Способ производства стали в конвертере

 

Изобретение относится к способам применения кислорода для рафинирования чугуна в конвертере или другой подобной емкости, используемой для рафинирования, конкретнее к способам рафинирования чугуна с применением кислорода, подаваемого сверху расплава, и медленно вступающего в реакцию газа, подаваемого снизу расплава. Цель изобретения - повышение эффективности процесса. При выплавке стали расплав обрабатывают кислородом или смесью кислорода и газа с малой реакционной способностью, которую подают под поверхность расплава в количестве 2-17 об.% от общего расхода кислорода, при этом в конвертер вводят в кусковом виде руду и известь. Известь подают на начальной, а руду на промежуточной и конечной стадиях рафинирования. Предложенные режимы позволяют сократить потери железа и снизить содержание азота в готовой стали. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

„„SU„„160416

COi03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ РЕСПУБЛИК (51) 5 С 21 С 5/28

30EIl86398

ДфТЕЯПВ - ТВ.4" 1 ЧЩЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

e nnsaHTV

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 2906450/23-02 (22) 15,04,80 (31) 46162/79 (32) 16,04.79 (33) JP (46) 30.10.90. Бюл, М 40 (71) Ниппон Стил Корпорейшн (3Р) (72) Масазуми Хираи, Казуо Окохира, Созо 11ураками и Хадзиме Накагава (JP) (53) 669.183.2 (088,8) (56) Патент Франции Р 1450718, кл. С 21 С 5/28, 1966.

-Патент США У 3953139, кл. С 21 С 5/32, 1976, (54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ В КОН- .

BEPTEPE (57) Изобретение относится к способам применения кислорода для рафинирования чугуна в конвертере или другой подобной емкости, используемой для

Изобретение относится к способу применения кислорода для рафинирования предельного чугуна в конвертере или другой подобной емкости, используемой для рафинирования, в частности к способу рафинирования предельного чугуна посредством подачи кислорода, сверху поверхности расплава вместе с газом, например, кислородом или смесью кислорода и малореактивного газа снизу расплава.

Согласно способу процесс рафинирования проводится посредством изменения соотношения расхода кислорода верхнего дутья к расходу .кислорода при нижнем дутье, подаваемого во вре2 рафинирования, конкретнее к способам рафинирования чугуна с применением кислорода, подаваемого сверху расплава, и медпенно вступающего в реакцию газа, подаваемого снизу расплава.

Цель изобретения — повышение эффективности процесса. При выплавке стали расплав обрабатывают кислородом или смесью кислорода и газа с малой реакционной способностью, которую по . дают под поверхность расплава в количестве 2-17 o6.X от общего расхода кислорода, при этом в конвертер вводят в кусковом виде руду и известь. Известь подают на начальной... а руду на промежуточной и конечной стадиях рафинирования. Предложенные режимы позволяют сократить потери и снизить содержание азота в готовой стали. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл, 1 ! ) ь мя рафинирования. ь результате установлено,что, если отношение кислорода; нижнего дутья к общей подачи киСшжо- .ра превышает примерно 17 об.Ж, то со держание марганца во время дутья не © увеличивается значительно и не сни- Щ жается значительно также содержание

I железа в шлаке. Когда отношение кислорода при нижнем дутье к общей подаче кислорода превьппает 17 об.7., то возникали выбросы и разбрызгива- Cpl ние, при этом снижался выход железа.

Когда отношение кислорода при ниж нем дутье к общей подачи кислорода увеличивалось и превышало 30 об;Ж, операция по рафинированию далеко бьг1604165

10 ла от удовлетворительной, потому что больше металла прилипало к стенкам горловины конвертера, при этом часто наблюдалась утечка воды для охлаж5 дения из-за эрозии головки фурмы, На основании этого установлен верхний предел отношения кислорода для нижнего дутья к общей подаче кислорода, т.е. 17 об.%, нижний предел был—

2 об,% по следующим причинам. Когда при применении одной фурмы необходимо получать малоуглеродистую и высокоуглеродистую стали, минимальное отношение содержания кислорода для ниж- 15 него дутья к общей подачи кислорода, которое требуется для перемещения расплавленного металла и эффективного рафинирования более выгодной мало" углеродистой стали, составляет 4 — 20

5 об,% и, следовательно, минимальное отношение кислорода для нижнего дутья к общей подаче кислорода, которое требуется для рафинирования высокоуглеродистой стали при применении од- 25 ной и той же фурмы, может быть уменьшено до примерно 2 об.%. Соответственно предложенный способ требует, чтобы от 2 до 17 об.% кислорода подавалось через .дно конвертера, что g0 является точным пределом, который обеспечивает улучшенное рафинирование благодаря сильному перемешивающему действию вдуваемого снизу кислорода, причем этот способ устраняет нежелательные явления, возникающие при избыточной подаче вдуваемого снизу ,кислорода без ввода порошка извести во время верхнего или нижнего дутья.

Для предупреждения выброса шлака 40 важно контролировать состав шлака, особенно по содержанию в нем железа и определять его характеристики. В результате повторных экспериментов обнаружено, что выброс можно предуп- 45 редить следующим образом. На начальной стадии рафинирования подается большая часть требуемой извести, предпочтительно в отдельных пропорциях к . концу обе=кремнивания, т.е. известь предпочтительно вводили отдельными порциями после израсходования на тонну стали 15-20 Nm кислорода и одно3 временно вводили кислород через верхнее дутье, которое было сравнительно сильным на начальной стадии, чем на последней стадии, причем на начальной стадии не применяли железные руды, В результате на начальной стадии получали сухой шлак, поскольку прекращался рост содержания железа в шлаке, либо уменьшали вязкость шлака при этом выход газовых пузырьков упрощался, а в результате ускорялось шлакообразование из СаО в месте перегрева. Для достижения это-. го эффекта большая часть требуемого кислорода подается во время верхнего дутья, либо образованный шлак охлаждается и не взаимодействует с большим количеством загруженной извести.

Согласно предлагаемому способу кислород, вдуваемый снизу конвертера, может смешиваться с медленно реагирующим газом, например аргоном, азотом и двуокисью углерода, который может даже независимо применяться в течение определенного отрезка времени. Благодаря такой модификации упрощается способ получения малоуглеродистой стали. Добавка азота позволяет получать сталь, содержащую азот или сокращается расход углеводородного газа как охладителя, в результате достигается дальнейшее уменьшение содержания водорода в стали.

Данный способ также обеспечивает снижение выбросов металла и уменьшение настылей металла на фурме благодаря более мягкому дутью кислорода из фурмы на поверхность расплавленного металла во время процесса рафинир рования или изменения силы дутья между начальной и последней стадиями рафинирования и/или благодаря обеспечению оптимальной подачи железной руды и извести.

Когда газ, подаваемый снизу печи, проходит через слой расплава и слой шлака, значительное количество окиси углерода и другого газа, который проходит через слой шлака, образуется в сравнении с обычным процессом верх-. него дутья и в зависимости от свойств образованного шлака отмечается избыточный выброс металла, в результате процесс рафинирования затрудняется на начальных и промежуточных стадиях, когда образуется значительное количество окиси углерода. Этот эффект происходит потому, что иа начальной стадии рафинирования реакции обескремнивания преобладает над другими реакциями, в результате образуется расплавленный шлак с высоким содержанием SiO, Поскольку та";..

5 160 кой тип шлака имеет высокую вязкость и он снижает скорость проникновения в шлак большого количества газа, содержащего главным .образом окись углерода, то окись углерода образуЮ ется с большой скоростью, чем газ высвобождается из шлака, В результате в шлаке накапливается большое количество пузырьков, причем их количество увеличивается в объеме и переливается через горловину конвертора.

Если начальная стадия рафинирования осуществляется таким образом, что общее содержание железа в расплавленном шлаке высокое, то отмечается сильный выброс. Но эффективное рафинирование, свободное от выброса, может быть достигнуто, во-первых, в результате этого, что на начальной стадии рафинирования снизу на уровне положения фурмы вдувается сравнительно твердая струя кислорода, чем на последней стадии рафинирования, например, фурма опускается, для получения соотношения Ь/L, т.е. отношение глубины полости L образованной при верхнем дутье кислорода, .к глубине расплавленного металла L причем оно больше определенного значения, для того чтобы обеспечить оптимальный уровень общего содержания железа в шлаке и одновременно обеспечить образование шлака из СаО.

В результате процесс рафинирования протекает таким образом, что вязкий расплавленный шлак, состоящий в основном из FeO - SiO, не образовывается до тех пор, пока образование окиси углерода в расплавленной стали является активным на начальной стадии рафинирования, во-вторых, на последней стадии рафинирования, например, когда приблизительно или более

40 Nm кислорода введено на тонну стали, фурма для верхнего дутья приподнята для увеличения общего содержания железа в шлаке, осуществления шпакообразования и достижения соответствующей дефосфации. Таким образом, согласно изобретению образуется расплавленный шлак высокой основности иа последней стадии рафинирования, когда не слишком много окиси углерода должно образовываться в расплавленном металле, и достигается быстрое завершение дефосфации и других ре. акций по рафинированию благодаря эф4165

35 быть достигнуто посредством подачи смеси кислорода нижнего дутья с малореактивным газом, например аргоном, азотом или двуокисью углерода, в определенный период времени, причем . смесь содержит 80 об.X ипи меньше кислорода и 20 об.7. или свыше малореактивного газа в течение соответствующего отрезка времени, либо применяя такой газ независимо в течение непродолжительного отрезка времени.

Смешивание газа азота с кислородом нижнего дутья приводит к дополнительному образованию азо;а, который необходим для получения азотсодержащей стали и, например, при применении газа нижнего дутья, который не содержит по существу азот, конечное содержание азота в стали можно уменьшить до 15 р.р.m. или меньше. Кроме того, можно использовать скрап большего размера при применении газа нижнего дутья, Когда дутье заданного количества кислорода прекращалось, подача кислорода на верхней фурме заканчивалась и одновременно по внут. ренней трубе и через sasop между внутренней и наружной трубами подавался аргон или азот, Печь наклоня. ли и затем измеряли температуру и

4S

55 фекту вдуваемого снизу газа для сильного перемешивания металла и шлака. Следовательно, нежелательно гриме5 нять железные руды на начальной ста- ции рафинирования, но применять ее отдельными частями во время и после промежуточного периода. При этом известь и железные руды подают в

10 виде кусков через горловину конвертора, как это осуществляется в обычном конверторе с системой. верхнего дутья. Кроме того, малоуглеродистые, а также высокоуглеродистые

15 стали можно получить при низкой стоимости беэ значительных потерь в содержании железа или марганца и без увеличения содержания кислорода в расплаве. Соответственно снижаются до минимума потери дополнительных легирующих элементов, например, алюминия, марганца и кремния из-за окис-. ления. Одновременно может быть достигнуто высокое извлечение марганца из марганцевых руд. Благодаря уменьшенной подаче кислорода при нижнем дутье получают сталь, обычным спосо" бом LD. Дополнительное снижение содержания водорода в стали может

1604165 химический состав стали путем отбора проб.

В таблице приведено процентное содержание кислорода для нижнего

5 дутья и общее содержание газа в проI центах для нижнего дутья,а также состав металла и шлака.

Применение этой технологии позво= ляет снизить общее содержание железа в шлаке и тем самым увеличить выход жидкого металла, а также снизить или увеличить содержание азота в стали.

На чертеже схематически представ- 5 лена печь для рафинирования.

Пример, Способ осуществляется в 75-тонном конверторе (чертеж) с системой верхнего дутья, где кон-. вертер 1 (печь) содержит фурму 2 10 для верхнего ввода кислорода, днище 3 печи, на котором находится расплавленная сталь 4 и шлак 5. Конвертер оснащен трубами 6 для донного дутья газа 7, Во время операции рафинирования чистый кислород подавался по этим трубам, а во время загруз- .. ки расплавленного металла до рафинирования и в конце рафинирования по ним подавался медленно реагирующий газ для предупреждения забивания сопел. В позиции 8 обозначена наружная труба сопла кожуха. Через зазор между внутренней 6 и наружной 8 трубами проходил во время процесса 35 рафинирования по крайней мере С„Н„ газ, маслоподобный керосин или масляный туман, содержащий масло, рас-... пыленное нейтральным газом, как ох- ладитель для предупреждения эрозии 40 труб, но, как и в примере с внутренней трубой 6, медленно реагирующий газ проходил через упомянутый зазор во время загрузки расплавленного металла и в конце рафинирования. 45

Трубу соединили с емкостью, содержащей газ (не показано), через устройство (не показано) для регулирования скорости потока кислорода или медленного реагирующего (инертного) газа, 50

-который должен проходить по внутренней трубе. Трубу 10. соединили с другой емкостью, содержащей газ (не показано) через устройство (не показано) для регулирования скорос- 55 ти потока кислорода и охлаждающего, газа, например QH„, реагирующего медленно, По внутренней трубе сопла для нижнего дутья подавался кислород, или смесь кислорода и медленно реагирующего газа. Во время операции рафинирования изменяласЬ скорость потока газа или тип газа, проходящего по внутренней трубе, для предупреждения выброса, уменьшения содержания водорода в стали и увеличения содержания азота в стали, Пропан подавался через sasop между внутренней трубой и наружной трубой за исключением того, что только медленно реагирующий газ подавался тогда, когда по внутренней трубе вво" дили смеськислорода имедленно реагирующего газа. Скорость потока газа, проходящего по внутренней трубе, изменяли посредством изменения диаметра сопла кожуха, До начала операции рафинирования печь загрузили примерно 10 т скра" па и 65 т расплавленного чугуна, при этом по внутренней трубе 6 подавали минимальное количество rasa аргона или азота, который требуется для предупреждения забивания сопла, а также через зазор между внутренней трубой и наружной трубой 8. Затем печь установили в вертикальном положении, фурму 2 для верхнего дутья опустили на заданную высоту и начали рафинирование. После этого по внутренней трубе 6 подавали кислород, а через зазор между внутренней трубой 6 и наружной трубой 8 пропускали пропан, Во время операции рафинирования высоту фурму 2 для верхнего дутья соответственно регулировали в зависимости от тина стали, которую необходимо получить, и скорости потока газа нижнего дутья.

В процессе рафинирования через горловину печи загружали флюсующие материалы, например известь, железные руды и плавиковый шпат, Когда содержание кремния в расплавленном чугуне высокое, выброс на начальной, а также на промежуточной стадиях рафи нирования предупреждали посредством подачи большей части извести и плавикового шпата в первую половину процесса рафинирования и подачи большей части железной руды на промежуточной стадии и после завершения активного обезуглероживания. Когда дутье ,заданного количества кислорода прекращается, подача кислорода из верхФормула изобретения!, Способ производства стали в конвертере, включающий подачу кисло. рода в ванну с расплавленным мета3ч1 лом через сопла, расположенные ниже поверхности расплава, и одновременно подачу кислорода через фурму верхне, го дутья с силой, при которой глуби" на проникновения струи кислорода . верхнего дутья в расплав меньше глу;—

160416 ней фурмы заканчивается и одновременно по внутренней трубе и через зазор между внутренней и наружной трубами подается аргон или азот. Печь нак1 лоняли и измеряли температуру и хи" мический состав стали путем отбора . проб.

В таблице приведено процентное содержание кислорода для верхнего дутья, процентное содержание кислорода для нижнего дутья и общее содержание газа в процентах для нижнего дутья, а также состав металла и шлака. 15

Применение предложенной технологии позволяет снизить содержание железа в шлаке и увеличить выход годного и снизить или увеличить содержание азота в стали. 20

5 10 бины расплава, ввод извести, жег езной руды и плавикового шпата.и замену подаваемого через нижние селла кислорода на газ с малой реакционной способностью или смесь кислорода .и газа с малой реакционной способностью в периоды рафинирования, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса, кислород или смесь кислорода и газа с малой реакционной способностью подают под поверхность расплавленного металла через сопла нижнего дутья во все периоды рафинирования в количестве 2-17 объемных процентов от общего расхода кислорода при этом более половины от расхода извести на плавку вводят в начальный период, а железную руду в промежуточный и конечный периоды рафинирования, причем известь и железную . руду вводят кусками через горловину конвертера.

2, Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что кислород, подаваемый через сопла нижнего дутья, saMer няют газом с малой реакционной способностью или смесью кислорода и газа с малой реакционной способностью в конечный период рафинирования, 12

1 !

»

И со»

А» e3 ° 1»

Э «О

С1

35» 3 и й

I 43 Х

Щ С0 IO о аэ о

v e Io сэх3 а t. 1 о = в

И 1 !

И о о о о а

СЧ

В сч

В

СЧ о о

СЧ ССС л о

К1 о

D сч

В о.

С»Ъ сч о

В о

° О о.

В о

D а о

00 О сч о о

В В о о с0 I

I Р ° I

I 1 Я

l I.

00 о

С»1

СЧ

© CO сч а о

С»С ь о

В о

С 1 ф

N N

В « о о

СЧ

N е о

I 1

I 1

I 1

1 1 а

D о .

«» о о о

С 1 ь О

D о э о

О

В « о о

D а

О

В о

I 1

1 С(!.о м

1 IO

I 3К ф

X Й

Э Б а э

1 ССС X

М

5)g о 1 о г «

Q м

С

03 о

1»»

С!

В В

N N

ССС а

СЛ

СЧ иЪ

СЧ СЧ охс!

5gg "» х n,el

Иижо В о

В о

»» о

»3

« о

»,»

Х A

»О й

1. О х

С о

О Ol

1 C4 «I

Э Ol

g Ф

L ф» Э

У СС1.

Й 1--»

Э

М СС и С!

С»

Ol

IO 00

14 С»!

С» а

IO

О1

Сс

f4

СС!

В л

00 м

»ф

О Ch

СЧ

1!

Э

1 и, Ж ! 3

1 Х

1 ! !

1

1

1

1

1

1

I й! 3 я

Я °

1 1 10»

l в

Ф я

1 1 с0 ооцсч хай

I 1» l0

evso

1 e Ol ! М Р

Ю Х Э Э оev х

1 — -.—,—

Щ х"

С0 O а@

О.»I

Э 1 мсвч а

e i IcI a) х > ю

eIOC ÕÖÎ а5 л! я

I IO !

1 IL

Э I Э

0 О с! 5

Э 1

Х 1 Ц

1. О

Ф ээ99э .Х СО

РС1 СЭ!Л ао яо

D М

В о

44 <9„ ж х с! х мъ д ауо а

1604165

В о

;..1 Ф алло у а

-о чг.91

Х 3 С!

f С »O

cI e е ао

И»»1, авэ дои

1604165

С

12kg

« «i,1; 1 1 ; ™

11 .Ь ks sk

«««1111!С«1««11а««11«« аС 1Ф«CI

Cl 3

Са С«

«0

1ю

Ф и

g 1 «С

И

1 1 .Яа и I

) v а .-.

8СС «:

v e RI о

О о

Ф3 +

1

1

1

3 д и

О

РI — — — 1

6 1

° 1

Ф.а I

Ю

СЧ

СO

Ф о

СЧ а

1

I

I !

С о ф о

° а

00 о о

С0

Со о

° а о

Оа ."" 3

I l У

ССС

СЧ

A о

СЧ о

СЧ

Ю Ф

СЧ

° а о

СЧ

D ао

D о л о

° а о л

Ф

Ю со о

Ю

Ю и

1 Cl о отсс

ev«««o е с«

lO «Ц Cl С«

9<0 IC

1 о а

1,«п

1 Ц «C I 1„

СС«аа

5 «С

С««

° С

30 л а -0

ЕЕ ia

СЧ О аа °

СС

Я л

° ° и aaa aa

СЧ9» ч g

М л еф оМ

° л

° °

СС аа лоС«0 ъГ ф

В,л

g I а

jl ь!

СС«

Cal а

° а

CO о

Ф о о о

С«

y pan

Р фо и

6у2 сс ао

yg v

В

fi а R00, e l о с«с«1к да5 о а

Ф л

С«ъ

С0

g о ц „11

6 2ф-g «Can аyo

Ю

D .tt (й=.

Ф"; Ф-ф сю

Р

ago о е

1 R I.

1604165

15 о

C»I аСа

М!!! Ое аСа еч

О

«О о

< «(!

Л! аСа . O

О е

О

О аСа о

О и ю 5 ° е

CaVCIO еч

C«I

I 5

1 Ф IC А

I lO A И

1- О

1 g I»» IC

1 Cf p

М

iC

g e о с 2t )1»

1 О

00 а «r»1

Лke .„11

aC m Ca.O

I é é 1l

0l . Х

I А 1 М С4 ь 43

I Ф 0I CI CC ахд (:s

L 1Й1 ).I

833! мю 2 м

k «L

1604165

Тираж 500

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Редактор И. Недолуженко

Заказ 3395

Составитель В. Самсонов

Техред Ц.Дидык Корректор А. Осауленко