Способ конвертерного передела высокофосфористого чугуна в сталь

(51) М. Кл. С 21 С 5/28 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(088.8) Опубликовано 050480. Бюллетень %13 Дата опубликования описания 050480(72) Авторы изобретения ИностранцыХельмут Кнюппель, Карл Бротцманни Ханс-Георг Фассбиндер(54) СПОСОБ КОНВЕРТОРНОГО ПЕРЕДЕЛА ВЫСОКОФОСФОРИСТОГО ЧУГУНА В СТАЛЬ Изобретение относится к переделу чу гун а, в частности чу гун а с высо ким содержанием фосфора, в конвертореИзвестен передел чугуна с высоким содержанием фосфора, осуществляемый при помощи томасовского процесса или разработанного способа 1 ДАС с применением богатых известью шлаков . При способе 1 ДАС плавка продувается чистым кислородом и известковой пылью сверху через охлаждаемую водой трубку, причем плавка состоит из загрузки чугуна, шихты скрапа и части требуемой для способа извести (1).В процессе передела быстро происходит образование богатого закисью железа и в связи с этим реакционно- способного в отношении к обесфосфориванию шлака, благодаря которому в отличие от томасовского процесса возможно осуществлять обесфосфоривание в более раннее время, т.е.обеспечивать обесфосфоривание во время обезуглероживания. Хотя способ 1,ДАС все больше и больше замещает традиционный томасовский процесс, он связан с рядом недостатков. Так, например, кислород вводится в плавку не непосредственно, а косвенно через шлак, что ведет к высокому содержанию закиси железа в шлаке и, в связи с этим, к высоким потерям железа, т . е . сниженной произ води тельности . Высокое содержание в шлаке железа ухудшает применяемость шлама как удобрения, кроме того, богатые закисью железа шлаки склонны к вскипанию, т. е. высокое содержание закисн железа в шлаке и сравнительно высокое содержание углерода в плавке, ведет к бурному выбросу железа и шлака.Дальнейший значительный недостаток способа 1 ДАС заключается в том, что достаточно низкое содержание фосфора может быть достигнуто только посредством двух шлаков, что связано с необходимостью прерывания процесса по достижении содержания углерода в количестве 0,7 до 1 и удаления шлака, Шлак из первой ступени процесса содержит при содержании фосфора в плавке около О, 2 приблизительно 10 железа и 20 фосфорной кислоты. Во время второй ступени процесса за счет далее вдуваемой известковой пыли образуется но - вый шлак, при помощи которого содержание фосфора может быть уменьшено до значения ниже 0,025. Шлак второй ступени процесса остается в конверто ре я используется для се, =о. с; у ц. - вС",: -"З 111 3.:пРУ-.;.;ОВВН 1 т РЛ-сохое Оаесфас фария ание при васцессеЭДАС объясняется тем: что после абезуглераживания движение ванны осуществляется исключительна за счет струикислорода и поэтому ограничено насравнительно небольшую зону по;.ерхнос.".и ванныроме та о. . фо"альвок с.ьОрод и с:труп:.к.:еьваетс 1 значительное количе гво ., ле эвухудшаег производитель"ность на и приводит к образованиюбольшогО количества нежелательногабурого дыма,.радиционный томасовский праце" с,три котором воздух или обогащенный., с парадом воздух вдувается в плавкуер-. з находящиеся в днище конверторасопла, по сравнению со способомЬЩС имеет как преимущества, так инедостатки. Преимущества томасов с ко гатроцесса заключаются в том, чта доля- мслорода в дутье перед отверстиямисопел окисляет железо в закись желеа последняя и в качФстве носителя.,ислорода, с высоким КПД удаляет изанны путем окисления сопутствующиеэлементы чугуна в последовательно:ти:кремний, марганец, углерод и фосфор.При этом общая плавка основательнаперемешивается за счет балластногоазота в дутье, так что диффузионныепути невелики, Однако высокое садер -жание (не менее 60) азата в дутьеПРИВОДИТ К азатИРОВаНИЮ Сталя И,.раме того, к значительным потерямтепла, так что загрузка скрапа ср=-.внительно невелика Повышение содержания кислорода в дутье выше 40,однако, запрещается из-эа связанного с этим получения большага количества бурого дыма и быстрого износаднища, даже в случае применения саплавых труб из меди, Другой недоставтамасовского процессав том, что окисление фосфора начи -нается только в конце обезуглероживания, при так называемом перехода,в связи с чем были уже сцеланы многочисленные попытки с целью достижения более раннего начала обесфо: -форивания, т,е, осуществления абе: Фосфоривания одновременно с обез -углероживанием. К этому относятсяиспытания при которых в испытательный конвертор емкостью в 50 игр,з агруэ ки чу гун а. вводили струюкиларода с известковой пылью черезрасположенное в охлаждаемой водоймедной плите, т Оже охлаждаемаеводой сопла2, Хотя эти ис пыт анин доказали полезность вдувания известковой пыли для достижения болеяраннего начала обесфосфоривани я,они из-за связанных с охлаждениемводой больших опасностей не могутбыть использованы для изготовления Араме того, этот способ за счет:,Ои:онения чистого кислорода связанс:резвычайно сильным образованиембурого, цыма, что тоже препятствуетиспользованию его на практике. Наконец, подача к саплай известковойпыли в равномерном распределениидс сих пор еще не удавалась, так чтотамаСОВСКИй ПРОЦЕСС ОГРаНИЧИВаЛСЯприменением обогащенного кислородомвоздуха и известной подачей известичерез горловину конвертора.Целью изобретения является повык.ение производительности процессаконверторного передела, в частностичугуна с высоким содержанием фосфораи повышение стойкости днища и сопел,Этз цель дастнгается тЕМ, чта ВДувание снизу кислорода с известью вчугун осуществляют в оболочке углеводородного газа. Суспензию кислорода и известковой пыли и газ-оболочкуможно вдувать также и пад углом кповерхности ванны с целью достижения соответствующей циркуляции.Дляэтого требются наклонно расположенные сопла, которые позволяют осуществлять выцузание шлака посредствомнесодержащей известковой пыли струигорючего газа при лежачем положенииконвертора, Это видоизменение предлагаемого способа оказывается при -годным в частнссти, Огда, когда всвязи с чрезвычайно низкими содержаниями фосфора и низкими потерями железа гервиччый шлак удаляют по исте -чених двух третей времени продувкии за. ем продолжают процесс с повышенной прибав кой известковой пыли.Известковую пыль можно вдуватьв конвертор через все сопла или черезнекоторые сопла можно подавать чистыйкислород, причем струи чистого кис -лорода дл я предотвращения образования бурого дыма тоже окружены газо -ой э.= в есой -Оболочкой.БО время процесса можно вдуватьтакже и другие суспензии твердыхвеществ,. например, н а основе руды,флюорнта,. соды или боксита, сами посебе илч в смеси с известковой пылью,которые имеют то или другое влияние".а 1-.рсцесс передела,Грс,ьяагаемый способ осуществляетсяЗ КОНВЕРтоРе, днище которога снабже -но, пс .еньшей мере, одним предпач -тительно несколькими) соплами, состоящими из двух концентрических труб.Внутренняя труба используется цляреакционных средств, а наружная - длягаз -о бо лач киОсссен.:.с сг".Окойно, без выбросов,протекает гроцесс продувки, еслиработают с давлением кислорода в пределах от б до 10 ати и загрузкойкислорода известковой пылью от 1 да2 кгнмЗ, причем диаметр трубки дляреакционных средств составляет небольше 1/35 высоты ванны. Скоростьтечения струи кислорода известью с приблизительно на 30 ниже скорости струи кислорода. Вследствие этого, например, при давлении дутья в 8 ати пропускаемое количество кислорода на см поперечного сечения сопла равно 200 нмэ/см/час при чистом кислороде и снижается приблизительно до 1 3 О им /см /час при нагруженном известью кислороде. Если, например, конвертор имеет емкость в 30 тонн при высоте ванны в 0,7 м, удельном потреблении кислорода в 60 нм на тонну стали и желаемом времени продувки в 20 мин пропускаемое количество кислорода составляет 5400 нм в час. Требуемое поперечное сечение дутья составляет 5400: 130 - 42 см, В виду того, что при данной высоте ванны в 0,7 м максимально допустимый диаметр сопла составляет 2 см, требуетс я 42/3, 14 14 сопел. В конце 20 процесса передела можно дополнительно вдувать смесь из 10-20 кислорода и 90-80 азота с целью удаления настыли на соплах.Суспенэию реакционных сред вводят 2 Я в конвертор, например, посредством расположенного под днищем конвертора конического сосуда с тангенциально введенной приводной трубкой и, по меньшей мере, одной отведенной 30 радиально на расстоянии от приводной трубки трубкой для реакционных сред, а также и концентрической трубкой для газа-оболочки. Очень равномерного распределения известковой пыли достигают, если приводная трубка введена в верхнюю часть резервуара, а с нижней части резервуара отведено несколько трубок для реакционных сред, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга.40Пример ос ущес твлен и я с посо ба.Применяют б 0-тонный симметричный конвертор, выполненный в виде шарика, Он содержит нижнюю коническую часть высотою 2 м,.цилиндрическую среднюю 45 часть высотою 1,50 м и верхнюю коническую часть высотою 2 м, Внутренний диаметр конвертора беэ огнеупорной футеровки составляет 5,50 м. Толщина огнеупорной футеровки и нижней конической части составляет 70 см, в цилиндрической средней части - 55 см, а в верхней конической части - 50 см.Внутренняя емкость конвертора составляет 48 м что соответствует удельной емкости 0,8 м/т стали.Днище конвертора высотою 1 м и диаметром 3 м снабжено 10 соплами, установленными по средней полосе, находящейся на расстоянии О,З м от диаметра параллельно оси опрокидыв ани я конвертора.Сопла выполнены иэ двух концентрических труб. При этом внутренняя труба для кислорода имеет внутренний ,диаметр 24 мм, а ширина кольцевого 65 зазора между обеими трубами составляет 1 мм.В конвертор загружают 50 т чугунас температурой 1330 фС, содержащего4,2 углерода, 1 кремния, 0,9 марганца, 0,1 фосфора и 0,04 серы и15 т скрапа. Во время процесса загрузки подают азот в количестве 8000 нмЗ/по внутренним трубам и в количестве600 нмф/ч по кольцевым зазорам.Непосредственно после окончанияпроцесса загрузки конвертор поворачивают в вертикальное положение фришевания. С этого момента по внутренним трубам подают 17000 нмэ/ч кислорода вместе с порошковой известьюРвзятой в среднем количестве 1,2 кг/нмкислорода.По кольцевым зазорам подают340 нмэ/ч пропана (2 объемн. в пересчете на кислород). Процесс фришевания завершен по истечении 11 мин.В расплав подают всего 3000 нм кисзлорода вместе с 3600 кг порошковойизвести.После окончания процесса фришевания получают сталь с температурой16 50 С, содержащую О, 04углерода,О, 25 марганца, О, 008 фосфора,0,02 серы и 0,002 азота.Шлак содержит 16 ГеО. Выход жидкой стали составляет .93,5. Общаяпродолжительность процесса (загрузкии фришевания) составляет 28 мин.Во время процесса фришевания выброса не наблюдается,Износ днища и сопел составляет1,7 мм/загрузку.При использовании в качестве защитной оболочки других газов, например аргона, двуокиси углерода иазота, износ днища и сопел составляет 14 мм/загрузку, 16 мм/загрузкуи 18 мм/загрузку соответственно.При этом продолжительность процесса составляет 45,47 и 44 мин соответственно. Наблюдается выброс шлака.Формула изобретения1. Способ конверторного передела высокофосфористого чугуна в сталь, включающий донную продувку кислородом вместе с известковой пылью, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности процесса и повышения стойкости днища и сопел, вдувание кислорода с иэ - вестью осуществляют в оболочке углеводородного газа.2. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что кислород с известью в оболочке углеводородного газа вдувают под углом к поверхности ванны.3. Способ по п.1-2, о т л и ч а ющ и и с я тем, что дополнительно вдувают кислород в оболочке газа.7,27153 2. "АгсЬ 1 ч йцг Пазчезеп", 9 1, 39, 1968,Е 1 зепПц 1 Тепс. 1-8. Составитель Т, МорозоваРедактор Е, Братчикова Техред О,Легеза Корректор И. Муска Тираж 608 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Заказ 704/46 Филиал ППП Патент г. Ужгород, ул, Проектная,4 4.Способ по п,1-3, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в процессе передела в струе кислорода вдувают руду,флюорит, соду или бокситы,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Туркебаев Э.А. Применениекислорода в металлургии, Алма-ата,1 964, с, 37 2-37 9.