Способ продувки жидкого металла

СОЮЗ СОВЕТСКИХсоцИАлистическихРЕСПУБЛИК ИЗОБРЕТЕВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРпю делАм изОБРетений и ОтнРытий ОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ С(71) сибирский ордена трудового красного Знамени металлургический институт им. Серго Орджоникидзе и ЗападноСнбирский ордена Ленина металлургический завод им. 50-летия ВеликогоОктября(54)(57) 1. СПОСОБ ПРОДУВКИ ЖИДКОГОМЕТАЛЛА, включающий импульсную подачу кислорода и инертного газа, о т.л и ч а ю щ и й с я тем, что,с це;лью повышения производительности конвертеров в результате сокращения по, ЯО 497 А терь металла с выносами и выбросами, снижения расхода раскислителей и легирующих эа счет меньшей переокисленности металлической ванны и повьааения качества металла, определяют скорость обеэуглероживания, количество накопленного жидкой ванной избытка кислорода и Физическое состояние шлаковой Фазы, после наведения первичного шлака, с момента вы-. хода скорости обеузлерожнвания на установившийся уровень, осуществляют продувку жидкого металла с постоянной интенсивностью, соответствующей программному значению, в виде последовательно чередующихся.импульсов кислорода и смеси инертного га- Я, за с кислородом с длительностью от 3 до 30 с в зависимости от величины скорости обезуглероживания, соотношение инертный газ - кислород ф: С в смеси изменяют в пределах 19-0,66 пропорционально количеству накопленного жидкой ванной избытка кислорода, а при сворачивании шлака.осу,ществляют продувку кислородом.1006497 где 3 ь г о, -ИЗБ, о 2. Способ по п,1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что количество накопленного жидкой ванной избытка кисЛорода определяют по величине превышения фактической окисленности жидкой ванны значения, соответствующего содержанию кислорода при свернутоМ шла. ке..3. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что длительность импульсов смеси кислорода с инертным газом определяют по следующему уравнению:"МОКС, МИН.УМОКС, мОкс, С 1сгде Т ,Т- соответственно максимальная и минимальнаядлительность импульсов смеси кислородас инертным газом, с,/минф Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано для продувки кислородом жидкого металла в кислородном конвертере.Известен способ продувки металлических расплавов, предусматривающий вдувание кислорода и инертного газа сверху таким образом, что кон-. центрация кислорода в смеси уменьшается соответственно содержанию углерода и в заключительный период расплав продувают только инертным газом 1 .Однако этот способ не обеспечивает эффективного снижения переокисленного металла и шлака без уменьшения общего уровня процесса обезуглероживания, особенно в условиях работы кислородных конверторов в,предельных по интенсивности продувки режимах.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ продувки жидкого металла, включающий импульсную подачу кислорода и инертного газа 2 ..Однако при практическом использовании этого способа продувку ведут постоянными по величине и продолжи,тельности импульсамикислорода и инертногоо газа беэ учета текущего состояния конверторной плавки, что обуславливает образование гетерогенного шлака в период интенсивного разви-тия процесса обеэуглероживания за счет нарушения динамического равнотмакс,максимально возможнаясскорость обезуглероживания, являющаясяфункцией интенсивностиподачи кислорода ивида фурменного устройства,/мин,4. Способ по п.1, о т.л и ч а ющ и й с я тем, что соотношение инертный газ-кислород в продувочной смеси определяют по уравнению1 интенсивность подачи инертного газа, м/мин;интенсивность подачи кислорода, м 9/минколичество накопленногожидкой ванной избытка кислорода, м 9/т,весия между поступлением кИслородав шлак и его расходом на обеэуглероживаиие капель металла в шлаке. Этоприводит к значительным потерям .теп ла, заметалливанию фурмы, увеличениюпотерь металла с выносами и выбросами и снижению производительностиагрегата, а также способствует снижению качества металла.10 Цель изобретения - повышение производительности конвертеров в результате сокращения потерь металла с выносами и выбросами, снижение расходараскислителей и легирующих за счет 5 меньшей переокисленности металлической ванны и повышению качества металла.Поставленная цель достигается тем,что согласно способу импульсной про" 0 дувки жидкого металла кислородом иинертным газом, определяют скоростьобезуглероживания, количество накопленного жидкой ванной избытка кис. -лорода и физическое, состояние шлаковой фазы, после наведения первичного,шлака,с"момента выхода скорости обеэуглероживания на установившийся .уровень, осуществляют продувку жидкогометалла с постоянной интенсивностью,соответствующей программному эначеЗ 0 нию, в виде последовательно чередующихся импульсов кислорода и смесиинертного газа с кислородом с длитель.ностью от 3 до ЗО с в зависимости отвеличины скорости обезуглероживания, 35 соотношение инертный газ - кислород в100 б 497 е3,4смеси изменяют в пределах 1:9-0,бб) и аргона); на фиг.2 - реакция скопропорционально количеству накоплен- рости обезуглероживания Ус на пода-,ного жидкой ванной избытка кислорода чу импульса инертного газа,(,а при сворачивании шлака осуществляют значения времени запаздывания реакпродувку кислородом. ции Ус соответственно на снижениеПри этом количество накопленного 5 и увеличение окислительного потен-жидкой ванной избытка кислорода оп- циала газовой струи;,на фиг.3ределяют по величине превышения фак- зависимость времени запаздывания втической окисленности жидкой ванны падении скорости обеэуглероживаниязначения, соответствующего содержа- от ее текущей величины р (1,2 - скинию кислорода при свернутом шлаке, О жение окислительного потенциала:Длительность импульсов смеси кисло- , струи соответственно с прекращенирода с инертным газом определяют по ем продувки и подачей .инертного га.следующемууравнению за)ф на фиг.4 - зависимость скорос-.ти потребления кислорода шлаками О .макс мин 5 от соотношения инертный газ - кислоТ-Т"=макс, макс, с ) . Род продувочной смеси 3) 3 а нафиг.5 - реализация скоростй обезуглегде Т Т - соответственно макси- Роживания, на фиг.б - реализация,как ф ммнкакс . Мальная и минимальная значений количества накопленногодлительность импуль- жидкой ванной избытка кислорода всов смеси кислорода случае подачи кислорода (1) и имс инертным газом, сф .пульсной пРодувки с использованием.с - фактическая скорость аргона 2); на фиг. 7 - программа.обезуглероживания, импульсной продувки кислородом 30- В/мин;. и инертным газом 3- максимально возможная При. снижении окислительного помакс .25сскорость,обезуглерожи- . тенциала дутья, в результате заме-.вания, являющаяся функ- ны части окислителя эквивалентньмцией интенсивности по- количеством инертного газа, скоростьдачи кислорода и ви- обезуглероживания поддерживается нада:фурменного устрой прежнем уровне определенный промества, /мин, жуток времени: в период интенсивноСоотношение инертный газ-кисло- . го Развития процесса обеэуглероживания - 3-5 с, а в конце продувкирод в продувочной смеси определюот . при концент ации углерода в ваннепо уравнению:З 5 меньше 0,2 - 10-30 с. В это время.окисление углерода происходит за счетизей.кислорода, накопленного в шлаке иф 3.0 р 2 . металлеПосле восстановления окислительного потенциала дутья подъем.где 3 ц- интенсивность подачи инерт- скорости обезуглероживания начина 340ного газа, м /мин; ется практически без запаздывания .р - интенсивность подачи кис- фиг.1 и 2.). Таким образом, продолжилорода м /минтельность чередующихся импульсовСр - количество накопленного кислорода и смеси инертный гаэ-кис 2жидкой ванной избытка кис-.лорОд целесообразноизменять по холорода, м /т. 45 ду продувки от 3 до 30 с.3При продувке металла кислородомКратковременная замена окислитесоздаются условия для накопления жид- ля инертным газом, подаваемым с темкой ванной кислорода. Периодическое .же динамическим напором, повышаетпонижение окислительного потенци" эффективность потребления накопленала газовой струи, с сохранением ее 50 ного жидкой ванной избытка кислородинамического напора увеличивает : ;да, ибо позволяет обеспечить сохпотребление металличесКой ванной ранность шлако-металлической эмульнакопленного кислорода на окисле- еии, стабильность гидродинамики ванние углерода, что позволяет стаби- ны и снижение парциального давлениялизировать процесс обезуглероживания 55 окиси углерода в контактирующейв период его интенсивного развития, .с металлом газовой фазе . Это подтвери уменьшить содержание кислоРода в . ждено экспериментальными даннымиметалле и шлаке к концу продувки (фиг.3.Выбор величины импульсов инертногогаза в соответствии с текущим сос-С уменьшением скорости обезугле"тоянием плавки устраняет как сниже 60 роживания к концу продувки увеличиние скорости обеэуглероживания, так . вается запаздывание-в Реакции скои возможное сворачивание шлака.рости обеэуглероживания с, на стуНа фиг.1 показана программа пода- пенчатое снижение окислительного почи окислителя 3 3 - интенсивность тенциала газовой струи фиг.3). Такимо дг. подачи соответственно кислорода 65.образом, целесообразно длительность3цУ иэ. 30, огоиь О, изь импульсов смеси инертный газ-кислород и.чистого кислорода выбирать соответственно текущему уровню ско рости обезуглероживания. Принимая в качестве точки отсчета значений текуцей скорости обезуглероживания 5 ее максимальный уровень, который является предельным для рассматриваемых условий продувки иопределяется в основном интенсивностью подачи ,кислорода и видом Фурменного устрой" О ства, и учитывая линейную зави мость между скоростью обезуглерол живания и временем запаздывания расчет длительностей импульсов кисло рода и смеси кислорода с инертным 13 газом выполняется по уравнению"= "максмакс с )20 Уточнение численных значений Тчакси 1 ми, а также определение величйны Уфф "ф осуществляется по экспериментальным данным,.:отражающим условия продувки (принятый режим про дувки, тип фурменногоустройства, емкость агрегата и т.д.) .Отключение кислорода и подачи инертного газа оказывает существенное влияние на.процессы распределения кислорода между металлом и шла- коМ, увеличивая склонность шлака к сворачиванию, особенно в период интенсивного развития .процесса .обезуглероживания. Поэтому при выборе соотношения;инертный газ - кислород З 5 следует исходить иэ уровня накопленно го жидкой ванной избытка кислорода, Под избытком. кислорода, накоплеиного жидкой ванной, понимается превышение количеством накопленного кис лорода такого ее значения, при достижении которого обычно наблюдается образование гетерогенного шлака.Как видно из фиг.4, превышение доли инертного газа 60 в общем ко личестве продуваемого газа .нецелесообразно, так как такой режим продувки способствует чрезмерному по" треблению кислорода шлака и, как следствие этого, быстрому его сворачиванию. Импульсная продувка счастотой 0,1-0,15 си долей инертного газа в смеси, составляющей 10, в период интенсивного обеэуглероживания не оказывает суцественного влияния на окисленность шлаковой фазы. Однако такого рода воздейст"; вия обуславливают периодическое из" менение степени ассимиляции струи, ,способствующее развитию пульсаций реакционной зоны и как следствие бО этого, интенсификации процессов массообмена на ее поверхности. Исходя из этого, выбор соотношения инертный газ-кислород следует ограничить диайазоном 1:(9-0,66), приближая65 к допустимому верхнему пределу по количеству инертного газа в смеси ,(60) только к концу продувки С 0,2), когда отмечается значительный рост окисленности жидкой ванны.Учитывая, что впрактических, ус.ловиях переокисленность жидкой ванны к концу продувки достигает величины 4-5 мз/т, соотношение инертный газкислород целесообразно задавать пропорционально текущему значению переокисленности ванны с коэффициентом пропорциональности К х О,З т/мЭ, т.е. Переход к импульсной продувке.осуществляется по окончании наводкипервичного шлака с момента выхода,схорости обезуглероживания на установившийся уровень, Более ранняяподача инертного газа приводитк затягиванию процесса шлакообразования и снижению производительцрсти агрегата за счет потерь металла .с выносами и увеличения длительности продувки.П р и М е р. Осуществляли продувку жидкого металла в 350-тонном кислородном конвертере с интенсивностью подачи кислорода и смеси аргонкислород, равной 1200 мз/мнн, черезепятисопловую фурму. В этих условияхмаксимально достижимая скоростьобезуглероживания при коэффициентеиспользования кислорода, равном 0,8,составляет 0,41/мин. Сворачиваниешлака наблюдается при содержанииокислов железа: в шлаке 6 что припересчете на содержание кислородасоответствует 0,85 мф/т,С момента начала продувки по известным зависимостям осуществлялсярасчет текущей скорости обезуглерожи.вания (Фиг. 4)/минМог,- расход отходящих газов,мз/мин,СЬ,Сог- содержание окиси и двуокисиуглерода в отходящих газах, ;М " константа, величина которой,зависит от выбранных единицизмерения Ус, 1/м,и количество накопленногожидкой иванной избытка кислорода 0 0 э ( с) (фиг.5)ог .1