Способ выплавки низкоуглеродистой стали в конвертере

 

СПОСОБ ВЫПЛАВКИ НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ В КОНВЕРТЕРЕ, включающий комбинированную продувку расплава кислородом сверху и инертным газом снизу с увеличением доли подводимого снизу дутья по ходу продувки, выпуск металла и его раскисление низкоуглеррдистыми марганецсодержащими ферросплавами , отличающийся тем, что, с целью повьпиения качества стали и снижения .расхода ферросплавов , углеродистые марганецсодержащие материалы вводят в металл по ходу продувки при содержании углерода 0,2-0,5%, одновременно расход дутья снизу устанавливают в пределах 4060% от общего расхода дутья с после Л дующим его увеличением до 70-90% при достижении содержания углерода 0,050 ,1% и поддержанием этого расхода до конца продувки.

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

NuWl_#_

РЕСПУБЛИК ае <и»

gyp С 21 С 5/28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ . СССР.

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И 0THPbfAO

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИД ТЕЛЬСТВУ (21) 3614098/22-02 (22) 04.07.83 (46) 23;11.84 Бюп. И 43 (72) В.Н.Михайловский, А.А.Митенев, Л.П.Климов, Ю.М;Балабанов, В.П.Кириленко и П.И.Югов (71) Ленинградский государственный институт по проектированию металлургических заводов (53) 669. 184(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 248724, кл. С 21 С 5/52, 1970.

2. Патент США У 3666439, кл. С 21 С. 7/10, опублнк. 1972.

3. Заявка Франции Ф 2463187, кл. С 21 С 5/30, опублик. 1981.

4. Заявка Японии В 55-91908, кл. С 21 С 1/04, опублик. 1980. (54) (57) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ В КОНВЕРТЕРЕ, включающий комбйнированную продувку расплава кислородом сверху и инертным газом снизу с увеличением доли подводимого снизу дутья по ходу продувки, выпуск металла и его раскисление низкоуглеродистымн марганецсодержащими ферросплавами, отличающийся тем, что, с целью повышения качества стали и снижения, расхода ферросплавов, углеродистые марганецсодержащие материалы вводят в металл по ходу продувки при содержании углерода

0,2-0,5Х одновременно расход дутья снизу устанавливают в пределах 40- @

60Х от общего расхода дутья с последующим его увеличением до 70-90Х при достижении содержания углерода 0,050,1Х и поддержанием этого расхода до конца продувки.

1125257

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к выплавке стали в конвертерах с комбинированной чродувкой, и может быть использовано в конвертерных цехах. 5

Известны способы обезуглероживания жидкой .стали, продувкой сверху через фурму газовой смесью кислорода и инертного газа j1j, а также аргонно-кислородной смесью (2) с изменением состава дутья по ходу продувки в зависимости от скорости окис ления углерода, исходного химическо"

ro состава и температуры металла.

Недосгатками данных способов является плохое перемешивание металла при верхнем .подводе дутья .и вследствие этого недостаточное приближение системы металл — шлак к состоянию равновесия, в связи с чем металл 20 после продувки характеризуется повышенным содержанием серы и фосфора, высокой окисленностью и низким остатоЧным содержанием марганца.

Известен также способ получения 25 стали в конвертере с продувкой кислородом через верхнюю фурму и переме шивающего газа через фурмы, расположенные в днище конвертера с соотношением к кислороду 1!3-1/3000 $3j . 3о

Недостатками этого способа являются недостаточная степень перемешивания металла инертным газом (максимальный его расход составляет 33,3Ж от расхода кислоРода), в связи с чем З5 невозможно получение низкого содержания углерода после продувки, большие потери железа со шлаком и высокая окисленность металла.

Наиболее бчизким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является способ выплавки ниэкоуглеродистой стали с повышенным содержанием марганца в конвертере, включающий комбинированную продувку 45 расплава кислородом сверху и инертным газом снизу с увеличением доли подводимого снизу дутья по ходу про, дувки t43.

Недостатком известного способа яв 50 ляется то, что, несмотря на полное восстановление окислов железа и марганца из шлака к концу продувки, .окисленность металла после продувки остается высокой, так как при низком 55 содержании углерода содержание растворенного в .металле кислорода поми.— мо других технологических факторов определяется конечной концентрацией марганца. Кроме того, прн использовании способа для выплавки низкоуглеродистых сталей в качестве раскислителей необходимо применять ниэкоуглеродистые марки ферромарганца, на изготовление которых идет сырье самого высокого качества.

Целью изобретения является повышение качества стали и снижение расхода ферросплавов.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу выплавки низко- углеродистой стали в конвертере, включающему комбинированную продувку расплава кислородом сверху и инертным газом снизу с увеличением доли подводимого снизу дутья по ходу продувки, выпуск металла и его раскисление низкоуглеродистымн марганцесодержащими ферросплавами,углеродистые марганецсодержащие материалы вводят в металл по ходу продувки при содержании углерода 0,2-0,5, одновременно расход дутья снизу устанавливают в пределах 40-60 от общего расхода дутья с последующим

его увеличением до 70-90 . при достижении содержания углерода 0,05-0,10 и поддержанием этого расхода до конца продувки.

Сущность изобретения заключается в том, что в кислородных конвертерах с верхней продувкой иэ-за недостаточного перемешивания ванны отсутствует термодинамическое равновесие в системе металл — шпак. Приближение к равновесию можно осуществить путем вдувания через днище конвертера по соответствующему режиму инертного газа, вследствие чего снижается окисленность металла и шпака и облегчается процесс обезуглероживайия. Оптимизацией дутьевого режима можно добиться практически полного восстановления окислов марганца иэ шлака.

Ввод при определенном содержании углерода в процессе продувки марганецсодержащих материалов и соответствующих дутьевых режимах плавки приводит к практически полному усвоению марганца и получению его высокого содержания в металле. Производство марганцовистого металлического продукта с низким содержанием углерода и кислорода позволяет в дальнейшем получать сталь высокого качества за счет снижения эндогенных неметаллических

3 1125 включений, снизить расход дефицитных марок низкоуглеродистого ферромарган ца, а также общее количество раскислителей на плавку.

Технологические режимы выплавки низкоуглеродистой стали с повышенным

257 содержанием марганца выбраны из условий получения максимального технического эффекта. Проведенными исследованиями установлено, что DIiTHMBJIb

10 ным является ввод в металл углеродистых марганецсодержащих сплавов при содержании углерода 0,2"0,5%, так как при содержании углерода более

0 5Х наличие в конвертере гетерогенного шлака приводит к значительному угару вводимого марганца кислородом дутья и окисленным шлаком. При достижении содержания углерода 0,5Х и менее распределение марганца между металлом и шлаком близко к равновесному и увеличение доли инертного газа до 40-60Х от общего расхода эа счет снижения парциального давления окиси углерода и улучшения условий массооб-25 мена скорость окисления углерода резко возрастает и реакция окисления марганца не получает свое развитие.

При вводе углеродистых марганецсодержащнх сплавов в металл с содержанием углерода менее 0,2% происходит также окисление марганца иэ-за неравномерного его распределения по объему металла в момент ввода, так как имеются локальные зоны с избытком кислоpoIIa BBHBv слабого перемешивания ван. 35 ны эа счет низкой скорости реакции окисления углерода, которая лимитируРасход инертного таза при содержании углерода 0 2-О 5% менее 40Х от общего расхода дутья приводит к ухуд-. шению технико-экономических показателей процесса, так как не обеспечива- 55

:ется соответствующее опережение скорости окисления углерода над скоростью окисления марганца и необходимоется уже кинетическим звеном — подводом реагирующих элементов к зоне реакции. .Расходы инертного газа на дополнительное перемешивание ванны определя, ются условиями предотвращения окисления марганца из сплава, регулировани-4 ем скоростиреакции обезуглероживанйя расплава с одной стороны и предотвращением выбросов и выносов шпакометаллической эмульсии с другой, при бурйом обезуглероживании. го перемешивания для быстрого раство.рения марганцевого сплава, а также равномерного распределения марганца, и имеет место градиент концентраций марганца по объему ванны, увеличение же его расхода более 60Х приводит к выбросам и выносам из конвертера вследствие резкого увеличения количества выделяющейся окиси углерода, в связи с чем происходит сильное вспенивание ванны.

При содержании углерода 0,05-0,10Х происходит падение пламени, и процесс обезуглероживания металла резко тормозится, в это время получают свое развитие реакции окисления марганца и железа вследствие уменьшения удельной мощности перемешивания ванны пузырями окиси углерода и поверхности

20 контакта фаз. Для обеспечения термодинамических и кинетических условий преимущественного окисления углерода и защиты введенного марганца от окис ления.количество инертного rasa должно быть не менее 70Х от общего расхода дутья. При удельном расходе инертного газа 70Х и выше достигается произведение (XC) (XO) до 0,00180,0020, в связи с чем преимущественное развитие получает реакция обезуглероживания металла. Расход инертного газа более 90Х от общего расхода дутья приводит к значительному увеличению длительности процесса, повышению расхода чугуна за счет ухудшения теплового режима плавки из-за его сильного охлаждающего эффекта при .безкислородной продувке.

Пример. Опробование предложенного способа выплавки ниэкочгле родистой стали проводили в 10-тонном опытно-промышленном конвертере с комбинированным дутьем. В качестве шихтовых материалов использовали металлический лом и передельный чугун следующего химического состава, Х:

С.4,0; Si О,7; Мп 0,6; S 0,030;

P 20 с температурой 1300-1320 С. Металл продували сверху через трехсопловую фурму с критическим диаметром сопел 19 мм и углом раскрытия 12 град а инертный ras подавали через донные медные фурмы. Общая интенсивность подачи верхнего и нижнего дутья составляла 5,5 нм /термин. В качестве шлакообразующих материалов использовали известь и плавиковый шпат. По ходу продувки при различных концентрациях.

1125257

Показатели

Без присадки сплава (известный способ) 3

0,20 О, 15

0,26 0,23

0,50

0,63

0,43

0,40

0,37

0,30 — при достижении содержания углерода

0,02-0,5% сверху

2 5

3 6

36

2?4

2 2

«д

3 1

1 9

1 9

3 3

3 0 д

2 4

3,0

55 снизу

îo,ã 2г,з

3 41

0,3

1 6

1,1

06

10 углерода присаживали углеродистый фер. ромарганец марки ФИн 75, содержащий

80% Ип и 7,0Х С в количестве 150 кг.

Опытные плавки проводили по следующей технологии: в конвертер зава- 5 ливали 2,3 т металлолома, заливали

7,6 т чугуна, включали донное дутье с интенсивностью 0,3-0,5 нм /т- мин, поворачивали конвертер и начинали кислородную продувку с интенсивностью10

5,0-5,2 нм /т.. мин. По истечении более

60% времени продувки отбирали пробу на химический состав, присаживали углеродистый ферромарганец с одновременным увеличением расхода нижнего 15 дутья и соответственно уменьшения подачи кислорода на верхнюю фурму, затем после падения пламени под горповиной конвертера расход нижнего дутья еще увеличивали и по достиже- .20 нии содержания углерода в металле

Химичесикй состав металла перед ввоцом углеродистого ферромарганца, Х:

Интенсивность дутья, м /т. мин

Х вЂ” посЛе достижения концентрации углерода в металле 0,05-0,10Х до конца продувки сверху

0,02-0,04Х производили замер температуры и отбор пробы. Результаты плавок, проведенных по предлагаемому и известному способам, представлены в табл. 1.

Таким образом, применение изобретения позволяет повыпить качество металла и получить металл после продувки в конвертере с высоким содержанием марганца, тем самым исключить использование дефицитных низкоуглеродистых марганецсодержащих ферросплавов, обеспечить усвоение марганца более 95%, снизить содержание растворенного кислорода и уменьшить общий угар, раскислителей

Экономическая эффективность от внедрения предложенного способа за счет исключения применения металлического марганца составит 180 тыс. руб. в год..1125257

П одолжение таблицы

6 1 7

5,З З г

97 59

Л.—

3 9

4 4

5 2

4 .9

CHHSy

0,03

0,04

0,04

0,15

1,63

1,40

1,62

0,025

0,016 0,014 0,020

0,011

0 011 0,010

0,010

0,0175 0,0180 0,0151 . 0,0337

0,0295 0,0560

:Усвоение марганца, Й

98э5 97э6, 99 ° 0 62э7

76,8

Составитель 4;Тимофеев

Редактор Т. Кугфышева Техред.Т.Иаточка

Корректор И.Эрдейи

Заказ 8437/19 Тирах .539 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Химический состав металла после продувки,X:

С 0,02

0,015

0,008

0,02 0,03

1,58 1 10

0,019

0,012