) - определяется визуально. Средняя стойкость футеровки конвертера на ММК в настоящее время составляет 5000 плавок, на каждые 1000 -1500 плавок нужно добавлять по 1 т СаСО₃ и 1-2 т шлака.

Пример

В конвертер емкостью 370 т на оставленный шлак предыдущей плавки с температурой 1600-1650°С, химическим составом FeO=25-30%; СаО=45-48%; SiO₂=11-15%, MgO=11-12%, массой 20-25 т загружают по вертикальному тракту 7 т известняка, что составляет 20 кг/т стали, и производят нанесение гарнисажа по всей поверхности футеровки путем подачи азота через верхнюю фурму в течение 3-4 минут с интенсивностью 9 м³/т стали, с общим расходом 3000-3500 м³. В процессе нанесения гарнисажа осуществляют циклические возвратно-поступательные движения фурмы по высоте от 4 м до 2 м от днища конвертера. Нанесение дополнительного гарнисажа на стальную и шлаковую стороны конвертера осуществляют его наклоном. После этих операций мы имели в конвертере 25÷30 т шлака (полуфабриката).

Затем загружают 115 т лома и заливают 282 т чугуна с содержанием 0,65% Si, 0,28% Mn, 0,027% S и 0,042% Р.

По ходу продувки, начиная с 9 минуты, по израсходованию 11000-12000 м³ кислорода, то есть после пика максимального окисления углерода порциями по 2 т вводят 8 т извести (СаО) и 6 т ожелезненного доломита. По израсходованию 20800 м³ кислорода мы имели температуру стали на повалке 1670°С, химический состав стали: С=0,03%, Mn=0,03%, S=0,027%, Р=0,008%. В первой ковшевой пробе (до начала внепечной обработки металла) содержание S=0,019%, Р=0,019%, после дачи в ковш более 9,5 т ферросплавов химический анализ конечного шлака составил: СаО=43%, SiO₂=13%, MgO=12%, FeO=24%. По ходу плавки вводят магнийсодержащие материалы по особой схеме, чтобы обеспечивать содержание MgO в шлаке не менее 12%.

Если бы мы продули эту плавку по обычной технологии, т.е. затратили по 28-30 т шлакообразующих материалов при шихтовке по лому 100 т и по чугуну 300 т, кислорода на продувку потребовалось бы не менее 21500 м³.

Предлагаемый способ позволит получить экономию шлакообразующих материалов ≈ 50%, увеличить выход годного на 5-7%.

Способ производства стали в конвертере, включающий оставление в конвертере шлака предыдущей плавки, загрузку на шлак кальцийсодержащего материала, нанесение шлакового гарнисажа путем продувки шлака азотом, завалку лома, заливку чугуна, продувку ванны кислородом с изменением его расхода и положения фурмы над уровнем спокойной ванны, ввод по ходу плавки извести, выпуск стали, отличающийся тем, что в качестве кальцийсодержащего материала, загружаемого на шлак, используют известняк в количестве 20-34 кг/т стали, а по ходу плавки вводят известь вместе с доломитом при общем их количестве 17-40 кг/т стали.