Способ выплавки стали в конвертере

 

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано при производстве стали в конвертерах 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 продувоч-. ной фурмы. В течение 10-25% времени от начала процесса расход составляет 60-80% от максимально допустимого расхода, затем до содержания углерода в ванне 0,15-0,10% - 25-40%, причем через каждые 5-10 м /т металлозавалки кислорода подают нейтральный газ, дальнейшую продувку через верхний ярус сопл ведут нейтральным газом. Указанный режим продувки позволяет оптимизировать процессы сжигания топлива в начале плавки, улучшить процесс шлакообразования по ходу плавки. 1 табл. с (Л со со 1 4;;

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (59 4 С 21 С 5/32 р- >| ((:I

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

M А ВТОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4049436/31-02 (22) 04.03.86 (46) 15.09.87. Бюл. № 34 (71) Днепродзержинский индустриальный институт им. M.È.ÀðñåíH÷åâà (72) А,Г,Чернятевич, P.Ñ.Àéçàòóëîâ, Л.M.Учитель, Л.А.Ганзер, Е.В.Протопопов, Н.Ю.Винник и Э.С.Белокуров (53) 669.184.244.66 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1090725, кл. С 21 С 5/32, 1984.

Заявка Великобритании ¹ 8217588, кл. СИС 5/28, 1982. (54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В КОНВЕРТЕРЕ (57) Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано при производстве стали в конвертерах комбинированного дутья..,80„„1337417 А1

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 10-25Х времени от начала процесса расход составляет

60-80Х от максимально допустимого расхода, затем до содержания углерода в ванне 0 15-0,10X — 25-40Х причем через каждые 5-10 м /т металлоэа9 валки кислорода подают нейтральный газ, дальнейшую продувку через верхний ярус сопл ведут нейтральным газом, Указанный режим продувки позво- Я

> 5 ляет оптимизировать процессы сжигания топлива в начале плавки, улучшить процесс шлакообразования по ходу

С: плавки. 1 табл.

13374

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству стали в конвертерах с комбинированной продувкой.

Цель изобретения — экономия чугуна sa счет повышения эффективности дожигания окиси углерода в полос.ти конвертера и увеличение выхода жидкой стали. 10

При предлагаемом варианте продувки с подачей в расплав через верхний ярус сопл кислорода в количестве 6080Х от максимально допустимого для данного конвертера технологического 15 расхода кислорода на протяжении 1025Х времени от начала операции после присадки кусковых углеродсодержащих материалов на залитый чугун обеспечивается эффективное сгорание твердо- 20 го топлива при воздействии на него рассредоточeHHblx кислородных струй и дожигание кислородом верхнего яруса струй выделяющихся летучих компонентов угля при его разложении, 25 а также дожигание выделяющейся в процессе обезуглероживания окиси углерода в полости конвертера с передачей тепла непосредствоенно ванне, что интенсифицирует расплавление лома, Сгорание кусковых углеродсодержащих материалов протекает более эффективно из — за малого количества шлака в начальный момент продувки в условиях избытка кислорода, благодаря

3"

5 превышению его расхода над максимально допустимыми значениями технологи-. ческого расхода кислорода для данного конвертера.

Последующая присадка равномерными qp порциями необходимого на плавку количества извести и плавикового шпата и продувка до 80-85Х времени операции с расходом кислорода на верхний ярус сопл 25-40Х от его максимально допус- 45 тимого технологического расхода, причем по израсходованию каждых 5-10 м на тонну металлозавалки технологического кислорода через верхпий ярус сопл подают нейтральный газ продолжи- 50 тельностью цикла 10-20 с с расходом, превышающим в 4-6 раза расход нейтрального газа через днище конвертера, преследует своей целью обеспечения более полного протекания реакций между металлом и шлаком с одновременным осаживанием вспененной гаэошлако еталлической эмульсии, исключая при том ее выбросы и переливы и способ17 2 ! ствуя 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 10Х 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 10-25Х времени от начала операции после присадки углеродсодержащих материалов на залитый чугун продувку ведут с расходом кислорода через верхний ярус сопл фурмы в количестве 60 — 80X 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 10Х 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-эа большего перехода серы твердого топлива в шлаковую и металлическую фазу, При продолжительности начального периода продувки более 25Х времени от начала операции затрудняется наведение активного высокоосновного шлака при последующих присадках извести и плавикового шпата, что приводит к ухуд1337417 шению удаления серы и фосфора из расплава.

Расход кислорода в течение 10-257. времени операции через верхний ярус

5 сопл фурмы поддерживают равным 60807. от максимально допустимых для данного конвертера технологического расхода кислорода для обеспечения более полного использования пропускной способности газоотводящего тракта конвертера и интенсификации продувки.

При расходе кислорода на верхний ярус сопл фурмы меньше 607 наблюдается низкая эффективность дожигания вы- )5 деляющихся летучих компонентов при их разложении, а также низкая эффективность дожигания окиси углерода в полости конвертера с передачей тепла непосредственно ванне, что замедляет расплавление лома, а также ведет к удлинению плавки.

При расходе кислорода на верхний ярус сопл фурмы больше 807. от максимально допустимого для данного кон- 25 вертера технологического расхода кислорода сильно увеличивается объем отходящих газов, превышающих пропускную способность газоотводящего тракта, что затрудняет работу системы газо- зп очистки и ведет к выбиванию факела пламени 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 количества извести и плавикового шпата, также подача до содержания углерода в ванне 0,15-0,107. кислорода через верхний ярус сопл фурмы с расходом 25- 4р

407 от максимально допустимого для данного конвертера технологического расхода кислорода, причем по израсходованию каждый 5-107 м на тонну металлозавалки технологического кисло-45 рода, вдувание через верхний ярус сопл фурмы нейтрального газа про— должительностью цикла 10-20 с с расходом, превышающим в 4-6 раз расход нейтрального газа через днище конвертера, преследует своей целью обеспечения необходимого уровня шлакометаллической эмульсии в конвертере с точки зрения более эффективного дожига— ния окиси углерода в полости агрегата, удаления фосфора и серы, повышения выхода жидкой стали. Присадка порций извести и плавикового шпата по истечении 80-85% 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 черезмерно "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 черезмерное поступление окислов железа в шлак, что сопровождается развитием черезмерно "мягкой" продувки ванны и приводит к интенсивному вспениванию шлака, образованию выбросов шлакометаллической взвеси и потерям металла.

Израсходование 5-10 м на тонну

3 металлозавалки 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 черезмерное переокисление шлака, вспенивание последнего и снижение эффективности дожигания СО до

СО в полости конвертера, При уменьшении расхода кислорода ниже 5 м на тонну металлозавалки (нижний предел) развивается черезмерно "жесткий характер 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, превышающий в 4-6 раз расход нейтрального га-. за 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 замедле13374 нием процесса поступления кислорода в объем металла, повьппенным потерями тепла на нагрев нейтрального газа в связи с этим уменьшается нагрев самой ванны, что приводит к увеличению расхода чугуна и длительности продувки. Понижение их значений ниже рекомендуемых приводит к незначительному внедрению струй нейтрального газа во вспененную газометаллическую эмульсию, осаживания эмульсии не происходит, сопла верхнего яруса фурмы остаются погруженными в шлак, препятствуя тем самым эффективному дожиганию отходящих газов при последующей подаче кислорода через верхний ярус сопл.

Продувка конвертерной ванны на заключительном этапе операции (с началом падения факела над горловиной конвертера при снижении углерода в ванне ниже 0,15-0,10 . ) с подачей через верхний ярус сопл только нейтрального газа с расходом в 1,5-3,0 25 раза превьппающим расходом нейтрального газа через днище преследует своей целью обеспечение интенсивного перемешивания ванны и уменьшение окисленности шлака в период снижения ско- go рости обезуглероживания расплава, что способствует улучшению показателей качества металла и повышению выхода жидкой стали.

Превышение верхнего предела рас35 хода нейтрального газа (в 3 раза превышающий расход нейтрального газа через днище ) сопровождается повышенными теплопотерями из-за значительного охлаждающего эффекта вдуваемого нейтральных газов, что ведет к уменьшению доли перерабатываемого лома.

Уменьшение расхода нейтрального газа через верхний ярус сопл фурмы ниже предела (в 1,5 раза превьппающий расход нейтрального газа через днище) приводит к ухудшению перемешивания ванны и, как следствие, снижению показателей деформации, уменьшению концентрации остаточного марганца в металле, увеличению окисленности п1лака и металла, повьппенным потерям жидкой стали и угару раскислителей.

Пример. Проверка предлагаемого способа выплавки стали была

55 осуществлена на 150 килограммовом лабораторном конвертере, оснащенном оборудованием для продувки кислородом сверху и нейтральным газом (азо17 6 том) 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 двухъягрусной 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 0,01 5 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; 51 0,60; Мп 0,42; S Ор043;

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 . С„

13374

Характеристика вариантов: 1 вариант — известный способ выплавки стали в конвертере с продувкой снизу азотом через четыре трубчатые сопла и сверху кислородом через двухъярусную фур5 му, причем расхода кислорода через верхний ярус поддерживали постоянным и равным ЗОХ от максимально допустимого для данного конвертера технологического расхода кислорода;

II 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 10-25Х времени от начала операции после присадки углеродсодержащих материалов на залитый чугун продувки вели с рас- 20 ходом кислорода через верхний ярус сопл фурмы в количестве 70Х 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 З допустимого для данного конвертера технологического расхода кислорода и по израсходованию каждых 7,5 мз на тонну металлозавалки технологического кислорода через верхний ярус сопл

35 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 конвертера

40 при снижении углерода в ванне ниже

0,15-0,10 через верхний ярус сопл подавали только азот с расходом

0,03 м /мин, что в 2 раза превышало

его расход через днище.

III 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 от максимально допустимого для данного конвертера технологического расхода кислорода, затем до 85Х времени операции также осуществляли равномерными порциями присадку извести и плавикового шпата, продувку

?7 8 осуществляли с расходом кислорода на верхний ярус сопл фурмы в количестве 40Х от максимально допустимых для данного ковертера технологичес- кого расхода кислорода и по израсходованию каждых 10 м на тонну метал3 лоэавалки 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,IOX через верхний ярус сопл подавали только азот с расходом 0,045 м /мин что в 3 раза превышало его расход через днище.

IV вариант — предлагаемый способ выплавки стали в конвертере, в котором параметры дутьевого режима соответствовали нижнему пределу заявляемых значений. В данном случае в течение 10-25Х 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 0,150,10 продувку осуществляли с расходом кислорода на верхний ярус сопл фурмы в количестве 40Х 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 /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 10Х через верхний ярус сопл подавали только азот с расходом 0,0225 м /мин, что в 1,5

-раза превышало его расход через днище.

V 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 90Х от

1337417 максимально допустимого для данного конвертера технологического расхода кислорода. В последующем до содержания углерода в ванне 0,15-0,10% продувку осуществляли с расходом кислорода на верхний ярус сопл фурмы в количестве 25% ат максимальна допустимого для данного конвертера технологического расхода кислорода и по

О израсходованию каждых 12,5 мЗ на танну металлозавалки технологического кислорода через верхний ярус сопл подавали азот продолжительностью цикла 25 с и расходом азота 0,105 16 м /мин, что в 7 раз превышало ега

3 расход через днище конвертера. С началом падения факела над горловиной конвертера при снижении углерода в ванне ниже 0,15-0,107. через верхний »20 ярус сопл подавали талька азот c расходом 0,06 м /мин, чта в 4 раза пр вышало его расход через днище„

Vl вариант — предлагаемый способ выплавки стали в конвертере, в котором значения параметров дутьевога

Усредненные показатели плавок

Варианты

Показатели

Г" ГВес металлозавалки„ кг 150

150

150 150 150

11 0

:0 8 10 8 10 8 10 9 .1 2

13 О 12 9 1?,,8

12,6

12,5 - 00 ;- О

19.0 18„6!

6,2 15.,7

Основность шлака Са0/Si0

3,. 2

3,0

Содержание F80 в конечном шлаке,% 3,,2

7,9 6,9

56„3 55,9

58,,0

58,1

73,,4

73»4

71,5

71.,8 72,0

90.8 91.4

93 0

90,6

93,0

Продолжительность продувки, мин

Доля лома в метанлoçà= валке,7.

Температура стали, С

Содержание СО в отходящих газах, 7.

Степень десульфурации,%

Степень дефорсфорации,%

Выход жидкой стазп,% режима были меньше нижнего предела заявляемых значений. В данном случае на протяжении 10-25% времени операции продувку вели с расходом кислорода через верхний ярус сопл фурмы в количестве 257 от максимально допустимого для данного конвертера техналагическо— га расхода кислорода и по израсходованию каждых 2,5 мЗ на тонну металлозавалки технологического кислорода через верхний ярус сопл подавали азот продожкительностью цикла 5 с и расходом 0,045 м /мин» что в 3 раза превышала расход азота через днище конвертера. С началом падения факела над горловиной конвертера при снижении углерода в ванне нв(же 0,15-0,107. ерез верхний ярус сопл подавая толька азат с расходом 0,015 мз/мин, что было равно ега расходу через днище, Основные усредненные технологические показатели различных вариантов выплавки стали в конвертере приведены в таблице, 1615 16 О 600 1590

1337417

Корректор С,Черни

Заказ 4098/23 Тираж 549 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д,4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4

Из данных .таблицы видно, что использование предлагаемого способа выплавки стали в конвертере обеспечивает по сравнению с лучшим известным способом высокую эффективность дожигания окиси углерода в полости конвертера, что позволило увеличить долю лома в металлической части шихты на 0,5-1,0Х и тем самым сэконо- 10 мить чугун на плавку.

Предлагаемый способ выплавки стали позволил также увеличить выход жидкой стали на 2,5Х, сократить продолжительность продувки на 0,2 мин, получить высокую степень дефосфорации и десульфурации металла (73,4 и 58,2Х. соответственно).

Наилучшие технологические показатели соответствовали !! варианту веГ дения плавок 1оптимальный вариант), При превышении или уменьшении параметров дутьевого режима относительно заявляемых значений (варианты V,VI) наблюдалось существенное снижение технологических показателей, в осо— бенности выхода жидкой стали.

Плавки по V варианту проходили зачастую с переокислением шлака и образованием выбросов, переливанием шлака через горловину конвертера, в то время как Vl вариант ведения плавок характеризовался частым сворачиванием шлака, холодным ходом продувки удлинением ее продолжительносУ

TH °

Использование 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; увеличение

45 выхода жидкой стали; увеличение скорости окислительных процесоов и глубокое рафинирование металла от вредных примесей; ускорение формирования высокоосновного шлака в условиях низ50 кой его окисленности; сокращение продолжительности продувки, Составитель М.Пр

Редактор M.Òoâòèí Техред -1.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 0,51,0Х.

Формула изобретения

Способ выплавки стали в конвертере, включающий завалку лома, заливку чугуна, присадку углеродсодержащих материалов, продувку ванны кислородом сверху через фурму с двумя ярусами сопл и нейтральным газом снизу, присадку извести и плавикового шпата, отличающийся тем, что, с целью экономии чугуна за счет повышения эффективности дожигания СО в полости конвертера, увеличения выхода жидкой стали, в течение 10-25Х времени от начала процесса продувку ведут с расходом 60-80Х от максимально допустимого для данного конвертера расхода кислорода через верхний ярус сопл, затем до 80-85Х времени процесса равномерными порциями присаживают необходимое количество извести и плавикового шпата, до содержания углерода в ванне 0,15-0,10Х расход кислорода через верхний ярус сопл составляет 25-40Х максимально допустимого расхода, причем по израсходовании каждых 5-10 м /т металлозавалки кислорода через верхний ярус сопл подают нейтральный газ с расходом в 4-6 раз превышающим расход rasa через днище, и с продолжительностью цикла 10-20 с, а с начала падения факела над горловиной конвертера при снижении углерода в ванне ниже 0,15-0,10Х через верхний ярус сопл подают только нейтральный газ с расходом, в 1,5-3 раза превьппающим расход rasa через днище. ибавкин