SU1337417A1 - Способ выплавки стали в конвертере - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области черной металлургии и может быть использовано при производстве стали в конвертерах комбинированного дуть . Цель изобретени - - сокращение расхода чугуна за счет повышени  эффективности дожигани  СО в полости конвертера , а также увеличение выхода жидкой стали. Расход кислорода измен ют через верхний  рус сопл продувоч-. ной фурмы. В течение 10-25% времени от начала процесса расход составл ет 60-80% от максимально допустимого расхода, затем до содержани  углерода в ванне 0,15-0,10% - 25-40%, причем через каждые 5-10 м /т металлоза- валки кислорода подают нейтральный газ, дальнейшую продувку через верхний  рус сопл ведут нейтральным га- зом. Указанный режим продувки позвол ет оптимизировать процессы сжигани  топлива в начале плавки, улучшить процесс шлакообразовани  по ходу плавки. 1 табл. с (Л со со 1 4;;

Description

11

Изобретение относитс  к черной металлургии, в частности к производству стали в конвертерах с комбинированной продувкой.

Цель изобретени  - экономи  чугуна за счет повышени  эффективности дожигани  окиси углерода в полости конвертера и увеличение выхода жидкой стали.

При предлагаемом варианте продувки с подачей в расплав через верхний  рус сопл кислорода в количестве 60- 80% от максимально допустимого дл  данного конвертера технологического расхода кислорода на прот жении 10- 25% времени от начала операции после присадки кусковых углеродсодержащих материалов на залитый чугун обеспечиваетс  эффективное сгорание твердо- го топлива при воздействии на него рассредоточени х кислородных струй и дожигание кислородом верхнего  руса струй выдел ющихс  летучих компонентов угл  при его разложении, а также дожигание выдел ющейс  в процессе обезуглероживани  окиси углерода в полости конвертера с передачей тепла непосредствоенно ванне, что интенсифицирует расплавление лома

Сгорание кусковых углеродсодержащих материалов протекает более эффективно из-за малого количества шлака в начальный момент продувки в услови х избытка кислорода, благодар  превышению его расхода над максимально допустимыми значени ми технологи-, ческого расхода кислорода дл  данного конвертера.

Последующа  присадка равномерными порци ми необходимого на плавку количества извести и плавикового шпата и продувка до 80-85% времени операции с расходом кислорода на верхний  рус сопл 25-40% от его максимально допустимого технологического расхода, причем по израсходованию каждых 5-10 м- на тонну металлозавалки технологического кислорода через верхний  рус сопл подают нейтральный газ продолжи- тельностью цикла 10-20 с с расходом, превышающим в 4-6 раза расход нейтрального газа через днище конвертера, преследует своей целью обеспечетда  более полного протекани  реакций между металлом и шлаком с одновременным осаживанием вспененной газошлако- 1-)еталлической эмульсии, исключа  при :dTOM ее выбросы и переливы и способ172

ству  интенсивному дожиганию вьщел - ющейс  окиси углерода в полости кои- вертера при расположении в ходе продувки верхнего  руса сопл над поверхностью шлакометаллической эмульсии. При этом существенно уменьшаютс  - потери железа со шлаком, что также влечет за собой повышение выхода жидкой стали.

Кроме того, подача через верхний  рус сопл в заключительный период продувки с началом падени  факела над горловиной конвертера при снижении углерода в ванне ниже 0,15-0,10% только нейтрального газа позвол ет интенсифицировать перемешивание ме- таллическо й и шлаковых фаз и уменьшить окислениость шлака в период снижени  скорости обезуглероживани  расплава. Это способствует увеличени выхода жидкой стали, достижению, в случае необходимости более низких содержаний углерода в металле, повышению концентрации остаточного марганца в расплаве и улучшению показателей дефосфорации и десульфурации.

Продолжительность начального периода .продувки конвертерной ванны, когда на прот жении 10-25% времени от начала операции после присадки углеродсодержащих материалов на залитый чугун продувку ведут с расходом кислорода через верхний  рус соп фурмы в количестве 60-80% от максимального допустимого дл  данного конвертера технологического расхода кислорода, ограничена временем сжигани  присаженного углеродсодержаще- го кускового топлива без пагубного воздействи  на футеровку конвертера с условием перехода большей части серы топлива в газ-овую фазу.

При продолжительности начального периода продувки ниже 10% времени от начала операции существенно снижаетс  эффективность сжигани  присаженного углеродсодержащего материала, вследствие чего увеличиваетс  расход чугуна на плавку и повышаетс  содержание серы в расплаве из-за большего перехода серы твердого топлива в шлаковую и мета.плическую фазу При продолжительности начального периода продувки более 25% времени от начала операции затрудн етс  наведение активного высокоосновного шлака при последующих присадках извести и плавкового шпата, что приводит к ухуд3Г

шению удалени  серы и фосфора из расплава.

Расход кислорода в течение 10-25% времени операции через верхний  рус сопл фурмы поддерживают равным 60- 80% от максимально допустимых дл  данного конвертера технологического расхода кислорода дл  обеспечени  более полного использовани  пропуск- ной способности газоотвод щего тр-акта конвертера и интенсификации продувки. При расходе кислорода на верхний  рус сопл фурмы меньше 60% наблюдаетс  низка  эффективность дожигани  вы- дел ющихс  летучих компонентов при их разложении, а также низка  эффективность дожигани  окиси углерода в полости конвертера с передачей тепла непосредственно ванне, что замедл ет расплавление лома, а также ведет к удлинению плавки.

При расходе кислорода на верхний  рус сопл фурмы больше 80% от максимально допустимого дл  данного кон- вертера технологического расхода кислорода сильно увеличиваетс  объем отход щих газов, превышающих пропускную способность газоотвод щего тракта что затрудн ет работу системы газо- очистки и ведет к выбиванию факела пламени за пределы камина и загр знению окружающей среды в цехе. Присадка в интервале от 10-25 до 80-85% времени операции равномерными порци - ми необходимого на плавку количества извести и плавикового шпата, также подача д-о содержани  углерода в ванне 0,15-0,10% кислорода через верхний  рус сопл фурмы с расходом 25- 40% от максимально допустимого дл  данного конвертера технологического расхода кислорода, причем по израсходованию каждый 5-10% м на тонну металлозавалки технологического кисло рода, вдувание через верхний  рус сопл фурмы нейтрального газа продолжительностью цикла 10-20 с с расходом , превышающим в 4-6 раз расход нейтрального газа через днище конвер- тера, преследует своей целью обеспечени  необходимого уровн  шлакометал- лической эмульсии в конвертере с точки зрени  более эффективного дожигани  окиси углерода в полости агрега- та, удалени  фосфора и серы, повышени  выхода жидкой стали. Присадка порций извести и плавикового щпата по истечении 80-85% времени от начала

74

операции (завершение периода интенсивного обезуглероживани  ванны) способствует ухудшению рафинирующих свойств шлака, переводу последнего в неактивное свернутое состо ние и, как следствие, повышенному содержанию фосфора и серы в расплаве о При расходе кислорода на верхний  рус сопл меньше 25% наблюдаетс  недостаточное поступление окислов железа в шлак, что приводит к развитию чрезмерно жесткой продувки и, как следствие , сворачиванию шлака, заме- талливанию фурмы, горловины конвертера и экранных поверхностей котла- утилизатора, В свою очередь это ведет к потер м производительного времени агрегатов из-за простоев по удалению настылей, снижению выхода жидкой стали в результате выносов

При расходе кислорода на верхний  рус сопл больше 40% наблюдаетс  чрезмерное поступление окислов железа в шлак, что сопровождаетс  развитием чрезмерно м гкой продувки- ванны и приводит к интенсивному вспениванию шлака, образованию выбросов шлакоме- таллической взвеси и потер м металла

Израсходование 5-10 м на тонну металлозавалки технологического кислорода перед подачей через верхний  рус сопл нейтрального газа обусловлено услови ми максимально возможного поступлени  окислов железа в шлак. При превьшзении верхнего предела расхода кислорода (10 м /т металлозавалки происходит чрезмерное переокисление щлака, вспенивание последнего и снижение эффективности дожигани  СО до COj в полости конвертера. При уменьшении расхода кислорода ниже 5 м на тонну металлозавалки (нижний предел ) развиваетс  чрезмерно жесткий характер продувки, что ведет к повышенным потер м металла в виде выносов и ухудшению удалени  вредных примесей .

Продолжительность цикла подачи нейтрального газа через верхний  рус сопл 10-20 с и его расход, превышающий в 4-6 раз расход нейтрального газа через днище конвертера, ограничены услови ми достаточного осаживани  вспененной шлакометаллической эмульсии без сушественного охлаждени  сло  шлака при данных услови х продувки . Превышение этих пределов величин сопровождаетс  резким замедле513

нием процесса поступлени  кислорода в объем металла, повышенным потер ми тепла на нагрев нейтрального газа в св зи с этим уменьшаетс  нагрев самой ванны, что приводит к увеличению расхода чугуна и длительности продувки. Понижение их значений ниже рекомендуемых приводит к незначительному внедрению струй нейтрального - газа во вспененную газометаллическую эмульсию, осаживани  эмульсии не происходит , сопла верхнего  руса фурмы остаютс  погруженными в г лак, преп тству  тем самым эффективному дожига- нию отход щих газов при последующей подаче кислорода через верхний  рус сопл о

Продувка конвертерной ванны на заключительном этапе операции (с на- чалом падени  факела над горловиной конвертера при снижении углерода в ванне ниже 0,15-0,10% с подачей через верхний  рус сопл только нейтрального газа с расходом в 1,5-3,0 раза превьшающим расходом нейтрального газа через днище преследует своей целью обеспечение интенсивного перемешивани  ванны и уменьшение окис ленности шлака в период снижени  ско- рости обезуглероживани  расплава, что способствует улучшению показате- лей качества металла и повышению выхода жидкой сталио

Превьшение верхнего предела расхода нейтрального газа (в 3 раза пре- вьшающий расход нейтрального газа через днище ) сопровождаетс  повьш1ен- ными теплопотер ми из-за значительного охлаждающего эффекта вдуваемого нейтральных газов, что ведет к уменьшению доли перерабатываемого лома.

Уменьшение расхода нейтрального газа через верхний  рус сопл фурмы ниже предела (в 1,5 раза превьнпающий расход нейтрального газа через днище) приводит к ухудшению перемешивани  ванны и, как следствие, снижению показателей деформации, уменьшению концентрации остаточного марганца в металле, увеличению окисленности йпака и металла, повышенным потер м жидкой стали и угару раскислителей„

П р и м е р« Проверка предлагаемого способа выплавки стали была осуществлена на 150 килограммовом лабораторном конвертере, оснащенном оборудованием дл  продувки кислородом сверху и нейтральным газом (азо176

том) как сверху, так и снизу через днище„ Конструкци  верхних продувочных фурм с индивидуальным регулированием расхода технологических газов на группы сопл позвол ла вести верхнюю продувку двухъ русными потоками кислорода или кислорода и нейтрального газа о Удельный объем конвертера составл л 0,83 м /т, глубина ванны 200 мм, внутренний диаметр 400 мм, отношение высоты рабочего пространства к внутреннему диаметру 2,07 Футеровка магнезитова  Опытные плавки по предлагаемому способу вьтлавки стали бьши приведены по технологии комбинированной продувки с переменным расходом кислорода на верхний  рус сопл и замещением его в конце операции на нейтральный газ и с посто нным расходом кислорода через верний  рус сопло

Нейтральный газ снизу (азот) подавалс  через четыре трубчатых сопла днища диаметром 1 мм, размещенные по окру сности диаметром 200 мм о

Во всех вариантах диаметр цилиндрических сопл верхнего  руса двухъ грусной . фурм1з1 составл л 1 мм, диаметр сопл Лавал  нижнего  руса бьш 1,7 мм Сопла верхнего  руса двухъ русной фурмы - 3 сопла - располагались на высоте 250 мм под углом 30 ; нижнего  руса - 4 сопла Лавал  диаметром 1,7 мм под углом .20 к продольной оси фурмыо-Расход нейтрального газа, вдуваемого через днище 0,ОГ5 м /мин Расход технологического кислорода, подаваемого на нижний  рус сопл, во всех случа х составл л 4,5 м /т мин.

Продувалс  чугун, содержащий,%: С 4,2; Si 0,-60; Мп 0,2; S 0, Р 0,068о Температура чугуна при заливке составл ла 1350 с. Во всех случа х охлаждение ванны осуществл ли металлическими шарами, загрзгжаемыми конвертер до и в ходе продувки„ В качестве углеродсодержащих материа лов использовали антрацит марки АС, который присаживали после заливки чугуна в качестве 0,5% от веса метал лозавалкио Известь и плавиковый шпат задавали порци ми по ходу продувки в количестве соответственно 7,1 и 0,25% от веса металлошихты. Продувку вели до момента полного падени  факела , что соответствовало содержанию 0,05-0,08% С„

7133

Характеристика вариантов: 1 вариант - известный способ выплавки стали в конвертере с продувкой снизу азотом через четыре трубчатые сопла и сверху кислородом через двухъ русную фурму , причем расхода кислорода через верхний  рус поддерживали посто нным и равным 30% от максимально допусти

мого дл  данного конвертера технологического расхода кислорода;

II вариант - предлагаемый способ выплавки стали в конвертере с продувкой снизу азотом и сверху кислородом и азотом, а в конце операции только азотом через верхний  рус двухъ русной фурмыо При этом в течение 10-25% времени от начала операции после присадки углеродсодержащих материалов на залитый чугун продувки вели с рас- ходом кислорода через верхний  рус сопл фурмы в количестве 70% от максимально допустимого дл  данного конвертера технологического расхода кислорода , затем до 80-85% времени опера- ции осуществл ли равномерными порци ми присадку извести и плавикового шпата, продувку осуществл ли с расходом кислорода на верхний  рус сопл фурмы в количестве 30% от максимально допустимого дл  данного конвертера технологического расхода кислорода и по израсходованию каждых 7,5 м на тонну металлозавалки технологического кислорода через верхний  рус сопл подавали азот продолжительностью цикла 15 с и расходом 0,075 , что в 5 раз превышало расход азота через днище конвертера С началом падени  факела над горловиной конвертера при снижении углерода в ванне ниже 0,15-0,10% через верхний  рус сопл подавали только азот с расходом 0,03 м /мин, что в 2 раза превышало его расход через днище о

IIt вариант - предлагаемый способ выплавки стали в конвертере, в котором параметры дутьевого режима соответствовали верхнему пределу за вл емых значений В данном случае в те- чение 10-25% времени операции продувку вели с расходом кислорода через верхний  рус сопл фурмы в количестве 80% от максимально допустимого дл  данного конвертера технологического расхода кислорода, затем до 85% времени операции также осуществл ли равномерными порци ми присадку извести и плавикового шпата, продувку

5

0

д Q 5 Q Q g

,.

5

1-78

осуществл ли с расходом кислорода на верхний  рус сопл фурмы в количестве 40% от максимально допустимых дл  данного ковертера технологического расхода кислорода и по израсходованию каждых 10 м на тонну металлозавалки технологического кислорода через верхний  рус сопл подавали азот продолжительностью цикла 20 с и расходом 0,09 , что в 6 раз превьш1ало расход азота через днище конвертера С началом падени  факела над горловиной конвертера при снижении углерода в ванне ниже О,15-0,10% через верхний  рус сопл подавали только азот с расходом 0,045 м /мин что в 3 раза превышало его расход через днище.

IV вариант - предлагаемый способ выплавки стали в конвертере, в котором параметры дутьевого режима соответствовали нижнему пределу за вл емых значений В данном случае в течение 10-25% времени операции продувку вели с расходом кислррода через верхний  рус сопл фурмы в количестве- 60% от максимально допустимого дл  данного конвертера технологического расхода кислорода. В последующем до содержани  углерода в ванне 0,15- 0,10% продувку осуществл ли с расходом кислорода на верхний  рус сопл фурмы в количестве 40% максимально допустимого дл  данного конвертера технологического расхода кислорода и по израсходованию каждых 5 м на тонну металлозавалки технологического кислорода через верхний  рус сопл подавали азот продолжительностью цикла 10 с расходом 0,06 м /мин, что в 4 раза превышало расход азота через днище конвертерао С началом падени  факела над горловиной конвертера при снижении углерода в ванне ниже 0,15-0,10% через верхний  рус сопл подавали только азот с расходом П,0225 , что в 1,5 раза превышало его расход через днище .

V вариант - предлагаемый способ выплавки стали в конвертере, в котором параметры дутьевого режима.находились на уровне, превышающем верхний предел за вл емых значений В данном случае в течение 10-25% времени от начала операции продувку вели с расходом кислорода через верхний  рус сопл фурмы в количестве 90% от

максимально допустимого дл  данного конвертера технологического расхода кислорода„ В последующем до содержани  углерода в ванне 0515-0,10% продувку осуществл ли с расходом кислорода на верхний  рус сопл фурмы в количестве 25% от максимально допустимого дл  данного конвертера технологического расхода кислорода и по израсходованию каждых 12,5 м на тонну металлозавалки технологического кислорода через верхний  рус сопл подавали азот продолжительностью цикла.25 с и расходом азота О,05 м /мин, что в 7 раз превышало его расход через днище конвертера С началом падени  факела над г орловиной конвертера при снижении углерода в ванне ниже О,5-0,10% через верхний  рус сопл подавали только азот с расходом 0,06 м /мин, что в 4 раза превшало его расход через д таще„

VI вариант - предлагаемый способ выплавки стали в конвертере, в ко- тором значени  параметров дутьевого

Усредненные показатели пл.авок

Продолжительность продувки , мин1 1 ,,0

Дол  лома в металлозавалке , %12,,С

Температура стали, С 1600

Содержание СО в отхоДЯ1ДИХ газах, %i3jO

Основность конечного шлака CaO/SiO

Содержание FeO в конечном шлакеД

Степень десульфурации5% Степень дефорсфорации, Выход жидкой стали,%

режима были меньше нижнего предела за вл емых значений. В данном случае на прот жении 10-25% времени операции продувку вели с расходом кислорода через верхний  рус сопл фурмы в количестве 25% от максимально допустимого дл  данного конвертера технологического расхода кислорода и по израсходованию каждых 2„5 м на тонну металлозавалки технологического кислорода через верхний  рус сопл подавали азот продолжительностью цикла 5 с и расходом 0,045 M /i«iH, что в 3 раза превышало расход азота через днище конвертера ,, С началом пад.ени  факела над горловиной конвертера при снижении углерода в ванне ниже 0,15-0,10% через верхний  рус сопл подава  только азот с расходом 0,015 , что было равно его расходу через днище.

Основные усредненные технологические показатели различных вариантов выплавки стали в конвертере приведены в таблице

Ш,8 10,8 10,;

10,9

U2

12,8 i 515 1 б :: О

12,5 1600

12,6 1590

16,2

15,7

3,23,23.2

3,0

3И 3 Л

6,4 58,0 73,2 93,0

6,5

58s I 73,4

93,0

7,9

71,8 90,8

6,9 55,9 72,0 91,4

1

Из данных .таблицы видно, что использование предлагаемого способа выплавки стали в конвертере обеспечивает по сравнению с лучшим известным способом высокую эффективность дожигани  окиси углерода в полости конвертера, что позволило увеличить долю лома в металлической части пшхты на 0,5-1,0% и тем самым сэкономить чугун на плавку.

Предлагаемый способ выплавки стали позволил также увеличить выход жидкой стали на 2,5%, сократить продолжительность продувки на 0,2 мин, получить высокую степень дефосфора- ции и десульфурации металла (73,4% и 58,2% соответственно)о

Наилучшие технологические показатели соответствовали II варианту ведени  плавок (оптимальный вариант), При превышении или уменьшении параметров дутьевого режима относительн за вл емых значений (варианты V,VI) наблюдалось существенное снижение технологических показателей, в особенности выхода жидкой стали.

Плавки по V варианту проходили зачастую с переокислением шлака и образованием выбросов, переливанием шлака через горловину конвертера, в то врем  как VI вариант ведени  плавок характеризовалс  частым сворачиванием шлака, холодным ходом пр

дувки,

ТИ-,

удлинением ее продолжительносИспользование предлагаемого способа выплавки стали в конвертере обеспечивает повышение эффективности дожигани  окиси углерода в полости конвертера, увеличение доли перерабатываемого лома в металлической части шихты и соответствующее снижение расхода чугуна на плавку; увеличение выхода жидкой стали; увеличение скорости окислительных процесоов и глубкое рафинирование металла от вредных примесей; ускорение формировани  высокоосновного шлака в услови х низкой его окисленности; сокращение продолжительности продувки о

Редактор МоТовтин

Составитель Техред М.Хо

Заказ 4098/23

Тираж 549Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раущска  наб., д.4/5

.Производственно-полиграфическое предпри тие, г.Ужгород, ул Проектна ,4

5

0

5

74

0

5

0

5

0

45

0

расход газа Прибавкин ич

1712

При реализации предлагаемого способа выплавки стали на промыпшенных конвертерах следует ожидать более высоких технико-экономических показателей процесса по сравнении с известным вариантом продувки, особенно в направлении повышени  доли лома в металлошихте. По сравнению с базовой технологией предлагаемый способ выплавки стали обеспечивает увеличение расхода лома в металлошихте на 0,5- 1,0%.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ выплавки стали в конвертере , включающий завалку лома, заливку чугуна, присадку углеродсодержащих материалов, продувку ванны кислородом сверху через фурму с двум   русами сопл и нейтральным газом снизу, присадку извести и плавикового шпата, о тличаюш;ийс  тем, что, с целью экономии чугуна за счет повышени  эффективности дожигани  СО в полости конвертера, увеличени  выхода жидкой стали, в течение 10-25% времени от начала процесса продувку ведут с расходом 60-80% от максимально допустимого дл  данного конвертера расхода кислорода через верхний  рус сопл, затем до 80-85% времени процесса равномерными порци ми присаживают необходимое количество извести и плавикового шпата, до содержани  углерода в ванне 0,15-0,10% расход кислорода через верхний  рус сопл составл ет 25-40% максимально допустимого расхода, причем по израсходовании каждых 5-10 метал- лозавалки кислорода через верхний  рус сопл подают нейтральный газ с расходом в 4-6 раз превышающим расход газа через днище, и с продолжительностью цикла 10-20 с, а с начала падени  факела над горловиной конвертера при снижении углерода в ванне ниже 0,15-0,10% через верхний  рус сопл подают только нейтральный газ с расходом, в 1,5-3 раза превышающим через днище

   Корректор С.Черни