Способ непрерывной переработки фосфористого чугуна

%НЕ.йЫИЖМ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Московский институт сталии сплавов(54)(57) 1. СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ФОСФОРИСТОГО ЧУГУНА, включаю.щнй предварительное струйное рафинирование газообразным кислородом, порошкообразной известью и железорудным концентратом, охлаждение ванныломом или металлизованными окатышамина первой стадии и окончательную продувку газообразным кислородом ипорошкообразной известью на второйстадии и противоточную передачу металла и шлака между стадиями, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения выхода жидкого металла и снижения себестоимости стали,струйное рафинирование чугуна ведутпри соотношении расходов норошкообразной извести, железорудного концентрата и газообразного кислорода (1-2)::1:(1-1,5), а окончательную продувкуметалла начинают при содержании углерода 1,0-2,02 и температуре 15001550 С и соотношении массовых расходов порошкообразной извести и газообразного кислорода (1-1,5);1, приэтом расход лома составляет 100300 кг/т металлошихты,2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что интенсивностьокончательной продувки составляет16-20 нмз /термин.Изобретение относится к чернойметаллургии, конкретно к способамнепрерывнойпереработки чугуна всталь, и может быть использовано напредприятиях, например в мартеновских цехах, перерабатывающих фосфористый чугун, либо при сооружении новыхметаллургических заводов, на которыхперерабатывается фосфористый чугун,Известен способ переработки чугу- ,1 Она в непрерывном сталеплавильном агрегате коивертерного типа И ,Недостатком этого способа являются низкие технико-экономическиепоказатели процесса вследствие ис. пользования на обеих стадиях эмульсионного (конвертерного) принципа рафинирования чугуна. При этом способепереработки чугуна до двуокиси углерода дожигается лишь 10-207 образующейся окиси углерода, что снижаетприход тепла и ограничивает возможности переработки лома, железорудныхматериалов (железорудный концентрат,окатыши, агломерат и т.д.), а отсутствие противотока в системе металлшлак при передаче металла из первойстадии во вторую и шлака - из второй стадии в первую не позволяет пол.костью использовать высокую рафини- ЗОрующую способность по отношению кфосфору известково. железистых шлаковобразующихся на второй стадии процесса.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достигаемому эффекту является способ непрерывной переработки фосфористого чу гуна, включающий предварительноеструйное рафинирование газообразным щкислородом, порошкообразной известьюи железорудным концентратом, охлаждение ванны ломом или металлизированны"ми окатышами и окончательную продувку газообразным кислородом и порошко образной известью в противотоке на. электромагнитном желобе металла и Недостатками известного способа являются низкий выход жидкой стали 50 и ее высокая себестоимость.Указанные недостатки обусловлены малым количеством перерабатываемых желеэосодержащих охладителей, поскольку обезуглероживание чугуна при струй 55 ном рафи .ировании производят лишь на 20-257, а от остального углерода освобождаются на второй стадии, и большой потерей металла с корольками и окислами железа гри скачиваниивязкого шлака. Кроме того, низкаятемпература металла и шлака на первой стадии (1300-1400 С) способствует повышению потерь металла при передаче последнего во вторую стадиюи затрудняет непрерывное удалениевязкого шлака, что требует применениядополнительного оборудования.Низкая интенсивность кислороднойпродувки на второй стадии не обеспечивает высокой производительностиагрегата, а вследствие перелива вединицу времени малых количеств достаточно активного шлака со второйстадии на первую слабо стимулируетначальную стадию дефосфорации, чтоприводит к повышенному расходу реагентовв на первой стадии.Целью изобретения является увеличение выхода жидкого металла и снижение себестоимости стали,Поставленная цель достигается тем,что согласно способу непрерывной1 переработки фосфористого чугуна, вклю,чающему предварительное струйное раФинирование газообразным кислородом,порошкообразной известью и железорудным концентратом, охлаждение ванныломом или металлизованнымии окатышами на первой стадии и окончательнуюпродувку газообразным кислородом ипорошкообразной известью на второйстадии и противоточную передачу металла и шлака между стадиями, струйное рафинирование чугуна ведут присоотношении расходов порошкообразнойизвести, железорудного концентратаи газообразного кислорода (1-2): 1::(1-1,5), а окончательную продувкуметалла начинают при содержании углерода 1,0-2,0 и температуре 15001550 С и соотношении массовых расхоодов порошкообразной извести и газообразного кислорода (1-1,5): 1, приэтом расход лома составляет 100300 кг/т металлошихты.Кроме того, интенсивность окончательной продувки составляет 16 -20 нм /т минеНепрерывный двухстадийный способпереработки Фосфористого чугунаосуществляют следующим образом,.На непрерывный поток чугуна воз действуют струями кислорода с порошкообразной известью и железорудным концентратом, При этом соотношение11055 расходов порошкообразной извести и железорудного концентрата и газообразного кислорода составляет (1-2): : 1:(1-1,5), При дроблении потока чугуна формируется развитая реакционная 5 поверхность. Интенсивное газовыделение вследствие окисления углерода с 3,6-4,3 по 1,0-2,0% т.е. со степенью обезуглероживания 50-70%, также способствует развитию массообмен О ных процессов. Вследствие этого степени деманганации и десульфурации составляют соответственно 65-85 и 40-607, Большое количество тепла, выделенного при окислении элементов 15 в первую очередь за счет окисления углерода до С 02, позволяет осуществлять процесс рафинирования при температуре 1500- 1550 С, а также увеличить расход перерабатываемых охлади О телей (лома, железорудного концентрата и т,д.). Это приводит к существенному увеличению выхода жидкого металла и снижению его себестоимости. При высокой температуре процесса и ис пользовании на первой стадии высоко- основного известково-железистого шлака со второй стадии, при относительно небольших расходах шлакообразую-. щих реагентов, эффективном диспергировании чугуна и интенсивном перемешивании шлака и металла окисью углерода на первой стадии формируется жицкоподвижный шлак с высокой рафинирующей способностью с содержанием железа 12-157 общего, который может удаляться из реактора самотеком, т.е. без применения дополнительного оборудования, причем содержание корольков в шлаке составляет не более 1-37.40 При этом величина отношения фактического содержания Фосфора в металле к равновесному со шлаком составляет приблизительно 2-5, т.е. система металл-шлак приближается к состоянию равновесия и рафинирующие свойства шлака используются более полно, чем при проведении ниэкотемпературной дефосфорации и незначительном окислении углерода на стадии струйного50 рафинирования, Указанный. режим первой стадии переработки является близким к оптимальному для получения низкой себестоимости стали. Применение на первой стадии расхо ,дов пылевидных реагентов (извести и железорудного концентрата) в количествах более 2 и 1 от количества 11 4кислорода приводит к получению зна-чительного количества шлака, что приводит к увеличению потерь металла с окислами и корольками в шлаке.Кроме того, больший расход пылевьдных реагентов, в первую очередь железорудного концентрата, требует больших затрат тепла и снижает возможности переработки повышенного количества лома, повышает опасность гетерогенизации шлака. Применение реагентов в количествах меньших, чем количество подаваемого кислорода, не обеспечивает проведение дефосфорации до требуемого уровня (60-807), что влечет повышенный расход реагентов на второй стадии переработки. Кроме того, при меньшем расходе пылевидных материалов не в полной мере используется тепло металлогазового факела, что приводит к увеличению потерь тепла с отходящими газами и как следствие к уменьшению количества лома, перерабатываемого на первой стадии, которое должно составлять 100-300 кг/т металлошихты. Уменьшение этого количества (менее 100 кг/т) нецелесообразно в связи с ухудшением техникоэкономических показателей процесса, а увеличение (более 300) невозможно в связи с недостатком тепла для его расплавления при сохранении температуры металла на уровне 1500- 1550 С.При проведении процесса при темопературе ниже 1500 С ухудшаются условия шлакообразования и, следовательно, удаления фосфора и серы на первой стадии, увеличивается опасностьвыбросов на второй стадиии. При темопературе вь 1 ше 1550 С снижается термодинамический стимул для окисления ,фосфора по сравнению с окислением углерода, что затрудняет получение металла с требуемым отношением углерода к Фосфору.Полученный полупродукт, содержащий, 7.: С 3 1-2; Мп О, 1-0, 3, Р О, 10- О, 30, Б 1 О, 015-0, 025, при темпераотуре 1520-1550 С с помощью электромагнитного желоба передают на вторую стадию процесса, причем навстречу потоку металла из второй стадии в первую передается известково-железистый шпак. Массообмен между металлом и шлаком на электромагнитном желобе приводит к тому, что содержание Фосфора снижается до 0,05-0, 157., при1105511 Таблица 1 Расход Расход железо- кислорудно- рода, го кон- кг/т цент. рата Стадия Плав УПервая Вторая Соотношениерасходовизвести,концентрата и .кислорода Температура полупродукта,Расходлома,кг/т Интенсив- ность Соотношение Расходизвесрасходовизвести и ти,кг/т кислорода продувки,з/ т мин 45 1:1;1 30075 2:131 5 100 70 1,1:1:1,3 100 77 1,3;1:1,4 270 1 45,0 45 2 100 0 50 3 60,0 55 20 1,5:1 18 1,0: 1 17 1,3: 1 1500 1540 550 1510 55 4 71,5 этом окисляется также 0,05-0,203 углерода и происходит частичное восстановление окислов железа иэ шлака, пе-. :редаваемого иэ второй стадии процесса на первую.5Продувку кислородом на второй стадии ведут с интенсивностью 16-20 нм /т металла в 1 мин. Проведение продувки с интенсивностью более 20 нмф /термин: увеличивает окисленность металла,О особенно при низком содержании в пос" леднем углерода, что увеличивает расход раскислителей и снижает качество сталей. При продувке металла с интенсивностью менее 16 нмф/т 1 мин умень.5 шается производительность агрегата и технико-экономические показатели процесса, Расход пылевидной извести при этом составлял 1-1,5 по отношению к расходу кислорода. При меньшем расходе извести не обеспечивается необходимая степень дефосфорации металлаф при более высоком - увеличиваются количество шпака, потери железа со шлаком и износ футеровки агрегата.П р и м е р. Перерабатывали чугун с температурой 1300 С в количестве 2000 кг, содержащий, Е: С 4,0, ВД 0,8; Мп 1,0; Р 1,2 ЗО 18 0,04, Чугун подвергали рафинированию кислородными струями в смеси с порошкообразной известью и железорудным концентратом. Расходы порошкообразной Извести и железорудного кон- З 5 центрата и газообразного кислорода составили соответственно 80, 50 и60 кг/т чугуна, Для охлаждения ванныв последнюю вводили стальной лом вколичестве 250. кг на 1 т чугуна. Врезультате получили полупродукт стемпературой 1550 С, содержащий, Е:1,2," Мп 1 О, 2; Р 1 О, 15,81 0,02, который поступал по электромагнитному желобу во вторую стадию,где производили доводку полупродуктапутем верхней продувки кислородом сподачей пыпевидной извести при расходе 33 и 43 кг/т полупродукта соответственно,Получили сталь, содержащую, 7:С 0,08, Мп 0,05, Р 0,02;Б 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 позволяет существенно увеличить выход жидкого металла, создать оптимальные физико-химические условия для проведения рафинировочных реакций, что позволяет сократить расходы реагентов и снизить себестоимость стали.Расчетный годовой экономический эффект при выплавке стали предложенным способом по сравнению с дуплекс- процессом (АСР - кислородный конвертер) при производительности цеха 7 млн.т/год составит 30,4 млн.руб. при оценке лома по действующим ценам.11055 11 Стадия Плав Первая Вторая ве 0 1,5: 1:1,5 200 153 45 181:13 140 153 1 ф 2. 1,90 20