Технологическая линия получения стали

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А 1 19) ( ) 55 С 21 С ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ1 РИ ГКНТ СССР И ИЕ ИЗОБ ОРСКОУУ СВИДЕТЕЛЬС таль, 1984, К. 2, с, 13 - 16,Т,П, и др. Непрерь вный сталепроцесс, - М.; Металлургия, 12,ОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ПОЛУЧЕллургия черных м али как непреры вание: м ы плавке Изобретение относится к металлургии черных металлов и может быть использовано при выплавке углеродистой и легированной сталей, как непрерывным процессом, так и периодическим (традиционным) способом - в кислородных конвертерах, электро- дуговых и подовых печах.Известна технологическая линия производства стали, включающая доменную печь, миксер для чугуна, установку его десульфурации, кислородный конвертер, шлакоплавильную печь, ковш для раскисления. легирования и внепечной обработки стали жидким синтетическим шлаком, установку доводки плавки в ковше и машину непрерывного литья заготовок (МНЛЗ), 11,Линия предусматривает внепечную работку стали. шлаком, полученным в ков на ас щих , 4 вый ( ) об- (,) ход 4 об- ше(57) Испол ьзоталлов при в Бюл, М 39проблем литья АН УССР ек, Я. Б,У ни го вский, А.В. ГребеКоваленко, Н.М,Скороход.Н.И.Глоба, Б.А.Дворядкин, Т,Н.Глике, А.А,Сычевский и риодическим спосовертерах, электроду- печах. Сущность ическая линия вклюрасположенные доля .чугуна, а п па раты тельные аппараты и ивания,металлоприину непрерывного содержит шлаковый реднения и окислиия сталеплавильного ый реактор для восирования последне- между аппаратами металлоприемником ным процессом так и пе бом в кислородных кон говых и подовых изобретения; технолог чает последовательно менную печь, миксер д десульфурации, окисли аппараты обезуглерож емник доводки и маш литья заготовок. Линия миксер для нагрева, ус тельного рафинирован шлака, а также шлаков становительного рафин го, расположенные обезуглероживания и доводки. 1 ил. 1 табл. перед сливом металла путем раскисления конверторного шлака алюминием.Однако реализация получения стали данной линии связана со значительным р ходом шлакообразующих и рафинирую материалов (магний, известь, плавико шпат, и т,д,) для выплавки и внепечной работки чугуна "и стали. Кроме того, вы жидкой стали на линии сравнительно невысок из-за низкой эффективности раскисления шлака в ковше для обработки стали и невозможности качественной подготовки его для многократного использования на других стадиях (обработки чугуна, выплавки стали), Между тем, окислительный сталеплавильный шлак содержит более 70% полезных компонентов (оксидов железа. марганца. алюминия, кальция). а также ме 1770373таллической фазы в виде корольков и скрапин,Наиболее близкой к изобретению по совокупности признаков и технической сущности является технологическая линияполучения стали Дж.Эллиота, включающаяпоследовательно расположенные доменную печь, миксер для чугуна, установки десул ьфации, и редварител ьн ого окисления,обезуглероживания, доводки металла и машину непрерывного литья заготовок (2).При этом предусматривается использование отработанного окислительного сталеплавильного шлака из аппаратовобезуглерокивания для рафинированиярасплава от кремния, марганца и фосфора вокислительных аппаратах, Наличие такойтехнологической цепочки способствует повышению сквозного выхода железа на данной линии. и, соответственно, жидкойстали, сокращению расхода шлакообразующих материалов.Недостатком данной технологическойлинии является то обстоятельство, что высокожелезистые шлаки из окислительных аппаратов идут в отвал, Линия необеспечивает возможность рафинирования, подогрева, миксерования шлаков, ихповторного использования на других стадиях процесса, например, при десульфациивысокоуглеродистых расплавов. В аппаратах десульфэции используются дефицитныерафинирующие поисадки магния, цианамида кальция и т.п. Довольно значителен расход извести и в окислительных аппаратах,Таким образом известная технологическая линия не обеспечивает многократноеиспользование сталеплавильного шлакапри выплавке и внепечной обработке чугунаи стали, что снижает суммарный выход жидкой стали и приводит к увеличению расходашлакообразующих и рафинирующих материалов,Цель изобретения - повышение выходажидкой стали и сокращения расхода шлакаобразующих и других материалов,указанная цель достигается тем, что втехнологическую линию получения стали,содержащую доменную печь, миксер для чугуна, установки десульфурации, предварительного окисления. обезуглеооживания,доводки металла и машину непрерывноголитья заготовок., дополнительно вводятшлаковый миксер для нагрева, усредненияи окислительного рафинирования и шлаковый реактор для восстановительного рафинирования сталеплавильного шлака,расположенные между установками обезуглероживания и доводки металла.10 50 55 20 25 30 35 40 45 Таким образом, описываемая технологическая линия отличается от известных наличием шлаковых миксера и реактора,позволяющих осуществлять накопление и подготовку к многократному использованию отработанных жидких стэлеплавильных шлаков на стадиях выплавки и внепечной обработки железоуглеродистых расплавов. При этом решаются задачи существенного повышения выхода жидкой стали и сокращения расхода шлакообразующих и рафинирующих материалов за счет сведения к минимуму потерь железа с отвальными шлаками и резкого сокращения количества последних,Дополнительное введение в технологическчю линию шлаковых миксера и реактора позволяет за счет многократного использования сталеплавильного шлака повысить выход жидкой стали на 5% и снизить суммарный расход шлакообразующих и рафинирующих материалов с 8,0 до 2,59% от массы стали (табл.), При этом расход извести уменьшается с 7,0 до 1,8%, боксита с 0,5 до 0,36%, карбида кальция от 0,5 до 0%, На заявляемой линии расход плавикового шпата, кокса и алюминия, весьма невелик и составляет соответственно 0,23; 0; 1; 0,1 (суммарно 0,43%) от массы стали (табл.).На чертеже показана технологическая линия получения стали, работающая практически в замкнутом по сталеплавильному шлаку цикле.Чугун из доменных печей 1 подают в миксер 2 чугуна и далее в печь 3 плавления скргпа, подогреваемого до 900-1100 С в печах 4. Расплав, содержащий 2-2.5% углерода, десул ьфури руют в ап паратах десульфурации 5 сталеплавильным шлаком, подаваемым из шлакового миксера, после чего через буферный металлоприемник б заливают в окислительные аппараты 7, В них производят форфришевание расплава (окисление кремния, марганца, фосфора и. частично, углерода) путем продувки кислородом с подачей извести и сталеплавильного шлака из шлакового миксера 10, Затем полупродукт через металлоприемник 8 подается в аппараты обезуглероживания 9, а шлаки из аппаратов 5, 7, 9 и металлоприемника доводки 12 направляются в шлаковый миксер 10, В нем сталеплавильный шлак нагревается газокислородными или плазменными горелками, усредняется по составу и температуре за счет перемешивания отходящими газами погружных горелок или путем продувки через донные фурмы, а также корректируется по составу присадками извести, боксита, плавикового шпата и других материалов. Одновременно удаляются вгазовую фазу сера, и, частично, фосфор, Подготовленный в миксере 10 сталеплавильный шлак подается в аппараты десульфурации 5, окислительный 7 и обезуглероживания 9, а также в шлаковый реактор 11, В реакторе синтезируется рафинировочный (синтезированный шлак) путем восстановления оксидов железа, марганца, фосфора и частично кремния с вводом рафинирующих присадок извести, плавикового шпата и других реагентов. Из реактора периодически выпускается попутный Ее-Р сплав. На желобе перед металлоприемником доводки 12 и в самом металлорприемнике металлический расплав обрабатывается раскислителями, легирующими и модификаторами, а также аргоном и жидким синтезированным шлаком, полученным в реакторе 11. При этом готовая сталь окончательно рафинируется от серы и докристал лиза цион н ых неметаллических включений.Разливка производится на МНЛЗ 13, при этом синтезированный в реакторе шлак подается в промковши и кристаллизатор с вводом необходимых присадок в процессе подачи его из реактора к МНЛЗ,Регенерация шлака в шлаковом миксере после использования в аппаратах десульфации, окислительном и обезуглероживания, а также в металлоприемнике доводки с последующим возвращением его для выплавки и впечной обработки железоуглеродистых расплавов (кругооборот шлака) способствует значительному снижению потерь полезных компонентов со шлаками, повышению выхода жидкой стали и сокращению расхода шлакообразующих рафинирующих материалов, При этом для некоторого обновления шлака и предотвращения в ряде случаев накопления в нем оксидов фосфора и кремния часть его направляют в отвал,Размещение шлакового миксера и шлакового реактора наиболее целесообразно между аппаратами обезуглероживания и установками доводки металла. Это связано с тем, что образующиеся в этих агрегатах (поз. 9 и 12, фиг. 1) высокоосновный сталеплавильный шлак с низким ссдержанием 5102 после регенерации наиболее пригоден для повторного использования в аппаратах 5, 7, 9 и 12 для десульфурации и наведения нового шлака. Использование повторно шлаков из аппаратов десульфурации и окислительных ограничено из-за повышенного содержания в них двуокиси кремния. т,к. в процессе обработки высокоуглеродистого расплава протекает его десиликонизация.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Шлаковый реактор должен быть расположен вблизи шлакового миксера для снижения тепловых потерь и соответственно расхода алюминия, необходимого не только для восстановления оксидов, но и для повышения температуры шлака в ходе экзотермической реакции. При этом часть алюминия может быть заменена коксом.Таким образом, расположение шлакового миксера и шлакового реактора между аппаратами обезуглероживания и металло- приемником доводки связано с тем, что именно из этих устройств поступает большая часть шлаков для их регенерации. Использование этих шлаков способствует повышению выхода жидкой стали и снижение расхода шлакообразующих и других материалов.С другой стороны, нельзя полностью отказываться от повторного использования шлаков, образующих при десульфации и форфришевании высокоуглеродистого расплава, поскольку они содержат оксиды железа и марганца, металлическую фазу, а также дефицитный плавиковый шпат, Соотношение масс шлаков, поступающих из отдельных агрегатов выбирают, исходя из решения задач повышения выхода жидкой стали и снижения расхода материалов.Представленная в материалах заявки таблица позволяет сравнить расход таких материалов, как известь и боксит в обеих технологических линиях (заявленной и прототипа), состоящих из одинаковых агрегатов, за исключением дополнительно введенных шлаковых миксера и реактора. по четырем выбранным операциям. осуществляемым в установках десульфурации (а). окислительном (б), обезуглероживании (в) и в доводки металла (г).Может использоваться дефицитный плавиковый шпат на двух операциях, однако его суммарное количество весьма невелеко и составляет в приведенном. примере 0,23/О от массы стали (табл.), При этом в аппарате десульфурации вместо плавикового шпата может быть применен боксит.В качестве рафинирующих материалов в описываемой технологической линии используют алюминий (отходы). кокс. а также другие восстановители, используемые в шлаковом реакторе для рафинирования шлака от фосфора. железа и марганца. В прототипе используют в аппаратах десульфурации такие материалы. как карбид кальция. магний. сода и др. Расходы рафинирующих материалов, как следует из таблицы, а в предложенном техническом решении в 2,5 раза ниже. чем в прототипе. исоставляют соответственно 0,2 (кокс и алюминий) и 0,5 (карбид кальция), %.Приведенный пооперационный выход жидкой стали, а также приход(расход) железа и марганца в металл из шлака свидетельствует о том, что использование регенерированных шлаков в каждой из операционной способствует увеличению массы металла и выхода жидкой стали (табл,), Так, суммарно в заявленной линии приход железа и марганца из шлака составил 1,72+ 0,26 = 1,987 от массы стали, тода как в прототипе эти элементы перешли в шлак в количестве 2,54 + 0,23 = 2,77;4 (табл,), за счет перераспределения их между металлом и шлаком, наведенным из свежих материалов,Здесь принято, что из шлакового миксера в агрегаты 5, 7, 9 и 11 (фиг, 1) поступает шлак, в котором содержится 14 Ге и 5 ф, М 9 в виде оксидов, а также 5; металлической фазы (железо), Кроме того, принято, что из оксидов шлака на операциях Л, б, в и г в металл переходит 70, О, 0 и 95, железа от общего его количества в шлаке, Железо металлической фазы шлака на всех операциях усваивается металлом на 80;6, Соответственно переход марганца из его оксидов в металл на операциях а, б, в и г составил 50, О,Ои 80%,Повторное использование шлаков из аппарата обезуглероживания в окислительном аппарате в прототипе ограничено 2от массы стали, поскольку из-за отсутствия шлаковых миксера и реактора его рафинирование от сеоы и фосфора не производится, тогда как в заявляемой технологической линии его вводили в количестве 4 - 7 на всех операциях. Это способствовало повышению выхода жидкой стали на 4,75 , и снижению расхода материалов с 8,0 до 2,59 (табл.).Приход железа и марганца в количестве5 0,69 и 0,16 от массы стали соответственнопри восстановительной регенерации шлакав реакторе для удобства сопоставления показателей отнесен к стадии (г).Качество стали Зсп, полученной соглас 10 но изобретению, выше, чем по технологии,реализуемой в прототипе, что выражается вповышении на 25 - 404 пластическихсвойств и на 40-70 ударной вязкости (Ка+20 С) стали. Отмеченное улучшение15 свойств связано с наличием шлакового миксера и шлакового реактора, в которых осуществляют глуковое рафинированиешлаков от вредных примесей, а затем припомощи регенерированных шлаков произ 20 водят обработку стали,Формула изобретенияТехнологическая линия получения ста ли, содержащая последовательно расположенные доменную печь, миксер для чугуна, установки десульфуркции, предварительного окисления, обезуглероживания доводки металла и машину непрерывного литья заго- ЗО товок,отличающаяся тем,что,с цельюповышения выхода жидкой стали, сокращения расхода шлакообразующих и других материалов, она дополнительно снабжена шлаковым миксером для нагрева, усредне ния и окислительного рафинирования сталеплавильного шлака и шлаковым реактором для восстановительного рафинирования последнегорасположенными между установками обезуглероживания и 40 доводки металла,770373 Расходвматериалов, используемых в аппаратах десульФурации (а), окислитепьных (б), обезуглероживания (в), металлоприемнике доводки (г) и показатели характериэуоцие выход жидкой стали 3 сл при ее получении на заявляемой технологической линии(числитель) и согласно прототипа (знаменатель)Количество материалов,Вмассы стали Г Плави- ковый Известь Обоз н опер. Алюминий Боксит Ылак обоКокс ротный жпат 9 42 аА 92,77 0А0 0 24 ь 0,5-А0 принято, что снижение массы металлической ванны эа счет окисления углерода и кремния, атакже угара железа и выноса его с отходящими газами одинаково в заявленной линии и впрототипе орректор Л,Ливрин каз 3713 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытия 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 КНТ ССС