Технологическая линия получения стали

 

Использование: металлургия черных металлов при выплавке стали как непрерывным процессом так и периодическим способом в кислородных конвертерах, электродуговых и подовых печах. Сущность изобретения: технологическая линия включает последовательно расположенные доменную печь, миксер для .чугуна, аппараты десульфурации, окислительные аппараты и аппараты обезуглероживания, металлоприемник доводки и машину непрерывного литья заготовок. Линия содержит шлаковый миксер для нагрева, усреднения и окислительного рафинирования сталеплавильного шлака, а также шлаковый реактор для восстановительного рафинирования последнего , расположенные между аппаратами обезуглероживания и металлоприемником доводки. 1 ил. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5I)5 С 21 С 5/28, 5/56

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

"V

С) ()

4 (л) (21) 4828154/02 (22) 23,03,90 (46) 23,10,92. Бюл, N. 39 (71) Институт проблем литья АН УССР (72) В.Л. Найдек, Я. Б.Униговский, А. В. Гребенюков, Л.В.Коваленко. Н.M.Ñêîðîõîä.

А. И, Кущен ко, Н.И. Глоба, Б.А.Дво рядки н, В, И. Курпас, Т. Н. Гл и ке, А.А. Сыче вский и

К.Г. Котиди (56) Журнал Сталь, 1984, N 2, с, 13 — 16, Иванцов Т.П. и др. Непрерывный сталеплавильный процесс. — M.: Металлургия, 1967, с. 108 — 112, (54) ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ПОЛУЧЕНИЯ СТАЛИ (57) Использование: металлургия черных металлов при выплавке сталv как непрерывИзобретение относится к металлургии черных металлов и может быть использовано при выплавке углеродистой и легированной сталей, как непрерывным процессом, так и периодическим (традиционным) способом — в кислородных конвертерах, электродуговых и подовых печах.

Известна технологическая линия производства стали, включающая доменную печь. миксер для чугуна, установку его десульфурации, кислородный конвертер, шлакоплавильную печь, ковш для раскисления. легирования и внепечной обработки стали жидким синтетическим шлаком, установку доводки плавки в ковше и машину непрерывного литья заготовок (УНЛЗ). (11.

Линия предусматривает внепечную обработку стали. шлаком, полученным в ковше

„„. Ы„„1770373 А1 ным процессом так и периодическим способом в кислородных конвертерах, электродуговых и подовых печах. Сущность изобретения; технологическая линия включает последовательно расположенные доменную печь, миксер для чугуна, аппараты десульфурации, окислительные аппараты и аппараты обезуглероживания, металлоприемник доводки и машину непрерывного литья заготовок. Линия содержит шлаковый миксер для нагрева, усреднения и окислительного рафинирования сталеплавильного шлака, а также шлаковый реактор для восстановительногоо рафинирования последнего, расположенные между аппаратами обезуглероживания и металлоприемником доводки. 1 ил. 1 табл. перед сливом металла путем раскисления конверторного шлака алюминием.

Однако реализация получения стали на данной линии связана со значительным расходом шлакообразующих и рафинирующих материалов (магний, известь, плавиковый шпат, и т.д.) для выплавки и внепечной обработки чугуна "и стали. Кроме того, выход жидкой стали на линии сравнительно невысок из-за низкой эффективности раскисления шлака в ковше для обработки стали и невозможности качественной подготовки его для многократного использования на других стадиях (обработки чугуна, выплавки стали). Между тем. окислительный сталеплавильный шлак содержит более 70% полезных компонентов (оксидов железа. марганца. алюминия, кальция). а также ме1770373 таллической фазы в виде корольков и скрапин, Наиболее близкой к изобретению по совокупности признаков и технической сущности является технологическая линия получения стали Дж.Эллиота, включающая последовательно расположенные доменную печь, миксер для чугуна, установки десул ьфации, и редварител ьн ого окисления, обезуглероживания, доводки металла и машину непрерывного литья заготовок (2).

При этом предусматривается использование отработанного окислительного сталеплавильного шлака из аппаратов обезуглеро>кивания для рафинирования расплава от кремния, марганца и фосфора в окислительных аппаратах, Наличие такой технологической цепочки способствует повышению сквозного выхода железа на данной линии. и, соответственно, жидкой стали, сокращению расхода шлакообразующих материалов.

Недостатком данной технологической линии является то обстоятельство, что высокожелезистые шлаки из окислительных аппаратов идут в отвал. Линия не обеспечивает возможность рафинирования, подогрева, миксерования шлаков, их повторного использования на других стадиях процесса, например, при десульфации высокоуглеродистых расплавов. В аппаратах десульфации используются дефицитные рафинирующие поисадки магния, циэнамида кальция и т.п. Довольно значителен расход извести и в окислительных аппаратах.

Таким образом известная технологическая линия не обеспечивает многократное использование сталеплавильного шлака при выплавке и внепечной обработке чугуна и стали, что снижает суммарный выход жидкой стали и приводит к увеличению расхода шлакообразующих и рафинирующих материалов.

Цель изобретения — повышение выхода жидкой стали и сокращения расхода шлакаобразующих и других материалов.

Указанная цель достигается тем, что в технологическую линию получения стали, содержащую доменную печь, миксер для чугуна, установки десульфурации, предварительного окисления. обезуглероживания, доводки металла и машину непрерывного литья заготовок., дополнительно вводят шлаковый миксер для нагрева, усреднения и окислительного рафинирования и шлаковый реактор для восстановительного рафинирования сталеплавильного шлака, расположенные между установками обезуглероживания и доводки металла.

Таким образом, описываемая технологическая линия отличается от известных наличием шлаковых миксера и реактора, позволяющих осуществлять накопление и

5 подготовку к многократному использованию отработанных жидких сталеплавильных шлаков на стадиях выплавки и внепечной обработки железоуглеродистых расплавов. При этом решаются задачи су10 щественного повышения выхода жидкой стали и сокращения расхода шлакообразующих и рафинирующих материалов за счет сведения к минимуму потерь железа с отвальными шлаками и резкого сокращения

15 количества последних.

Дополнительное введение в технологическую линию шлаковых миксера и реактора позволяет за счет многократного использования сталеплавильного шлака повысить

20 выход жидкой стали на 5 и снизить суммарный расход шлакообразующих и рафинирующих материалов с 8,0 до 2,597 от массы стали (табл.), При этом расход извести уменьшается с 7,0 до 1,8, боксита с 0,5

25 до 0,36, карбида кальция от 0,5 до О . На заявляемой линии расход плавикового шпата, кокса и алюминия, весьма невелик и составляет соответственно 0,23; 0; 1; 0,1 (суммарно 0,43 Д) от массы стали (табл.).

30 На чертеже показана технологическая линия получения стали, работающая практически в замкнутом по сталеплавильному шлаку цикле.

Чугун из доменных печей 1 подают в

35 миксер 2 чугуна и далее в печь 3 плавления скргпа. подогреваемого до 900-1100 С в печах 4. Расплав, содержащий 2-2.5 углерода, десул ьфури руют в ап паратах десульфурации 5 сталеплавильным шлаком.

40 подаваемым из шлакового миксера, после чего через буферный металлоприемник 6 заливают в окислительные аппараты 7. В них производят форфришевание расплава (окисление кремния, марганца, фосфора и.

45 частично, углерода) путем продувки кислородом с подачей извести и сталеплавильного шлака из шлакового миксера 10. Затем полупродукт через металлоприемник 8 подается в аппараты обезуглероживания 9, а

50 шлаки из аппаратов 5, 7, 9 и металлоприемника доводки 12 направляются в шлаковый миксер 10. В нем сталеплавильный шлак нагревается газокислородными или плазменными горелками, усредняется по соста55 ву и температуре за счет перемешивания отходящими газами погружных горелок или путем продувки через донные фурмы, а также корректируется по составу присадками извести, боксита, плавикового шпата и других материалов. Одновременно удаляются в

17; "373 газовую фазу сера, и, частично, фосфор.

Подготовленный в миксере 10 сталеплавильный шлак подается в аппараты десульфурации 5, окисл ител ьн bl é 7 и обезуглероживания 9, а также в шлаковый реактор 11. В реакторе синтезируется рафинировочный (синтезированный шлак) путем восстановления оксидов железа, марганца, фосфора и частично кремния с вводом рафинирующих присадок извести, плавикового шпата и других реагентов. Из реактора периодически выпускается попутный Fe-P сплав. На желобе перед металлоприемником доводки 12 и в самом металлорприемнике металлический расплав обрабатывается раскислителями, легирующими и модификаторами, а также аргоном и жидким синтезированным шлаком, полученным в реакторе 11. При этом готовая сталь окончательно рафинируется от серы и докристал лиза цион н ых неметаллических включений.

Разливка производится на МНЛЗ 13, при этом синтезированный в реакторе шлак подается в промковши и кристаллизатор с вводом необходимых присадок в процессе подачи его из реактора к MHR3, Регенерация шлака в шлаковом миксере после использования в аппаратах десульфации, окислительном и обезуглероживания, а также в металлоприемнике доводки с последующим возвращением его для выплавки и впечной обработки железоуглеродистых расплавов (кругооборот шлака) способствует значительному снижению потерь полезных компонентов со шлаками, повышению выхода жидкой стали и сокращению расхода шлакообразующих рафинирующих материалов. При этом для некоторого обновления шлака и предотвращения в ряде случаев накопления в нем оксидов фосфора и кремния часть его направляют в отвал, Размещение шлакового миксера и шлакового реактора наиболее целесообразно между аппаратами обезуглероживания и установками доводки металла. Это связано с тем, что образующиеся в этих агрегатах (поз. 9 и 12, фиг. 1) высокоосновный сталеплавильный шлак с низким ссдержанием

SiOz после регенерации наиболее пригоден для повторного использования в аппаратах

5, 7, 9 и 12 для десульфурации и наведения нового шлака. Использование повторно шлаков из аппаратов десульфурации и окислительных ограничено из-за повышенного содер>кания в HI1x двуокиси кремния. т.к. в процессе обработки высокоуглеродистого расплава протекает его десиликонизация.

Шлаковый реактор должен быть расположен вблизи шлакового миксера для снижения тепловых потерь и соответственно расхода алюминия, необходимого не только для восстановления оксидов, но и для повышения температуры шлака в ходе экзотермической реакции. При этом часть алюминия может быть заменена коксом.

Таким образом, расположение шлакового миксера и шлакового реактора между аппаратами обезуглероживания и металлоприемником доводки связано с тем, что именно из этих устройств поступает большая часть шлаков для их регенерации. Использование этих шлаков способствует повышению выхода жидкой стали и снижение расхода шлакообразующих и других материалов.

С другой стороны, нельзя полностью отказываться от повторного использования шлаков, образующих при десульфации и форфришевании высокоуглеродистого расплава, поскольку они содержат оксиды железа и марганца, металлическую фазу, а также дефицитный плавиковый шпат. Соотношение масс шлаков, поступающих из отдельных агрегатов выбирают, исходя из решения задач повышения выхода жидкой стали и снижения расхода материалов.

Представленная в материалах заявки таблица позволяет сравнить расход таких материалов, как известь и боксит в обеих технологических линиях (заявленной и прототипа), состоящих из одинаковых агрегатов, за исключением дополнительно введенных шлаковых миксера и реактора. по четырем выбранным операциям. осуществляемым в установках десульфурации (а). окислительном (б), обезуглероживании (в) и в доводки металла (г).

Может использоваться дефицитный плавиковый шпат на двух операциях, однако его суммарное количество весьма невелеко и составляет в приведенном. примере

0,237 от массы стали (табл.), При этом в аппарате десульфурации вместо плавикового шпата может быть применен боксит.

B качестве рафинирующих материалов в описываемой технологической линии используют алюминий (отходы). кокс. а также другие восстановители, используемые в шлаковом реакторе для рафинирования шлака от фосфора. железа и марганца. В прототипе используют в аппаратах десульфурации такие материалы. как карбид кальция. магний. сода и др. Расходы рафинирующих материалов, как следует из таблицы, а в предложенном техническом решении в 2,5 раза ниже. чем в прототипе, и

1770373 составляют соответственно 0,2 (кокс и алюминий) и 0,5 (карбид кальция), /.

Приведенный пооперационный выход жидкой стали, а также приход (расход) железа и марганца в металл из шлака свидетельствует о том, что использование регенерированных шлаков в каждой из операционной способствует увеличению массы металла и выхода жидкой стали (табл,). Так, суммарно в заявленной линии приход железа и марганца из шлака составил 1,72+ 0,26

= 1,98 / от массы стали, то да как в прототипе эти элементы перешли в шлак в количестве 2,54 + 0,23 = 2,77/ (табл,), за счет перераспределения их между металлом и шлаком, наведенным из свежих материалов.

Здесь принято, что из шлакового миксера s агрегаты 5, 7, 9 и 11 (фиг. 1) поступает шлак, в котором содер>кится 147 Fe и 5/, Vig в виде оксидов, а также 5; металлической фазы (железо). Кроме того, принято, что из оксидов шлака на операциях Л, б, в и г в металл переходит 70, О, 0 и 95/ железа от общего его количества в шлаке. Железо металлической фазы шлака на всех операциях усваивается металлом на 80, Соответственно переход марганца из его оксидов в металл на операциях а, б, в и г составил 50, 0,0и80%.

Повторное использование шлаков из аппарата обезуглероживания в окислительномаппарате в прототипеограничено2/ от массы стали, поскольку из-за отсутствия

UJRc.êoâûõ миксера и реактора его рафинирование от серы и фосфора не производится, тогда как в заявляемой технологической линии его вводили в количестве 4 — 7 / на всех операциях.

Это способствовало повышению выхода жидкой стали на 4,75 /, и снижению расхода материалов с 8,0 до 2,59 / (табл.).

Приход железа и марганца в количестве

5 0,69 и 0,16/ от массы стали соответственно при восстановительной регенерации шлака в реакторе для удобства сопоставления показателей отнесен к стадии (г).

Качество стали Зсп, полученной соглас10 но изобретению, выше, чем по технологии, реализуемой в прототипе, что выражается в повышении на 25 — 40/ пластических свойств и на 40 — 707> ударной вязкости (Ка

+20 С) стали. Отмеченное улучшение

15 свойств связано с наличием шлакового миксера и шлакового реактора, в которых осуществляют глуковое рафинирование шлаков от вредных примесей, а затем при помощи регенерированных шлаков произ20 водят обработку стали.

Формула изобретения

Технологическая линия получения ста25 ли, содержащая последовательно расположенные доменную печь, миксер для чугуна, установки десульфуркции, предварительного окисления, обезуглероживания доводки металла и машину непрерывного литья заго30 товок, отличающаяся тем, что, с целью повышения выхода жидкой стали, сокращения расхода шлакообразующих и других материалов, она дополнительно снабжена шлаковым миксером для нагрева, усредне35 ния и окислительного рафинирования сталеплавильного шлака и шлаковым реактором для восстановительного рафинирования последнего„расположенными между установками обезуглероживания и

40 доводки металла, ! !(70373

Расходвматериалов, используемых в аппаратах десульФурации (а), окислитепьных (б), обезуглероживания (в), металлоприемнике доводки (г) и показатели, характериэукщие выход жидкой стали 3сл при ее получении на заявляемой технологической линии (числитель) и согласно прототипа (знаменатель)

Количество материалов, а массы стали

Г

Плавиковый

Известь

Обоз н опер.

Алюминий

Боксит

Ылак обоl(oxc ротный жпат

94 42

a l. -92,77

4 О б

0 24 ь

0,5

О 08

О

О 16

+О 10 ь

-0,03

+О 5<

-А-с-0,15

0,5

О

93ь62

92,58

О

-О, 20

+0 20

-0,9Ь

5 О ь

2,0

С 5 ь

2,0 б

2,0

О

О

+0,ã8

21,4г

Я 90

91 42

1 2

5,5

7 О

О 2

0,5

1 О в

5,0

О

+О 16

„1

+0 62 °

4 О

О ьс

О 3

r ь

О 1

С

О 1

О

)4,Д

90,0

+0,26

-0,23

0,5

1 8 всего -""7,0

+1 2

20 О

2,0

2,59

6,0

0„23

С 1

0 \

-А

О принято, что снижение массы металлической ванны эа счет окисления углерода и кремния, а также угара железа и выноса его с отходящими газами одинаково в заявленной линии и в прототипе

/ е

I !

Составитель Л.Шарапова

Техред М.Моргентал Корректор Л.Ливринц

Редактор Н.Полионова

Заказ 3713 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

1 арвид каль" ция

Осего доба вок

1»

) 1

Приход + потери

Ф от массы стали

Выход жидкой стали,