SU1006497A1 - Способ продувки жидкого металла - Google Patents

Abstract

1. СПОСОБ ПРОДУВКИ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА, включающий импульсную по- ;Дачу кислорода и инертного газа, о тл и ч а ю щ и и с   тем, что,с це-лью повышени  производительности коН :вертеров в результате сокращени  металла с выносами и выбросами , снижени  расхода р«скислителей и легирующих за счет меньшей переокисленности металлической ванны и повыиени  качества металла, определ ют скорость обезуглероживани , количество накопленного жидкой ванной избытка кислорода и физическое состо ние шлаковой фазь1, после наведени  первичного шлака, с момента вытхода скорости обеузлероживани  на установившийс  уровень, осуществл ют продувку жидкого металла с посто нной интенсивностью, соответствующей программному значению, в виде последовательно чередующихс , импульсов кислорода и смеси инертного га- за с кислородом с длительностью (О от 3 до 30 с в зависимости от величины скорости обезуглероживани , соотс ношение инертный газ - кислород : в смеси изменшот в пределах ,66 пропорциона.льно количеству накопв . ленного жидкой ванной избытка кислорода , а при сворачивании шпака осу;1 ёствл ют продувку кислородом.

Description

о:

4

со ч

Фиг,

2,Способ по П.1, о т ли ч а ю 1Д и и с   тем, что количество накопленного жидкой ванной избытка кисЛорода определ ют по величине превышени  фактической окисленности жидкой ванны значени , соответствующего содержанию кислорода при свернутом шлаке .

3.Способ по П.1, от л и ч а ющ и и с .  тем, что длительность импульсов смеси кислорода с инертным газом определ ют по следующему уравнению:

Ълак..,..

YMOKc. с J

макс.

акс5- ммн соответственно макси-. йальна  и минимальна  длительность импульсов смеси кислорода с инертным газом, с,Vp --фактическа  скорость обезуглероживани , %/мин; Изобретение относитс  к черной металлургии и может быть использова но дл  продувки кислородом жидкого металла в кислородном конвертере. Известен способ продувки металлических расплавов, предусматривающий вдувание кислорода и инертного газа сверху таким образом, что концентраци  кислорода в смеси уменьшаетс  соответственно содержанию углерода и в заключительный период расплав продувают только инертным газом 1 . Однако этот способ не обеспечива ет эффективного снижени  переокисле ного металла и шлака без уменьшени  общего уровн  процесса обезуглероживани  , особенно в услови х работы кислородных конверторов в.предельны по интенсивности продувки режимах. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту  вл етс  способ проду ки жидкого металла, включающий им- пульсную подачу кислорода и инертного газа 2 . . .Однако при практическом испбльзо вании этого способа продувку ведут посто нными по величине и продолжительности импульсами кислорода и инер , 1НОГО газа без учета текущего состо  ни  конверторной плавки, что обуславливает образование гетерогенного шпака в период интенсивного развити  процесса обезуглероживани  за счет нарушени  динамического равномаксимально возможна 

О скорость обезуглероживани ,  вл юща с  функцией интенсивности подачи кислорода и вида фурменного устройства , %/мин. .

4. Способ по п. 1, о т. л и ч а ющ и и с   тем, что соотношение инертный газ-кислород в продувочной смеси определ ют по уравнению .

.и,г

о,,1

ог

интенсивность подачи инертного газа, j, .интенсивность подачи кислорода , количество накопленного

жидкой ванной избытка кислорода , м VT. |веси  между поступлением кислорода в шлак и его расходом на обезуглероживание капель металла в шлаке. Это приводит к значительным потер м .тепла , заметалливанию фурмы, увеличению потерь металла с выносами и выбросами и снижению.производительности агрегата, а также способствует CIJHжению качества металла. Цель изобретени  - повышение производительности конвертеров в результате сокращени  потерь металла с выносами и выбросами, снижение расхода раскислителей и легирующих за сче.т меньшей переокисленности металлической ванны, и повышению качества металла . Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу импульсной про- дувки жидкого металла кислородом и инертным газом, определ ют скорость обезуглероживани , количество накопле .нног.о жидкой ванной избытка кислорода и физическое, состо ние шлаковой фазы, после наведени  первичного ,шлака,с момента выхода скорости обезуглероживани  на установившийс , .уровень , осуществл ют продувку жидкого металла с посто нной интенсивностью, соответствующей программному значению , в виде последовательно чередующихс  импульсов кислорода исмеси инертнрго газа с кислородом с длитель, ностью от 3 до 30 с в зависимости от величины скорости обезуглероживани , соотношение инертный газ - кислород в смеси измен ют в пределах l:(9-0,66j пропорционально количеству накопленного жидкой ванной избытка кислорода а при сворачивании шлака осуществлш продувку кислородом. При этом количество накопленного жидкой ванной избытка кислорода определ ют по величине превышени  фактической окисленности жнщсой ванны значени , соответствующего содержанию кислорода при свернутом шлаке. Длительность импульсов смеси кислорода с инертным газом определ ют по следующему уравнению: где Т соответственно максимакс МИ мальна  и минимальна  длительность импульсов смеси кислорода с инертным газом, с фактическа  скорость обезуглероживани , д%/мин; максимально возможна . скорость, обезуглерожи вани ,  вл юща с  фу - цйей интенсивности по , дачи кислорода и вида фурменного устрой ства, %/мин. Соотношение инертный газ-кислород в продувочной смеси определ ют по уравнению . . л,.. ИЗБ. , . гдеЗцр - интенсивность поДачи инерт . ного газа, MVwHH-; . o-j - интенсивность подачи кисизб . лррода,, м /мин; , количествонакопленного . жидкой ванной избытка кйс-г лорода, , . При продувке металла кислородом создаютс  услови  дЛ  накоплени  жи кой ванной кислорода. Периодическое понижение окислительного потенциала газовой струи, с сохранением ее динамического напора увеличивает потребление металличес(:ой ванной накопленного кислорода на окисление углерода, что позвол ет стабилизировать процесс обезуглероживани в период его интенсивного развити . и уменьшить содержание кислорода в металле и шлаке к концу продувки. Выбор величины импуль.сов инертного газа в соответствии с текущим с то нием плавки устран ет как снйже ние скорости обезуглероживани , так и возможное сворачивание шлака. . На фиг.1 показана программа пода чи окислител (3|3,, интенсивность подачи соответственно кислорода и аргона); на фиг.2 - реакци  скорости обезуглероживани  УС на подачу импульса инертного газа ,(t,t2 значени г бремени запаздывани  реакции УС соответственно на и увеличение окислительного потенциала газовой струи У,, на фиг.З зависимость времени запаздывани  в падении скорости обезуглероживани  от ее текущей величины,« (1,2 - снижение окислительного п6тен11иала с,труи соответственно с прекращением продувки и подачей инертного, газа ); на Фиг.4 - зависимость скорости пот1 еблени  кислорода шлак а7рао от соотношени  инертный газ - кислород продувочной смеси tlftp / Q на фиг.5 - реализаци  скорости обезуглероживани  на фиг.б - реализаци  значений количества накопленного жидкой ванной избытка кислорода в случае подачи кислорода (1) и им- , пульсной продувки с использованием аргонаД2); на фиг. 7 - программа импульсной продувки кислородом о и инертным газом Здр. При снижении окислительного потенциала дуть , в результате Зс1мены части окислител  эквивсшентньм количеством инертного газа, скорость обезуглероживани  поддерживаетс  на прежнем уровне определенный промежуток времени: в период интенсивного развити  процесса обезуглероживани  - 3-5 с, а в конце продувки (при концентрации углерода в ванне меньше 0,2%) - 10-30 с. В это врем  окисление углерода происходит за счет кислорода, накопленного в шлаке и металле.. После восстановлени  окислительного потенциала дуть  подъем скорости обезуглероживани  начина- , етс  практически без запаздьшани  (фиг.1 и 2). Т.аким образом, продолжительность чередующихс  импульсов кислорода и смеси ииертный газ-кислород целесообразно измен ть по ходу продувки от 3 до 3fl с. Кратковременна  замена окислител  инертным , подаваемым с тем же динам1ачески.м напором, повышает эффективность потреблени  накоплен ного жидкой ванной избытка кислорода , ибо позвол ет обеспечить сохранность шлако-металлической эмульаии , стабильность гидродинамики ванны и снижение парциального давлени  окиси углерода в контактирующей с металлом газовой фазе. Это подтвер ждено экспериментальными данными (фиг.З).. . С уменьшением скорости обезуглероживани  к концу продувки увеличиваетс  запаздывание-в реакций скорости обезуглероживани  ( на ступенчатое снижение окислительного потенциала газовой струи (фиг.З). Таким .образом, целесообразно длительность импульсов смеси инертный газ-кислород и- чистого кислорода выбирать соответственно текущему уровню скорости обезуглероживани . Принима  в качества точки отсчета значений текущей скорости обезуглероживани  ее максимальный уро1вень, который  в л етс  преддельным дл  рассматривае ., мых условий продувки и определ етс  в основном интенсивностью подачи ;кислорода и видом фурменного устрой ства, и учитыва  линейную эавимость между скоростью обезуглероживани  и временем запаздывани  Ц ; расчет длительностей импульсов кисл рода и смеси кислорода с инертным газом выполн етс  по уравнению макс- ми .. макс i -vr/woiKC, с Уточнение численных значений чакс; мин также определение в личиныV ocyIцecTв t eтc  по экспериментальным данным, -отражающим услови  продувки (прин тый режим пр дувки , тип фурменного устройства, емкость агрегата и т.д.) . Отключение кислорода И подачи инертного газа оказывает существенное вли ние на.процессы распределени  кислорода между металлом и , увеличива  склонность шлака К сворачиванию, особенно в период интенсивного развити - процесса обез углероживани . Поэтому при выборе соотношени  ;инертн ай газ - кислород следует исходить и& уровн  накоплен го жидкой ванной избытка кислоб |рда. Под избытком.кислорода, накопленного жидкой ванной, понимаетс  превышение количеством накопленного кислорода такого ее значени / при дост которого обычно наблюдаетс  образование гетерогенного шлакаi Как видно из фиг.4, превышение доли инертного газа 60% в общем количестве продуваемого газа .нецелесообразно , так как такой режим продувки способствует чрезмерному потреблению кислорода шлака и, как следствие этого, быстрому его свора чиванию. Импульсна  продувка с-частотой 0,1-0,15 долей инертиого газа в смеси, составл ющей 10%, в период интенсивного обезуглероживани  не оказывает существенного вли ни  на окисленность шлаковой фазы. Однако такого рода воздейст-.,ви  обуславливают периодическое изменение степени ассимил ции струи, ;способствующее развитию пульсаций реакционной зоны и как следствие этого, интенсификации процессов мас сообмена на ее поверхности. Исход  из этого, выбор соотношени  инерт ный . газ-кислород следует ограничить диапазоном i:(9-0,66), приближа  к допустимому верхнему пределу по количеству инертного газа в смеси i ( 60%) только к концу продувки 0,2%), когда отмечаетс  значительный рост окисленности жидкой ванны. Учитыва , что в практических.услови х переокисленность жидкой ванны к концу продувки достигает величины 4-5 , соотношение инертный газ - кислород целесообразно задавать пропорционгшьно текущему значению переокисленности ванны с коэффициентом пропорциональности К « 0,3 т/м, т.е. ..Q. °1 2Переход к импульсной продувке осуществл етс  fio окончании наводки первич.ного шлака с момента выхода скорости обезуглероживани  на усТановивиШйс  уровень. Более ранн   по |ача Инертного газа приводит к зат гиванию процесса шлакообразовани  и снижению прои3водительйрсти агрегата за счет потерь металла .с выносами и увеличени  длительности продувки. П р и м е р. Осулцёствл ли продувку жидкого металла в 350-тонном кислород|1ом конвертере с интенсивностью подачи кислорода и смеси аргонкислород , равной 1200 , через п тисрплОвую фурму. В этих услови х максимально достижима  скорость обезуглероживани  при в: сэффициенте испслзьзовани  кислорода, равном 0,8, составл ет О,41%/мин. Сворачивание шлака наблюдаетс  при содержании окислов железа: в шлаке 6% что при пересчете на содержание кислорода соответствует 0,85 , . G момента начала продувки по известным зависимост м осуществл лс  расчеф текущей скорости обезуглероживани  (фиг. 4) V,,k..,),i 7 где Vg - скорость обезуглероживани , %/мин ,- расход отход щих газов, M.VMHH; CO.COj- С9Держанйе окиси и двуокиси уг-лерода в отход щих га , зах, % ; k - константа, величина которой, зависит от выбранных единиц| измерени  Y , 1/м, и крличество накопленного жидкой ванной избытка кисло-1 ч «-« О. ЗБ« /, А ъ / рода QS .) (фиг.5) .1.Гг«ок.,л, с- ДЬр,.,- „ 0, , J-f.ojiDJ-B;

) ,{t)dt,

Oj

t -iJo f i ° ° ° ° гдеЦд (})- количество кислорода, необ ходимого дл  окислени  j -и примеси чугуна (кремни , . марганца, фосфора серы),м & - окисл енность жидкой ванны при сворачивании шлака, равна  0,85 MVT}

днак, QO,J количество накопленного жидкой ванной кислорода, м;

V(j{-- расход отход щих газов, мЗ/мин; Jflj- интенсивность продувки ванны кислород1ЭЧ, м VMHHJ O.COjjO содержание окиси, двуокиси углерода и кислорода в отход щих газах,,%J , Р.- вес металлосадки конвертера , т;

о - врем  продувки, мин. С седьмой минуты продувки после окончани  формировани  первичного шлака и выхода скорости обезуглероивани  на установившийс  максимальный уровень (точка А на фиг.5) начинали периодическую подачу аргона в «смеси с кислородом в соответствии с уравнени ми (1) и (2J (фиг. 6) . Так

в 1омент времени продувки, равный восьми MHHSfTaM, очередной раз отключали аргон и восстанавливали интенсивность подачи кислорода до 1200 , а через 4,2 с, когда

УС 0,38%/мин и р,66 , снижали инутный расход кислороду на 20pMVMHH и осуществл ли совместно с кислородом подачу аргона с интенсивностью 200 м VMHH в виде

0 посто нного импульса продол тельнрстью 4,2 с. С двенсщцатой минуты продувки определ ли снижение жидкотекучести шлака и до момента повышени  жидкотекучести шлака, равного

5 тринадцатой минуте, осуществл ли . продувку чистьм кислородом.

Применение изобретени  позвол ет за счет снижени  уровн  пульсаций скорости обезуглероживани  уменьшить потери металла с выбросами и. перели вами шлако-метайлической эмульсии на 0,4% и повысить эффективность проводамых м1еропри тий по интенсификации кислородно-конвертерного производства , а также в случае выплавки жидкого металла с пониженным содержанием углерода {ниже 0,1) уменьшить потери металла с конечным шлаком на 20%,расход раскислителей и легирующих на 0,5% и повысить качество металла.

Экономический эффект от внедрени  предлагаемого способа при годовой производительности цеха 4 млн.т стали составит 250 тыс. руб. в год.

Q2

0.1

Г, С

0,05 0,1 0,15 0.20 0.25 0.3 ais а a«aj

Фиг J

Claims (4)

1. СПОСОБ ПРОДУВКИ ЖИДКОГО

IМЕТАЛЛА, включающий импульсную подачу кислорода и инертного газа, о т· личающийс я тем, что,с це-лью повышения производительности кон· вертеров в результате сокращения по терь металла с выносами и выбросами, снижения расхода раскислителей и легирующих за счет меньшей пере- _; окисленности металлической ванны и повыиения качества металла, определяют скорость обезуглероживания, количество накопленного жидкой вайной избытка кислорода и физическое состояние шлаковой фазы, после наведения первичного шлака, с момента выхода скорости обеузлероживания на установившийся уровень, осуществляют продувку жидкого металла с постоянной интенсивностью, соответствую- < щей программному значению, в виде последовательно чередующихся, импульсов кислорода и смеси инертного газа с кислородом с длительностью от 3 до 30 с в зависимости от величины скорости обезуглероживания, соотношение инертный газ - кислород ·ι в смеси изменяют в пределах 149-0,66) пропорционально количеству накопленного жидкой ванной избытка кисло рода, а при сворачивании шлака осуществляют продувку кислородом

2. Способ по п.1, о т ли ч а тощий с я тем, что количество накоп- 'ленного жидкой ванной избытка кисЛорода определяют по величине превышения фактической окисленности жидкой ванны значения, соответствующего содержанию кислорода при свернутом шлаке.

3. Способ по п.1, от л и чаю- щий с .я тем, что длительность импульсов смеси кислорода с инертным газом определяют по следующему уравнению: ₍ т-т ^ТАлаих.-^тмцц.

’'макс.' умакс. ‘''с?

С ^{где Т}макс:^Тмин “ соответственно макси-, мальная и минимальная длительность импульсов смеси кислорода с инертным газом, с,·

V_c --фактическая скорость' обезуглероживания, %/мин,* (гмакс.

’ _с - - максимально возможная скорость обезуглероживания, являющаяся функцией интенсивности подачи кислорода и вида фурменного устройства , '%/мин . .

I

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что соотношение инертный газ-кислород в продувочной смеси определяют по уравнению /

интенсивность подачи инертного газа, м³/мин; _u интенсивность подачи кислорода, м³/мин;

количество накопленного жидкой ванной избытка кислорода, м³/т.