RU2352644C2

RU2352644C2 - Method of steel smelting in converter

Info

Publication number: RU2352644C2
Application number: RU2007114488A
Authority: RU
Inventors: Рашид Фасхиевич Нугуманов (RU); Рашид Фасхиевич Нугуманов; Тахир Рахимзянович Галиуллин (RU); Тахир Рахимзянович Галиуллин; Александр Никитович Лаврик (RU); Александр Никитович Лаврик; Евгений Валентинович Протопопов (RU); Евгений Валентинович Протопопов; Валерий Васильевич Соколов (RU); Валерий Васильевич Соколов; Валерий Павлович Комшуков (RU); Валерий Павлович Комшуков; Владимир Афанасьевич Буймов (RU); Владимир Афанасьевич Буймов; Михаил Александрович Щеглов (RU); Михаил Александрович Щеглов; Анатолий Иванович Ермолаев (RU); Анатолий Иванович Ермолаев; Лидия Альбертовна Ганзер (RU); Лидия Альбертовна Ганзер
Original assignee: Открытое акционерное общество "Западно-Сибирский металлургический комбинат"
Priority date: 2007-04-17
Filing date: 2007-04-17
Publication date: 2009-04-20
Also published as: RU2007114488A

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: method includes layerwise scrap handling and additive of additional material after heating of each layer. On the first layer there are add slag-forming materials, manganous and magnesia materials in ratio 1:(0.2-0.4):(0.1-0.3) correspondingly at total amount 140-180 kg/t of scrap. On the second and the following layers - slag-forming materials and manganous materials in ratio 1:(0.5-0,8), correspondingly, at total amount 180-220 kg/t of scrap. On the last layer there are add manganous and magnesia materials in ratio 1:(1.2-1.5), correspondingly, at total amount 80-120 kg/t of scrap.

EFFECT: effectiveness increase of metal oxidising refining at scrap preheating and effective blowing off of metal with increased scrap part in metal stock.

1 ex

Description

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к кислородно-конвертерному производству. Известен способ выплавки стали, включающий загрузку в конвертер металлического лома и его нагрев путем сжигания подаваемых на лом углеродсодержащих материалов и кислорода при ступенчатом изменении высоты фурмы /SU №1292327, С21С 5/28, опубл. 1984 г./.The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to oxygen-converter production. A known method of steelmaking, which includes loading metal scrap into a converter and heating it by burning carbon-containing materials and oxygen supplied to the scrap with stepwise changes in the height of the lance / SU No. 1292327, C21C 5/28, publ. 1984 /.

Известный способ позволяет снизить расход чугуна и увеличить расход лома за счет предварительного его нагрева.The known method allows to reduce the consumption of cast iron and increase the consumption of scrap due to its preliminary heating.

Недостатком известного способа является низкая технологичность процесса, связанная с необходимостью приближения кислородной фурмы к поверхности лома, для ускорения его нагрева. В процессе нагрева металлического лома занимаемый им объем в конвертере уменьшается, и он оседает на дно агрегата, что требует соответствующего понижения уровня фурмы для дожигания несгоревших частиц углеродсодержащего материала. При этом наблюдается повышенный угар железа от прямого контакта с металлическим ломом струй кислорода, возможно повреждение фурмы о куски лома, а также увеличение износа огнеупорной футеровки агрегата.The disadvantage of this method is the low adaptability of the process associated with the need to bring the oxygen tuyere to the surface of the scrap to accelerate its heating. In the process of heating scrap metal, the volume occupied by it in the converter decreases, and it settles to the bottom of the unit, which requires a corresponding decrease in the level of the lance for afterburning unburned particles of carbon-containing material. At the same time, increased iron fumes from direct contact with metal scrap of oxygen jets are observed, lance damage to pieces of scrap is possible, as well as increased wear of the refractory lining of the unit.

Известен также способ выплавки стали, включающий загрузку в конвертер лома, подачу шлакообразующих и углеродсодержащих материалов и его нагрев за счет сжигания углеродсодержащих материалов в потоке кислорода, заливку чугуна и окислительную продувку металла /RU №2177508, С21С 5/28, опубл. 2002 г./.There is also known a method of steel smelting, which includes loading scrap into a converter, feeding slag-forming and carbon-containing materials and heating it by burning carbon-containing materials in an oxygen stream, casting iron and oxidative purging of metal / RU No. 2177508, C21C 5/28, publ. 2002 /.

Известный способ позволяет повысить эффективность процесса, ускорить массообменные процессы в период окислительного рафинирования при выплавке стали в конвертере с повышенной долей лома в металлошихте. Недостатком известного способа является неравномерный нагрев лома: в нижней части агрегата лом остается недостаточно прогретым, верхняя часть лома оплавляется, особенно при загрузке легковеса. Это приводит к повышенному угару железа, снижению расхода выхода годной стали, увеличению расхода шлакообразующих материалов на плавку.The known method allows to increase the efficiency of the process, to accelerate mass transfer processes during oxidative refining during steelmaking in a converter with an increased proportion of scrap in the metal charge. The disadvantage of this method is the uneven heating of the scrap: in the lower part of the unit, the scrap remains insufficiently warmed up, the upper part of the scrap is melted, especially when loading a lightweight. This leads to increased waste of iron, reducing the yield of suitable steel, increasing the consumption of slag-forming materials for melting.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ выплавки стали в конвертере, включающий послойную загрузку лома, периодическую подачу углеродсодержащих материалов и кислорода, нагрев каждого слоя лома, последующую заливку чугуна и окислительное рафинирование расплава /SU №1464478, С21С 5/28, опубл. 1999 г./.The closest in technical essence and the achieved result to the proposed one is a method of steel smelting in a converter, including layer-by-layer scrap loading, periodic supply of carbon-containing materials and oxygen, heating of each scrap layer, subsequent casting of cast iron and oxidative refining of the melt / SU No. 1464478, C21C 5/28 publ. 1999 /.

Известный способ позволяет повысить интенсивность нагрева лома и снизить расход чугуна на плавку при более благоприятных для футеровки конвертера условиях.The known method allows to increase the intensity of heating of scrap and reduce the consumption of pig iron for melting under more favorable conditions for the converter lining.

Недостатком известного способа является низкая эффективность окислительного рафинирования металла при выплавке стали в конвертере с повышенной долей лома в металлошихте. При этом замедляется растворение извести, затрудняется формирование шлака, ухудшаются условия дефосфорации и десульфурации металла.The disadvantage of this method is the low efficiency of oxidative refining of metal in steelmaking in a converter with an increased proportion of scrap in the metal charge. At the same time, lime dissolution slows down, slag formation is hindered, metal dephosphorization and desulfurization conditions worsen.

Задачей изобретения является повышение эффективности окислительного рафинирования при предварительном подогреве лома и продувке металла с повышенной долей лома в металлошихте.The objective of the invention is to increase the efficiency of oxidative refining during pre-heating of scrap and purging of metal with an increased proportion of scrap in the metal charge.

Поставленная задача решается следующим образом. В известном способе выплавки стали, включающем послойную загрузку лома, предварительный нагрев каждого слоя путем сжигания углеродсодержащего топлива и кислорода, заливку чугуна и окислительное рафинирование расплава, после нагрева каждого слоя лома присаживают добавочные материалы: на первый слой шлакообразующие, марганецсодержащие и магнезиальные материалы в соотношении 1:(0,2-0,4):(0,1-0,3), соответственно, при общем расходе 140-180 кг/т лома первого слоя, на второй и последующие слои - шлакообразующие и марганецсодержащие материалы в соотношении 1:(0,5-0,8), соответственно, при общем расходе 180-220 кг/т лома второго и каждого последующего слоев, на последний слой - марганецсодержащие и магнезиальные материалы в соотношении 1:(1,2-1,5), соответственно, при общем расходе 80-120 кг/т лома последнего слоя.The problem is solved as follows. In the known method of steelmaking, which includes layer-by-layer scrap loading, preliminary heating of each layer by burning carbon-containing fuel and oxygen, cast iron casting and oxidative refining of the melt, after heating each layer of scrap, additional materials are added: slag-forming, manganese-containing and magnesian materials in the ratio of 1 to the first layer : (0.2-0.4) :( 0.1-0.3), respectively, with a total consumption of 140-180 kg / t of scrap of the first layer, on the second and subsequent layers - slag-forming and manganese-containing materials in the ratio 1: (0.5-0.8), respectively, with a total consumption of 180-220 kg / t of scrap of the second and each subsequent layers, the last layer contains manganese-containing and magnesian materials in the ratio 1: (1.2-1, 5), respectively, with a total consumption of 80-120 kg / t of scrap of the last layer.

Признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не выявлены в других технических решениях и, следовательно, заявляемое изобретение имеет изобретательский уровень.Signs that distinguish the claimed invention from the prototype are not identified in other technical solutions and, therefore, the claimed invention has an inventive step.

Технический результат, достигаемый предлагаемым способом выплавки стали, заключается в том, что в условиях дефицита жидкого чугуна при продувке металла с повышенной долей лома, его послойной загрузкой и предварительным нагревом каждого слоя, путем сжигания углеродсодержащего топлива и кислорода за счет изменения температурных условий и регламентированной присадки шлакообразующих, марганецсодержащих и магнезиальных материалов, обеспечиваются условия для более эффективной передачи тепла в ванне, ускорения растворения добавочных материалов с наведением с самого начала продувки жидкоподвижного основного шлака и увеличения скорости окислительных процессов. Это способствует снижению угара железа, позволяет увеличить выход жидкой стали и снизить производственные затраты.The technical result achieved by the proposed method of steelmaking is that in conditions of shortage of molten cast iron when blowing metal with an increased proportion of scrap, loading it in layers and preheating each layer by burning carbon-containing fuel and oxygen due to changes in temperature conditions and a regulated additive slag-forming, manganese-containing and magnesian materials, conditions are provided for more efficient heat transfer in the bath, accelerating the dissolution of additional mat Series with guidance from the very beginning of the purge of the fluid-moving main slag and increase the rate of oxidation processes. This helps to reduce the loss of iron, allows to increase the yield of liquid steel and reduce production costs.

Предусматриваемая способом послойная загрузка лома и предварительный нагрев каждого слоя предполагает соответствующее соотношение легковесного и тяжеловесного лома в металлозавалке, что является определяющим при выборе части загружаемого лома и количества последующих его слоев.The layer-by-layer scrap loading and preheating of each layer envisaged by the method suggests an appropriate ratio of light and heavy scrap in the metal mill, which is crucial when choosing a portion of the scrap to be loaded and the number of subsequent layers.

Регламентация видов добавочных материалов для присадки после нагрева каждого слоя лома обусловлена необходимостью их быстрого растворения и формирования шлака для повышения эффективности окислительного рафинирования металла при переработке повышенной доли лома в металлошихте.The regulation of the types of additives for additives after heating each layer of scrap is due to the need for their rapid dissolution and the formation of slag to increase the efficiency of oxidative refining of the metal during processing of an increased proportion of scrap in the metal charge.

В качестве добавочных материалов используют шлакообразующие, в частности известь с высоким содержанием СаО, марганецсодержащие (например, марганцевый агломерат с содержанием MnO в пределах 25%) и магнезиальные материалы (например, известково-магнезиальный флюс CaO=50%, MgO=30%).As additional materials, slag-forming materials are used, in particular, lime with a high CaO content, manganese-containing (for example, manganese agglomerate with an MnO content within 25%) and magnesian materials (for example, lime-magnesia flux CaO = 50%, MgO = 30%).

После нагрева первого слоя лома присаживают шлакообразующие марганецсодержащие и магнезиальные материалы в соотношении 1:(0,2-0,4):(0,1-0,3), соответственно, и их общем количестве 140-180 кг/т, что позволяет поддерживать необходимые температурные условия, предупредить появление зон оплавления и накопление оксидов железа в металлическом ломе, а также ускорить формирование шлака при последующей заливке чугуна и окислительном рафинировании расплава.After heating the first layer of scrap, slag-forming manganese-containing and magnesian materials are planted in the ratio 1: (0.2-0.4) :( 0.1-0.3), respectively, and their total amount is 140-180 kg / t, which allows maintain the necessary temperature conditions, prevent the appearance of fusion zones and the accumulation of iron oxides in scrap metal, as well as accelerate the formation of slag during subsequent cast iron casting and oxidative refining of the melt.

Величина первой порции добавочных материалов не должна быть менее 140 кг/т лома первого слоя, в противном случае уменьшается прогреваемая часть шихтовых материалов, изменяются температурные параметры процесса, что приводит к «холодному» началу плавки, медленному формированию шлака и снижению эффективности окислительного рафинирования, при выплавке металла с повышенной долей лома в металлошихте.The value of the first portion of additional materials should not be less than 140 kg / t of scrap of the first layer, otherwise the heated portion of the charge materials decreases, the temperature parameters of the process change, which leads to a “cold” start of smelting, slow formation of slag and a decrease in the efficiency of oxidative refining, metal smelting with an increased proportion of scrap in the metal charge.

Величина первой порции добавочных материалов не должна быть более 180 кг/т лома первого слоя, так как это приводит к снижению прогрева металлического лома и в дальнейшем при продувке металла к «холодному» ходу процесса, плохому растворению извести и медленному росту основности шлака, что снижает эффективность окислительного рафинирования.The size of the first portion of additional materials should not exceed 180 kg / t of scrap of the first layer, as this leads to a decrease in the heating of scrap metal and subsequently when the metal is blown to the “cold" course of the process, poor dissolution of lime and a slow increase in the basicity of slag, which reduces the effectiveness of oxidative refining.

При соотношении расходов шлакообразующих, марганецсодержащих и магнезиальных материалов 1:(0,2-0,4):(0,1-0,3) обеспечиваются условия формирования шлака с требуемыми физико-химическими свойствами (вязкость, основность, окислительная, фосфор - и серопоглотительная способность) при окислительном рафинировании металла.When the ratio of the costs of slag-forming, manganese-containing and magnesian materials 1: (0.2-0.4) :( 0.1-0.3), the conditions for the formation of slag with the required physicochemical properties (viscosity, basicity, oxidative, phosphorus - and desulfurization ability) during oxidative refining of metal.

При повышении этого соотношения в сторону увеличения расхода марганецсодержащих и магнезиальных материалов уменьшается поступление в конвертерную ванну оксидов СаО, что приводит к замедленному росту основности шлака, повышению содержания оксида магния в нем и снижению его фосфор - и серопоглотительной способности и эффективности окислительного рафинирования.With an increase in this ratio, in the direction of increasing the consumption of manganese-containing and magnesian materials, the input of CaO oxides into the converter bath decreases, which leads to a slower increase in the basicity of slag, an increase in the content of magnesium oxide in it, and a decrease in its phosphorus and sulfur absorption capacity and oxidative refining efficiency.

При соотношении расходов шлакообразующих, марганецсодержащих и магнезиальных материалов менее 1:(0,2-0,4):(0,1-0,3) уменьшается поступление в конвертерную ванну оксидов марганца и магния, и при «горячем» начале процесса увеличивается количество неассимилированной извести, что требует наводки первичного шлака за счет FeO и приводит к снижению выхода жидкой стали, в противном случае наблюдается замедленный рост основности шлака и снижение эффективности окислительного рафинирования.When the ratio of the costs of slag-forming, manganese-containing and magnesian materials is less than 1: (0.2-0.4) :( 0.1-0.3), the intake of manganese and magnesium oxides into the converter bath decreases, and when the process starts “hot”, the amount non-assimilated lime, which requires induction of primary slag due to FeO and leads to a decrease in the yield of liquid steel, otherwise there is a slower increase in the basicity of slag and a decrease in the efficiency of oxidative refining.

Предлагаемые пределы расходуемых материалов для присадки на второй и последующие слои лома выбраны исходя из задачи эффективного окислительного рафинирования при последующей заливке жидкого чугуна и продувке металла с учетом того, что температура лома после нагрева составляет 800-900°С. Нижний предел (180 кг/т лома второго и последующих слоев) предполагает соотношение шлакообразующих и марганецсодержащих материалов в пределах 1:0,5 соответственно. Снижение расхода добавочных материалов и уменьшение соотношения расхода шлакообразующих и марганецсодержащих материалов не позволяет быстро навести жидкоподвижный основный шлак и обеспечить требуемое низкое содержание серы и фосфора при окислительном рафинировании металла, и в полной мере достигнуть поставленной задачи. Верхний предел расхода добавочных материалов (220 кг/т лома второго и последующих слоев) предполагает соотношение шлакообразующих и марганецсодержащих материалов в пределах 1:0,8, соответственно. Увеличение количества присаживаемых добавочных материалов и соотношения расходов шлакообразующих и марганецсодержащих материалов приводит к неравномерному их прогреву под слоем лома, медленному формированию жидкоподвижного основного шлака и снижению эффективности окислительного рафинирования.The proposed limits of consumables for additives on the second and subsequent scrap layers are selected based on the task of effective oxidative refining during subsequent casting of molten iron and metal purging, taking into account that the temperature of the scrap after heating is 800-900 ° C. The lower limit (180 kg / t of scrap of the second and subsequent layers) implies a ratio of slag-forming and manganese-containing materials within 1: 0.5, respectively. Reducing the consumption of additional materials and reducing the ratio of the consumption of slag-forming and manganese-containing materials does not allow you to quickly induce a fluid-moving main slag and provide the required low sulfur and phosphorus content during oxidative refining of the metal, and to fully achieve the task. The upper limit of the consumption of additional materials (220 kg / t of scrap of the second and subsequent layers) suggests a ratio of slag-forming and manganese-containing materials in the range of 1: 0.8, respectively. An increase in the amount of additive materials to be seated and the ratio of the costs of slag-forming and manganese-containing materials leads to their uneven heating under the scrap layer, the slow formation of liquid-moving main slag and a decrease in the efficiency of oxidative refining.

Присадка добавочных материалов в количестве 80-120 кг/т лома последнего слоя позволяет равномерно распределить их по поверхности лома и дополнительно прогреть, что способствует повышению эффективности окислительного рафинирования за счет ускорения растворения материалов и наведения с самого начала продувки жидкоподвижного основного шлака с поддержанием в нем оптимальной концентрации MgO в течение преобладающего времени операции для снижения износа футеровки конвертера.The additive of additional materials in the amount of 80-120 kg / t of scrap of the last layer allows you to evenly distribute them on the surface of the scrap and additionally warm up, which improves the efficiency of oxidative refining by accelerating the dissolution of materials and inducing from the very beginning of the purge of the liquid-moving main slag while maintaining optimal MgO concentration during the predominant operation time to reduce wear of the converter lining.

Предусматриваемое способом количество добавочных материалов и соотношение марганецсодержащих и магнезиальных составляющих не должно быть меньше 80 кг/т лома последнего слоя и 1:1,2, соответственно, так как это приводит к замедленному шлакообразованию и снижению эффективности окислительного рафинирования при предварительном подогреве лома и конвертировании металла с повышенной долей лома в металлошихте.The amount of additional materials envisaged by the method and the ratio of manganese-containing and magnesian components should not be less than 80 kg / t of scrap of the last layer and 1: 1.2, respectively, since this leads to delayed slag formation and a decrease in the efficiency of oxidative refining during preliminary heating of the scrap and metal conversion with an increased proportion of scrap in the metal charge.

Увеличение количества присаживаемых добавочных материалов свыше 120 кг/т лома последнего слоя и соотношения марганецсодержащих и магнезиальных материалов более 1:1,5, соответственно, приводит к повышению вязкости шлака, дополнительному расходу разжижителей, снижению выхода жидкой стали и эффективности окислительного рафинирования.An increase in the amount of additional materials seated over 120 kg / t of scrap of the last layer and the ratio of manganese-containing and magnesian materials more than 1: 1.5, respectively, leads to an increase in slag viscosity, an additional consumption of thinners, a decrease in the yield of molten steel and the efficiency of oxidative refining.

Пример. В 160-тонный конвертер после выпуска предыдущей плавки загружают из одного совка 23 т легковесного лома с добавлением тяжеловесной обрези (весь лом 65 т заваливают из 3 совков). Конвертер наклоняют на 30-50° в сторону сталевыпусконого отверстия для равномерного распределения лома. Затем его устанавливают вертикально, опускают фурму, присаживают углеродсодержащее топливо и подают кислород. Продолжительность нагрева первого слоя лома 8 минут.Example. After releasing the previous smelting, the 160-ton converter is loaded from one scoop with 23 tons of lightweight scrap with the addition of heavy trimmings (all scrap 65 tons are heaped up from 3 scoops). The converter is tilted 30-50 ° towards the steel outlet for uniform distribution of scrap. Then it is installed vertically, the lance is lowered, carbon-containing fuel is seated and oxygen is supplied. The duration of heating the first layer of scrap is 8 minutes.

После нагрева первого слоя лома присаживают 2,5 т извести, 750 кг марганцевого агломерата и 500 кг известково-магнезиального флюса (соотношение шлакообразующих, марганецсодержащих и магнезиальных материалов равно 1:0,3:0,2, общее количество добавочных материалов составляет 163 кг/т лома) и загружают второй совок лома (21 т). Нагрев второго слоя лома ведут аналогично в течение 8 минут.After heating the first layer of scrap, 2.5 tons of lime, 750 kg of manganese sinter and 500 kg of lime-magnesia flux are added (the ratio of slag-forming, manganese-containing and magnesian materials is 1: 0.3: 0.2, the total amount of additional materials is 163 kg / t of scrap) and load a second scoop of scrap (21 t). Heating of the second layer of scrap is carried out similarly for 8 minutes.

После нагрева второго слоя лома присаживают 2,3 т извести и 1,5 т марганцевого агломерата (соотношение шлакообразующих и марганецсодержащих материалов равно 1:0,7, общее количество добавочных материалов составляет 181 кг/т лома) и загружают третий совок лома (21 т). Нагрев третьего слоя лома ведут аналогично в течение 10 минут.After heating the second layer of scrap, 2.3 tons of lime and 1.5 tons of manganese sinter are planted (the ratio of slag-forming and manganese-containing materials is 1: 0.7, the total amount of additional materials is 181 kg / t of scrap) and a third scoop of scrap is loaded (21 t ) Heating of the third layer of scrap is carried out similarly for 10 minutes.

После нагрева третьего слоя лома присаживают 750 кг марганцевого агломерата и 1 т известково-магнезиального флюса (соотношение марганецсодержащих и магнезиальных материалов равно 1:1,3, общее количество добавочных материалов составляет 83 кг/т лома) и заливают чугун (92 т). Продувают чугун, продолжительность продувки составляет 19 минут, расход чугуна - 650 кг/т стали.After heating the third layer of scrap, 750 kg of manganese sinter and 1 ton of lime-magnesian flux are added (the ratio of manganese-containing and magnesian materials is 1: 1.3, the total amount of additional materials is 83 kg / t of scrap) and cast iron is poured (92 t). Cast iron is blown, the purge time is 19 minutes, cast iron consumption is 650 kg / t of steel.

Предлагаемый способ выплавки стали в конвертере по сравнению с прототипом позволяет снизить расход чугуна на 50-100 кг/т, увеличить выход жидкой стали в металле на 0,05-0,10% и снизить себестоимость стали за счет уменьшения расхода сырья и материалов.The proposed method of steelmaking in the converter compared to the prototype allows to reduce the consumption of cast iron by 50-100 kg / t, increase the yield of liquid steel in the metal by 0.05-0.10% and reduce the cost of steel by reducing the consumption of raw materials.

Заявляемый способ выплавки стали промышленно применим в кислородно-конвертерном производстве.The inventive method of steelmaking is industrially applicable in oxygen-converter production.

Claims

A method of steelmaking in a converter, including layer-by-layer scrap loading, preliminary heating of each layer by burning carbon-containing fuel and oxygen, cast iron casting and oxidative refining of the melt, characterized in that after heating each layer of scrap, additional materials are planted on the first layer - slag-forming, manganese-containing and magnesian materials in the ratio 1: (0.2-0.4) :( 0.1-0.3), respectively, with a total consumption of 140-180 kg / per ton of scrap of the first layer, slag-forming and manganese-soda for the second and subsequent layers holding materials in a ratio of 1: (0.5-0.8), respectively, with a total consumption of 180-220 kg / per ton of scrap of the second and each subsequent layer, manganese-containing and magnesian materials in a ratio of 1: (1.2-1 , 5) respectively, with a total consumption of 80-120 kg / per ton of scrap of the last layer.