Способ передела чугуна в конвертере

 

ОП ИСАНИ

Союз Советских

Социалистических

Ресаублик

Е „„931754

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву.— (22) Заявлено 04.06.80 (21) 2934422/22-02 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. К .

С 21 С 5/28

Гесудлрстеееый кюмитет

СССР (53) УДК 669.184. .244.66 (088.8 ) Опубликовано 30.05.82. Бюллетень № 20

Дата опубликования описания 05.06.82 пе делам лэебретеиий н еткрмтий (72) Авторы изобретения

А. Г. Чернятевич, Ю. И. Шиш, Ю. А. Коржавин, С.

А. С. Тартаковский, П. К. Лебедь и Ю. И. Г

t ь "Л

Дне ин кий ена Т ового асного Знамени (71) Заявитель продзерж с орд руд Кр индустриальный институт им. М. И. Арсеничева (54) СПОСОБ ПЕРЕДЕЛА ЧУГУНА В КОНВЕРТЕРЕ

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству стали в конвертерах.

Известны способы передела чугуна в сталь. по крторому продувку расплава в конвертерах ведут кислородом, подаваемым через днище, в оболочке защитной среды, например природного газа, пара, мазута и т. д. (1) .

К недостаткам этих способов относится снижение доли переплавляемого лома (на

5 — 6%), ухудшение условий шлакообразования и удаления вредных примесей по сравнению с процессами, в которых продувка металла в конвертерах ведется кислородом сверху.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемым результатам является способ передела чугуна в конвертере, включающий продувку жидкого металла кислородом сверху и снизу (2).

Недостаток способа заключается в том, что при продувке ванны сверху и снизу увеличивается скорость отходящих газов, что приводит к усиленному выносу металла из конвертера, не позволяет полностью использовать пропускную способность газоотводящего тракта и интенсифицировать процесс рафинирования чугуна.

Цель изобретения — повышение стойкости днища и интенсификация процесса передела чугуна в сталь.

Поставленная цель достигается тем, что в способе передела чугуна в конвертере, включающем продувку ванны жидкого металла струями кислорода сверху и одновременно струями кислорода, подаваемыми в среде защитного газа, снизу и регулирование расхода кислорода, подаваемого через форму верхнего дутья, продувку ведут с попарным пересечением в пределах ванны жидкого металла струй кислорода, подаваемых сверху и снизу, и регулируют положение фурмы верхнего дутья.

В течение 25=30% времени операции продувку ведут с расходом кислорода в

1,01 — 1,5 раза превышающим номинальный при положении фурмы верхнего дутья . над поверхностью ванны на уровне 41 — 60 приведенных калибров фурмы, а в остальное время с номинальным расходом кислорода при положении фурмы 15 — 40 калибров.

931754

Начиная с 80 — 85% времени операции и до ее завершения продувку снизу ведут с расходом кислорода в 1,01 — 1,8 раза превышающим номинальный.

Кроме того, в течение 25 — 30% времени операции продувку ведут при распределении подаваемого кислорода на верхнее и нижнее дутье в соотношении (1,01 — 1,3): 1, а в остальное время в соотношении (0,6—

1,0): 1.

Продувка ванны в течение 25--30% времени операции (времени окисления шлакообразующих примесей кремния и марганца) с расходом кислорода в 1,01 — 1,5 раза превышающим номинальный (расход кислорода, соответствующий максимальной пропускной способности газоотводящего тракта конвертора) при положении фурмы верхнего дутья над поверхностью ванны на уровне 41 — 60 приведенных калибров (диаметров сопла) обеспечивает более полное использование пропускной способности газоотводящего тракта конвертера и интенсификацию плавки в этот период операции. Дело в том, что при продувке с постоянным номинальным расходом кислорода, соответствующим максимальной пропускной способности газоотводящего тракта конвертера в период интенсивного обезуглероживания ванны (наибольшего газовыделения из конвертера), пропускная способность тракта используется неполностью в начальной и конечной стадии операции, когда значительная часть вдуваемого кислорода расходуется на окисление Si, Мп, P, Fe без выделения газа. Поэтому можно увеличить расход кислорода на продувку сверх номинального в начальной и конечной стадии операции и тем самым добиться более равномерного газовыделения из конвертера в ходе продувки, полного использования пропускной способности газоотводящего тракта и в конечном итоге интенсификации плавки.

При пересечении за счет встречного взаимодействия и торможения кислородных струй вблизи поверхности металлической ванны при предлагаемых условиях продувки в течение 25 — 30% времени операции обеспечивается такой характер продувки, который ведет к большему поступлению окислов железа в шлак, ускорению растворения извести, опережающему развитию дефосфорации по сравнению с обезуглероживанием ванны. Проведение продувки в остальное время операции с номинальным расходом кислорода при положении фурмы верхнего дутья

15 — 40 калибров обеспечивает полное использование пропускной способности газоотводящего тракта в период интенсивного окисления углерода при пересечении кислородных струй в глубинных слоях металлической ванны вблизи днища конвертера, ведущем к более «жесткой» продувке, а следовательно, к меньшему поступлению окислов в шлак, 5

25 зо

55 ускоренному развитию реакции обезуглероживания и растворения скрапа, получению на конечной стадии операции металла с низкой окисленностью.

Верхний предел превышения в 1,5 раза расхода кислорода над номинальным в течение 25 — 30% времени операции обусловлен максимально возможным газовыделением из конвертера в это время при переделе чугуна обычного состава. В случае превышения значения верхнего предела количество отходящих из конвертера газов превысит пропускную способность газоотводящего тракта, что повлечет за собой выбивание пламени и дыма из-под зонта, накрывающего горловину конвертера, и загрязнение окружающей среды на рабочей площадке цеха. При работе конвертера с уменьшением нижнего предела превышения (в 1,01 раза) расхода кислорода над номинальным наблюдается низкое использование пропускной способнбсти газоотводящего тракта, а отсюда и все отмеченные выше недостатки, соответствующее обычным условиям продувки с постоянным номинальным расходом кислорода.

Верхний предел положения фурмы верхнего дутья над ванной в 60 калибров в течение 25 — 30% времени операции ограничен условиями максимально возможного поступления окислов железа в шлак без образования выбросов при данных условиях продувки и превышение этого предела сопровождается черезмерным переокислением шлака, вспениванием последнего, образованием выбросов металло-шлаковой взвеси из конвертера и уменьшением выхода жидкой стали. Нижний предел положения фурмы верхнего дутья над ванной в 41 калибр в течение 25 — 30% времени операции обусловлен условиями минимально возможного поступления окислов железа в шлак без ухудшения процесса шлакообразования, при понижении его значения происходит обеднение шлака окислами железа, замедленное шлакообразование и удаление фосфора.

Верхний предел положения фурмы верхнего дутья над ванной в 40 калибров в остальное время операции ограничен условиями максимально возможного поступления окислов железа в шлак при интенсивном обезуглероживании ванны без образования выбросов. Превышение этого значения положения фурмы над ванной сопровождается развитием интенсивных выбросов шлако- металлической взвеси из конвертера и потерями металла. Нижний предел положения фурмы верхнего дутья над ванной в 15 калибров в остальное время операции ограничен условиями минимально возможного поступления окислов железа в шлак. При расположении фурмы над ванной ниже 15 калибров происходит обеднение шлака окислами железа, образуется гетерогенный шлак и вследствие продувки чистого зеркала ме931754 талла развивается интенсивный вынос последнего из конвертера с заметалливанием фурмы, горловины и котла-утилизатора конвертерного агрегата.

Продувка конвертерной ванны снизу с расходом кислорода в 1,01 — 1,8 раза превышающим номинальный, начиная с 80—

85О/о времени операции и до ее завершения, обеспечивает более полное использование пропускной способности газоотводящего тракта конвертера в окончательный период плавки, когда количество отходящих из конвертера газов существенно уменьшается изза пониженного содержания углерода в расплаве. Увеличение в 1,01 — 1,8 раза расхода кислорода на продувку над номинальным, начиная с 80 — 85О/р времени операции, позволяет приблизить газовыделение из конвертера до уровня, соответствующего периоду интенсивного окисления углерода и тем самым интенсифицировать процесс продувки и сократить продолжительность плавки.

Верхний предел увеличения расхода кислорода на продувку снизу (в 1,8 раза) над номинальным, начиная с 80 — 85О/р времени операции, ограничен пропускной способностью газоотводящего тракта конвертера при продувке металла с низким содержанием углерода.

В случае продувки с расходом кислорода, превышающим номинальный более чем в 1,8 раза, происходит выбивание пламени и дыма из-под зонта, накрывающего горловину конвертера, что ведет к нежелательному загрязнению атмосферы цеха.

Обоснование нижнего предела увеличения расхода кислорода на продувку (в 1,01 раза) над номинальным, начиная с 80 — 85О/р времени операции,.в точности соответствует вышеописанному обоснованию этой величины для начальных 25 — 30 /о времени операции.

Продувку в течение 25 — ЗОО/ц времени операции при распределении подаваемого кислорода на вер х нее и нижнее дутье в соотношении (1,01 — 1,3): 1, а в остальное время в соотношении (0,8 — 1,0): 1 позволяет регулировать условия встречного взаимодействия и торможения кислородных струй, подаваемых сверху и снизу, в пределах металлической ванны и тем самым оптимизировать процессы шлакообразования, растворения окрапа и окисления примесей.

Верхний предел превышения (в 1,3 раза) расхода кислорода, подаваемого сверху над нижним в течение 25 — ЗОО/о времени операции, обусловлен условиями минимально возможного поступления окислов железа в шлак при рекомендуемых условиях продувки без ухудшения процесса шлакообразования. В случае превышения этой величины верхнего предела встречное взаимодействие и торможение кислородных струй, 55

В металл 7 подаются струи 5 и 6 из фурм 3 и 4, установленных так, что их оси пересекаются в пределах металлической ванны 7. По ходу продувки изменяют поподаваемых сверху и снизу, осуществляе.ся в глубинных слоях металлической ванны, вблизи днища конвертера, что ведет к обеднению шлака окислами железа, ухудшению растворения извести и шлакообразования, замедлению окисления фосфора и серы. Нижний предел превышения (в 1,01 раза) расхода кислорода, подаваемого сверху в течение 25 — 30 /О времени операции, обусловлен условиями максимально возможного пос1О тупления окислов железа в шлак при рекомендуемых условиях продувки без образования выбросов.

При уменьшении этой величины нижнего предела встречное взаимодействие и торможение кислородных струй, подаваемых сверху и снизу в течение 25 — 30/о времени операции, осуществляется вблизи поверхности металлической ванны, что ведет к черезмерному обогащению шлака окислами железа, образованию интенсивных выброгю сов металло-шлаковой эмульсии и уменьшению выхода жидкой стали.

Продувка в течение остального времени операции при распределении подаваемого кислорода на верхнее и нижнее дутье в соотношении 1: 1 (верхний предел) обусловлена условиями максимального поступления окислов углерода без образования выбросов. В случае превышения расхода кислорода, подаваемого сверху над нижним, происходит при выбранных условиях продувки встречное взаимодействие и торможезо ние кислородных струй, направленных сверху и снизу, вблизи поверхности металлической ванны, что сопровождается переокислением шлака и образованием выбросов. Нижний предел (0,8 — 1) распределения подаваемого кислорода на верхнее и нижнее дутье выбран исходя из условий минимального поступления окислов железа в шлак. При уменьшении величины нижнего предела подачи кислорода сверху встречное взаимодействие и торможение кислородных струй

4о при выбранных условиях продувки происходит в глубинных слоях металлической ванны, что ведет к обеднению шлака окислами железа и продувке чистого зеркала металла с образованием интенсивных выносов, заметалливанием фурмы, горловины кон45 вертера и котла-утилизатора.

На чертеже изображена схема осуществления способа.

В днище I конвертера 2 установлены газокислородные стационарные фурмы 3, а

5О сверху введена фурма 4. Из фурмы 3 истекают струи 5, из фурмы 4 истекают струи 6 в металл 7.

Способ осуществляется следующим образом.

931754

Формула изобретения ложение фурмы 4 и расход кислорода через фурмы 3 и 4.

Пример. Предлагаемый способ передела чугуна осуществляют в 150 кг лабораторном конвертере, оснащенном оборудованием для продувки жидкого металла кислородом сверху и одновременно кислородом снизу, подаваемым в оболочке природного газа.

Газоотводящий тракт конвертера рассчитан на номинальный расход кислорода (g ном)

0,676 мз /мин при пиковом (максимальном) обезуглероживании ванны. Опытные плавки проводят с размещением в днище конвертера четырех топливно-кислородйых форм типа «труба в трубе» при соответствующей продувке сверху кислородом через четырехсопловую фурму. В каждом случае расположение сопел в днище конвертера и в фурме верхнего дутья обеспечивает при продувке условия встречного внедрения кислородных струй в пределах металлической ванны.

Диаметр цилиндрического сопла составляет 1,7 мм. Ширина кольцевой щели для подачи природного газа, выполняющего роль защитной среды, равна 0,1 мм. Расход защитной среды 5о/о от массы подаваемого кислорода.

Использование предлагаемого способа передела чугуна в конвертере обеспечивает сокращение продолжительности продувки на

1 — 1,5 мин, увеличение металла на 5 5—

21,9 /о и повышение экономической эффек-. тивности процесса.

1. Способ передела чугуна в конвертере, включающий продувку ванны жидкого металла струями кислорода сверху и одновременно струями кислорода, подаваемыми в среде защитного газа, снизу и регулирование, расхода кислорода, подаваемого через форму верхнего дутья, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости днища и интенсификации процесса, продувку ведут с попарным пересечением в пределах ванны жидкого металла струй кислорода, подаваемых сверху и снизу, и регулируют положения фурмы верхнего дутья.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в течение 25 — 30о/о времени операции продувку ведут с расходом кислорода в

1,01 — 1,5 раза превышающим номинальный при положении фурмы верхнего дутья над поверхностью ванны на уровне 41 — 60 приведенных калибров фурмы, а в остальное время с номинальным расходом кислорода при положении фурмы 15 — 40 калибров.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что начиная с 80 — 85о/о-ного времени операции и до ее завершения продувку снизу ведут с расходом кислорода в 1,01 — 1,8 раза превышающим номинальной.

4. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в течение 25 — 30о/о времени операции продувку ведут при распределении подаваемого кислорода на верхнее и нижнее дутье в соотношении (1,01 — 1,3): 1, а в остальное время в соотношении (0,6 — 1,0): 1.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе зп 1. Итоги науки и техники. Производство чугуна и стали. М., ВНИИТИ, 1978, т. 10, с. 67 — 142.

2. Авторское свидетельство СССР № 499311, кл. С 21 С 5/28, 1976.

ВНИИПИ Заказ Зббб/32 тираж 587 Поднисное

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4