Способ выплавки стали в конвертере

(57) Изобчерной ме НВЕР Б ВЫПЛАВКИ СТАЛИ пользов нверте ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(71) Днепродзержинский индустриальный институт им, М.И.Арсеничева (72) А,Г,Чернятевич, Р,С.Айзатулов, Л.М.Учитель, Л.А,Ганзер, Е.В.Протоп пов, Н.Ю.Винник и Э.С.Белокуров (53) 669,184.244,66 (088.8)(56) Авторское свидетельство СССР У 1090725, кл. С 21 С 5/32, 1984,Заявка Великобритании У 8217588, кл. СИС 5/28, 1982. етение относится к области аллургии и может быть испри производстве стали в х комбинированного дутья. Цель изобретения - сокращение расхода чугуна за счет повышения эффективности дожигания СО в полости конвертера, а также увеличение выхода жидкой стали. Расход кислорода изменяют через верхний ярус сопл продувочной фурмы. В течение 1 Овремени от начала процесса расход составляет 60-807 от максимально допустимого расхода, затем до содержания углерода в ванне 0,15-0,107. - 25-403, причем через каждые 5-10 м /т металлоэаЭ валки кислорода подают нейтральный газ, дальнейшую продувку через верхний ярус сопл ведут нейтральным газом, Указанный режим продувки позво- Я ляет оптимизировать процессы сжигания топлива в начале плавки, улучшить процесс шлакообразования по ходуС: плавки, 1 табл,13374 30 Изобретение относится к чернойметаллургии, в частности к производству стали в конвертерах с комбинированной продувкой.5Цель изобретения - экономия чугуна за счет повышения эффективностидожигания окиси углерода в полос.тиконвертера и увеличение выхода жидкой стали, 10При предлагаемом варианте продувкис подачей в расплав через верхнийярус сопл кислорода в количестве 60803 от максимально допустимого дляданного конвертера технологического 15расхода кислорода на протяжении 10253 времени от начала операции послеприсадки кусковых углеродсодержащихматериалов на залитый чугун обеспечивается эффективное сгорание твердого топлива при воздействии на негорассредоточенных кислородных струйи дожигание кислородом верхнего яруса струй выделяющихся летучих компонентов угля при его разложении, 25а также дожигание выделяющейся в процессе обезуглероживания окиси углерода в полости конвертера с передачейтепла непосредствоенно ванне, чтоинтенсифицирует расплавление лома,Сгорание кусковых углеродсодержащих материалов протекает более эффективно из-за малого количества шлакав начальный момент продувки в условиях избытка кислорода, благодаря35превышению его расхода над максимально допустимыми значениями технологического расхода кислорода для данного конвертера,Последующая присадка равномерными 40порциями необходимого на плавку количества извести и плавикового шпатаи продувка до 80-853 времени операциис расходом кислорода на верхний яруссопл 25-402 от его максимально допустимого технологического расхода, причем по израсходованию каждых 5-10 мна тонну металлозавалки технологического кислорода через верхпий яруссопл подают нейтральный газ продолжительностью цикла 10-20 с с расходом,превышающим в 4-6 раза расход нейтрального газа через днище конвертера,преследует своей целью обеспеченияболее полного протекания реакциймежду металлом и шлаком с одновременным осаживанием вспененной гаэошлакометаллической эмульсии, исключая притом ее выбросы и переливы и способ 17 2ствуя интенсивному дожиганию выделяющейся окиси углерода в полости конвертера при расположении в ходе продувкй верхнего яруса сопл над поверхностью шлакометаллической эмульсии. При этом существенно уменьшаются потери железа со шлаком, что также влечет эа собой повышение выхода жидкой стали.Кроме того, подача через верхний ярус сопл в заключительный период продувки с началом падения факела над горловиной конвертера при снижении углерода в ванне ниже 0,15-0,10 Х только нейтрального газа позволяет интенсифицировать перемешивание металлической и шлаковых фаз и уменьшить окисленность шлака в период снижения скорости обезуглероживания расплава, Это способствует увеличению выхода жидкой стали, достижению, в случае необходимости более низких содержаний углерода в металле, повышению концентрации остаточного марганца в расплаве и улучшению показателей дефосфорации и десульфурации,Продолжительность начального периода продувки конвертерной ванны, когда на протяжении 10-253 времени,и от начала операции после присадки углеродсодержащих материалов на залитый чугун продувку ведут с расходом кислорода через верхний ярус сопл фурмы в количестве 60-803 от максимального допустимого для данного конвертера технологического расхода кислорода, ограничена временем сжигания присаженного углеродсодержащего кускового топлива без пагубного воздействия на футеровку конвертера с условием перехода большей части серы топлива в газовую фазу.При продолжительности начального периода продувки ниже 103 времени от начала операции существенно снижается эффективность сжигания присаженного углеродсодержащего материала, вследствие чего увеличивается расход чугуна на плавку и повышается содержание серы в расплаве из-за большего перехода серы твердого топлива в шлаковую и металлическую фазу, При продолжительности начального периода продувки более 257 времени от начала операции затрудняется наведение активного высокоосновного шлака при последующих присадках извести и плавикового шпата, что приводит к ухуд 133747шению удаления серы и фосфора израсплава.Расход кислорода в течение 10-257.времени операции через верхний ярус5сопл фурмы поддерживают равным 60807, от максимально допустимых дляданного конвертера технологическогорасхода кислорода для обеспеченияболее полного использования пропускной способности газоотводящего трактаконвертера и интенсификации продувки.При расходе кислорода на верхнийярус сопл фурмы меньше 607 наблюдается низкая эффективность дожигания выделяющихся летучих компонентов приих разложении, а также низкая эффективность дожигания окиси углерода вполости конвертера с передачей тепланепосредственно ванне, что замедляетрасплавление лома, а также ведет кудлинению плавки,При расходе кислорода на верхнийярус сопл фурмы больше 807. от максимально допустимого для данного конвертера технологического расхода кислорода сильно увеличивается объемотходящих газов, превышающих пропускную способность газоотводящего тракта,что затрудняет работу системы газо- ЗОочистки и ведет к выбиванию факелапламени за пределы камина и загрязнению окружающей среды в цехе. Присадка в интервале от 10-25 до 80-857.времени операции равномерными поРциями необходимого на плавку количестваизвести и плавикового шпата, также подача до содержания углерода в ванне 0,15-0,107. кислорода через верхний ярус сопл фурмы с расходом 25- 40 407. от максимально допустимого для данного конвертера технологического расхода кислорода, причем по израсходованию каждый 5-107. м на тонну металлозавалки технологического кислорода, вдувание через верхний ярус сопл фурмы нейтрального газа про - должительностью цикла 10-20 с с расхо. дом, превышающим в 4-6 раз расход нейтрального газа через днище конвер тера, преследует своей целью обеспечения необходимого уровня шлакометаллической эмульсии в конвертере с точки зрения более эффективного дожигания окиси углерода в полости агрегата, удаления фосфора и серы, повышения выхода жидкой стали, Присадка порций извести и плавикового шпата по истечении 80-857 времени от начала операции (завершение периода интенсивного обезуглероживания ванны) способствует ухудшению рафинирующих свойств шлака, переводу последнего в неактивное свернутое" состояние и, как следствие, повышенному содержанию фосфора и серы в расплаве, При расходе кислорода на верхний ярус сопл меньше 257 наблюдается недостаточное поступление окислов железа в шлак, что приводит к развитию чрезмерно жесткой" продувки и, как следствие, сворачиванию" шлака, заметалливанию фурмы, горловины конвертера и экранных поверхностей котлаутилизатора, В свою очередь это ведет к потерям производительного времени агрегатов из-за простоев по удалению настылей, снижению выхода жидкой стали в результате выносов.При расходе кислорода на верхний ярус сопл больше 407 наблюдается чрезмерное поступление окислов железа в шлак, что сопровождается развитием чрезмерно "мягкой" продувки ванны и приводит к интенсивному вспениванию шлака, образованию выбросов шлакометаллической взвеси и потерям металла.Израсходование 5-10 м на тонну3металлозавалки технологического кислорода перед подачей через верхний ярус сопл нейтрального газа обусловлено условиями максимально возможного поступления окислов железа в шлак, При превышении верхнего предела расхода кислорода (10 м /т металлозавалки) происходит чрезмерное переокисление шлака, вспенивание последнего и снижение эффективности дожигания СО до СО в полости конвертера, При уменьшении расхода кислорода ниже 5 м на тонну металлозавалки 1 нижний предел) развивается чрезмерно "жесткийхарактер продувки, что ведет к повышенным потерям металла в виде выносов и ухудшению удаления вредных примесей.Продолжительность цикла подачи нейтрального газа через верхний ярус сопл 10-20 с и его расход, превышаю щий в 4-6 раз расход нейтрального газа через днище конвертера, ограничены условиями достаточного осаживания вспененной шлакометаллической эмульсии без существенного охлаждения слоя шлака при данных условиях продувки, Превышение этих пределов величин сопровождается резким замедле 13374нием процесса поступления кислородав объем металла, повьппенным потерями тепла на нагрев нейтрального газав связи с этим уменьшается нагревсамой ванны, что приводит к увеличению расхода чугуна и длительностипродувки. Понижение их значений нижерекомендуемых приводит к незначительному внедрению струй нейтральногогаза во вспененную газометаллическуюэмульсию, осаживания эмульсии не происходит, сопла верхнего яруса фурмыостаются погруженными в шлак, препятствуя тем самым эффективному дожиганию отходящих газов при последующейподаче кислорода через верхний яруссопл.Продувка конвертерной ванны назаключительном этапе операции( с началом падения факела над горловинойконвертера при снижении углерода вванне ниже 0,15-0,10% ) с подачейчерез верхний ярус сопл только нейтрального газа с расходом в 1,5-3,0 25раза превьппающим расходом нейтрального газа через днище преследует своей целью обеспечение интенсивногоперемешивания ванны и уменьшение окисленности шлака в период снижения ско- З 0рости обезуглероживания расплава,что способствует улучшению показателей качества металла и повышению выхода жидкой стали,Превышение верхнего предела рас 35хода нейтрального газа ( в 3 раза превышающий расход нейтрального газачерез днище ) сопровождается повышенными теплопотерями из-за значительного охлаждающего эффекта вдуваемогонейтральных газов, что ведет к уменьшению доли перерабатываемого лома.Уменьшение расхода нейтральногогаза через верхний ярус сопл фурмыниже предела (в 1,5 раза превьппающийрасход нейтрального газа через днище)приводит к ухудшению перемешиванияванны и, как следствие, снижениюпоказателей деформации, уменьшениюконцентрации остаточного марганца вметалле, увеличению окисленностип 1 лака и металла, повьппенным потерямжидкой стали и угару раскислителей.П р и м е р. Проверка предлагаемого способа выплавки стали была55осуществлена на 150 килограммовомлабораторном конвертере, оснащенномоборудованием для продувки кислородом сверху и нейтральным газом (азо 17 6том) как сверху, так и снизу через днище, Конструкция верхних продувочных фурм с индивидуальным регулированием расхода технологических газов на группы сопл позволяла вести верхнюю продувку двухъярусными потоками кислорода или кислорода и нейтрального газа. Удельный объем конвертера составлял 0,83 м /т, глубина ванны 200 мм, внутренний диаметр 400 мм, отношение высоты рабочего пространства к внутреннему диаметру 2,07. Футеровка магнезитовая. Опытные плавки по предлагаемому способу выплавки стали были приведены по технологии комбинированной продувки с переменным расходом кислорода на верхний ярус сопл и замещением его в конце операции на нейтральный газ и с постоянным расходом кислорода через верхний ярус сопл.Нейтральный газ снизу (азот) подавался через четыре трубчатых сопла днища диаметром 1 мм, размещенные по окружности диаметром 200 мм,Во всех вариантах диаметр цилиндрических сопл верхнего яруса двухъяг русной фурмы составлял 1 мм, диаметр сопл Лаваля нижнего яруса был 1,7 мм. Сопла верхнего яруса двухъярусной фурмы - 3 сопла - располагались на высоте 250 мм под углом 30 ; нижнего яруса - 4 сопла Лаваля диаметром 1,7 мм под углом,20 к продольной оси фурмы. Расход нейтрального газа, вдуваемого через днище 0,015 м /мин. Расход технологического кислорода, подаваемого на нижний ярус сопл, во всех случаях составлял 4,5 м /т мин. Продувался чугун, содержащий,%: С 4,2; Я 1 0,60; Ип О,Й 2; Б Ор 043;Р 0,068. Температура чугуна при заливке составляла 1350 С, Во всех случаях охлаждение ванны осуществляли металлическими шарами, загружаемыми в конвертер до и в ходе продувки. В качестве углеродсодержащих материа-. лов использовали антрацит марки АС, который присаживали после заливки чугуна в качестве 0,5% от веса металлозавалки, Известь и плавиковый шпат задавали порциями по ходу продувки в количестве соответственно 7,1 и 0,25% от веса металлошихты. Продувку вели до момента полного падения факела, что соответствовало содержанию 0,05-0,08% С13374Характеристика вариантов: 1 вариант - известный способ выплавки стали в конвертере с продувкой снизу азотом через четыре трубчатые сопла и сверху кислородом через двухъярусную фур-5 му, причем расхода кислорода через верхний ярус поддерживали постоянным и равным ЗОХ от максимально допустимого для данного конвертера технологического расхода кислорода;11 вариант - предлагаемый способ выплавки стали в конвертере с продувкой снизу азотом и сверху кислородом и азотом, а в конце операции только азотом через верхний ярус двухъярусной фурмы. При этом в течение 10-25 Х времени от начала операции после присадки углеродсодержащих материалов на залитый чугун продувки вели с рас ходом кислорода через верхний ярус сопл фурмы в количестве 70 Х от максимально допустимого для данного конвертера технологического расхода кислорода, затем до 80-85 времени операции осуществляли равномерными порциями присадку извести и плавикового шпата, продувку осуществляли с расходом кислорода на верхний ярус сопл фурмы в количестве ЗОХ от максимально ЗО допустимого для данного конвертера технологического расхода кислорода и по израсходованию каждых 7,5 м на тонну металлозавалки технологического кислорода через верхний ярус сопл35 подавали азот продолжительностью цикла 15 с и расходом 0,075 м /мин, что в 5 раз превышало расход азота через днище конвертера, С началом падения факела над горловиной конвертера40 при снижении углерода в ванне ниже 0,15-0,10 Х через верхний ярус сопл подавали только азот с расходом 0,03 м /мин, что в 2 раза превышало его расход через днище.111 вариант - предлагаемый способ выплавки стали в конвертере, в котором параметры дутьевого режима соответствовали верхнему пределу заявляемых значений. В данном случае в течение 10-25 времени операции продувку вели с расходом кислорода через верхний ярус сопл фурмы в количестве 80 Х от максимально допустимого для данного конвертера технологического расхода кислорода, затем до 85 Х времени операции также осуществляли равномерными порциями присадку извести и плавикового шпата, продувку 17 8осуществляли с расходом кислорода на верхний ярус сопл фурмы в количестве 40 Х от максимально допустимых для данного ковертера технологичес-кого расхода кислорода и по израсходованию каждых 10 м на тонну металзлоэавалки технологического кислорода через верхний ярус сопл подавали азот продолжительностью цикла 20 с и расходом 0,09 мэ/мин, что в 6 раз превышало расход азота через днище конвертера. С началом падения факела над горловиной конвертера при снижении углерода в ванне ниже 0,15-0,10 Х через верхний ярус сопл подавали только азот с расходом 0,045 м /мин что в 3 раза превышало его расход через днище.1 Ч вариант - предлагаемый способ выплавки стали в конвертере, в котором параметры дутьевого режима соответствовали нижнему пределу заявляемых значений, В данном случае в течение 10-25 Х времени операции продувку вели с расходом кислорода через верхний ярус сопл фурмы в количестве 60 от максимально допустимого для данного конвертера технологического расхода кислорода. В последующем до содержания углерода в ванне 0,15- 0,10 Х продувку осуществляли с расходом кислорода на верхний ярус сопл фурмы в количестве 40 Х максимально допустимого для данного конвертера технологического расхода кислорода и по израсходованию каждых 5 м на тонну металлозавалки технологического кислорода через верхний ярус сопл подавали азот продолжительностью цикла 10 с расходом 0,06 м 9/мин, что в 4 раза превышало расход азота через днище конвертера. С началом падения факела над горловиной конвертера при снижении углерода в ванне ниже 0,15-0,10 Х через верхний ярус сопл подавали только азот с расходом 0,0225 м/мин, что в 1,5 раза превышало его расход через днище.Ч вариант - предлагаемый способ выплавки стали в конвертере, в котором параметры дутьевого режима находились на уровне, превьппающем верхний предел заявляемых значений, В данном случае в течение 10-25 . времени от начала операции продувку вели с расходом кислорода через верхний ярус сопл фурмы в количестве 90 Х от1337417 максимально допустимого для данного конвертера технологического расхода кислорода. В последующем до содержания углерода в ванне 0,15-0,107. продувку осуществляли с расходом кислорода на верхний ярус сопл Фурмы в количестве 25% от максимально допустимого для данного конвертера технологического расхода кислорода и по 1 л 1О израсходованию каждых 12,5 мЗ на тонну металлозавалки технологического кислорода через верхний ярус сопл подавали азот продолжительностью цикла 25 с и расходом азота 0,105 1 б м /мин, что в 7 раз превышало его 3расход через днище конвертера. С началом падения Факела над горловиной конвертера при снижении углерода в ванне ниже 0,15-0,10% через верхний 20 ярус сопл подавали только азот с расходом 0,06 м /мин, что в 4 раза превышало его расход через днишеЧ 1 вариант - предлагаемый способ выплавки стали в конвертере, в ко тором значения параметров дутьевого усредненные показатели плавок Варианты Показатели Г" Г Вес металлозавалки кг 150 150 150 150 150 0 10 8 10,8 10,.8 10,9 11,2 12 9 12 8 12,6 1600 19.0 186 16,2 157 32 3,0 Содержание ГеО в конечномшлаке,% 82 7,.9 6,9 363 55 р 9 58 0 58,1 734 73,2 73.,4 715 71,8 72,0 90.8 91,4 93,.0 90,6.3 0 Продолжительность продувки, мин Доля лома в металлоза=валке,7. Температура стали, С Содержание СО в отходящих газах, 7. Основность конечного шлака Саб/510 Степень десульФурации,% Степень деФорсФорации,%Выход жидкой стаюп,% режима были меньше нижнего пределазаявляемых значений, В данном случаена протяжении 10-25% времени операциипродувку вели с расходом кислородачерез верхний ярус сопл Фурмы в количестве 257 от максимально допустимогодля данного конвертера технологического расхода кислорода и по израсходованию каждых 2,5 мЗ на тонну металлозавалки гехнологического кислорода через верхний ярус сопл подавали азотпродогиительностью цикла 5 с и расходом 0,045 м /мин. что в 3 раза превышало расход азота через днище конвертера. С началом падения Факела надгорловиной конвертера при сниженииуглерода в ванне ниже 0,15-0,107.через верхний ярус сопл подавая только азот с расходом 0,015 мз/мин, чтобыло равно его расходу через днище,Основные усредненные технологические показатели различных вариантов выплавки стали в конвертере приведены в таблице. 61 11 0)О 1590Корректор С,Черни Заказ 4098/23 Тираж 549 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д,4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г,ужгород, ул,Проектная,4Из данных .таблицы видно, что использование предлагаемого способавыплавки стали в конвертере обеспечивает по сравнению с лучшим извест.ным способом высокую эффективностьдожигания окиси углерода в полостиконвертера, что позволило увеличитьдолю лома в металлической частишихты на 0,5-1,07. и тем самым сэкономить чугун на плавку,Предлагаемый способ выплавки стали позволил также увеличить выходжидкой стали на 2,5 Е, сократить продолжительность продувки на 0,2 мин,получить высокую степень дефосфорации и десульфурации металла (73,47.и 58,2 Е соответственно),Наилучшие технологические показатели соответствоваливарианту веГдения плавок оптимальный вариант),При превышении или уменьшении параметров дутьевого режима относительнозаявляемых значений (варианты Ч,Ч)наблюдалось существенное снижениетехнологических показателей, в особенности выхода жидкой стали.Плавки по Ч варианту проходилизачастую с переокислением шлака иобразованием выбросов, переливаниемшлака через горловину конвертера,в то время как Ч 1 вариант веденияплавок характеризовался частым сворачиванием шлака, холодным ходом продувки удлинением ее продолжительносФ35тиИспользование предлагаемого способа выплавки стали в конвертере обеспечивает повышение эффективности дожигания окиси углерода в полости конвертера, увеличение доли перерабатываемого лома в металлической части шихты и соответствующее снижение расхода чугуна на плавку; увеличение45 выхода жидкой стали; увеличение скорости окислительных процесоов и глубокое рафинирование металла от вредных примесей; ускорение формирования высокоосновного шлака в условиях низ 50 кой его окисленности; сокращение продолжительности продувки,Составитель М.ПрРедактор М.Товтин Техред М.Ходанич При реализации предлагаемого способа выплавки стали на промышленных конвертерах следует ожидать более высоких технико-экономических показателей процесса по сравнении с известным вариантом продувки, особенно в направлении повышения доли лома в металлошихте, По сравнению с базовой технологией предлагаемый способ выплавки стали обеспечивает увеличение расхода лома в металлошихте на 0,5- 1,07,Формула изобретения Способ выплавки стали в конвертере, включающий завалку лома, заливкучугуна, присадку углеродсодержащихматериалов, продувку ванны кислородомсверху через фурму с двумя ярусамисопл и нейтральным газом снизу, присадку извести и плавикового шпата,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью экономии чугуна за счет повышения эффективности дожигания СО в полости конвертера, увеличения выходажидкой стали, в течение 10-257. времени от начала процесса продувку ведутс расходом 60-802 от максимальнодопустимого для данного конвертерарасхода кислорода через верхний яруссопл, затем до 80-857. времени процесса равномерными порциями присаживают необходимое количество извести и плавикового шпата, до содержания углерода в ванне 0,15-0,103расход кислорода через верхний яруссопл составляет 25-407 максимальнодопустимого расхода, причем по израсходовании каждых 5-10 м /т металлозавалки кислорода через верхнийярус сопл подают нейтральный газ срасходом в 4-6 раз превышающим расход газа через днище, и с продолжительностью цикла 10-20 с, а с началападения факела над горловиной конвертера при снижении углерода в ваннениже 0,15-0,107, через верхний яруссопл подают только нейтральный газ срасходом, в 1,5-3 раза превьппающимрасход газа через днище,ибавкин