Способ выплавки стали в кислородном конвертере

СОЮЗ СОВЕТ 1 ИХсаиаюаеааРЕСПУБЛИК 3(Я), С 21 С 5/28 Г ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Днепропетровский ордена Трудового Красногр Знамени металлургическийинститут.(54)(57) 1, СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ ВКИСЛОРОДНОМ КОНВЕРТЕРЕ, включающийэавалку лома, заливку чугуна, продувку жидкой ванны кислородом с двухуровней с одновременным вдуваниемпорошкообразных материалов, о т л ич а ю щ и и с я тем, что, с цельюповышения стойкости футеровки конвер,.801060685 А тера путем снижения жидкотекучести и окисленности шлака; порошкообраэные материалы содержат компоненты, снижающие жндкотекучесть и окислен" ность шлака, причем соотношение компонентов составляет (0,5 - 0,8)1 соответственно, а нх подачу осуществляют с верхнего уровня в период от начала продувки до 0,3 - 0,4 ее про" должительности в количестве 20-30, в период от 0,3 - 0,4 до 0,6 - 0,7 продолжительности продувки " 50"60, а в период дт 0,6 - 0,7 до конца продувки " 70-100 от весового расхода кислорода через верхний уровень.2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в качестве порош- ЕР кообразных материалов, снижающих жидкотекучесть шлака, используют отходы огнеупорного и ферросплавного производства, брак и бой огнеупоров, содержащие окись магния, а в качестве порошкообразных материалов, сни- Я жающих окисленность шлака, использу" ;ют шлаки, содержащие кремний, марганец и алюминий.Изобретение относится к чернойметаллургии, конкретно к производству стали в кислородных конвертерах.Известен также способ выплавкистали в кислородном конвертере, включающий завалку лома, заливку чугуна,продувку жидкой ванны через двухъярусную форму первичным и вторичным кислородом через нижний н верхний яруссоответственно, выпуск металла в ковшраскисление и легирование ( 1 .10Этот способ производства позволяетувеличить долю лома до 30 от весаметаллошихты. Однако данный способимеет существенный недостаток - стойкость футеровки конвертеров резко 15ухудшается (износ футеровки составляет 3,5 - 4,0 мм за плавку) по сравнению с обычной технологией выплавкистали,Наиболее близким по технической 20сущности к изобретению являетсяспособ выплавки стали в кислородномконвертере, включающий эавалку лома,заливку чугуна, продувку жидкой ванны кислородом с двух уровней с одновременным вдуванием порошкообраэныхматериалов 2 3.Недостатком указанного способаявляется повышенный износ футеровкиконвертера - в 1/3 - 3 раза по сравнению с обычной технологией выплавки стали. Укаэанный недостаток является следствием насыщения верхнихслоев жидкой ванны (шлаков) кислородом и их перегрева эа счет передачитепла от дожигания окиси углеродаверхним слоям ванны, что приводитк резкому повышению жидкотекучести иоки,"ленности шлаков и способствуетросту их химической активности поотношению к футеровке,40 Цель изобретения - повышение стойкости футеровки конвертера путем снижения жидкотекучести и окисленности шлака, 45Поставленная цель достигается тем, что согласно способу выплавки стали в кислородном конвертере, включающему эавалку лома, заливку чугуна, продувку жидкой ванны кислородом с двух уровней с одновременным вдуванием порошкообразных материалов, порошкообраэные материалы содержат компоненты, снижающие жидкотекучесть и окисленность шлака, причем соотношение компонентов составляет (0,5- 0,8):1 соответственно, а их подачу осуществляют с верхнего уровня в период от начала продувки до 0,3"0,4 ее продолжительности в количестве 20-30, в период от 0,3 - 0,4 до 60 О,б, - 0,7 продолжительности продувки - 50-б 0, а в период от О,б - 0,7 до конца продувки - 70-100 от весового расхода кислорода через верхний уровень. ( 65 В качестве порошкообразных материалов, снижающих жидкотекучестьшлака, используют отходы огнеупорного и ферросплавного производства,брак и бой огнеупоров, содержащиеокись магния, а в качестве порошкообразных материалов, снижающих окисленность шлака, используют шлаки,содержащие кремний, марганец и алюминий,Введение укаэанных материалов вконвертер способствует снижению жидкотекучести и окисленности шлака, засчет их загущения и раскисления иуменьшению износа футеровки конвертора.Выбранное аоотношение компонентов,снижающих жидкотекучесть и окисленность шлака, равное 0,5 - 0,8:1,объясняется тем, что при соотношениикомпонентов, снижающих жидкотекучесть,к компонентам, снижающим окисленность, во вдуваемой смеси порошкообразных менее 0,5:1 наблюдается повы,шенная жидкотекучесть шлака, не позволяющая предотвратить интенсивныйизнос футеровки, При соотношенииболее 0,8;1 износ футеровки находится в удовлетворительных пределах,однако наблюдается тенденция к сворачиваемости шлаков, что затрудняетпротекание процессов растворенияизвести (шлакообразования) в началепродувки и приводит к ухудшениюдесульфурирующей способности шлаковв середине продувки.Порошкообраэные материалы вдуваютчерез верхний уровень с тем, чтобыони, внедряясь в верхние слои жидкой ванны, загущали и раскислялишлак, снижая, тем самым их химическую активность по отношению к футеровке конвертера. При вдувании жепорошкообразных материалов в нижнийуровень они внедряются в реакционнуюзону и снижают ее температуру, невоздействуя на верхние слои жидкойванны. Поэтапное введение порошкообразных материалов обусловлено ходом процесса выплавки стали в кислородном конвертере, в котором на всем его протяжении происходит рафинирова" ние жидкой ванны, а также шлакообраэование, десульфурация и дефосфорация металла, При определении длительности этапов исходят из того, что в ходе продувки необходимо обеспечить образование в первой трети продувки активного по отношению к вредным примесям шлака, эффективную десульфурацию ванны - во второй трети продувки дефосфорация, как правило, не вызывает трудностей и высокого выхода годного эа счет всевозможных технологических приемов - в последней трети продувки.С целью определения длительности этапов и количества вдуваемых в ходе их протекания порошкообразных материалов на 1-тонном конвертере в идентичных услониях проводят опытные плавки с различными расходами вдуваемых материалон и остановками продувки через каждую 0,1 часть ее продолжительности, Во время остановок продувки производится отбор проб шлака и металла для определения окис ленности шлака (суммарное содержание окислов железа вшлаке) и его десульфурирующей способности (содержание серы в шлаке и металле), а также с помощью нискозиметра определяется 15 жидкотекучесть шлака, В шлаках третьего периода дополнительно определяется их оснонность. Полученные результаты по жидкотекучести и окисленности шлака представлены в табл.1 и 2, В табл. 1 приведена зависимость вязкости шлака от количества вдуваемых порошкообразных материалов, выраженная в Н с/м 2, а в табл, 2 зависимость окисленности шлака от количества вдуваемых порошкообразных материалов, оцениваемая по сум- марному содержанию окислов железа в шлаке (Е РеО) .Оценка состояния шлака (табл. 1 30и 2) позволяет установить длительность этапов в следующих пределах:первого - от начала продувки до0,3 - 0,4 ее продолжительности) второго - от 0,3 - 0,4 до 0,6 - 0,7 35продолжительности продувки; третье"го - от 0,6 - 0,7 продолжительностидо конца продувки.Количество вдуваемых порошкообразных материалов на первом этапе эависит от характера протекания проессов шлакообразования. При вдува"ии на первом этапе порошкообраэныхматериалов в количестве до 20 отвесового расхода кислорода через 45верхний уровень происходит быстроеобразование высокоокисленных шлакови наблюдается повышенный износ футеровки конвертера. При введении порошкообраэных материалов в количествеболее 30 содержание окислов железав шлаке снижается, шлак эагущается,что приводит к ухудшению протеканияпроцессов растворения извести, их. удлинению во времени,На втором этапе лимитирующим звеном по определению количества вду"ваемых материалов является десульфурирующая способность шлака, Привдувании менее 50 порошкообраэныхматериалов от весового расхода кислорода через верхний уровень шлакзначительно переокисляется, что приводит к резкому увеличению износафутеровки. При увеличении расхода,порошкообразных материалон свыше 60 65 наблюдается тенденция к загущению и сворачиванию шлака, ухудшается десульфурирующая способность шлака, что приводит к повышению содержания серы в готовом металле. Оптимальный вариант но втором периоде 50-60,На третьем этаяе основной задачей является повышение выхода годного .металла путем снижения содержания окислов железа в шлаке. Как видно из табл, 1, при вдувании менее 70 по" рошкообразных материалов от весового расхода кислорода через нерхний уро-вень шлак переокисляется, насыщаясь окислами железа, и активно взаимодействует с футеровкой кислородного конвертера. При вдувании 70-100 порошкообразных материалов содержание железа н шлаке снижается до 11-14. Основность конечного шлака при этом находится в пределах 2,7 - 3,0. Опти" мальный вариант в третьем периоде 70-100П р и м е р, В 1-тонный конвертерзаливают 0,3 т лома и эалинают 0,7 тчугуна, после чего начинают продувкужидкой ванны кислородом через двухъя"Русную фурму с вдуванием порошкообразных материалов в нерхний ярус фурмы в смеси со вторичным кислородомпри соотношении компонентов, снижающих жидкотекучесть, к компонентам,снижающим окисленность шлаков 0,5:1;0,65;1 и 0,8:1 соответственно в каж.дом варианте, длительность этапов длякаждого из соотношений составляет:первого - от начала продувки до 0,3;0,35 - 0,4 ее продолжителЪности, второго - от 0,3; 0,35 и 0,4 до О,бу0,65 и 0,7 продолжительности продувки, третьего - от 0,6; 0,65 и 0,7продолжительности до конца продувкисоответственно в каждом варианте(подварианты А, Б и В). Расход вдуваемых порошкообразных материаловсоставляет 0,43; 0,85 и 1,45 кг/минна первом, втором и третьем этапахсоответственно, что составляет 30;60 и 100 порошкообразных материаловот массы вторичного кислорода, Расходы вторичного и первичного кислорода составляют соответственно 1и 4 м З/мин во всех вариантах,. В идентичных условиях проводятплавки по способу - прототипу, включающие заналку лома, заливку чугуна,продувку жидкой ванны кислородомчерез двухъярусную фурму с подачейпорошкообразных материалов в нижнийяРус фурмы в смеси с первичным кислородом при соотношении компонентов,снижающих жидкотекучесть, к компонентам, снижающим окисленность шлаков0,5:11 0,65:1 и 0,8:1 соответственно в каждом варианте.Длительность этапов для каждогоиз соотношений составляет: перво,Об ,07 09 О,09 Таблица 22,3 21,23,4 23,)6 21,3 ,2 20,6 23,8 23,9 1,7 20 9,)4 го - от начала до 0,35 продолжитель" ности продувки) второго - от 0,35 до 0,65 продолжительности продувки; третьего - от 0,65 продолжительности до конца продувки. Расходы первичного и вторичного кислорода и порош кообразных материалов аналогичны соответствующим параметрам в описанном предлагаемом способе.Результаты испытаний по проведенным плавкам по предлагаемому спосо бу и способу-прототипу приведены в табл. 3. Там же приведены результаты испытаний по базовому объекту, включающему завалку лома, заливку чу" Руна, продувку жидкой ванны кислоро дом через обычную многосопловую фур" му, выпуск металла в ковш, раскисление и легирование, так как способ выплавки стали с применением двухъярус"ной фурмы в настоящее время не используется. Из сопоставительного анализа следует, что в предлагаемом способе по сравнению с базовым объектом доля лома выше на 4) расходдутьевого кислорода выше на 25 при сопоставимой стойкости футеровки в предлагаемом способе и базовом объекте,Экономический эффект от использования предлагаемого способа состав:ляет 0,572 млн, руб. на 1 млн. т стали.1060685 Продолаение табл. 2 1 Окисленность шлака Е РеО), Ъ Количество вдуваемых порошкообразных материалов, Ъ от массы вдуваемого вторичного кислорода 1020 30 40 50 60 70 80 90 100 Ор 4 0,5 24,7 24,3 23,0 22,2 21.,3 20,9 16,7 13,2 12,9 12,4 0,6 0,7 22,9 22,0 21,7 12,3 23,6 22,0 125 0,8 24,0 23,8 17,1 12,8 12,0 120 118 24,7 24,3 17,2 12,5 12,3 1,0 Таблица 3 5: А 0 Преднаг А 0,65 4 160 154 17,2 В 0 8;1 6,4 рототип 1 1 0,651 4 15,Вазов объек 4 4 Продолзительностьпродувки,доли 24,1 24,0 22,0 22,2 20,7 19,1 170 243 24,0 22,7 224 213 20,4 16,5 16,3 12,9 16,8 13,0 5,4 7,2 12,0 Э 119аз 9974/28 Тираж 568 ВНИИПИ Государственног по делам иэобретени 113035, Москва, Ж, РауШПроектная, 4 П ф т г,Ужго филиал 25 25 Подписикомитете СССРи открытийкая наб д. 4