RU2125099C1

RU2125099C1 - Method of steel melting in converter

Info

Publication number: RU2125099C1
Application number: RU97117378A
Authority: RU
Inventors: С.М. Чумаков; И.И. Фогельзанг; Ю.Н. Давыдов; С.Д. Зинченко
Original assignee: Открытое акционерное общество "Северсталь"
Priority date: 1997-10-22
Filing date: 1997-10-22
Publication date: 1999-01-20

Abstract

FIELD: ferrous metallurgy, more specifically, steel making in converters; may be used in conversion of low-manganese iron. SUBSTANCE: method includes charging of metal scrap, pouring of hot metal, blowing of metal with oxygen. Blowing of metal with oxygen is started with lance position with respect to quiet bath level of 48-52 calibers and executed during the first 3-6% of total blowing time. Oxygen blast pressure onto metal is 5.0-7.5 GPa. The oxygen blast pressure is increased every 1-3% of the total blowing time by the formula specified in the invention description. After consumption of oxygen in the amount of 13-16 cu.m/t of steel, the lance is set to the working position. EFFECT: increased yield of product metal and lining stability, higher converter output and reduced consumption of alloying and reducing agents and hot metal. 1 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к производству стали в кислородных конвертерах, и может быть использовано при переделе низкомарганцовистого чугуна. The invention relates to ferrous metallurgy, and more particularly to the production of steel in oxygen converters, and can be used in the redistribution of low manganese cast iron.

Известен способ производства стали в кислородном конвертере, включающий завалку скрапа, заливу чугуна, присадку извести, плавикового шпата, марганцевой руды и продувку ванны кислородом, при осуществлении которого известь и плавиковый шпат вводят последовательно порциями по ходу продувки, а марганцевую руду присаживают по истечении 2/3 длительности и не позже чем за 4 мин до окончания продувки в количестве, определяемом заданным содержанием марганца в конечном металле. (Авторское свидетельство СССР N 293441, кл. C 21 C 5/28). Недостатком данного способа является неудовлетворительное шлакообразование в первом периоде плавки, особенно при переделе низкомарганцовистого чугуна, в результате чего наблюдается повышенный вынос капель металла, что приводит к снижению выхода металла и сильному заметалливанию кислородных фурм и кессонов. There is a method of steel production in an oxygen converter, including scrap scraping, cast iron pouring, lime, fluorspar, manganese ore additives and oxygen purging of the bath, during which lime and fluorspar are introduced sequentially in portions along the blowing process, and manganese ore is planted after 2 / 3 durations and no later than 4 minutes before the end of the purge in an amount determined by the specified content of manganese in the final metal. (USSR Author's Certificate N 293441, class C 21 C 5/28). The disadvantage of this method is the unsatisfactory slag formation in the first melting period, especially during the redistribution of low manganese cast iron, as a result of which there is an increased removal of metal droplets, which leads to a decrease in the yield of metal and a strong noticeability of oxygen tuyeres and caissons.

Известен способ передела низкомарганцовистого чугуна с содержанием марганца менее 0,3% в конвертере, включающий завалку скрапа, присадку марганецсодержащего материала в завалку в количестве 70-80% от его общего расхода, заливку чугуна, присадку извести, разжижителей, продувку ванны кислородом, присадку остальной части марганецсодержащего материала по истечении 50-60% длительности продувки. A known method of redistributing low manganese cast iron with a manganese content of less than 0.3% in the converter, including filling scrap, adding manganese-containing material to the filling in an amount of 70-80% of its total consumption, casting iron, an additive for lime, thinners, blowing a bath with oxygen, the rest parts of manganese-containing material after 50-60% of the purge time.

Недостатком данного способа является повышенный расход чугуна, т.к. для нагрева и расплавления присаживаемого марганецсодержащего материала затрачивается значительное количество тепла. Кроме того, данный способ требует наличия специальных складов и бункеров для хранения и использования марганецсодержащих материалов, что приводит к повышению себестоимости стали. The disadvantage of this method is the increased consumption of cast iron, because a significant amount of heat is expended to heat and melt the seated manganese-containing material. In addition, this method requires the presence of special warehouses and bunkers for storage and use of manganese-containing materials, which leads to an increase in the cost of steel.

Известен способ выплавки стали в кислородном конвертере, включающий присадку извести на дно конвертера в количестве 40-50% от суммарного ее расхода на плавку, завалку лома, заливку чугуна, продувку металла кислородом в первые 10-15% времени с расстояния 65-75 приведенных калибров фурмы от уровня спокойной ванны, в последующие 15-30% времени от начала продувки ее ведут с расстояния 35-40 приведенных калибров, присаживают твердое топливо в количестве 0,5-3,5% от массы металло-шихты в последующие 30-60% времени от начала продувки и продувку в это период ведут с расстояния 65-75 приведенных калибров, после чего продолжают продувку с расстояния 35-40 приведенных калибров до конца плавки (Авторское свидетельство СССР N 1298256, C 21 С 5/28, 1985). A known method of steelmaking in an oxygen converter, comprising an additive of lime to the bottom of the converter in an amount of 40-50% of its total consumption for melting, scrap filling, cast iron pouring, metal purging with oxygen in the first 10-15% of the time from a distance of 65-75 calibrated calibres tuyeres from the level of a calm bath, in the next 15-30% of the time from the start of purging it is conducted from a distance of 35-40 given calibers, solid fuel is planted in an amount of 0.5-3.5% by weight of the metal charge in the next 30-60% time from the start of purging and purging during this period distances of 65-75 reduced calibers, after which they continue to purge from a distance of 35-40 reduced calibers to the end of melting (USSR Author's Certificate N 1298256, C 21 С 5/28, 1985).

Недостатком данного способа является низкая стойкость футеровки горловины конвертера, т.к. формирование первичного шлака осуществляется в процессе кислородной продувки при длительном нахождении кислородной фурмы в зоне горловины конвертера и верхней части цилиндрической футеровки конвертера, в результате чего футеровка подвергается негативному прямому влиянию высокотемпературного факела и кислородных струй. The disadvantage of this method is the low resistance of the lining of the neck of the Converter, because The formation of primary slag is carried out in the process of oxygen purging with a long stay of the oxygen lance in the neck of the converter and the upper part of the cylindrical lining of the converter, as a result of which the lining is negatively affected by the high-temperature plume and oxygen jets.

Кроме того, данный способ приводит к снижению выхода металла и стойкости цилиндрической футеровки конвертера вследствие того, что кислородная продувка в течение всей плавки ведется при более высоком положении фурмы относительно уровня спокойной ванны и повышенной окисленности шлака, что подтверждается данными в описании примеров осуществления способа. In addition, this method leads to a decrease in the metal yield and the resistance of the cylindrical lining of the converter due to the fact that oxygen blowing during the entire melting is carried out at a higher position of the tuyere relative to the level of a calm bath and increased slag oxidation, which is confirmed by the data in the description of the process examples.

Повышенное положение кислородной фурмы в процессе всей продувки и отсутствие регламентированных пределов по интенсивности кислородной продувки приводят часто к перекислению шлака и выбросам, переливам через горловину шлакометаллической эмульсии, что существенно снижает выход металла. The increased position of the oxygen lance during the entire purge process and the absence of regulated limits on the intensity of oxygen purge often lead to slag oxidation and emissions, overflow through the neck of the slag-metal emulsion, which significantly reduces the metal yield.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ конвертерной плавки, включающий завалку лома, заливку чугуна, продувку металла кислородом в первые 15-20% времени продувки при высоте фурмы над уровнем металла 50-80 калибров, в остальное время 15-30 калибров, а интенсивность продувки во втором и третьем периодах плавки снижают на 20-30% и 10-18% от первоначальной (Авторское свидетельство СССР N 990826, C 21 С 5/32, 1981). The closest to the proposed invention in terms of technical essence and the achieved result is a converter smelting method, including scrap filling, cast iron casting, metal purging with oxygen in the first 15-20% of the purge time at a tuyere height above the metal level of 50-80 calibers, the rest of the time 15- 30 calibers, and the purge intensity in the second and third periods of melting is reduced by 20-30% and 10-18% of the original (USSR Author's Certificate N 990826, C 21 C 5/32, 1981).

Недостатком данного способа является низкая стойкость футеровки конвертеров вследствие того, что формирование первичного шлака осуществляется при очень высоком положении фурмы относительно уровня ванны. В результате этого снижается стойкость футеровки горловины и верхней части цилиндрической футеровки конвертера из-за прямого агрессивного влияния высокотемпературного факела и кислородных струй. The disadvantage of this method is the low resistance of the lining of the converters due to the fact that the formation of primary slag is carried out at a very high position of the lance relative to the level of the bath. As a result, the durability of the neck lining and the upper part of the cylindrical lining of the converter is reduced due to the direct aggressive influence of the high-temperature plume and oxygen jets.

Недостатком данного способа является также низкий выход металла, заметалливание кислородных фурм и кессона из-за неудовлетворительного формирования первичного шлака, выбросов металла и переливов через горловину шлакометаллической эмульсии. Это происходит вследствие того, что при регламентированном положении кислородной фурмы относительно уровня ванны отсутствуют регламентированные пределы по интенсивности кислородной продувки. В описании сущности изобретения описывается, что 30% от общего времени продувки - продувку ведут с допустимым расходом кислорода, определяемым пропускной способностью газоотводящего тракта. Однако, сама кислородная фурма представляет собой устройство, конструкция которой при подаче через нее кислорода "работает" в определенных пределах истечения кислорода, нарушение ничего предела которого, обычно, приводит к прогару фурмы, а при нарушении верхнего предела, происходит срыв кислородных шлангов из-за ограниченной пропускной способности фурмы. Поэтому описанная в прототипе технология продувки в первый период плавки с расходом кислорода, определяемым пропускной способностью газоотводящего тракта, на практике конвертерного производства обычно не используется из-за недостаточной обеспеченности фурм конструктивно по их пропускной способности и высокой сложности управления ведения плавки при очень высоких интенсивностях кислорода. В связи с этим можно признать, что в прототипе формирование первичного шлака в практике конвертерного производства осуществляется с максимальной интенсивностью кислородной продувки, являющейся предельной для конструкции используемой фурмы. The disadvantage of this method is the low metal yield, oversized oxygen tuyeres and caisson due to unsatisfactory primary slag formation, metal emissions and overflows through the neck of a slag-metal emulsion. This is due to the fact that with the regulated position of the oxygen tuyere relative to the level of the bath, there are no regulated limits on the intensity of the oxygen purge. The description of the essence of the invention describes that 30% of the total purge time - purge is carried out with an allowable oxygen flow rate, determined by the capacity of the exhaust pipe. However, the oxygen lance itself is a device, the design of which, when oxygen is supplied through it, “works” within certain limits of the oxygen outflow, violation of which, if anything, leads to burnout of the lance, and if the upper limit is violated, oxygen hoses break down due to limited lance capacity. Therefore, the purge technology described in the prototype for the first melting period with an oxygen flow rate determined by the capacity of the exhaust gas duct is not usually used in converter production because of the insufficient provision of tuyeres in terms of their capacity and high complexity of controlling melting at very high oxygen intensities. In this regard, it can be recognized that in the prototype the formation of primary slag in the practice of converter production is carried out with a maximum intensity of oxygen purge, which is the limit for the design of the used lance.

Снижение положения фурмы по истечении 15% времени продувки более чем в 3 раза (с 50-80 до 15 калибров) приводит часто к ударам фурмы о лом, выводу фурмы из строя и создания аварийной ситуации на конвертере. Кроме этого, резкое опускание фурмы приводит к образованию большого количества капель металла большого диаметра, образующихся от удара кислородной струи о жидкий металл и попадающих в шлак. В связи с тем, что капли металла имеют высокое содержание углерода, это при взаимодействии с высокоокисленным шлаком приводит к его вспениванию, а в период интенсивного окисления углерода к выбросам металла и шлака из конвертера, что снижает выход металла, приводит к вынужденному аварийному прекращению продувки и скачиванию шлака. Это влечет за собой снижение температуры металла, додувкам, повышенному расходу раскислителей и легирующих, увеличивает цикл плавки и снижает производительность конвертеров и стойкость футеровки. Reducing the position of the lance after 15% of the purge time by more than 3 times (from 50-80 to 15 gauges) often leads to blows of the lance on the scrap, disable the lance and create an emergency on the converter. In addition, a sharp lowering of the lance leads to the formation of a large number of droplets of metal of large diameter, formed from the impact of an oxygen stream on a liquid metal and falling into slag. Due to the fact that metal droplets have a high carbon content, this, when interacting with highly oxidized slag, leads to its foaming, and during the period of intense carbon oxidation, to metal and slag emissions from the converter, which reduces the metal yield, leads to a forced emergency stop of purging and slag loading. This entails a decrease in metal temperature, blowdowns, increased consumption of deoxidizers and alloys, increases the melting cycle and reduces the performance of converters and the durability of the lining.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в увеличении выхода металла, стойкости футеровки и производительности конвертеров, снижении расхода легирующих и раскислителей, а также чугуна. The technical result of the invention is to increase the yield of metal, the durability of the lining and the performance of the converters, reducing the consumption of alloying and deoxidizing agents, as well as cast iron.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе выплавки стали в конвертере, включающем завалку лома, заливку чугуна, продувку металла кислородом с переменным положением фурмы и интенсивностью кислородной продувки, согласно предлагаемому изобретению продувку металла кислородом начинают при положении фурмы относительно уровня спокойной ванны 48-52 калибров и осуществляют в первые 3-6% времени продувки при давлении кислородной струи на металл 5-7,5 ГПа, дальнейшая продувка осуществляется с увеличением давления кислородный струи через каждые 1-3% времени продувки по формуле
ΔD = 0,018·τ^1,893+ 8,67,
где
ΔD - величина увеличения давления по отношению к предыдущему значению, %;
τ - время кислородной продувки, %,
с выходом на рабочее положение фурмы после израсходования кислорода 13-16 м³/т.The specified technical result is achieved by the fact that in the method of steelmaking in a converter, including scrap filling, cast iron casting, metal purging with oxygen with a variable tuyere position and oxygen purging intensity, according to the invention, metal purging with oxygen is started when the tuyere is relative to the calm bath level 48-52 calibers and carry out in the first 3-6% of the purge time at an oxygen jet pressure on the metal of 5-7.5 GPa, further purge is carried out with an increase in oxygen pressure Rui every 1-3% of the purge time according to the formula
ΔD = 0.018 · ^1.893 + 8.67,
Where
ΔD is the magnitude of the increase in pressure relative to the previous value,%;
τ is the oxygen purge time,%,
with access to the working position of the lance after the consumption of oxygen 13-16 m ³ / t.

Сущность заявляемого предложения заключается в следующем:
Регламентированное положение фурмы и напора кислородной струи на металл в начале кислородной продувки обеспечивают оптимальное положение фурмы, при котором происходит быстрое "зажигание" плавки. При этом существенно снижается негативное влияние факела на футеровку горловины конвертера, т.к. начальная продувка осуществляется короткое время. Происходит частичное оседание лома в жидкую ванну. При этом под фурмой обеспечивается свободное пространство, и дальнейшее опускание фурмы на небольшую величину уже не приводит к ее удару о лом и выводу из строя.The essence of the proposed proposal is as follows:
The regulated position of the lance and the pressure of the oxygen stream on the metal at the beginning of oxygen blowing provide the optimal position of the lance, at which there is a rapid "ignition" of the heat. At the same time, the negative effect of the torch on the lining of the neck of the converter is significantly reduced, since Initial purge is short. Partial subsidence of scrap in a liquid bath occurs. At the same time, free space is provided under the lance, and further lowering of the lance by a small amount does not lead to its impact on the scrap and incapacitation.

Регламентированное увеличение давления кислородной струи на металл за счет снижения положения фурмы или увеличения интенсивности кислородной продувки либо и то, и другое в соответствующих пропорциях обеспечивает совмещение двух процессов. А именно, за счет регламентированного давления кислородной струи обеспечивается только поверхностный обдув металла под шлаком и мощного при этом перемешивания шлаковой фазы кислородными струями. Поверхностный обдув металла обеспечивает обогащение шлака окислами железа и увеличение его толщины, а мощное перемешивание кислородными струями шлаковой фазы обеспечивает высокие скорости массопереноса в системе шлак - кусочек извести, что приводит к увеличению скорости растворения извести в шлаковом расплаве, его гомогенизацию и повышение основности. A regulated increase in the pressure of an oxygen stream on a metal by reducing the position of the tuyere or increasing the intensity of oxygen blowing, or both, in appropriate proportions, ensures the combination of the two processes. Namely, due to the regulated pressure of the oxygen stream, only surface blowing of the metal under the slag and powerful mixing of the slag phase with oxygen jets is ensured. Surface blowing of the metal provides enrichment of the slag with iron oxides and an increase in its thickness, and powerful mixing with oxygen jets of the slag phase provides high mass transfer rates in the slag - slice lime system, which leads to an increase in the rate of dissolution of lime in the slag melt, its homogenization, and increased basicity.

По мере увеличения толщины слоя шлака давление кислородной струи повышают, обеспечивая проникновение струй кислорода на границу шлак - металл. Мягкий обдув поверхности металла обеспечивает попадание в шлаковую фазу капель металла очень малого диаметра, поэтому в шлаке не происходит концентрации крупных капель металла, которые повышают склонность шлака к вспениванию, а следовательно, и к выбросам. As the slag layer thickness increases, the pressure of the oxygen jet is increased, ensuring the penetration of oxygen jets to the slag-metal interface. Gentle blowing of the metal surface ensures that metal droplets of very small diameter get into the slag phase, so there is no concentration of large metal droplets in the slag, which increase the slag's tendency to foaming, and therefore to emissions.

Постоянный обдув кислородом металла и перемешивание слоев шлака строями кислорода приводит к окислению корольков шлака до окислов, что значительно уменьшает образование потенциальных центров вспенивания шлака и обеспечивает повышение температуры шлакового расплава, что способствует увеличению скорости растворения извести в шлаковом расплаве. The constant blowing of metal with oxygen and the mixing of slag layers with oxygen builds up the oxidation of the slag kings to oxides, which significantly reduces the formation of potential centers for foaming slag and provides an increase in the temperature of the slag melt, which increases the rate of dissolution of lime in the slag melt.

При соблюдении условий разработанной технологии выход фурмы на рабочее положение осуществляется обычно после регламентированного израсходования кислорода и более точно определяется по акустическим приборам шлакообразования и визуальной оценке машинистов дистрибутора. Subject to the conditions of the developed technology, the tuyeres reach their working position usually after a regulated consumption of oxygen and are more accurately determined by acoustic slagging instruments and visual assessment of distributor drivers.

Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает эффективное высокоскоростное формирование первичного шлака и управление процессом шлакообразования в течение всей плавки, что достигается за счет использования регламентированного режима кислородной продувки. Thus, the proposed technical solution provides effective high-speed formation of primary slag and control the process of slag formation during the entire melting, which is achieved through the use of a regulated regime of oxygen purge.

Как показали многочисленные промышленные эксперименты, для обеспечения эффективного управления процессом шлакообразования и достижения высоких показателей конечных технологических параметров необходимо продувку кислородом начинать при положении фурмы относительно уровня спокойной ванны 48-52 калибров и осуществлять в первые 3-6% времени продувки при давлении кислородной струи на металл 5,0-7,5 ГПа, дальнейшую продувку осуществлять с увеличением давления кислородной струи через каждые 1-3% времени продувки по формуле
ΔD = 0,018·τ^1,893+ 8,67
с выходом на рабочее положение фурмы после израсходования кислорода 13-16 м³/т.As numerous industrial experiments have shown, in order to ensure effective control of the process of slag formation and to achieve high indices of the final technological parameters, it is necessary to start oxygen purging at the tuyere position relative to the level of a calm bath of 48-52 calibers and carry out in the first 3-6% of the purge time at an oxygen jet pressure on the metal 5.0-7.5 GPa, further purging is carried out with an increase in the pressure of the oxygen stream every 1-3% of the purge time according to the formula
ΔD = 0.018T ^1.893 + 8.67
with access to the working position of the lance after the consumption of oxygen 13-16 m ³ / t.

Установка кислородной фурмы на высоте 48-52 калибров и продувка в первые 3-6% времени продувки с давлением кислородной струи на металл 5-7,5 ГПа обеспечивает быстрое "зажигание" плавки, резкое снижение негативного влияния высокотемпературного факела на футеровку горловины конвертера из-за малого времени нахождения в этом положении, частичное оседание лома в жидкую ванну с обеспечением свободного пространства под кислородной фурмой. Последующее увеличение давления кислородной струи - через каждые 1-3% времени продувки по формуле
ΔD = 0,018·τ^1,893+ 8,67
обеспечивает синхронизацию процессов обдува кислородом поверхностных слоев металла при одновременном перемешивании слоев шлака струями кислорода.The installation of an oxygen lance at a height of 48-52 calibers and purging in the first 3-6% of the purge time with an oxygen jet pressure of 5-7.5 GPa on the metal provides a quick “ignition” of the melt, a sharp reduction in the negative effect of the high-temperature torch on the lining of the converter neck for a short time spent in this position, the partial deposition of scrap into a liquid bath with providing free space under an oxygen lance. A subsequent increase in oxygen pressure is every 1-3% of the purge time according to the formula
ΔD = 0.018T ^1.893 + 8.67
provides synchronization of the processes of oxygen blowing of the surface layers of the metal while mixing the slag layers with oxygen jets.

Как показали многочисленные промышленные эксперименты, для достижения высоких показателей конечных технологических параметров продувку металла кислородом следует начинать при положении фурмы относительно уровня спокойной ванны 48-52 калибров в первые 3-6% времени продувки при давлении кислородной струи на металл 5-7,5 ГПа. As numerous industrial experiments have shown, in order to achieve high final process parameters, metal purging with oxygen should begin when the tuyere is relative to the level of a calm bath of 48-52 calibers in the first 3-6% of the purge time with an oxygen jet pressure of 5-7.5 GPa on the metal.

Установка кислородной фурмы на высоте менее 48 калибров приводила к ударам кислородных фурм о лом, прорыву головок фурм и течи из них воды, ее попаданию в конвертер, что приводило к сильным взрывам внутри конвертера, выводу из строя котла охладителя, остановке конвертера на замену кислородной фурмы и ликвидацию аварии, впоследствии додувкам плавок на температуру и увеличенному расходу при этом раскислителей и легирующих. Installing an oxygen lance at an altitude of less than 48 calibres led to blows of oxygen lances from the scrap, breakthrough of the lances of the lances and leakage of water from them, its ingress into the converter, which led to strong explosions inside the converter, damage to the cooler boiler, and stopping the converter to replace the oxygen lances and the elimination of the accident, subsequently by blowing the heats to the temperature and the increased consumption of deoxidizers and alloys.

Установка фурмы на высоте более 52 калибров приводила к повышению скорости износа футеровки конвертера и увеличению времени на "зажигание" плавки, в результате чего кислородные продувки прекращались, конвертер покачивали из стороны в сторону, после чего возобновляли продувку. В результате цикл плавки увеличивался, падала производительность конвертеров. Если же продувка продолжалась, то "зажигание" плавки осуществлялось намного позже обычного, что в дальнейшем приводило, как правило, к выбросам, скачиванию шлака, додувкам на температуру и повышению расхода легирующих и раскислителей. The installation of a lance at a height of more than 52 calibres led to an increase in the wear rate of the converter lining and an increase in the time to “ignite” the melt, as a result of which oxygen purges were stopped, the converter was swayed from side to side, and then the purge was resumed. As a result, the melting cycle increased, the productivity of the converters decreased. If the blowing continued, then the “ignition” of the melting was carried out much later than usual, which subsequently led, as a rule, to emissions, slag downloading, blowing at temperature and an increase in the consumption of alloying and deoxidizing agents.

Продувка металла кислородом менее 3% времени продувки приводила к выходу из строя кислородных фурм из-за ударов головок фурм о лом, т.к. не обеспечивалась необходимая величина оседания лома в жидкую ванну. Purging the metal with oxygen less than 3% of the purging time led to the failure of the oxygen tuyeres due to impacts of the tuyere heads against scrap, because the required amount of scrap to settle into the liquid bath was not provided.

Продувка металла кислородом более 6% времени продувки приводила к повышению скорости износа футеровки горловины конвертера. Purging the metal with oxygen for more than 6% of the purging time led to an increase in the rate of wear of the lining of the neck of the converter.

Продувка металла кислородом при давлении кислородной струи на металл менее 5,0 ГПа приводила к выходу из строя кислородных фурм из-за ударов о лом, т.к. не обеспечивалась необходимая величина оседания лома в жидкую ванну. The metal blowing with oxygen at an oxygen jet pressure of less than 5.0 GPa on the metal led to the failure of oxygen tuyeres due to scrap impacts, because the required amount of scrap to settle into the liquid bath was not provided.

Продувка металла кислородом при давлении кислородной струи на металл более 7,5 ГПа приводила к выбросам в ходе дальнейшей продувки плавки вследствие того, что струи кислорода внедрялись в металл, дробили его на фракции большой величины, обогащая ими шлак, образовывалось большое количество центров вспенивания шлака. Blowing metal with oxygen at an oxygen jet pressure of more than 7.5 GPa on the metal led to emissions during further blowing of the melt due to the fact that oxygen jets were introduced into the metal, crushed it into large fractions, enriching the slag, and a large number of slag foaming centers were formed.

После "зажигания" плавки и продувки металла при давлении кислородной струи на метал 5-7,5 ГПа, последующую продувку, как показали проведенные промышленные эксперименты, для достижения высоких показателей конечных технологических параметров необходимо осуществлять, увеличивая давление кислородной струи на металл по формуле
ΔD = 0,018·τ^1,893+ 8,67
через каждые 1-3% времени продувки.After "igniting" the melting and purging of the metal at an oxygen jet pressure of 5-7.5 GPa on the metal, subsequent purging, as shown by industrial experiments, is necessary to achieve high performance of the final process parameters by increasing the pressure of the oxygen jet on the metal according to the formula
ΔD = 0.018T ^1.893 + 8.67
every 1-3% of the purge time.

Увеличение давления кислородной струи менее чем через 1% времени продувки приводило к увеличению выбросов шлака на продувке, снижению выхода металла, повышенному расходу раскислителей и легирующих, увеличению цикла плавки. An increase in the pressure of the oxygen stream after less than 1% of the purge time led to an increase in slag emissions from the purge, a decrease in the metal yield, an increased consumption of deoxidizers and alloys, and an increase in the melting cycle.

Увеличение давления кислородной струи более чем через 3% времени продувки приводило к увеличению времени формирования первичного шлака, что снижало выход металла из-за повышенного брызгоуноса. An increase in the pressure of the oxygen stream after more than 3% of the purge time led to an increase in the time of formation of primary slag, which reduced the yield of metal due to increased spraying.

Вывод кислородной фурмы на рабочее положение наиболее целесообразно осуществлять после израсходования кислорода 13-16 м³/т стали.The conclusion of the oxygen lance to its working position is most appropriate to carry out after the consumption of oxygen 13-16 m ³ / t of steel.

Вывод фурмы на рабочее положение при израсходовании кислорода менее 13 м³/т приводил к снижению выхода металла и повышению расхода плавикового шпата из-за недостаточного количества шлака и, как следствие этого, увеличения брызгоуноса металла.The withdrawal of the lance to its working position with an oxygen consumption of less than 13 m ³ / t led to a decrease in the metal yield and an increase in the consumption of fluorspar due to an insufficient amount of slag and, as a consequence, an increase in the splash resistance of the metal.

Вывод фурмы на рабочее положение при израсходовании кислорода более 16 м³/т приводил к снижению выхода металла из-за повышенного количества шлака.The withdrawal of the lance to its working position with an oxygen consumption of more than 16 m ³ / t led to a decrease in the metal yield due to the increased amount of slag.

Для оценки данного способа была проведена серия опытных плавок в соответствии с заявляемым предложением и прототипом. To evaluate this method, a series of experimental swimming trunks was carried out in accordance with the claimed proposal and prototype.

Пример осуществления предлагаемого способа (пример N 1, табл. N 1). An example implementation of the proposed method (example N 1, table. N 1).

В 350-тонный конвертер завалили 115 т лома, присадили 11 т извести, залили 285 т чугуна с температурой 1400^oC, содержащего в процентах: 4,8 углерода, 0,75 кремния, 0,25 марганца, 0,055 фосфора, 0,22 серы. Расчет материально-теплового баланса плавки на ЭВМ показал, что для обеспечения получения металла с заданным содержанием углерода и температуры металла на повалке при основности шлака 3,0 необходимо затратить 20000 м³ кислорода. Установили фурму на высоте 50 калибров от уровня спокойной ванны, осуществили подачу кислорода с интенсивностью 1200 м³/мин в первые 4% времени продувки при давлении кислородной струи на металл 6,19 ГПа.115 tons of scrap were poured into a 350-ton converter, 11 tons of lime was added, 285 tons of cast iron with a temperature of 1400 ^o C were poured, containing in percent: 4.8 carbon, 0.75 silicon, 0.25 manganese, 0.055 phosphorus, 0.22 sulfur. The calculation of the material and heat balance of melting on a computer showed that in order to obtain a metal with a given carbon content and metal temperature on a felling with a slag basicity of 3.0, it is necessary to spend 20,000 m ^{3 of} oxygen. A lance was installed at an altitude of 50 calibres from the level of a calm bath, oxygen was supplied with an intensity of 1200 m ³ / min in the first 4% of the purge time at an oxygen pressure on the metal of 6.19 GPa.

Изменение положения фурмы и интенсивности кислородной продувки осуществлялось в режиме УВМ АСУ ТП "Плавка" с расчетом в режиме ОН-лайт давления кислородной струи на металл. Расчет давления осуществлялся по формуле

где P - давление струи на металл, ГПа;

интенсивность подачи кислорода, нм³/мин;
H - положение фурмы относительно уровня металла, м;
K - коэффициент, зависящий от конструкции фурмы.The position of the tuyeres and the intensity of the oxygen purge were changed in the UVM mode of the automated process control system “Plavka” with the calculation of the pressure of the oxygen jet on the metal in the ON-light mode. Pressure calculation was carried out according to the formula

where P is the jet pressure on the metal, GPa;

oxygen supply intensity, nm ³ / min;
H — tuyere position relative to the metal level, m;
K is a coefficient depending on the structure of the lance.

Определение K осуществлялось по формуле
K = 3,5·10³·m·d $\binom{2}{кр}$ ,
где
m - число сопел фурмы,
d_кр - диаметр критического сопла, м.The determination of K was carried out according to the formula
K = 3.5 · 10 ³ · m · d $\binom{2}{cr}$ ,
Where
m is the number of nozzles of the tuyere,
d _cr - the diameter of the critical nozzle, m

Изменяя в ходе плавки положение фурмы и интенсивность подачи кислорода, осуществляли продувку, увеличивая через каждые 2% времени продувки давление струи кислорода на величину, определяемую в процентах от предыдущего значения строго по формуле
ΔD = 0,018·τ^1,893+ 8,67.
На второй, третьей и пятой минуте продувки в конвертер присадили 8 т извести по 2-3 т и 0,3 т плавикового шпата. Выход на рабочее положение (25 калибров) фурмы осуществили после израсходования 5200 м³ кислорода, что составило 14,2 м³/т стали.Changing the position of the tuyeres and the intensity of oxygen supply during melting, purging was carried out, increasing the oxygen jet pressure every 2% of the purging time by an amount determined as a percentage of the previous value strictly by the formula
ΔD = 0.018 · τ ^1.893 + 8.67.
At the second, third and fifth minutes of purging, 8 tons of lime of 2-3 tons and 0.3 tons of fluorspar were added to the converter. Access to the working position (25 calibers) of the lance was carried out after the consumption of 5200 m ^{3 of} oxygen, which amounted to 14.2 m ³ / t of steel.

Дальнейшую продувку плавки кислородом осуществляли по обычной существующей в цехе технологии без выбросов и переливов шлакометной эмульсии. После израсходования 20000 м³ кислорода кислородную продувку плавки прекратили. После повалки конвертера отобрали пробы металла и шлака, замерили температуру металла. Температура металла - 1650^oC, что соответствовала заданной, содержание углерода - 0,07%. Слили Зсп, присадив 1,9 т силикомарганца, 0,6 т кокса, 0,7 т ферросилиция.Further purging with oxygen was carried out according to the usual existing technology in the workshop without emissions and overflow of slag emulsion. After the consumption of 20,000 m ^{3 of} oxygen, the oxygen purge of the melt was stopped. After the converter was pulled, samples of metal and slag were taken, and the temperature of the metal was measured. The temperature of the metal is 1650 ^o C, which corresponded to the set, the carbon content is 0.07%. Merged ZSP, adding 1.9 tons of silicomanganese, 0.6 tons of coke, 0.7 tons of ferrosilicon.

Пример осуществления известного способа (прототипа) (пример 1 прототипа, табл. 1)
В 350-тонный конвертер завалили 115 т лома, присадили 11 т извести, залили 285 т чугуна с температурой 1400^oC, содержащего в процентах: 4,8 углерода, 0,75 кремния, 0,25 марганца, 0,055 фосфора, 0,022 серы. Расчет материально-теплового баланса плавки на ЭВМ АСУ ТП "Плавка" показал, что для обеспечения получения металла с заданным содержанием углерода и температуры металла на повалке при основности шлака 3,0 необходимо затратить 20000 м³ кислорода. Установили фурму на высоте 50 калибров от уровня спокойной ванны, осуществили подачу кислорода с максимальной интенсивностью для данной конструкции фурмы - 1320 м³/мин. Продули так 4000 м³ кислорода (20% времени продувки). После этого одновременно опустили фурму в положение 25 калибров (рабочее положение фурмы) и снизили интенсивность продувки до 1055 м³/мин (снижение интенсивности продувки 20% от первоначальной). На второй, третьей и пятой минуте продувки в конвертер присадили 8 т извести по 2 т и 0,3 т плавикового шпата. После израсходования 9500 м³ кислорода из конвертера произошел выброс металла и шлака с последующим увеличением интенсивности и частоты выбросов. Аварийно прекратили кислородную продувку, скачали шлак. После возобновления продувки плавку проводили при положении фурмы 25 калибров, после израсходования 14000 м³ кислорода положение фурмы снизили до 21 калибра, установив интенсивность продувки 1190 м³/мин (снижение на 10% от первоначальной). После израсходования 20000 м³ кислорода кислородную продувку плавки прекратили. Температура металла после продувки составила 1630^oC при содержании углерода 0,07% и окисленности шлака 18%. Однако плавка оказалась "холодной" на 20^oC вследствие скачивания шлака. Для исправления плавки по температуре ее додули, израсходовав 680 м³ кислорода. После додувки температура металла составила 1650^oC, содержание углерода - 0,04%, содержание (FeO) - 25%. Слив плавки Зсп осуществили, присадив 1 т коксика, 2,2 силикомарганца и 0,85 т ферросилиция.An example of the implementation of the known method (prototype) (example 1 of the prototype, table. 1)
115 tons of scrap were poured into a 350-ton converter, 11 tons of lime was added, 285 tons of cast iron with a temperature of 1400 ^° C were poured, containing in percent: 4.8 carbon, 0.75 silicon, 0.25 manganese, 0.055 phosphorus, 0.022 sulfur. Calculation of the material and heat balance of smelting on the computer-aided control system "TPO" Plavka "showed that in order to obtain metal with a given carbon content and temperature of the metal on a felling with a slag basicity of 3.0, 20,000 m ^{3 of} oxygen must be consumed. A lance was installed at an altitude of 50 calibres from the level of a calm bath, oxygen was supplied with a maximum intensity for this lance structure - 1320 m ³ / min. So blew 4000 m ^{3 of} oxygen (20% of the purge time). After this, the lance was simultaneously lowered to the position of 25 calibers (the working position of the lance) and the purge intensity was reduced to 1055 m ³ / min (a 20% decrease in the purge intensity from the initial one). In the second, third and fifth minutes of purging, 8 tons of lime, 2 tons each and 0.3 tons of fluorspar, were added to the converter. After 9500 m ^{3 of} oxygen was consumed from the converter, metal and slag were released, followed by an increase in the intensity and frequency of emissions. They stopped the oxygen purge accidentally and downloaded the slag. After resuming the purge, melting was carried out at a tuyere position of 25 calibers, after using up 14,000 m ^{3 of} oxygen, the tuyere position was reduced to 21 gauges, setting the purge intensity to 1190 m ³ / min (10% decrease from the initial). After the consumption of 20,000 m ^{3 of} oxygen, the oxygen purge of the melt was stopped. The temperature of the metal after purging was 1630 ^o C with a carbon content of 0.07% and an oxidation of slag of 18%. However, the smelting was “cold” at 20 ^o C due to the download of slag. To correct the heat by the temperature of its dodula, having consumed 680 m ^{3 of} oxygen. After blowing, the metal temperature was 1650 ^o C, the carbon content was 0.04%, and the content (FeO) was 25%. ZSP smelting was drained by adding 1 t of coke, 2.2 silicomanganese and 0.85 t of ferrosilicon.

Результаты опытных плавок в 350-тонном конвертере, в соответствии с заявляемым способом выплавки стали в конвертере, а также плавки в соответствии с технологией прототипа приведены в таблице. The results of experimental smelting in a 350-ton converter, in accordance with the inventive method of steelmaking in the converter, as well as melting in accordance with the technology of the prototype are shown in the table.

Сравнительный анализ двух способов показал, что осуществление предлагаемой технологии с соблюдением последовательности технологических операций и заявляемых технологических параметров обеспечивалось эффективное управление процессом шлакообразования и достижение высоких показателей конечных технологических параметров плавки, что приводило к увеличению выхода жидкого металла на 0,3%, сокращению цикла плавки на 10 мин, снижению скорости износа футеровки конвертера на 10%, снижению расхода кислорода на продувку на 1%, расхода силикомарганца на 0,25 кг/т, ферросилиция на 0,15 кг/т, коксика на 0,3 кг/т, алюминия на 0,03 кг/т. A comparative analysis of the two methods showed that the implementation of the proposed technology in compliance with the sequence of technological operations and the claimed technological parameters ensured effective control of the slag formation process and the achievement of high performance of the final technological parameters of the smelting, which led to an increase in the yield of liquid metal by 0.3%, a reduction in the melting cycle by 10 min, reduce the wear rate of the converter lining by 10%, reduce oxygen consumption for purging by 1%, consumption of silicomarg nca at 0.25 kg / t, ferrosilicon at 0.15 kg / t, coke at 0.3 kg / t, aluminum at 0.03 kg / t.

Claims

A method of steel smelting in a converter, including scrap filling, cast iron casting, metal purging with oxygen with a variable tuyere position and oxygen purge intensity, characterized in that the metal is purged with oxygen at a tuyere position relative to the level of a calm bath of 48 - 52 calibres and is carried out in the first 3 - 6% of the purge time at an oxygen jet pressure on the metal of 5.0 - 7.5 GPa, further purge is carried out with an increase in the oxygen jet pressure every 1 - 3% of the purge time according to the formula
ΔD = 0.018 • τ ^1.893 +8.67,
where ΔD is the magnitude of the increase in pressure relative to the previous value,%;
τ is the oxygen purge time,%,
with access to the working position of the lance after the consumption of oxygen 13 - 16 m ³ / t.