Способ выплавки стали в двухванном сталеплавильном агрегате

(51)5 С 21 С 5 ГОСУДАРСТВЕННЫПО ИЗОБРЕТЕНИЯПРИ ГКНТ СССР ОМИТЕТОТКРЫТИЯМ ЕНИ АТЕНТ ОПИСАНИЕ ИЗО 1(56) Авторское свидетельство СССРМ 1130611, кл, С 21 С 5/04. 1983.Технологическая инструкция Магнитогорского металлургического комбината. Выплавка стали в двухванных печах, СТИ-79,Магнитогорск,1979, с.16,(54) СПОСОБ ВЪПЛАВКИ СТАЛИ В ДВУХВАННОМ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОМ АГРЕГАТЕ(57) Использование: в металлургии. Сущность изобретения: по окончании продувки Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам выплавки стали в двухванных сталеплавильных агрегатах. Известен способ выплавки стали в двух- ванном сталеплавильном агрегате. (ДСА включающий продувку ванны кислородом, причем данное техническое решение рекомендует выбирать момент прекращения продувки, исходя из необходимости обеспечения нужного нагрева ванны к концу периода доводки и длительности послепродувочного периода до ввода раскислителей не менее 5 мин, (Типовая технологическая инструкция по выплавке спокойной, полу- спокойной и кипящей стали в двухванных ванны. кислородом, заканчивающеи за 5-7 мин до раскисления стали в печи или выпуска плавки, осуществляют нагрев шлака топливокислородным факелом с удельной тепловой мощностью 0,06-0,16 МВт/т стали. Расход кислорода для сжигания топлива устанавливают равным 0,7-0,9 от стехиометрически необходимого. Тепловую мощность топливокислородного факела устанавливают в зависимости от содержания углерода в металле в момент окончания продувки по соотношению М= (0008" 0.012)+ (0005" 0007)/(С где И - удельная тепловая мощность топливокислородного факела, М Вт/т стали; С - кон центрация углерода в металле в момент окончания продувки мас.%; (0,0080,012) и (0,0050,007) - эмпирические коэффициенты, МВт/т стали и % хМВт/т стали соответственно,сталеплавильных агрегатах. ТТИ 5.5-14- 85,стр,11 Москва 1985 г.),Наиболее близким к заявляемому по технологической сущности и достигаемому эффекту является способ выплавки стали в двухванном сталеплавильном агрегате, по которому продувка металла кислородом для всех марок стали должна быть закончена не позднее чем за 5 мин до раскисления в печи или выпуска плавки при ковшевом раскислении. (Технологическая инструкция Магнитогорского металлургического комбината "Выплавка стали в двухванных печах", СТИ-79, Магнитогорск, 1979 г., стр.16.),Недостатком известного способа является низкая эффективность, выражающаяся в слабом снижении окисленности шлака иИ= (0,0080,012)+ -сопутствующем высоком угаре ферросплавов, низком выходе годного, а при чрезмерном повышении длительности послепродувочного периода - снижение производительности агрегата,Целью изобретения является снижение угара ферросплавов и увеличение выхода годной стали,Поставленная цель достигается тем, что па способу выплавки стали в двухванном сталеплавильном агрегате, включающем продувку металла кислородом, заканчивающуюся не позднее чем эа 5 мин до раскисления в. печи или выпуска плавки, по окончании продувки ванны кислородом осуществляют нагрев шлака топливокиспородным факелом с удельной тепловой мощностью 0,060,16 МВт на 1 т стали, причем расход кислорода для сжигания топлива устанавливают равным 0,70,9 стехиометрически необходимого, а тепловую мощность в указанных пределах устанавливают в зависимости от содержания углерода в металле в момент окончания продувки по соотношению где К - удельная тепловая мощность факела, МВт/т;С - концентрация углерода в момент окончания продувки,;0-0080,012) и (0,0050,007) - эмпирические коэффициенты, МВт/т и о МВт/т соответственно.Па окончании продувки при выдержке металла в печи до раскисления или выпуска происходит самараскисление металла растворенным углеродом и параллельное снижение окисленности шлака в связи с приближением к равновесию концентраций углерода и кислорода в металле, а также концентрации кислорода в металле и шлаке. Без принятия специальных мер этот процесс протекает медленна в диффузионном режиме, поэтому за приемлемый по производственным причинам поспепродувочный период концентрация кислорода в металле и шлаке снижается незначительно, Существенно интенсиФицировать процессы самораскисления ванны мажет интенсивный нагрев шлака, Лимитирующим звеном процесса самараскисления ванны является перераспределение кислорода между металлом и шлаком. Для интенсификации этого процесса предлагается кратковременный форсированный нагрев шлака таппивокислородным факелам большой мощности. Особенностью этого нагрева яв- ь ляется создание в печи восстановительнойатмосферы за счет некоторого избытка топлива в факеле, что обеспечивает раскиспение шлака не только за счет углерода5 металлической ванны, но и за счет восстановления окислов железа топливом, Для рационального использования топлива исокращения продолжительности послепродувочного периода необходимо дифферен 10 циравать тепловую мощность факела взависимости от содержания углерода в конце продувки. Это вызвано тем, что при болеевысоком содержании углерода процессы самораскисления пратекаат более интенсив 15 но, и достаточно ограниченной тепловоймощности факела для проведения их в ограниченное время. При низком содержанииуглерода необходим существенно более интенсивный прогревдля обеспечения сниже 20 ния переакисленности ванны и сохранениявысокой производительности стеклоплавильнаго агрегата. При удельной тепловой.мощности факела менее 0,06 МВт/т не обеспечивается заметного нагрева шлака, тепло25 расходуется на компенсацию тепловых потерь агрегата, При этом невозможно уменьшить окисленность ванны без сниженияпроизводительности агрегата.При удельной тепловой мощности более30 0,16 МВт на 1 т стали нагрев шлака ухудшается вследствие его интенсивного вспенивания. При этом снижается как скоростьтеплопередачи от поверхности шлака в егообъем, так и скорость снижения окисленно 35 сти шлака, В обоих случаях высокая окисленнасть шлака приводит к повышенномуугару ферросплавов и снижению выходагодной стали.При расходе кислорода менее 0,7 от сте-40 хиометрически необходимого для полногосжигания топлива чрезмерно снижаетсятепловая мощность факела из-за неполногосгорания топлива и повышается содержание водорода в газовой фазе, что ведет к45 насыщению им металла и снижению выходагодной стали за счет увеличения брака, Прирасходе кислорода более 0,9 от стехиаметрически необходимого уменьшается восстановительный потенциал газовой фазы, что50 ведет к снижению степени приближения системы к равновесию, способствует повышению расхода ферорасплавов вследствиеповышенного их угара и уменьшает выходгодной стали,55 Исследования процесса самараскисления ванны показали, что интенсивность этого процесса в существенной степениопределяется концентрацией углерода в металле. Чем больше концентрация углерода,тем интенсивнее идет процесс сниженияокисленности и тем меньше избыточного тепла необходимо подвести к ванне для быстрого приближения системы к состоянию равновесия. Таким образом, зависимость тепловой мощности факела от концентрации углерода имеет обратно пропорциональный характер типаИ=А+ВСЭкспериментально установлено, что оптимальными значениями коэффициентов являются: А = (0,0080,12), МВт/т; В=. (0,0050,007), о/ М Вт/т.При значении первого коэффициента уравнения менее 0,008 уровень тепловой мощности ниже оптимального, что приводит к прекращению самораскисления ванны, снижению выхода годной стали и повышенномуугаруферросплавов, При значении первого коэффициента более 0,012 повышается тепловая мощность факела сверх оптимальных значений, что приводит к бурному протеканию реакции раскисления, вспениванию и снижению скорости обьемного прогрева шлака,При значении второго эмпирического коэффициента менее 0,005 влияние остаточного содержания углерода в металле на интенсивность самораскисления ванны оказывается заникенным по сравнению с практически возмокным. Расход топлива при этом недостаточен для проведения раскисления ванны. При значении второго коэффициента более 0,007 тепловая мощность превышает достаточные значения, что ведет к перерасходу топлива, насыщению ванны водородом, вспениванию шлака и снижению выхода годного за счет возрастания брака.Таким образом, при всех запредельных значениях заявляемых признаков повышается угар ферросплавов и уменьшается выход годной стали.П р и м е р. Сталь марки 09 Г 2 С выплавляли в двухванном сталеплавильном агрегате 2 х ЗОО т, При проведении опытных плавок использовали стандартную шихтовку плавки - 125 т металлолома с насыпной массой 1,15 т/м и 210 т чугуна с содержанием 3,9-4,1 % углерода, 0,7-0,8 % кремния и 0,2-0,3% марганца. В состав закаливаемой шихты водили 8 т извести, Продувку ванны кислородом осуществляли после слива чугуна с интенсивностью 7000 м /ч. Продувкузосуществляли после слива чугуна с интенсивностью 7000 м /ч, Продувку осуществляли до получения температуры жидкой стали 1620 С, После достикения заданной темпе устанавливают равным 0,7-0,9 от стехиометрически необходимого, а тепловую мощность в указанных пределах устанавливают в зависимости от содержания углерода в 50 металле в момент окончания продувки по соотношению К= г 0,0080,012)+0005С) где И - удельная тепловая мощность топливокислородного факела, МВт/т металла; ратуры фурмы поднимали и включали сводовые гаэокислородные горелки, регулируятепловую мощность факела и коэффициентизбытка кислорода, Раскисление произво 5 дили в ковше силикомарганцем (6 т и 65 Оферросилицием 1,5 т), Усвоение элементовопределяли как отношение массы введенных элементов раскислителей к массе элемснтов, присутствующих в готовой стали,10 Выход годного определяли как отношениемассы годных слитков или слябов к массеметаллошихты. Во всех случаях с цельюпредотвращения сникения производительности печи выдержку металла после оконча 15 ния продувки до начала выпускаустанавливали равной 10 мин,Использование предлагаемого способапри заявляемых значениях режимных параметров обеспечивает существенное сниже 20 ние угара ферросплавов и увеличениевыхода годной стали. Заявляемое изобретение регламентирует восстановительный потенциал факела в послепродувочныйпериод и оптимальные пределы его тепло 25 вой мощности, причем внутри этих пределов тепловая мощность факела в каждомконкретном случае определяется не произвольно, а в соответствии с остаточным содержанием углерода в металле по30 окончании продувки,Экономическая эффективность использования заявляемого способа составляет0,92 руб/т стали.Формула изобретения35 Способ выплавки стали в двухванномсталеплавильном агрегате, включающийпродувку металла кислородом, заканчивающуюся за 5-7 мин до раскисления стали впечи или выпуска плавки, нагрев шлака топ 40 ливнокислородным факелом, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью снижения угараферросплавов и увеличения выхода годнойстали, нагрев шлака осуществляют послеокончания продувки ванны кислородом топ 45 ливокислородным факелом с удельной тепловой мощностью 0,06-0,16 МВт на тоннуметаллической массы садки, при этомрасход кислорода для сжигания топливаЗаказ 3943 Тираж Подписное ВНИИХИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/Б