RU1774958C

RU1774958C - Method of smelting steel in two-vat smelting unit

Info

Publication number: RU1774958C
Application number: SU904799946A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Иванович Мастицкий; Анатолий Андреевич Курдюков; Александр Михайлович Поживанов; Олег Васильевич Филонов; Сергей Павлович Терзиян; Николай Михайлович Скороход; Александр Иванович Кущенко; Борис Александрович Дворядкин; Юрий Георгиевич Праулин
Original assignee: Анатолий Иванович Мастицкий
Priority date: 1990-03-06
Filing date: 1990-03-06
Publication date: 1992-11-07

Abstract

Использование: в металлургии. Сущность изобретени : по окончании продувки ванны, кислородом, заканчивающей за 5-7 мин до раскислени стали в печи или выпуска плавки, осуществл ют нагрев шлака топливокислородным факелом с удельной тепловой мощностью 0,06-0,16 МВт/т стали . Расход кислорода дл сжигани топлива устанавливают равным 0,7-0,9 от стехиометрически необходимого. Тепловую мощность топливокислородного факела устанавливают в зависимости от содержани углерода в металле в момент окончани продувки по соотношению N (0,008...0.012)+ (0,005...0.007), где N -удельна теплова мощность топливокислородного факела, МВт/т стали; С-концентраци углерода в металле в момент окончани продувки мас.%; (0,008...0,012) и Usage: in metallurgy. SUMMARY OF THE INVENTION: at the end of the bath purge, with oxygen ending 5-7 minutes before the steel is deoxidized in the furnace or the smelter is exhausted, the slag is heated with an oxygen-oxygen torch with a specific heat output of 0.06-0.16 MW / t of steel. The oxygen consumption for fuel combustion is set equal to 0.7-0.9 of the stoichiometrically necessary. The thermal power of the fuel-oxygen torch is set depending on the carbon content in the metal at the time of purging at the ratio N (0.008 ... 0.012) + (0.005 ... 0.007), where N is the specific heat power of the fuel-oxygen torch, MW / t of steel; C-concentration of carbon in the metal at the end of the purge, wt.%; (0.008 ... 0.012) and

Description

Изобретение относитс к черной металлургии , в частности к способам выплавки стали в двухванных сталеплавильных агрегатах .The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to methods for steel smelting in twin-shaft steelmaking units.

Известен способ выплавки стали в двух- ванном сталеплавильном агрегате (ДСА), включающий продувку ванны кислородом, причем данное техническое решение рекомендует выбирать момент прекращени продувки, исход из необходимости обеспечени нужного нагрева ванны к концу периода доводки и длительности послепро- дувочного периода до ввода раскислителей не менее 5 мин. (Типова технологическа инструкци по выплавке спокойной, полуспокойной и кип щей стали в двухванныхA known method of steelmaking in a twin-steelmaking unit (DSA), including purging the bath with oxygen, moreover, this technical solution recommends choosing the moment of stopping purging, based on the need to ensure the necessary heating of the bath by the end of the finishing period and the duration of the post-blowing period before introducing deoxidizing agents less than 5 min (Typical technological instructions for the smelting of calm, semi-quiet and boiling steel in two

сталеплавильных агрегатах. ТТИ 5.5-14- 85,стр.11 Москва 1985 г.).steelmaking units. TTI 5.5-14- 85, p. 11 Moscow 1985).

Наиболее близким к за вл емому по технологической сущности и достигаемому эффекту вл етс способ выплавки стали в двухванном сталеплавильном агрегате, по которому продувка металла кислородом дл всех марок стали должна быть закончена не позднее чем за 5 мин до раскислени в печи или выпуска плавки при ковшевом раскислении . (Технологическа инструкци Магнитогорского металлургического комбината Выплавка стали в двухванных печах, СТИ- 2-79, Магнитогорск, 1979 г., стр.16.).The closest to the claimed technological essence and the achieved effect is a method of steel smelting in a two-steel steelmaking unit, in which the metal purge with oxygen for all steel grades must be completed no later than 5 minutes before deoxidation in the furnace or melting during ladle deoxidation . (Technological instruction of the Magnitogorsk Metallurgical Combine Steel smelting in twin-shaft furnaces, STI-2-79, Magnitogorsk, 1979, p.16.).

Недостатком известного способа вл етс низка эффективность, выражающа с в слабом снижении окисленности шлака иThe disadvantage of this method is the low efficiency, expressed in a slight decrease in the oxidation of slag and

22

ю елy eat

0000

СА) CA)

сопутствующем высоком угаре ферросплавов , низком выходе годного, а при чрезмерном повышении длительности по- слепродувочного периода - снижение про- извбдительности агрегата.concomitant high burnout of ferroalloys, low yield, and with an excessive increase in the duration of the post-purge period, a decrease in the unit's efficiency.

Целью изобретени вл етс снижение угара ферросплавов и увеличение выхода годной стали.The aim of the invention is to reduce the loss of ferroalloys and increase the yield of steel.

Поставленна цель достигаетс тем, что по способу выплавки стали в двухванном сталеплаоильном агрегате, включающем продувку металла кислородом, заканчивающуюс не позднее чем за 5 мин до раскислени в печи или выпуска плавки, по окончании продувки ванны кислородом осу- ществл ют нагрев шлака топливокислород- ным факелом с удельной тепловой мощностью 0,Об...0,16 МВт на 1 т стали, причем расход кислорода дл сжигани топлива устанавливают равным 0,7,..0,9 стехиомет- рически необходимого, а тепловую мощность в указанных пределах устанавливают в зависимости от содержани углерода в металле в момент окончани продувки по соотношениюThis goal is achieved by the fact that according to the method of steel smelting in a twin-shaft steel-smelting unit, including metal blowing with oxygen, which ends no later than 5 minutes before deoxidation in the furnace or melting, after the bath is blown with oxygen, the slag is heated with an oxygen-oxygen torch with a specific heat capacity of 0, Ob ... 0.16 MW per 1 ton of steel, and the oxygen consumption for fuel combustion is set equal to 0.7, .. 0.9 stoichiometrically necessary, and the heat power within the specified limits is set to depending on the carbon content in the metal at the time of completion of purging according to the ratio

N-(o.oo8..,o.oi2;.I-0-005-r-0-007),N- (o.oo8 .., o.oi2; .I-0-005-r-0-007),

I JI j

где N - удельна теплова мощность факе- ла, МВт/т; where N is the specific thermal power of the torch, MW / t;

С - концентраци углерода в момент окончани продувки,%;C is the carbon concentration at the end of purging,%;

(0-008...0,012) и (0,005..,0,007) - эмпирические коэффициенты, МВт/т и % МВт/т соответственно.(0-008 ... 0.012) and (0.005 .., 0.007) are empirical coefficients, MW / t and% MW / t, respectively.

По окончании продувки при выдержке металла в печи до раскислени или выпуска происходит самораскисление металла растворенным углеродом и параллельное сни- жение окисленности шлака в св зи с приблих ением к равновесию концентраций углерода и кислорода в металле, а также концентрации кислорода в металле и шлаке. Без прин ти специальных мер этот про- цесс протекает медленно в диффузионном режиме, поэтому за приемлемый по производственным причинам послепродувочный период концентраци кислорода в металле и шлаке снижаетс незначительно. Сущест венно интенсифицировать процессы само- раскислени ванны может интенсивный нагрев шлака. Лимитирующим звеном процесса самораскислени ванны вл етс перераспределение кислорода между металлом и шлаком. Дл интенсификации этого процесса предлагаетс кратковременный форсированный нагрев шлака топ- ливокмслородным факелом большой мощности, Особенностью этого нагрева вл етс создание в печи восстановительной атмосферы за счет некоторого избытка топлива в факеле, что обеспечивает раскисление шлака не только за счет углерода металлической ванны, но и за счет восстановлени окислов железа топливом. Дл рационального использовани топлива и сокращени продолжительности послепро- дувочного периода необходимо дифференцировать тепловую мощность факела в зависимости от содержани углерода в конце продувки. Это вызвано тем, что при более высоком содержании углерода процессы самораскислени протекают более интенсивно , и достаточно ограниченной тепловой мощности факела дл проведени их в ограниченное врем . При низком содержании углерода необходим существенно более интенсивный прогрев дл обеспеченил снижени переокисленности ванны и сохранени высокой производительности стеклоплавильного агрегата. При удельной тепловой мощности факела менее 0,06 МВт/т не обеспечиваетс заметного нагрева шлака, тепло расходуетс на компенсацию тепловых потерь агрегата. При этом невозможно уменьшить окисленность ванны без снижени производительности агрегата.At the end of the purge, when the metal is held in the furnace until it is deoxidized or exhausted, the metal self-oxidizes with dissolved carbon and simultaneously reduces the oxidation of the slag due to the equilibrium of the concentrations of carbon and oxygen in the metal, as well as the concentration of oxygen in the metal and slag. Without special measures, this process proceeds slowly in the diffusion mode; therefore, the oxygen concentration in the metal and slag decreases insignificantly during the post-purge period acceptable for industrial reasons. Intensive heating of the slag can significantly intensify the self-oxidation of the bath. The limiting part of the bath self-oxidation process is the redistribution of oxygen between the metal and slag. To intensify this process, a short-term forced heating of the slag with a large-capacity fuel-oxygen torch is proposed. A feature of this heating is the creation of a reducing atmosphere in the furnace due to some excess fuel in the torch, which ensures the slag deoxidation not only due to the carbon of the metal bath, but also due to reduction of iron oxides with fuel. In order to rationally use fuel and reduce the duration of the post-blowing period, it is necessary to differentiate the heat output of the flare depending on the carbon content at the end of the purge. This is due to the fact that, at a higher carbon content, the self-oxidation processes proceed more intensively, and the thermal power of the flame is sufficiently limited to carry them out for a limited time. At a low carbon content, substantially more intense heating is required to ensure a reduction in the bath's peroxidation and to maintain high performance of the glass melting unit. When the specific heat of the flame is less than 0.06 MW / t, noticeable heating of the slag is not provided, the heat is used to compensate for the heat loss of the unit. At the same time, it is impossible to reduce the oxidation of the bath without reducing the productivity of the unit.

При удельной тепловой мощности более 0,16 МВт на 1 т стали нагрев шлака ухудшаетс вследствие его интенсивного вспенивани . При этом снижаетс как скорость теплопередачи от поверхности шлака в его объем, так и скорость снижени окисленности шлака. В обоих случа х высока окисленность шлака приводит к повышенному угару ферросплавов и снижению выхода годной стали.With a specific heat output of more than 0.16 MW per ton of steel, the heating of the slag deteriorates due to its intense foaming. This decreases both the rate of heat transfer from the surface of the slag to its volume and the rate of decrease in the oxidation of the slag. In both cases, the high oxidation of the slag leads to increased burning of ferroalloys and a decrease in the yield of steel.

При расходе кислорода менее 0,7 от сте- хиометрически необходимого дл полного сжигани топлква чрезмерно снижаетс теплова мощность факела из-за неполного сгорани топлива и повышаетс содержание водорода в газовой фазе, что ведет к насыщению им металла и снижению выхода годной стали за смет увеличени брака. При расходе кислорода более 0,9 от стехиомет- рически необходимого уменьшаетс восстановительный потенциал газовой фазы, что ведет к снижению степени приближени системы к равновесию, способствует повышению расхода ферорасплавов вследствие повышенного их угара и уменьшает выход годной стали.When the oxygen flow rate is less than 0.7 of the stoichiometrically necessary for complete fuel combustion, the heat capacity of the flame is excessively reduced due to incomplete combustion of the fuel and the hydrogen content in the gas phase increases, which leads to metal saturation and lower yield of steel due to increased rejects . When the oxygen flow rate is more than 0.9 from the stoichiometrically necessary, the reduction potential of the gas phase decreases, which leads to a decrease in the degree of approximation of the system to equilibrium, contributes to an increase in the consumption of ferroalloys due to their increased burnout, and reduces the yield of steel.

Исследовани процесса самораскислени ванны показали, что интенсивность этого процесса в существенной степени определ етс концентрацией углерода в металле . Чем больше концентраци углерода, тем интенсивнее идет процесс снижени Studies of the self-oxidation process of the bath have shown that the intensity of this process is substantially determined by the concentration of carbon in the metal. The higher the carbon concentration, the more intensive the reduction process.

окисленное™ и тем меньше избыточного тепла необходимо подвести к ванне дл быстрого приближени системы к состо нию равновеси . Таким образом, зависимость тепловой мощности факела от концентра- ции углерода имеет обратно пропорциональный характер типаoxidized ™ and the less excess heat must be brought into the bath to quickly bring the system to equilibrium. Thus, the dependence of the thermal power of the plume on the carbon concentration is inversely proportional to the type

N-A+-I-.N-A + -I-.

Экспериментально установлено, что оптимальными значени ми коэффициентов вл ютс : А (0,008 ... 0,12), МВт/т; В(0,005...0,007),% МВт/т,It has been experimentally established that the optimal values of the coefficients are: A (0.008 ... 0.12), MW / t; V (0.005 ... 0.007),% MW / t,

При значении первого коэффициента уравнени менее 0,008 уровень тепловой мощности ниже оптимального, что приводит к прекращению самораскислени ванны , снижению выхода годной стали и повышенному угару ферросплавов, При значении первого коэффициента более 0,012 повышаетс теплова мощность факела сверх оптимальных значений, что приводит к бурному протеканию реакции раскисле- ни , вспениванию и снижению скорости объемного прогрева шлака.When the value of the first coefficient of the equation is less than 0.008, the thermal power level is lower than the optimum, which leads to the termination of self-oxidation of the bath, lower yield of steel and increased burning of ferroalloys. When the value of the first coefficient is more than 0.012, the heat capacity of the flame increases beyond optimal values, which leads to a violent reaction - neither, foaming and reducing the speed of volumetric heating of the slag.

При значении второго эмпирического коэффициента менее 0,005 вли ние остаточного содержани углерода в металле на ин- тенсивность самораскислени ванны оказываетс заниженным по сравнению с практически возможным. Расход топлива при этом недостаточен дл проведени раскислени ванны. При значении второго ко- эффициента более 0,007 теплова мощность превышает достаточные значени , что ведет к перерасходу топлива, насыщению ван- ны водородом, вспениванию шлака и снижению выхода годного за счет возраста- ни брака.When the value of the second empirical coefficient is less than 0.005, the influence of the residual carbon content in the metal on the self-oxidation rate of the bath is underestimated in comparison with the practically possible one. However, fuel consumption is insufficient for deoxidizing the bath. When the value of the second coefficient is more than 0.007, the thermal power exceeds sufficient values, which leads to an excessive consumption of fuel, saturation of the bath with hydrogen, foaming of slag and a decrease in the yield due to increased rejects.

Таким образом, при всех запредельных значени х за вл емых признаков повышаетс угар ферросплавов и уменьшаетс выход годной стали.Thus, for all the outrageous values of the claimed features, the burning of ferroalloys increases and the yield of steel decreases.

Пример. Сталь марки 09Г2С выплавл ли в двухванном сталеплавильном агрегате 2 х 300 т. При проведении опытных плавок использовали стандартную шихтовку плавки - 125 т металлолома с насыпной массой 1,15 т/м3 и 210 т чугуна с содержанием 3,9-4,1 % углерода, 0,7-0,8 % кремни и 0,2-0,3% марганца. В состав закаливаемой шихты водили 8 т извести. Продувку ванны кислородом осуществл ли после слива чугу- на с интенсивностью 7000 м3/ч. Продувку осуществл ли после слива чугуна с интенсивностью 7000 м /ч. Продувку осуществл ли до получени температуры жидкой стали 1620°С. После достижени заданной темпе5 Example. 09G2S grade steel was smelted in a two-shaft steelmaking unit 2 x 300 tons. When conducting experimental melts, a standard melting charge was used - 125 tons of scrap metal with a bulk density of 1.15 tons / m3 and 210 tons of cast iron with a content of 3.9-4.1% carbon 0.7-0.8% silicon and 0.2-0.3% manganese. The composition of the hardened charge was driven 8 tons of lime. The bath was purged with oxygen after casting iron with an intensity of 7000 m3 / h. A purge was carried out after the cast iron was drained at an intensity of 7000 m / h. The purge was carried out until the temperature of the liquid steel was 1620 ° C. After reaching the set pace 5

00

55

0 5 0 5

0 5 0 0 5 0

55

0 0

ратуры фурмы поднимали и включали сводовые газокислородные горелки, регулиру тепловую мощность факела и коэффициент избытка кислорода. Раскисление производили в ковше силикомарганцем (бт и 65% ферросилицием (1,5 т). Усвоение элементов определ ли как отношение массы введенных элементов раскислителей к массе элементов , присутствующих в готовой стали. Выход годного определ ли как отношение массы годных слитков или сл бов к массе металлошихты. Во всех случа х с целью предотвращени снижени производительности печи выдержку металла после оконча- ни продувки до начала выпуска устанавливали равной 10 мин.The tuyere lances lifted and included vaulted oxygen burners, controlling the thermal power of the torch and the coefficient of excess oxygen. Deoxidation was carried out in the ladle with silicomanganese (bt and 65% ferrosilicon (1.5 t). The assimilation of elements was determined as the ratio of the mass of introduced deoxidizing elements to the mass of elements present in the finished steel. The yield was determined as the ratio of the weight of suitable ingots or slabs to In all cases, in order to prevent a decrease in furnace productivity, the exposure of the metal after completion of purging before the start of production was set to 10 minutes.

Использование предлагаемого способа при за вл емых значени х режимных параметров обеспечивает существенное снижение угара ферросплавов и увеличение выхода годной стали. За вл емое изобретение регламентирует восстановительный потенциал факела в п-ослепродувочный период и оптимальные пределы его тепловой мощности, причем внутри этих пределов теплова мощность факела в каждом конкретном случае определ етс не произвольно , а в соответствии с остаточным содержанием углерода в металле по окончании продувки.Using the proposed method with the declared values of operating parameters provides a significant reduction in the burning of ferroalloys and an increase in the yield of steel. The claimed invention regulates the recovery potential of the flare during the p-blind flushing period and the optimal limits of its thermal power, and within these limits the thermal power of the flare in each case is determined not arbitrarily, but in accordance with the residual carbon content in the metal at the end of the purge.

Экономическа эффективность использовани за вл емого способа составл ет 0,92 руб/т стали.The economic efficiency of using the claimed method is 0.92 rub / t of steel.

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION A method of steel smelting in a twin-shaft steelmaking unit, including metal blowing with oxygen, ending 5-7 minutes before steel is oxidized in the furnace or melting is released, slag is heated with an oxygen-oxygen torch, characterized in that, in order to reduce the loss of ferroalloys and increase the yield of steel , the slag is heated after the bath has been purged with oxygen with an oxygen-fuel torch with a specific heat capacity of 0.06-0.16 MW per ton of metal mass of the charge, while the oxygen consumption for fuel combustion is established vayut equal to 0.7-0.9 of the stoichiometric required, and the heat output in the range indicated is set, depending on the carbon content in the metal at the time of completion of the purging ratio

N- (0.008 ... 0.012) H- -., 0: 0071

I j

where N is the specific thermal power of the fuel-oxygen flame, MW / t of metal;

7 17749588

C is the carbon concentration in the metal (0.008 ... 0.012) and (0.005 ... 0.007) is empiric at the moment of the end of the purge,% by the coefficients of coefficients, MW / t and% xMW / Tse; respectively.