SU1105511A1

SU1105511A1 - Method of continuous processing of phosphoric iron

Info

Publication number: SU1105511A1
Application number: SU833575485A
Authority: SU
Inventors: Дмитрий Иванович Бородин; Владимир Иванович Явойский; Валерий Михайлович Волынкин; Анатолий Алексеевич Тимофеев; Сергей Иванович Быстров; Алексей Иванович Майоров; Владимир Терентьевич Тимофеев; Анатолий Викторович Василивицкий; Павел Насанелевич Крейндлин; Гарри Константинович Андреев; Эдит Сергеевна Франтова; Борис Борисович Попов; Виктор Ильич Смирнов; Махмуд Акбиевич Акбиев
Original assignee: Московский институт стали и сплавов
Priority date: 1983-01-04
Filing date: 1983-01-04
Publication date: 1984-07-30

Abstract

1. СПОСОБ НЕПРЕРЬГОНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ФОСФОРИСТОГО ЧУГУНА, включающий предварительное струйное рафинирование газообразньш кислородом, порошкообразной известью и железорудным концентратом, охлаждение ванны ломом или металлизованными окатышами на первой стадии и окончательную продувку газообразным кислородом и порошкообразной известью на второй стадии и противоточную передачу металла и шлака между стади ми, о тличающийс тем, что, с целью увеличени выхода жидкого металла и снижени себестоимости стали, струйное рафинирование чугуна ведут при соотношении расходов порошкообразной извести, железорудного концентрата и газообразного кислорода (): :1:1. A method for the continuous processing of phosphorus iron, including preliminary jet refining with gaseous oxygen, powdered lime and iron ore concentrate, cooling the bath with scrap or metalized pellets in the first stage and final purging with gaseous oxygen and a lime in a pattern, a pattern, a pattern, and a pattern will be applied. , which is characterized by the fact that, in order to increase the yield of liquid metal and reduce the cost of steel, jet refining the mode is carried out at a ratio of powdered lime costs, ore concentrate and oxygen gas (): 1:

Description

Изобретение относитс к черной металлургии, конкретно к способам непрерывнойпереработки чугуна в сталь, и может быть использовано на предпри ти х, например в мартеновс- 5 ких цехах, перерабатывающих фосфористый чугун, либо при сооружении новых металлургических заводов, на которых перерабатываетс фосфористый чугун.The invention relates to ferrous metallurgy, specifically to methods for the continuous processing of cast iron into steel, and can be used in enterprises, for example, in open-hearth 5 shops processing phosphorous iron, or in the construction of new metallurgical plants in which phosphorous iron is processed.

Известен способ переработки чугу- Ю на в непрерывном сталеплавильном агрегате конвертерного типа lj .There is a method of processing pig iron in a continuous steel-making unit of converter type lj.

Недостатком этого способа вл ютс низкие технико-экономические показатели процесса вследствие ис- IS пользовани на обеих стади х эмульсионного (конвертерного) принципа рафинировани чугуна. При этом способе переработки чугуна до двуокиси углерода дожигаетс лишь 10-20% образую- 20 щейс окиси углерода, что снижает приход тепла и ограничивает возможности переработки лома, железорудных материалов (железорудный концентрат, окатыши, агломерат и т.д.), а отсут- 25 ствие противотока в системе металлшлак при передаче металла из первой стадии во вторую и шлака - из второй стадии в первую не позвол ет полностью использовать высокую рафини- ЗО рукщую способность по отношению к фосфору известковогжелезистых шлаков, образукнцихс на второй стадии процесса ..The disadvantage of this method is the low technical and economic indices of the process due to the use of the emulsion (converter) principle of pig iron refining at both stages. In this method of processing iron to carbon dioxide, only 10–20% of the formed carbon monoxide is burned, which reduces the heat input and limits the possibilities for processing scrap, iron ore materials (iron ore concentrate, pellets, sinter, etc.), and 25 the countercurrent in the metal slag system during the transfer of metal from the first stage to the second and slag - from the second stage to the first stage does not allow to fully use high refining capacity with respect to the phosphorus of lime and iron slag, Process step ..

Наиболее близким к изобретению jj по технической сущности и достигаемому эффекту вл етс способ непрерывной переработки фосфористого чугуна , включакщий предварительное струйное рафинирование газообразньм дО кислородом, порошкообразной известью и железорудным концентратом, охлаждение ванны ломом или металлизированными окатышами и окончательную продувку газообразным кислородом и порошко-45 образной известью в противотоке на электромагнитном желобе металла и шлака 2.The closest to the invention jj technical essence and attainable effect is a method of continuous processing of phosphorous iron, vklyuchakschy preliminary jetting refining gazoobraznm dG oxygen, powdered lime and iron ore concentrate, the cooling bath crowbar or metallized pellets and final blowing oxygen gas and powder-45 shaped lime in countercurrent on the electromagnetic chute of metal and slag 2.

Недостатками известного способа вл ютс низкий выход жидкой стали 50 и ее высока себестоимо.сть.The disadvantages of this method are the low yield of liquid steel 50 and its high cost price.

Указанные недостатки обусловлены малым количеством перерабатываемых железосодержащих охладителей, поскольку обезуглероживание чугуна при струй55 нрм рафинировании производ т лишь на 20-25%, а от остального углерода освобождаютс на второй стадии, иThese drawbacks are due to the small amount of processed iron-containing coolers, since the decarburization of cast iron with a jet of 55 hrm refining is only 20-25%, and the rest of the carbon is released in the second stage, and

большой потерей металла с корольками и окислами железа при скачивании в зкого шлака. Кроме того, низка температура металла и шлака на первой стадии (1300-1400с) способствует повышению потерь металла при передаче последнего во вторую стадию и затрудн ет непрерывное удаление в зкого шлака, что требует применени дополнительного оборудовани .large loss of metal with iron beads and iron oxides when downloading viscous slag. In addition, the low temperature of the metal and slag in the first stage (1300-1400 s) increases the metal loss during the transfer of the latter to the second stage and makes it difficult to continuously remove the viscous slag, which requires the use of additional equipment.

Низка интенсивность кислородной продувки на второй стадии не обеспечивает высокой производительности агрегата, а вследствие перелива в единицу времени малых количеств достаточно активного шлака со второй стадии на первую слабо стимулирует начальную стадию дефосфорации, что приводит к повышенному расходу реагетов на первой стадии.The low intensity of oxygen blowing in the second stage does not provide a high productivity of the unit, and due to overflow per unit of time of small quantities of sufficiently active slag from the second stage to the first, weakly stimulates the initial stage of dephosphorization, which leads to an increased consumption of reagents in the first stage.

Целью изобретени вл етс увеличение вьпсода жидкого металла и снижение себестоимости стали.The aim of the invention is to increase the liquid metal yield and reduce the cost of steel.

Поставленна цель достигаетс тем что согласно способу непрерывной jпереработки фосфористого чугуна, вклIчающему предварительное струйное рафинирование газообразным кислородом. Порошкообразной известью и железорудным концентратом, охлаждение ванны ломом или металлизованными 1и окатышами на первой стадии и окончательную продувку газообразным кислородом и порошкообразной известью на второй стадии и противоточную передачу металла и шлака между стади ми, струйное рафинирование чугуна ведут при соотношении расходов порошкообразной извести, железорудного концентрата и газообразного кислорода (1-2):1: :(1-1,5), а окончательную продувку металла начинают при содержании углерода 1,0-2,0% и температуре 15001550°С и соотношении массовых расходов порошкообразной извести и газообразного кислорода (1-1,5):1, при этом расход лома составл ет 100 300 кг/т металлошихты.This goal is achieved by the fact that according to the method of continuous processing of phosphoric iron, including preliminary jet refining with gaseous oxygen. Powdered lime and iron ore concentrate, cooling of the bath with scrap or metallized 1 and pellets in the first stage and final purging with gaseous oxygen and powdered lime in the second stage and countercurrent transfer of metal and slag between the stages, jet refining of pig iron is carried out at a ratio of the costs of powdered lime, iron ore concentrate and gaseous oxygen (1-2): 1:: (1-1.5), and the final purge of the metal begins at a carbon content of 1.0-2.0% and a temperature of 15001550 ° C and the ratio and the mass flow rates of powdered lime and gaseous oxygen (1-1.5): 1, while the scrap consumption is 100,300 kg / ton of metal charge.

Кроме того, интенсивность окончательной продувки составл ет 16 20 нм /т-мин.In addition, the final purge rate is 16 20 nm / t-min.

Непрерывный двухстадийньй способ переработки фосфористого чугуна осуществл ют следующим образом.A continuous two-stage process for the processing of phosphate iron is carried out as follows.

На непрерьшный поток чугуна воз действуют стру ми кислорода с порошкообразной известью и железорудным концентратом. При этом соотношение расходов порошкообразной извести и железорудного концентрата и газообразного кислорода составл ет (1-2): :1:(1-1,5). При дроблении потока чу гуна формируетс развита реакционна поверхность. Интенсивное газовьщеление вследствие окислени углерода с 3,6-4,3 по 1,0-2,0%, т.е. со степенью обезуглероживани 50-70%, также способствует развитию массообменных процессов. Вследствие этого степени деманганации и десульфурации составл ют соответственно 65-85 и 40-60%. Большое количество тепла, выделенного при окислении элементов в первую очередь за счет окислени углерода до С02, позвол ет осуществл ть процесс рафинировани при температуре 1500-1550°С, а также увеличить расход перерабатываемых охладителей (лома, железорудного концентра та и т.д.). Это приводит к существен ному увеличению вьгхода жидкого метал ла и снижению его себестоимости. При высокой температуре процесса и использовании на первой стадии высокоосновного известково-железистого шла ка со второй стадии, при относительно небольших расходах шлакообразую- щих реагентов, эффективном диспергировании чугуна и интенсивном перемешивании шлака и металла окисью углерода на первой стадии формируетс ЖЦДКОПОДВИЖНЫЙ шлак с высокой рафинирующей способностью с содержанием железа 12-15% общего, который может удал тьс из реактора самотеком, т.е без применени дополнительного обо рудовани , причем содержание корольков в шлаке составл ет не более 1-3% При этом величина отношени фактичес кого содержани фосфора в металле к равновесному со шлаком составл ет приблизительно 2-5, т.е. система металл-шлак приближаетс к состо нию равновеси и рафинирующие свойства шлака используютс более полно, чем при проведении низкотемпературной дефосфорации и незначительном окислении углерода на стадии струйного рафинировани . Указанный режим первой стадии переработки вл етс близ ким к оптимальному дл получени низ кой себестоимости стали. Применение на первой стадии расхо , дов пылевидных реагентов (извести и железорудного концентрата) в количествах более 2 и 1 от количества кислорода приводит к получению значительного количества ишака, что приводит к увеличению потерь металла с окислами и корольками в шлаке. Кроме того, больший расход пьшеввдных реагентов, в первую очередь железорудного концентрата, требует больших затрат тепла и снижает возможности переработки повышенного количества лома, повьш1ает опасность гетерогенизации шлака. Применение реагентов в количествах меньших, чем количество подаваемого кислорода, не обеспечивает проведение дефосфорации до требуемого уровн (60-80%), что влечет повьш1енный расход реагентов на второй стадии переработки. Кроме того, при меньшем расходе пьшевидных материалов не в полной мере используетс тепло металлогазового факела, что приводит к увеличению потерь тепла с отход щими газами и как следствие к уменьшению количества лома, перерабатываемого на первой стадии, которое должно составл ть 100-300 кг/т металлошихты. Уменьшение этого количества (менее 100 кг/т) нецелесообразно в св зи с ухудшением техникоэкономических показателей процесса, а увеличение (более 300) невозможно в св зи с недостатком тепла дл его расплавлени при сохранении температуры металла на уровне 15001550°С . При проведении процесса при температуре ниже 1500 С ухудшаютс услови шлакообразовани и, следовательно , удалени фосфора и серы на первой стадии, увеличиваетс опасность выбросов на второй стадиии. При температуре выше 1550 С снижаетс термодинамический стимул дл окислени фосфора по сравнению с окислением .углерода, что затрудн ет получение металла с требуемым отношением углерода к фрсфору. Полученный полупродукт, содержащий, %: С 1-2; МпТ 0,1-0,3, М 0,100 ,30, S 0,015-0,025, при температуре 1520-1550 С с помощью электромагнитного желоба передают на вторую стадию процесса, причем навстречу потоку метагша из второй стадии в первую передаетс известково-железистый шлак. Массообмен между металлом и шлаком на электромагнитном желобе приводит к тому, что содержание фосфора снижаетс до 0,05-0,15%, при этом окисл етс также 0,05-0,20% уг лерода и происходит частичное восстановление окислов железа из шлака, передаваемого из второй стадии процесса на первую. Продувку кислородом на второй стадии ведут с интенсивностью 16-20нм/ металла в 1 мин. Проведение продувки с интенсивностью более 20 нм/т мин увеличивает окисленность металла, особенно при низком содержании в последнем углерода, что увеличивает расход раскислителей и снижает качество сталей. При продувке металла с интенсивностью менее 16 нм/т мин умень шаетс производительность агрегата и технико-экономические показатели процесса. Расход пьтевидной извести при этом составл л 1-1,5 по отношению к расходу кислорода. При меньшем расходе извести не обеспечиваетс необходима степень дефосфорации металла} при более высоком - увеличиваютс количество шпака, потери железа со шлаком и износ футеровки агрегата. П р им е р. Перерабатывали чугун с температурой в количестве 2000 кг, содержащий, %: с 4,0j Ьи 0,8; М 1,0; М s 0,04. Чугун подвергали рафинированию кислородными стру ми в смеси с порошкообразной известью и железорудным концентратом. Расходы порошкообразной Извести и железорудного кон-35 центрата и газообразного кислорода составили соответственно 80, 50 и 60 кг/т чугуна. Дл охлаждени ванны в последнк о вводили стальной лом в количестве 250 кг на 1 т чугуна. В .результате получили полупродукт с температурой 1550С, содержащий, %: с 1,2; мп 0,2; р 0,15; LS 0,02, который поступал по электромагнитному желобу во вторую стадию, где производили доводку полупродукта путем верхней продувки кислородом с подачей пылевидной извести при расходе 33 и 43 кг/т полупродукта соответственно . Получили сталь, содержащую, %: с 0,08; Мп 0,05; р 0,02; S 0,015, в количестве 2180 кг, В табл. 1 и 2 приведены технологические параметры и результаты плавок по предлагаемому способу. Предлагаемый способ переработки фосфористого чугуна позвол ет существенно увеличить выход жидкого металла , создать оптимальные физико-химические услови дл проведени рафинировочных реакций, что позвол ет сократить расходы реагентов и снизить себестоимость стали. Расчетный годовой экономический эффект при выплавке стали предложенным способом по сравнению с дуплекспроцессом (АСР - кислородный конвертер ) при производительности цеха 7 млн.т/год составит 30,4 млн.руб. при оценке лома по действующим ценам. Таблица 1An uninterrupted stream of iron is influenced by jets of oxygen with powdered lime and iron ore concentrate. The ratio of the costs of powdered lime and iron ore concentrate and gaseous oxygen is (1-2):: 1: (1-1,5). Upon crushing the flow of chu gun, a developed surface is formed. Intensive gas separation due to oxidation of carbon from 3.6-4.3 to 1.0-2.0%, i.e. with a degree of decarburization of 50-70%, also contributes to the development of mass transfer processes. Because of this, the degrees of demanganization and desulfurization are respectively 65-85 and 40-60%. The large amount of heat released during the oxidation of elements, primarily due to the oxidation of carbon to CO2, allows the refining process to be carried out at a temperature of 1500–1550 ° C, and also increases the consumption of processed coolers (scrap, iron ore concentrate, etc.) . This leads to a significant increase in the consumption of liquid metal and a decrease in its cost. At the high temperature of the process and the use of a highly basic calciferous slag from the second stage at the first stage, with relatively small consumption of slag-forming reagents, effective dispersion of pig iron and intensive mixing of slag and metal with carbon monoxide in the first stage, liquid zinc-containing slag with high refining capacity is formed iron content of 12–15% total, which can be removed from the reactor by gravity, i.e., without the use of additional equipment, and the content of in the slag is not more than 1-3%. At that, the ratio of the actual phosphorus content in the metal to the equilibrium with the slag is approximately 2-5, i.e. The metal-slag system approaches the state of equilibrium and the refining properties of the slag are used more completely than during low-temperature dephosphorization and slight oxidation of carbon in the jet refining stage. The specified mode of the first stage of processing is close to optimal for obtaining low cost steel. The use of dust-like reagents (lime and iron-ore concentrate) in quantities over 2 and 1 of the amount of oxygen in the first stage of consumption results in a significant amount of donkey, which leads to an increase in metal loss with oxides and beads in the slag. In addition, higher consumption of reagents, primarily iron ore concentrate, requires a lot of heat and reduces the possibility of processing an increased amount of scrap, which increases the risk of slag heterogenization. The use of reagents in quantities lower than the amount of oxygen supplied does not ensure the dephosphorization to the required level (60-80%), which entails a higher consumption of reagents in the second stage of processing. In addition, at a lower consumption of piqued materials, the heat of the metal-gas torch is not fully utilized, which leads to an increase in heat losses with waste gases and, consequently, to a decrease in the amount of scrap processed in the first stage, which should be 100-300 kg / ton metal charge. A decrease in this amount (less than 100 kg / t) is impractical due to the deterioration of the technical and economic indicators of the process, and an increase (more than 300) is impossible due to the lack of heat to melt it while maintaining the metal temperature at 15001550 ° C. When the process is carried out at temperatures below 1500 ° C, the conditions for slag formation deteriorate and, consequently, the removal of phosphorus and sulfur in the first stage, the risk of emissions in the second stage increases. At temperatures above 1550 ° C, the thermodynamic stimulus for the oxidation of phosphorus is reduced as compared with the oxidation of carbon, which makes it difficult to produce a metal with the required ratio of carbon to FF. The resulting intermediate containing,%: C 1-2; MpT 0.1-0.3, M 0.100, 30, S 0.015-0.025, at a temperature of 1520-1550 C, are transferred by means of an electromagnetic chute to the second stage of the process, and lime-ferrous slag is passed to the first stage of the metagsh. The mass exchange between the metal and slag on the electromagnetic trough leads to the fact that the phosphorus content decreases to 0.05-0.15%, while 0.05-0.20% of carbon is also oxidized and partial reduction of iron oxides from the slag occurs. transmitted from the second stage of the process to the first. The purging with oxygen in the second stage is carried out with an intensity of 16-20 nm / metal in 1 min. Carrying out a purge with an intensity of more than 20 nm / t min increases the oxidation of the metal, especially with a low content of carbon in the latter, which increases the consumption of deoxidizers and reduces the quality of the steel. When purging a metal with an intensity of less than 16 nm / t min, the productivity of the unit and technical and economic indicators of the process decrease. The consumption of piteum lime was 1–1.5 with respect to oxygen consumption. At a lower lime consumption, the degree of dephosphorization of the metal is not required. At a higher level, the amount of shpak increases, the loss of iron with slag and the wear of the unit lining. PRI im p Cast iron was processed with a temperature in the amount of 2000 kg, containing,%: from 4.0j to 0.8; M 1.0; M s 0.04. The cast iron was refined by oxygen streams mixed with powdered lime and iron ore concentrate. Costs of powdered Lime and iron ore concentrate-35 of the center and gaseous oxygen were 80, 50 and 60 kg / t of pig iron, respectively. In order to cool the bath, steel scrap was introduced into the latter in an amount of 250 kg per ton of iron. As a result, a semi-finished product with a temperature of 1550 ° C was obtained containing,%: с 1.2; mp 0.2; p 0.15; LS 0.02, which flowed through the electromagnetic trough into the second stage, where the intermediate product was finished by top blowing with oxygen and pulverized lime at a flow rate of 33 and 43 kg / ton intermediate, respectively. Received steel containing,%: with 0.08; Mp 0.05; p 0.02; S 0,015, in the amount of 2180 kg. In table. 1 and 2 shows the technological parameters and the results of the heats of the proposed method. The proposed method of processing phosphorus cast iron allows to significantly increase the yield of liquid metal, to create optimal physicochemical conditions for carrying out refining reactions, which allows reducing reagent costs and reducing the cost of steel. The estimated annual economic effect in the smelting of steel by the proposed method as compared with the duplex process (ASR - oxygen converter) with a workshop capacity of 7 million tons / year will amount to 30.4 million rubles. when evaluating scrap at current prices. Table 1

11055111105511

8 Продолжение табл. 18 Continued table. one

Claims

1. METHOD FOR CONTINUOUS PROCESSING OF PHOSPHORIC CAST IRON, including preliminary jet refining with gaseous oxygen, powdered lime and iron ore concentrate, cooling the bath with crowbar or metallized pellets in the first stage and final blowing with gaseous oxygen and powdered lime powder to the second stage and , characterized in that, in order to increase the yield of liquid metal and reduce the cost of steel, jet refining of cast iron travel at a ratio of the costs of powdered lime, iron ore concentrate and gaseous oxygen (1-2):: 1: (1-1.5), and the final purge of the metal begins at a carbon content of 1.0-2.0% and a temperature of 1,500 1,550 ° C and the ratio of the mass flow rate of powdered lime and gaseous oxygen (1-1.5): 1, while the consumption of scrap is 100 300 kg / t of metal charge.

2. The method of pop. 1, characterized in that the intensity of the final purge is 16-20 nm ³ / t · min.

Gt?