RU2126840C1

RU2126840C1 - Method of steel melting in converter

Info

Publication number: RU2126840C1
Application number: RU97117390A
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: 1999-02-27

Abstract

FIELD: metallurgy, in particular, steel making in oxygen converters. SUBSTANCE: method includes charging of scrap and hot metal and blowing of metal with oxygen. During the lining age less than 25% of campaigns are started with blowing of metal with oxygen at lance position relative to still bath measured by 50-56 calibers and pressure of oxygen blast onto metal is 4.7-7 GPa. In 3-6% of blowing time, pressure of oxygen blast increases. Then oxygen blast increases every 1-3% of blowing time according to formula ΔD = 0.0153 x τ^2,2715 + 13.073, where ΔD is increment of pressure rise relative to foregoing value, %; τ is duration of oxygen blowing. Upon consumption of oxygen in the amount of 8-12 cu.m/t, lance is installed to working position. EFFECT: increased metal yield, lining stability and converter productivity, reduced consumption of alloying deoxiding agents and pig iron. 1 tbl

Description

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к производству стали в кислородных конвертерах, и может быть использовано при переделе низкомарганцовистого чугуна в конвертерах с ограниченным внутренним объемом, например, после выхода конвертера с "холодного" ремонта при полной замене его рабочей футеровки. The invention relates to ferrous metallurgy, and more specifically to the production of steel in oxygen converters, and can be used for the redistribution of low manganese cast iron in converters with a limited internal volume, for example, after the converter has left a “cold” repair when its working lining is completely replaced.

Известен способ производства стали в кислородом конвертере, включающий завалку скрапа, заливку 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). A known method of producing steel in an oxygen converter, including filling scrap, pouring cast iron, an additive of lime, fluorspar, manganese ore and purging the bath with oxygen, during which lime and fluorspar are introduced sequentially in portions during the purge, 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).

Недостатком способа является неудовлетворительное шлакообразование в первом периоде плавки, особенно при переделе низкомарганцовистого чугуна, в результате чего наблюдается повышенные вынос капель металла, что приводит к снижению выхода металла и сильному заметалливанию кислородных фурм и кессонов. The disadvantage of this method is the unsatisfactory slag formation in the first melting period, especially when redistributing 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, присадка 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 кислородом 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 металлошихты в последующие 30-60% времени от начала продувки и продувка в этот 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 C 5/28, 1985). A known method of steelmaking in an oxygen converter, comprising an additive of lime at the bottom of the converter in an amount of 40-50% of its total consumption for smelting, scrap filling, cast iron casting, metal blowing with oxygen in the first 10-15% of the time from a distance of 65-75 calibers tuyeres from the level of a calm bath, in the next 15-30% of the time from the start of purging it is carried out 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% of the time the start of purging and purging during this period are from 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 C 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 предполагаемому 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 периоде плавки снижают на 20-30% и 10-18% от первоначальной. (Авторское свидетельство СССР N 990826, C 21 C 5/32, 1981). The closest to the alleged invention in terms of technical nature 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 15- 30 calibers, and the purge intensity in the second and third melting periods is reduced by 20-30% and 10-18% of the initial one. (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 нижнего 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 oxygen outflow, violation of the lower limit of which usually 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 предполагаемого изобретения заключается в увеличении выхода металла, стойкости футеровки и производительности конвертеров, снижение расхода легирующих и раскислителей, а также чугуна. The technical result of the proposed invention is to increase the metal yield, the lining resistance 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 предполагаемого изобретения, в период возраста футеровки конвертера менее 25% компании продувку металла кислородом начинают при положении фурмы относительно уровня спокойной ванны 50-55 калибров и осуществляют в первые 3-6% времени продувки при давлении кислородной струи на металл 4,7-7 ГПа, дальнейшая продувка осуществляется с увеличением давления кислородной струи через каждые 1-3% времени продувки по формуле
ΔD = 0,0153•τ^2,2715 + 13,075,
где ΔD - величина увеличения давления по отношению к предыдущему значению, %;
τ - время кислородной продувки, %,
с выходом на рабочее положение фурмы после израсходования кислорода 8-12 м³/т стали
Сущность заявляемого предложения заключается в следующем.The specified technical result is achieved by the fact that in the method of steel smelting 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 proposed invention, when the converter lining is less than 25% of the company, metal purging with oxygen begins at the position of the tuyeres relative to the level of a calm bath of 50-55 calibers and is carried out in the first 3-6% of the purge time with an oxygen stream pressure of 4.7-7 GPa on the metal, further blowing is carried out with increasing pressure of the oxygen stream every 1-3% of the purge time according to the formula
ΔD = 0.0153 • τ ^2.2715 + 13.075,
where ΔD is the magnitude of the increase in pressure relative to the previous value,%;
τ is the oxygen purge time,%,
with reaching the working position of the lance after the consumption of oxygen 8-12 m ³ / t of steel
The essence of the proposed proposal is as follows.

В условиях эксплуатации конвертеров с новой футеровкой обычно встают проблемы с уменьшением веса плавки. Это связано с тем, что удельный рабочий объем конвертера значительно меньше, чем, например, у конвертера, проработавшего уже 25% времени кампании и более. Поэтому, обычно, вынуждены снижать общую шихтовку плавки, что приводит к снижению веса плавки, либо снижать интенсивность кислородной продувки, или то и другое вместе, что в итоге приводит к снижению производительности конвертеров. Невыполнение этих мер, как правило, приводит к переполнению конвертера шлакометаллической эмульсией, ее переливам через горловину конвертера, выбросам, что создает аварийные ситуации на конвертере, его остановкам для ликвидации аварийных выбросов, и в конечном итоге к потере производительности конвертеров. Так же нарушается ритм работы всего цеха в системе конвертер - УНРС, и нередки случаи вынужденного упускания УНРС на "концы". Сами выбросы и переливы шлакометаллической эмульсии приводят, как известно, к резкому снижению выхода металла, додувкам плавок на температуру и повышению вследствие этого расхода раскислителей и легирующих. In operating conditions of converters with a new lining, problems usually arise with a reduction in the weight of the heat. This is due to the fact that the specific working volume of the converter is much less than, for example, that of a converter that has already worked 25% of the campaign time or more. Therefore, usually, they are forced to reduce the overall blending of the smelting, which leads to a decrease in the weight of the smelting, or to reduce the intensity of the oxygen purge, or both together, which ultimately leads to a decrease in the performance of the converters. Failure to comply with these measures, as a rule, leads to overflow of the converter with slag metal emulsion, its overflow through the neck of the converter, emissions, which creates emergency situations on the converter, its stops to eliminate accidental emissions, and ultimately loss of converter performance. The rhythm of the work of the entire workshop in the converter - UNRS system is also violated, and there are frequent cases of forced omission of UNRS to the "ends". The emissions and overflows of the slag-metal emulsion themselves lead, as is known, to a sharp decrease in the metal yield, to blowing the melt to a temperature and, as a result, to increase the consumption of deoxidizers and alloys.

Кроме того, часты случаи выхода из строя кислородных фурм из-за удара о лом при опускании в первые минуты продувки в процессе формирования первичного шлака. При высоком положении фурмы в период формирования первичного шлака, обычно наблюдается резкое снижение стойкости футеровки горловины из-за негативного воздействия высокотемпературного факела, при этом формируется повышенное количество переокисленного шлака для такого малого удельного объема конвертера. В результате при дальнейшей продувке плавки шлакометаллическая эмульсия часто переливается через горловину конвертера. Быстрое же опускание фурмы или продувка при низком положении фурмы, если даже и не приводит к аварийным ситуациям, то крайне негативно сказывается на процессе формирования первичного шлака, особенно при переделе низкомарганцовистого чугуна. Быстрое опускание фурмы, либо продувка при ее низком положении приводят к резкому снижению выхода металла из-за большого брызгоуноса капель металла, вследствие удара кислородной струи о металл и отсутствие или наличия при этом малого количества шлака, выполняющего роль фильтра для капель металла. Кроме этого, при сильном ударе кислорода о металл и его глубоком проникновении, происходит разбрызгивание капель металла большого диаметра, которые попадая в шлак и имея высокое содержание углерода, вспенивают его и инициируют в дальнейшем выбросы шлакометаллической эмульсии. Повышенное количество капель большого диаметра, попадающих в шлак, имеют температуру, ниже, чем у шлакового расплава и обогащая его, они тем самым снижают его температуру, способствуя его переходу в гетерогенное состояние и выбросам металла и шлака на продувке плавки. In addition, there are frequent cases of failure of oxygen tuyeres due to impact on scrap when lowering in the first minutes of purging during the formation of primary slag. With a high position of the lance during the formation of primary slag, a sharp decrease in the resistance of the neck lining is usually observed due to the negative impact of the high-temperature torch, and an increased amount of peroxidized slag is formed for such a small specific volume of the converter. As a result, with further purge blowing, the slag-metal emulsion often overflows through the neck of the converter. Rapid lowering of the tuyeres or purging with the low position of the tuyeres, even if it does not lead to emergency situations, has an extremely negative effect on the formation of primary slag, especially when redistributing low manganese cast iron. Rapid lowering of the lance, or purging at its low position, leads to a sharp decrease in metal yield due to the large spray drop of metal droplets, due to the impact of an oxygen stream on the metal and the absence or presence of a small amount of slag acting as a filter for metal droplets. In addition, with a strong impact of oxygen on the metal and its deep penetration, droplets of large-diameter metal are sprayed, which, falling into the slag and having a high carbon content, foam it and initiate further emissions of slag-metal emulsion. An increased number of droplets of large diameter falling into the slag have a temperature lower than that of the slag melt and enriching it, thereby lowering its temperature, contributing to its transition to a heterogeneous state and to the emission of metal and slag during purge blowing.

Разработанная технология регламентированного давления кислородной струи на металл на каждом отрезке времени продувки обеспечивает эффективное формирование первичного шлака при сохранении в целостности водоохлаждаемой фурмы и повышения стойкости футеровки конвертера и ведению в дальнейшем продувки плавки без выбросов. The developed technology of the regulated pressure of the oxygen stream on the metal at each time interval of the purge ensures the effective formation of primary slag while maintaining the integrity of the water-cooled tuyere and increasing the resistance of the converter lining and conducting further purge without emissions.

На основании проведенных многочисленных экспериментов, опытным путем, выявлено необходимое количество кислорода, которое следует израсходовать (в расчете на 1 т/стали) для получения оптимального количества шлака в условиях ограниченного удельного объема конвертера без переливов через горловину шлакометаллической эмульсии, выбросов, снижения шихтовки плавки и без ухудшения конечных технологических параметров плавки по десульфурации и дефосфорации металла. Разработанный режим регламентированного давления кислородной струи на металл в процессе формирования первичного шлака, обеспечивает высокую скорость опускания фурмы без ее ударов о лом, за счет эффекта "проталкивания" лома и его оседания в металле под напором струи, а также обеспечивается поверхностный, мягкий обдув металла кислородом при одновременном мощном перемешивании шлака кислородными струями. Разработанная технология, за счет регламентированного давления кислородной струи на каждом отрезке времени продувки, обеспечивает поверхностный обдув металла - в результате шлак эффективно обогащается окислами железа и повышается его толщина, - при этом обеспечивается мощное перемешивание шлака кислородными струями. В результате создаются условия для высоких скоростей массопереноса в системе шлак - кусочек извести, что приводит к увеличению скорости растворения извести в шлаковом расплаве, его гомогенизации и повышению основности. On the basis of numerous experiments, empirically, the necessary amount of oxygen was determined, which should be used up (per 1 t / steel) to obtain the optimal amount of slag in the conditions of a limited specific volume of the converter without overflow through the neck of the slag-metal emulsion, emissions, reduction of the smelting charge and without deterioration of the final technological parameters of the smelting desulfurization and dephosphorization of the metal. The developed regime of regulated oxygen jet pressure on the metal during the formation of primary slag provides a high speed of lowering the lance without its impact on the scrap, due to the effect of "pushing" the scrap and its deposition in the metal under the pressure of the jet, as well as providing a surface, soft blowing of the metal with oxygen while powerful mixing of the slag with oxygen jets. The developed technology, due to the regulated pressure of the oxygen stream at each time interval of the purge, provides surface blowing of the metal - as a result, the slag is effectively enriched with iron oxides and its thickness increases - this provides powerful mixing of the slag with oxygen jets. As a result, conditions are created for high mass transfer rates in the slag - slice of lime system, which leads to an increase in the rate of dissolution of lime in the slag melt, its homogenization, and an increase in basicity.

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, предполагаемое техническое решение обеспечивает эффективное высокоскоростное формирование первичного шлака в условиях ограниченного внутреннего объема конвертера и управление процессом шлакообразования в течение всей плавки, что достигается за счет использования регламентированного режима кислородной продувки. Thus, the proposed technical solution provides efficient high-speed formation of primary slag in the conditions of limited internal volume of the converter and control of the process of slag formation during the whole 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 50-55 калибров и осуществлять в первые 3-6% времени продувки при давлении кислородной струи на металл 4,7-7 ГПа, дальнейшую продувку осуществлять с увеличением давления кислородной струи через каждые 1-3% времени продувки по формуле
ΔD = 0,0153•τ^2,2715 + 13,075
с выходом на рабочее положение фурмы после израсходования кислорода 8-12 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 50-55 calibers and to carry out in the first 3-6% of the purge time at an oxygen jet pressure on the metal 4.7-7 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 = 0.0153 • τ ^2.2715 + 13.075
with access to the working position of the lance after the consumption of oxygen 8-12 m ³ / t.

Установка кислородной фурмы на высоте 50-55 калибров и продувка в первые 3-6% времени продувки с давлением кислородной струи на металл 4,7-7 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 = 0,0153•τ^2,2715 + 13,075
обеспечивает синхронизацию процессов обдува кислородом поверхностных слоев металла при одновременном перемешивании слоев шлака струями кислорода.The installation of an oxygen lance at an altitude of 50-55 calibers and purging in the first 3-6% of the purge time with an oxygen jet pressure of 4.7-7 GPa on the metal ensures fast “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 = 0.0153 • τ ^2.2715 + 13.075
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 50-55 калибров в первые 3-6% времени продувки при давлении кислородной струи на металл 4,7-7 ГПа. As numerous industrial experiments have shown, in order to achieve high values of the final technological parameters, metal purging with oxygen should begin when the tuyeres are relative to the calm bath level of 50-55 calibers in the first 3-6% of the purge time with an oxygen jet pressure of 4.7-7 GPa on the metal.

Установка кислородной фурмы на высоте менее 50 калибров приводила к ударам кислородных фурм о лом, прорыву головок фурм и течи из них воды, ее попадание 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 50 calibres led to blows of oxygen lances from the scrap, breakthrough of the lance heads and water flowing out of them, its ingress into the converter, which led to strong explosions inside the converter, the failure of the cooling boiler, and the converter stopping to replace the oxygen lances and liquidation of the accident, subsequently by blowing the heats to the temperature and increased consumption of deoxidizing and alloying materials.

Установка фурм на высоте более 55 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 температура и повышению расхода легирующих и раскислителей. The installation of tuyeres at an altitude of more than 55 calibres led to an increase in the wear rate of the converter lining and an increase in the time for “melting” of the melt, as a result of which oxygen purges were stopped, the converter was swayed from side to side, and then purge was resumed. As a result, the melting cycle increased, the productivity of the converters decreased. If the purge 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 4,7 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 4.7 GPa on the metal led to the failure of the oxygen tuyeres due to scrap impacts, as 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 ГПа приводила к выбросам в ходе дальнейшей продувки плавки, вследствие того, что струи кислорода внедрялись в металл, дробили его на фракции большой величины и обогащая ими шлак, образовывалось большое количество центров вспенивания шлака. Blowing metal with oxygen at an oxygen jet pressure of more than 7 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 and enriched them with slag, a large number of slag foaming centers were formed.

После "зажигания" плавки и продувке металла при давлении кислородной струи на металл 4,7-7 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. After “ignition” of the melting and purging of the metal at an oxygen jet pressure of 4.7-7 GPA on the metal, subsequent purging, as shown by industrial experiments, to achieve high final process parameters, it is necessary to increase the oxygen jet pressure on the metal by the formula.

ΔD = 0,0153•τ^2,2715 + 13,075
через каждые 1-3% времени продувки.ΔD = 0.0153 • τ ^2.2715 + 13.075
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 8-12 м³/т стали.The conclusion of the oxygen lance to its working position is most appropriate to carry out after the consumption of oxygen 8-12 m ³ / t of steel.

Вывод фурмы на рабочее положение при израсходовании кислорода менее 8 м³/т приводило 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 oxygen consumption of less than 8 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 result, an increase in the splash resistance of the metal.

Вывод фурмы на рабочее положение при израсходовании кислорода более 12 м³/т приводило к снижению выхода металла из-за повышенного количества шлака.The withdrawal of the lance to its working position when oxygen was consumed more than 12 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. 1). An example implementation of the proposed method (example N 1, table. 1).

В 350-т конвертер при его возрасте футеровки 70 плавок (10% от общей стойкости) завалили 115 т лома, присадали 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 6,2 ГПа.In a 350-ton converter, with its lining age of 70 heats (10% of the total resistance) heaped up 115 tons of scrap, imparted 11 tons of lime, poured 285 tons of cast iron with a temperature of 1400 ^o C, 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 of 6.2 GPa on the metal.

Изменение положения фурмы и интенсивности кислородной продувки осуществлялось в режиме УВМ АСУ ТП "Плавка" с расчетом в режиме OH-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 control system TPU “Plavka” with the calculation of the pressure of the oxygen jet on the metal in the OH-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
Изменяя в ходе плавки положение фурмы и интенсивность подачи кислорода осуществляли продувку, увеличивая через каждые 2% времени давление струи кислорода на величину, определяемую в процентах от предыдущего значения строго по формуле
ΔD = 0,0153•τ^2,2715 + 13,075.
На второй, третьей и пятой минуте продувки в конвертер присадили 8 т извести по 2 т и 0,3 т плавикового шпата. Выход на рабочее положение (25 калибров) фурмы осуществили после израсходования 3650 м³ кислорода, что составило 10 м³/т стали.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
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 time by an amount determined as a percentage of the previous value strictly by the formula
ΔD = 0.0153 • τ ^2.2715 + 13.075.
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. Exit to the working position (25 calibres) of the lance was carried out after spending 3650 m ^{3 of} oxygen, which amounted to 10 m ³ / t of steel.

Дальнейшую продувку плавки кислородом осуществляли по обычной существующей в цехе технологии без выбросов и переливов шлакометаллической 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 3сп, присадив 1,9 т силикомарганца; 0,6 т кокса; 0,7 ферросилиция.Further purging with oxygen was carried out according to the usual technology existing in the workshop without emissions and overflows of slag-metal 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 3sp, adding 1.9 tons of silicomanganese; 0.6 tons of coke; 0.7 ferrosilicon.

Пример осуществления известного способа (прототипа) (пример 1 прототипа, табл.1). An example of the implementation of the known method (prototype) (example 1 of the prototype, table 1).

В 350-т конвертер при его возрасте футеровки 70 плавок (10% от общей стойкости) завалили 115 т лома, присадили 11 т извести, залили 280 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 19000 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 3800 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 плавикового шпата. После израсходования 9300 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 13700м³ кислорода положение фурмы снизили до 21 калибров, установив интенсивность продувки 1190 м³/мин (снижение на 10% от первоначальной). После израсходования 19000 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 3 сп осуществили присадив 1 т коксика; 2,2 силикомарганца, и 0,85 т ферросилиция.In a 350-ton converter, with its lining age 70 heats (10% of the total resistance) heaped 115 tons of scrap, added 11 tons of lime, poured 280 tons of cast iron with a temperature of 1400 ^o C, 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 the felling with a slag basicity of 3.0, it is necessary to spend 19,000 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 a maximum intensity for this lance structure - 1320 m ³ / min. So blew 3800 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 decrease in the purge intensity was 20% of the original). At the second, third and fifth minutes of purging, 8 tons of lime, 2 tons each and 0.3 fluorspar, were added to the converter. After 9300 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 the purge was resumed, the melting was carried out at a tuyere position of 25 calibers; after using up 13700 m ^{3 of} oxygen, the tuyere position was reduced to 21 calibers, setting the purge intensity to 1190 m ³ / min (10% decrease from the initial). After the consumption of 19,000 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%. Smelting of 3 cs was carried out by adding 1 ton of coke; 2.2 silicomanganese, and 0.85 tons of ferrosilicon.

Результаты опытных плавок в 350-т конвертере, в соответствии с заявляемым способом выплавки стали в конвертере, а так же плавки в соответствии с технологией прототипа, приведены в таблице. 1. The results of experimental smelting in a 350-t converter, in accordance with the claimed method of steel smelting in the converter, as well as melting in accordance with the prototype technology, are shown in the table. 1.

Сравнительный анализ двух способов показал, что осуществление предлагаемой технологии с соблюдением последовательности технологических операций и заявляемых технологических параметров обеспечивало, эффективное управление процессом шлакообразования и достижения высоких показателей конечных технологических параметров плавки, что приводило к увеличению выхода жидкого металла на 0,3%, сокращению цикла плавки на 10 минут, снижению скорости износа футеровки конвертера на 10%, снижение 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 process of slag formation and achievement of high indices 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 smelting cycle by 10 minutes, reducing the wear rate of the converter lining by 10%, reducing oxygen consumption for purging by 1%, consumption of silicomarg gloss by 0.25 kg / t, ferrosilicon 0.15 kg / t, coke fines to 0.3 kg / ton of 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 when the lining of the converter is less than 25% of the company, the metal purging with oxygen begins when the tuyere is relative to the calm bath level 50 - 55 calibers, in the first 3 - 6% of the purge time at an oxygen pressure on the metal of 4.7 - 7 GPa, further purging is carried out with an increase in the pressure of the oxygen jet every 1 - 3% of the times Purge the formula
ΔD = 0.0153 • τ ^2.2715 + 13.075,
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 8 - 12 m ³ / t.