Способ выплавки стали в кислородном конвертере

Авторы патента:

C21C5/28 - получение стали в конвертерах

Владельцы патента RU 2612246:

Общество с ограниченной ответственностью "ЧерметИнформСистемы" (RU)

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к способу выплавки стали в кислородном конвертере. Способ включает загрузку твердой шихты, заливку жидкого чугуна, последующую продувку ванны кислородом, ввод шлакообразующих и твердых окислителей. В качестве твердой шихты используют металлический лом и полуфабрикат для металлургического передела, состоящий из железоуглеродистого сплава и окислов железа. Полуфабрикат для металлургического передела изготавливают в виде спрессованных пакетов, внутрь которых перед прессованием помещают капсулы, наполненные окислами железа с содержанием железа не менее 55% и влажностью не более 12%. Массовая доля окислов в пакете составляет 35-45%, а массовая доля спрессованных пакетов - 20-45% от суммарной массы металлического лома и спрессованных пакетов. В качестве капсул используют емкости из железосодержащих материалов. Использование способа обеспечивает сокращение расхода металлического лома и снижение себестоимости выплавки стали. 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к кислородно-конвертерному процессу.

Известен способ получения стали в конвертерах (см. авт.св. СССР №437807, С21С 5/04, опубл. 30.07.1974), включающий загрузку металлолома, заливку чугуна, продувку ванны кислородом, ввод шлакообразующих материалов, присадку после снижения содержания углерода в ванне до 0,14% металлизованных окатышей в качестве охладителей-окислителей по ходу всего второго периода продувки в количестве 4-10% от веса чугуна.

Недостатком известного способа является относительно малое содержание кислорода в металлизованных окатышах, обусловленное расходованием его на окисление углерода, входящего в состав окатышей, что уменьшает количество вводимого кислорода. Большая часть этого кислорода расходуется на повышение концентрации оксидов железа в шлаке, что усиливает угар железа и снижает стойкость футеровки. Кроме того, металлизованные окатыши имеют плотность в два раза меньше плотности жидкого расплава. Это не позволяет окатышам проникнуть в глубь металлической ванны, и они располагаются на границе шлак-металл, снижая тем самым эффективность охлаждающего действия. Вследствие этого металлизованные окатыши не в состоянии обеспечить задачу увеличения скорости окисления углерода и восстановления окислов железа.

Наиболее близким аналогом к заявляемому способу является способ выплавки стали в кислородных конвертерах, включающий загрузку твердой шихты, заливку жидкого чугуна, последующую продувку ванны кислородом, ввод шлакообразующих и твердых окислителей, в котором в качестве твердой шихты используют полуфабрикат для металлургического передела, состоящий из железоуглеродистого сплава и оксидного материала, и металлический лом в соотношении (0,1-3,0):1,0, при этом полуфабрикат загружают в количестве 25-300 кг на 1 тонну жидкого чугуна. Полуфабрикат для металлургического передела содержит оксидный материал, залитый железоуглеродистым сплавом в соотношении 1:(1,0-9,9) соответственно, при этом суммарное количество кислорода в оксидном материале равно его необходимому количеству для полного окисления компонентов железоуглеродистого расплава (сплава) (см. патент РФ №2075513, С21С 5/28, опубл. 20.03.1997).

Недостатками данного способа являются сложность технологического процесса изготовления полуфабриката, связанная с необходимостью заливки оксидного материала железоуглеродистым сплавом (чугуном) и последующим его остыванием до твердого состояния, а также увеличенные энергетические затраты, требующиеся для нагрева полуфабриката в процессе выплавки стали до температуры плавления и достижения наилучших условий диссоциации окислов железа, и недостаточно высокая скорость окисления углерода и восстановления оксидов железа.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в увеличении скорости окисления углерода и восстановления окислов железа, а также в снижении энергетических затрат на технологический процесс изготовления полуфабриката и его нагрев до температуры плавления в процессе выплавки стали и достижения наилучших условий диссоциации окислов железа.

Поставленная задача решается тем, что в способе выплавки стали в кислородном конвертере, включающем загрузку твердой шихты, заливку жидкого чугуна, последующую продувку ванны кислородом, ввод шлакообразующих и твердых окислителей, при котором в качестве твердой шихты используют полуфабрикат для металлургического передела, состоящий из железоуглеродистого сплава и окислов железа, и металлический лом, согласно изобретению полуфабрикат изготавливают в виде спрессованных пакетов, внутрь которых перед прессованием помещают капсулы, наполненные окислами железа с содержанием железа не менее 55% и влажностью не более 12%, при этом массовая доля окислов в пакете составляет 35-45%, а массовая доля спрессованных пакетов - 20-45% от суммарной массы металлического лома и спрессованных пакетов, при этом материал капсулы выбирают из железосодержащих материалов.

Окисление углерода представляет собой сложную многостадийную гетерогенную реакцию, заканчивающуюся образованием газовой фазы в виде смеси оксидов СО и CO₂ с высокой энергетикой. Важнейшим показателем являются скорость окисления углерода и, следовательно, скорость восстановления оксидов железа. Этот показатель определяется фракционным составом полуфабриката.

Использование согласно предлагаемому изобретению полуфабрикатов в виде спрессованных пакетов с капсулами, представляющими собой тонкие железосодержащие оболочки, обеспечивает более раннее образование СО и восстановление окислов железа по сравнению с полуфабрикатами, представляющими собой массивные тела, содержащие оксидный материал, залитый железоуглеродистым сплавом (чугуном).

Известно осуществление способа выплавки стали в кислородном конверторе, согласно которому при выплавке стали используют оксидный материал для снижения расхода металлического лома и снижения себестоимости выплавки стали (см. патент РФ №2092570, С21С 5/28, опубл. 10.10.1997).

В заявляемом способе указанный признак так же, как и в известном способе предназначен для снижения расхода металлического лома и снижения себестоимости выплавки стали.

Однако наравне с известным техническим свойством, заявляемый отличительный признак, характеризующийся заявляемыми соотношениями, при выплавке стали в кислородном конвертере создает новый технический результат, заключающийся в увеличении скорости окисления углерода и восстановления окислов железа, а также в снижении энергетических затрат на технологический процесс изготовления полуфабриката и его нагрев до температуры плавления в процессе выплавки стали и достижения наилучших условий диссоциации окислов железа.

На основании вышесказанного можно сделать вывод, что заявляемый способ выплавки стали в кислородном конвертере не следует явным образом из известного уровня техники и, следовательно, соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Если массовая доля спрессованных пакетов составляет менее 20% от суммарной массы металлического лома и спрессованных пакетов, то в этом случае количество окислов железа недостаточно для того, чтобы полностью обеспечить достижение наилучших условий диссоциации окислов железа во всем объеме плавки.

Если массовая доля спрессованных пакетов составляет более 45% от суммарной массы металлического лома и спрессованных пакетов, то в этом случае происходит замедление процесса за счет недостаточного количества тепла для ведения плавки.

Если массовая доля окислов железа в пакете составляет менее 35%, то в этом случае количество окислов недостаточно для того, чтобы полностью обеспечить достижение наилучших условий диссоциации окислов железа во всем объеме плавки.

Если массовая доля окислов железа в пакете составляет более 45%, то при этом имеет место повышенный расход оксидного материала, что усложняет процесс получения полуфабриката, а также удлиняет время плавки в конвертере.

Если капсулы наполнены окислами железа с содержанием железа менее 55%, то в этом случае существенно снижается выход годного с увеличением энергетических затрат и длительности технологического процесса.

Нецелесообразно наполнять капсулы окислами железа с влажностью более 12%, т.к. при этом возможно возникновение взрывоопасной ситуации.

Пример конкретного выполнения

Твердая шихта для 360 т конвертера состояла из 37,8 т металлолома и 16,2 т полуфабриката в виде спрессованных пакетов, внутрь которых перед прессованием были помещены капсулы, наполненные окислами железа массой 6,48 т с содержанием железа 60% и влажностью 10% (массовая доля окислов железа в пакете составляла 40%). В качестве капсул использовали стандартные стальные бочки емкостью 200 л по ГОСТ 13950-91. Масса спрессованных пакетов составляла 30% от суммарной массы металлического лома и спрессованных пакетов. При этом в конвертер заливали 310 т жидкого чугуна.

Расход шлакообразующих был таким же, как и при работе с применением в качестве твердой шихты только металлолома. Продувка плавки производилась по обычной технологии в соответствии с технологической инструкцией. Плавка протекала спокойно, никаких отклонений по шлаковому, тепловому режимам и необходимому химическому составу не наблюдалось. Выплавляли трубную сталь класса прочности К56.

Режимы выплавки и условия протекания плавки приведены в таблице.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что заявляемый способ выплавки стали работоспособен и устраняет недостатки, имеющие место в прототипе. Способ согласно изобретению обеспечивает увеличение скорости окисления углерода и восстановления окислов железа, а также снижение энергетических затрат на технологический процесс изготовления полуфабриката и его нагрев до температуры плавления в процессе выплавки стали и достижения наилучших условий диссоциации окислов железа. Способ выплавки стали также позволяет сократить расход металлического лома и снизить себестоимость выплавки стали.

Способ выплавки стали в кислородном конвертере, включающий загрузку твердой шихты, заливку жидкого чугуна, последующую продувку ванны кислородом, ввод шлакообразующих и твердых окислителей, в котором в качестве твердой шихты используют полуфабрикат для металлургического передела, состоящий из железоуглеродистого сплава и окислов железа, и металлический лом, отличающийся тем, что полуфабрикат для металлургического передела изготавливают в виде спрессованных пакетов, внутрь которых перед прессованием помещают капсулы, наполненные окислами железа с содержанием железа не менее 55% и влажностью не более 12%, при этом массовая доля упомянутых окислов в пакете составляет 35-45%, а массовая доля спрессованных пакетов - 20-45% от суммарной массы металлического лома и спрессованных пакетов, при этом капсулы используют в виде емкостей из железосодержащих материалов.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу выплавки стали в кислородном конвертере. Способ включает подачу в кислородный конвертер в качестве металлошихты жидкого чугуна и металлолома, шлакообразующих материалов в виде извести, ожелезненного и сырого доломита, последующую продувку металла кислородом сверху через погружную фурму с изменением расхода кислорода и положения фурмы над уровнем расплава в спокойном состоянии.

Способ выплавки металла в конвертере // 2603759

Изобретение относится к области металлургии, в частности к выплавке металла в конвертере. Способ включает завалку лома, заливку чугуна, продувку расплава металла кислородом, присадку магнийсодержащих шлакообразующих материалов по ходу продувки, раздув азотом шлака, оставленного в конвертере после слива из него металла.

Способ и система доставки газа и зернистого материала для металлургического агрегата // 2598429

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для загрузки зернистого материала в металлургический агрегат через фурменную систему. Устройство содержит металлургическую фурму, имеющую внутренний ствол, сообщающийся с головкой фурмы и коллектором фурмы, впускную трубу для зернистого материала, вспомогательную трубу для газа-носителя, внешнюю трубу, первый конец которой свободно сообщен с внутренним стволом в коллекторе фурмы и второй конец герметично сочленен с внешней стороной впускной трубы для зернистого материала, при этом первая часть впускной трубы расположена соосно внешней трубе, а на второй части, выступающей из внешней трубы, расположен запорный клапан, первый конец вспомогательной трубы для газа-носителя свободно сообщен с внешней трубой, а на втором ее конце расположен по меньшей мере один клапан регулирования давления, причем первый конец вспомогательной трубы расположен между местом герметичного сочленения внешней трубы с впускной трубой для зернистого материала и первым концом упомянутой впускной трубы.

Способ выплавки стали в кислородном конвертере // 2594996

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для получения стали из железоуглеродистого полупродукта. В качестве алюминийсодержащих отходов используют лом алюминия, который брикетируют с ломом черных металлов, причем доля лома алюминия в брикетах составляет не более 20%, а его количество на плавку составляет 0,3-2,5% от массы стали, при этом продувку кислородом осуществляют после подачи жидкого железоуглеродистого полупродукта, упомянутых брикетов и шлакообразующих материалов, а шлакообразующие материалы, содержащие оксиды кальция и магния, подают из расчета получения шлака эвтектического состава в системе СаО-Al2O3-MgO: СаО 45-48%, Al2O3 45-48%, MgO 5-7%.

Способ выплавки рельсовой стали в кислородном конвертере // 2586948

Изобретение относится к металлургии, в частности к способу выплавки рельсовой стали из фосфористого чугуна в кислородном конвертере. Способ включает нанесение гарнисажа и оставление в конвертере остатков шлака предыдущей плавки, заливку фосфористого чугуна, продувку расплава кислородом при переменном положении фурмы, присадку сыпучих материалов и скачивание шлака.

Способ выплавки стали в конвертере // 2583216

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству стали в кислородных конвертерах. Способ включает загрузку в конвертер шихты, содержащей жидкий чугун и лом, продувку металла кислородом через фурму, изменение интенсивности подачи кислорода по ходу продувки, ввод измерительной фурмы для измерения температуры металла и содержания в нем углерода, доводку плавки по температуре и содержанию углерода.

Способ производства стали (варианты) // 2577885

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве марганецсодержащей стали с использованием в качестве легирующих - оксидных марганецсодержащих материалов.

Способ производства низколегированной трубной стали // 2574529

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к производству качественных сталей с внепечной обработкой. В способе осуществляют выпуск металла в сталь-ковш при температуре металла не менее 1680°C в течение не менее 4 мин, во время выпуска присаживают кальцийсодержащие шлакообразующие материалы в количестве не менее 2,8 кг/т стали и марганецсодержащие ферросплавы в количестве не более 7 кг/т стали, затем в течение 7-15 мин производят вакуумирование металла, после чего осуществляют ввод алюминия до его содержания в металле в количестве 0,04-0,06%, легирование кремний- и марганецсодержащими ферросплавами в количестве 5-20 кг/т стали, затем на установке печь-ковш проводят нагрев металла до температуры 1620-1650°C, производят ввод кальцийсодержащих шлакообразующих материалов в количестве 1-2 кг/т стали, после чего осуществляют повторное вакуумирование металла в течение 13-18 мин, а затем выполняют окончательное легирование металла и его обработку кальцийсодержащим реагентом в количестве 0,05-0,3 кг/т стали.

Способ переработки в кислородном конвертере низкокремнистого ванадийсодержащего металлического расплава // 2566230

Изобретение относится к черной металлургии, а именно, к способу переработки в кислородном конвертере низкокремнистого ванадийсодержащего металлического расплава.

Способ изготовления аустенитной нержавеющей стали из латеритной никелевой руды и хромитовой руды // 2539280

Способ изготовления аустенитной нержавеющей стали из латеритной никелевой руды и хромитовой руды включает определение содержания никеля в латеритной никелевой руде.

Способ выплавки стали в конвертере // 2620217

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к выплавке стали в кислородных конвертерах. В способе осуществляют завалку лома, заливку чугуна, продувку металла кислородом, присадку шлакообразующих материалов по ходу продувки. После окончания продувки металла кислородом осуществляют замер окисленности металла и в зависимости от его значения в конвертер присаживают высокомагнезиальный флюс в количестве 0,3-4,0 кг/т стали, имеющий состав, мас. %: оксид магния 47,0-65,0, оксид кальция 1,0-10,0, потери при прокаливании 25,0-45,0 и неизбежные примеси остальное, причем при окисленности металла менее 400 ppm присаживают 0,3-2,0 кг/т стали, при окисленности металла 400-1200 ppm - 0,5-3,0 кг/т стали, а при окисленности металла более 1200 ppm - 1,0-4,0 кг/т стали упомянутого флюса, при этом при окисленности металла 400-1200 ppm и более 1200 ppm в конвертер дополнительно присаживают алюминийсодержащий материал, состоящий из 3,0-20,0% алюминия металлического и 35,0-65,0% оксида алюминия, в количестве 0,2-1,5 кг/т стали и 0,5-2,0 кг/т стали соответственно. После слива металла, производят нанесение шлакового гарнисажа на футеровку конвертера методом раздува шлака азотом, во время которого осуществляют присадку высокомагнезиального флюса в количестве до 4,0 кг/т стали и/или кокса в количестве до 5,0 кг/т стали. Изобретение позволяет повысить выход годной стали, сократить удельный расход огнеупорного боя для подварок и торкретмасс, снизить износ футеровки конвертера со стороны слива металла за счет формирования после окончания продувки металла кислородом насыщенного магнезиального шлака. 1 з.п. ф-лы, 1 пр.

Кислородный конвертер для переработки чугуна и металлического лома с повышенным содержанием вредных примесей // 2623934

Изобретение относится к области металлургии, в частности к сталеплавильным агрегатам, и может быть использовано при получении стали из жидкого чугуна и металлического лома, содержащих в своем составе повышенное количество таких вредных примесей, как фосфор и сера. Кислородный конвертер для переработки шихты с повышенным содержанием вредных примесей содержит футерованный изнутри огнеупорами и опоясанный снаружи двумя бандажами и зубчатым венцом цилиндрический металлический корпус со сферическим днищем и горловиной в виде усеченного конуса, имеющий возможность поворота в вертикальной плоскости на двух опорных цапфах и вращения на центрирующих роликах относительно продольной оси симметрии с помощью индивидуальных приводов, размещенных на рабочей площадке. Конвертер снабжен системой подачи порошкообразной извести в струе кислорода через водоохлаждаемую фурму, содержащей механизмы перемещения и качания фурмы, а также дозирующее устройство. Кроме этого, он дополнительно оборудован системой газодинамической отсечки конечного технологического шлака во время слива расплава через горловину в ковш, содержащей два жестко взаимосвязанных между собой коромысла, закрепленных с возможностью поворота на горизонтальном валу, установленном в подшипниковых опорах перпендикулярно к вертикальной плоскости, в которой лежит продольная ось симметриии корпуса конвертера. Причем коромысла снабжены направляющими С-образного сечения с установленными в них роликами, закрепленными с возможностью вращения на торцевых частях цилиндрической газораспределительной камеры, имеющей щелевые отверстия и жестко связанной с одним концом газоподающей трубы, другой конец которой закреплен в шарнирной опоре. На задних концах коромысел имеются контргрузы, а на передних посредством осей закреплены рычаги, входящие в зацепление при повороте корпуса конвертера с упорами, неподвижно установленными на его опорном кольце. В результате обеспечивается повышение качества выплавляемой стали и снижение интенсивности износа футеровки разливочных ковшей. 7 ил.

Способ выплавки стали в конвертере // 2628588

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к выплавке стали в кислородном конвертере. Способ включает завалку лома, заливку чугуна, загрузку флюсов, продувку расплава металла газообразным окислителем, отбор пробы металла и шлака на химический анализ, замер температуры металла, анализ, выпуск металла, слив шлака, осмотр и подготовку конвертера к очередной плавке. В качестве одного из флюсов в конвертер присаживают смесь из серпентинита и магнезита, содержащую компоненты при следующем соотношении (мас.%): MgO≥40; СаО≤5; SiO2≤40; Fe2O3≤8; Аl2O3≤1; Н2O≤2; потери при прокаливании ≤47%, крупностью 4-60 мм, при этом расход флюса составляет 1-50 кг/т стали, а содержание MgO в конвертерном шлаке по окончании продувки металла составляет 8-15%. При этом упомянутый флюс присаживают в конвертер перед завалкой лома, и/или после завалки лома, и/или перед началом продувки расплава металла газообразным окислителем, и/или в процессе продувки расплава металла газообразным окислителем. Изобретение позволяет стабилизировать процесс шлакообразования, увеличить стойкость футеровки, предотвратить образование металлических настылей на кислородных фурмах, улучшить дефосфорацию и десульфурацию металла. 1 з.п. ф-лы, 1 пр.

Способ извлечения ванадия из природнолегированного ванадиевого чугуна // 2641436

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к извлечению ванадия из природнолегированного ванадиевого чугуна. Сущность изобретения заключается в том, что на первой стадии дуплекс-процесса, включающей заливку ванадиевого жидкого чугуна в конвертер, продувку его кислородом и ввод в конвертер охладителей в виде брикета железосодержащего для деванадации чугуна в количестве 20-100 кг/т чугуна. Брикет для деванадации чугуна изготавливается методом холодного брикетирования железосодержащих отходов - шламов газоочистки доменных печей или конвертеров 20-40%, замасленной окалины вторичных отстойников 5-30%, прокатной окалины 30-60% и содержит натриевое жидкое стекло в качестве связующего, причем содержание железа общего в брикете должно составлять 65%, а содержание СаО не более 1,5%. Изобретение позволяет утилизировать отходы металлургического производства, получить кондиционный по химическому составу ванадиевый шлак и обеспечить глубокое извлечение ванадия из чугуна в товарный ванадиевый шлак с требуемым химическим составом. 3 табл.

Способ производства стали в кислородном конвертере // 2641587

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к выплавке стали в кислородном конвертере. Способ включает загрузку металлолома и железосодержащего продукта переработки отвальных шлаков, состоящего из металлической и шлаковой составляющих, загрузку извести и магнезиального флюса, заливку чугуна, продувку ванны газообразным окислителем. В процессе загрузки извести и магнезиального флюса дополнительно вводят углеродсодержащий материал при соотношении масс углеродсодержащего материала и железосодержащего продукта переработки отвальных шлаков, равном 1:(5-10), и после заливки чугуна перед продувкой ванны газообразным окислителем перемешивают расплав смесью нейтрального газа и кислорода в соотношении 1:(0,3-1,0). Изобретение позволяет увеличить выход годного металла за счет восстановления железа из шлаковой составляющей железосодержащего продукта переработки отвальных шлаков.

Марганцевый флюс для конвертерного производства и шихта для производства марганцевого флюса // 2644838

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для производства марганцевого флюса для конвертерного производства. Флюс содержит, мас. %: СаО 58,0-63,5; МnО 10,0-15,0; Аl2O3 2,5-4,0; SiO2 10,0-16,0; Fe2O3 3,0-5,0. Дополнительно содержит оксид магния в количестве 3,0-8,5 мас. %. Шихта для производства марганцевого флюса содержит в качестве марганецсодержащего компонента марганцевый известняк, а в качестве известьсодержащего компонента - цементный клинкер при следующем соотношении компонентов, мас. %: цементный клинкер до 6; марганцевый известняк - остальное. Дополнительно может содержать магнийсодержащий материал в виде брусита или доломита. Изобретение позволяет повысить производительность плавки за счет обеспечения низкой температуры плавления флюса при одновременном снижении вероятности вспенивания шлака, уменьшения пылеуноса и повышения стойкости футеровки конвертера. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 5 табл.

Способ выплавки стали в кислородном конвертере // 2647432

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к получению стали в конвертере. Способ включает загрузку металлолома и полупродукта, содержащего окислы железа, заливку жидкого чугуна, продувку плавки и ввод шлакообразующих. Полупродукт используют в виде компактных заготовок, полученных путем сплавления в печи компонентов механической смеси, состоящей из обогащенной руды с содержанием железа не менее 60% и металлического лома, массовая доля окислов железа в которых составляет 10-70%, и последующей разливки сплава в формы. Изобретение позволяет снизить химическую неоднородность за счет удаления примесей на стадии сплавления его компонентов и обеспечивает наименьший коэффициент диссоциации, равный 8 для достижения наилучших условий диссоциации окислов железа в процессе выплавки стали. Кроме того, замена части легковесного металлического лома на компактную заготовку позволит снизить длительность процесса завалки печи и расход металлического лома, а также повысить качество выплавляемой стали и снизить ее себестоимость. 2 табл.