Способ выплавки стали в кислородном конвертере

Авторы патента:

Кушнарев Алексей Владиславович (RU)

Егоров Владимир Анатольевич (RU)

Галченков Сергей Валерьевич (RU)

Чиглинцев Алексей Викторович (RU)

Захаров Игорь Михайлович (RU)

Ремиго Сергей Александрович (RU)

Еремеев Владимир Александрович (RU)

Котляров Алексей Александрович (RU)

C21C5/28 - получение стали в конвертерах

Владельцы патента RU 2732840:

Акционерное общество «ЕВРАЗ Нижнетагильский металлургический комбинат» (АО «ЕВРАЗ НТМК») (RU)

Изобретение относится к металлургии, в частности к технологии выплавки стали моно- и дуплекс-процессом в конвертере. После завершения кислородной продувки металла, перед сливом металла в сталеразливочный ковш, присаживают углеродсодержащие материалы в количестве, обеспечивающем связывание растворенного кислорода и кислорода из окиси железа, после чего проводят продувку металла инертным газом сверху через водоохлаждаемую фурму с интенсивностью 200…500 м³/мин и продолжительностью 1,5…5,0 мин, во время продувки металла инертным газом обеспечивают положение фурмы 1,5-4,0 м над уровнем металла. Изобретение направлено на снижение окисленности металла и шлака, что в свою очередь ведет к снижению расхода раскислителей и легирующих ферросплавов, а также позволяет увеличить средний вес плавки за счёт восстановления железа из оксидов железа. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к металлургии, в частности к технологии выплавки стали моно и дуплекс процессом в конвертере.

Известен способ выплавки стали в кислородном конвертере [1] (Патент RU №2289629 «Способ выплавки стали в конвертере» МПК⁸С21С5/28, опубликованного 20.12.2006, бюл. № 35), включающий завалку лома, заливку чугуна, продувку расплава кислородом, присадку флюсующих материалов, подачу в расплав азота через верхнюю кислородную фурму, причем продувку металла азотом производят с интенсивностью 2,6-6,0 м³/мин на тонну расплава, при этом за 1-5 мин перед продувкой расплава азотом в конвертер подают ожелезненный магнезиальный флюс, содержащий 15-95% оксидов магния и 2-15% оксидов железа в количестве 2-15кг/т расплава.

Недостатком этого способа является понижение температуры расплава, при этом из-за отсутствия отдачи углеродсодержащего материала, окисленность металла и шлака не снижается.

Известен способ ведения конвертерной плавки [2] (Патент RU №2261920 «Способ ведения конвертерной плавки», МПК⁸ С 21С5/32, опубликованного 10.10.2005, бюл. №28), включающий продувку ванны кислородом сверху через водоохлаждаемую фурму и последующее замещение кислорода нейтральным газом, который подают в течение 2-4 мин с расходом 2,75-3,00 м³/т·мин при рабочем положении фурмы, соответствующем 0,3-0,4 расстояния от уровня спокойной ванны до горловины конвертера.

Недостатком этого способа является понижение температуры расплава, при этом из-за отсутствия отдачи углеродсодержащего материала окисленность металла и шлака не снижается и нейтральный газ замещает объём кислорода.

Известен способ производства стали [3] (Патент RU №2233339 «Способ производства стали», МПК⁸ С21С5/32, С21С7/00, опубликованного 27.07.2004, бюл. №21), включающий выплавку металла в сталеплавильном агрегате, его раскисление, легирование азотом в сталеразливочном ковше путем продувки газообразным азотом, присадку нитридообразующих элементов в количествах, обеспечивающих связывание растворенного азота в нитриды, разливку и последующую прокатку, причем продувку металла газообразным азотом производят на установке “печь-ковш” с расходом 150-1000 л/мин, при этом одновременно с продувкой производят нагрев расплава за счет электрической дуги и присаживают нитридообразующие элементы, после окончания обработки на установке “печь-ковш” сталеразливочный ковш с металлом передают на установку циркуляционного вакуумирования, где металл вакуумируют в течение 5-30 мин, используя азот с расходом 900-1600 л/мин, а в конце вакуумирования в металл вводят алюминиевую и силикокальциевую проволоку в количестве соответственно 0,05-0,300 и 0,5-3,5 кг/т стали и продувают металл азотом через пористую пробку в днище сталеразливочного ковша.

Недостатком этого способа является то, что отсутствует отдача углеродсодержащего материала, а окисленность снимается за счёт отдачи алюминиевой и силикокальциевой проволоки.

Наиболее близким к изобретению является способ выплавки стали в кислородном конвертере [4] (Патент RU №2465337 «Способ выплавки стали в кислородном конвертере», МПК⁸ С21С5/32, опубликованного 27.10.2012, бюл. №30), включающий подачу в конвертер жидкого чугуна и металлолома, шлакообразующих материалов, продувку металла кислородом сверху через погружную фурму, изменение по ходу продувки расхода кислорода и положения фурмы над уровнем расплава, причем после завершения кислородной продувки металла производят частичное скачивание шлака и проводят продувку металла азотом сверху через погружную фурму с интенсивностью 1000…1200 м³/мин продолжительностью 1,5…2,0 мин, во время продувки металла азотом обеспечивают положение фурмы 0,4…0,6 м над уровнем металла.

Недостатком этого способа является то, что аргоном продувают весь расплав, а в заявляемом изобретении продувку расплава инертным газом производят только после присадки углеродсодержащих материалов, что значительно улучшает снижение окисленности металла и шлака.

Техническим результатом изобретения является обеспечение снижения окисленности металла и шлака после продувки в конвертере, что позволяет снизить расход раскислителей и легирующих ферросплавов; увеличить средний вес плавки за счёт восстановления железа из оксидов железа.

Указанный результат обеспечивается благодаря тому, что после завершения кислородной продувки металла, перед сливом металла в сталеразливочный ковш, присаживают углеродсодержащие материалы в количестве, обеспечивающих связывание растворенного кислорода и кислорода из окиси железа, после чего проводят продувку металла инертным газом (азотом/или аргоном) сверху через погружную фурму с интенсивностью 200…500 м³/мин продолжительностью 1,5…5,0 мин, причем во время продувки металла инертным газом (азотом/или аргоном) обеспечивают положение фурмы 1,5-4,0 м над уровнем металла.

Кроме этого, в заявленном способе выплавки стали в кислородном конвертере в качестве углеродсодержащего материала используют преимущественно коксик, или коксовый орешек, или угольный концентрат, а в качестве инертного газа используют азот и/или аргон.

Технический результат достигается тем, что в способе выплавки стали в кислородном конвертере, включающем подачу в конвертер жидкого чугуна и металлолома, шлакообразующих материалов, продувку металла кислородом сверху через водоохлаждаемую фурму предусмотрены следующие отличия:

- после завершения кислородной продувки металла и перед его сливом в сталеразливочный ковш в конвертер присаживают углеродсодержащие материалы в количестве, обеспечивающем связывание растворенного кислорода и кислорода из окиси железа;

- после чего проводят продувку металла инертным газом (азотом/или аргоном) сверху через погружную фурму;

- интенсивность продувки металла инертным газом 200…500 м³/мин;

- продолжительность продувки металла инертным газом 1,5…5,0 мин;

- положение фурмы составляет 1,5-4,0 м над уровнем металла во время продувки металла инертным газом (азотом/или аргоном).

Заявляемые пределы подобраны экспериментальным путем. Интенсивность и продолжительность продувки металла инертным газом (азотом или аргоном) подобраны исходя из создания наиболее благоприятных условий для удаления кислорода из металла во время продувки. При снижении интенсивности менее 200 м³/мин и продолжительности продувки менее одной минуты не решается основная задача данного способа, так как не хватает времени связывания углерода из углеродсодержащей присадки и кислородом окисла железа шлака. Увеличение интенсивности более 500 м³/мин и продолжительности продувки более 5 минут приводит к дополнительному охлаждению металла и увеличению материальных затрат на нагрев металла на агрегатах внепечной обработки.

Положение продувочной фурмы 1,5-4,0 м над уровнем ванны металла в конвертере выбрано вследствие ускорения процесса связывания углерода из углеродсодержащей присадки с кислородом окисла железа шлака. При увеличении положения фурмы над уровнем ванны металла более 4,0 м не будет происходить процесс связывания углерода из углеродсодержащей присадки с кислородом окисла железа шлака. Более глубокое погружение фурмы над уровнем ванны металла менее 1,5 м - приведёт к значительной потере температуры расплава.

Присаживание углеродсодержащих материалов после завершения кислородной продувки расплава, перед сливом его в сталеразливочный ковш обеспечивает снижение окисленности металла.

Применение в качестве углеродсодержащего материала коксика (либо коксового орешка и/или угольного концентрата) обеспечит снижение окисленности расплава перед сливом (снижение Fe0 шлака), что позволит повысить коэффициент усвоения ферросплавов.

Углеродсодержащие материалы подаются в количестве, обеспечивающем связывание растворенного кислорода и кислорода из окиси железа.

Пример конкретного выполнения способа

Испытание по технологии предлагаемого изобретения были осуществлены в конвертерном цехе АО «ЕВРАЗ НТМК» при выплавке более 24 плавок низкоуглеродистых марок стали СТ3Сп-26, 06Ю-37; 06Ю-19 в 160-тонных конвертерах.

В начале выплавки металла производили завалку в конвертер металлического лома в количестве не менее 20 т (моно-процесс) или без завалки лома (дуплекс-процесс), заливку жидкого чугуна в количестве 135-160 т (в зависимости от типа процесса выплавки), содержащего 4-5% С, 0,02-0,25% Si, не более 0,08% Р, не более 0,05% S, 0,3-0,6% V. Температура жидкого чугуна составляла от 1200 до 1400°С. После чего производили завалку шлакообразующих материалов: известь в количестве 2000-8000 кг/плавку, кремний - до 1500 кг/плавку (применяемого для обеспечения жидкоподвижности и основности шлака), марганец до 1000 кг/плавку (для обеспечения жидкоподвижности шлака), магний - до 3000 кг/плавку (для обеспечения стойкости футеровки конвертера), доломит – 10000 кг/плавку (для обеспечения теплового режима плавки). Продолжительность продувки металла составляла от 10 до 25 мин, расход кислорода на продувку составил 4000-10000м³.

После окончания кислородной продувки металла техническим кислородом, повалки конвертера и перед сливом металла в сталеразливочный ковш, в конвертер на расплав присаживали коксик и коксовый орешек, с содержанием углерода не менее 80% в количестве не менее 100 кг/160 тонн расплава. После чего производили подключение водоохлаждаемой фурмы к азотной магистрали и далее проводили продувку металла азотом с интенсивностью 200-500 м³/мин продолжительностью 1,5-5,0 мин, во время продувки металла азотом обеспечивали положение фурмы 1,5-4,0 м над уровнем металла. Измерение окисленности металла проводили до и после продувки металла азотом.

При выплавке стали по заявленному способу произошло снижение окисленности металла в конвертере перед выпуском из конвертера в среднем с 1500 ppm до 50 ppm, что привело к снижению удельного расхода ферросплавов и алюминия на 1,5 и 1,0 кг/т соответственно.

Таким образом, данное техническое решение соответствует критерию «новизна».

Анализ патентов и научно-технической информации не выявил использования новых существенных признаков, используемых в предлагаемом решении. Следовательно, предлагаемое изобретение соответствует критерию «изобретательский уровень».

Источники информации

[1] Патент RU №2289629 «Способ выплавки стали в конвертере» МПК⁸С21С5/28, опубл. 20.12.2006, бюл. №35.

[2] (Патент RU №2261920 «Способ ведения конвертерной плавки», МПК⁸ С 21С5/32, опубл. 10.10.2005, бюл. №28.

[3] Патент RU №2233339 «Способ производства стали», МПК⁸ С21С5/32, С21С7/00, опубл. 27.07.2004, бюл. №21.

[4] Патент RU №2465337 «Способ выплавки стали в кислородном конвертере», МПК⁸ С21С5/32, опубл. 27.10.2012, бюл. №30.

1. Способ выплавки стали в кислородном конвертере, включающий подачу в конвертер жидкого чугуна, металлолома и шлакообразующих материалов, продувку металла кислородом сверху через водоохлаждаемую фурму и слив расплава, отличающийся тем, что после завершения продувки металла кислородом перед его сливом в сталеразливочный ковш в конвертер присаживают углеродсодержащий материал в количестве, обеспечивающем связывание растворенного кислорода и кислорода из окиси железа, после чего проводят продувку металла инертным газом сверху через погружную фурму с интенсивностью 200-500 м³/мин, продолжительностью 1,5-5,0 мин, причём во время продувки металла инертным газом обеспечивают положение фурмы 1,5-4,0 м над уровнем металла.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве углеродсодержащего материала используют преимущественно коксик, или коксовый орешек, или угольный концентрат.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют инертный газ в виде азота и/или аргона.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к выплавке стали в конвертере с комбинированной продувкой. Способ включает завалку твердой металлошихты и заливку жидкого чугуна, продувку металла кислородом сверху и азотом снизу, подачу в конвертер шлакообразующих и железосодержащих материалов, при этом в процессе плавки в конвертер до начала периода интенсивного обезуглероживания металла дополнительно присаживают магнезиальный флюс в количестве 2-15 кг/т стали, содержащий, мас.%: оксид магния 40,0-70,0, оксид кремния 0,5-15,0, оксид кальция 1,0-15,0, оксид железа 0,1-5,0, потери при прокаливании 20,0-50,0, примеси - остальное.

Способ подготовки извести к выплавке стали в сталеплавильном агрегате // 2720279

Изобретение относится к способу подготовки извести к выплавке стали в сталеплавильном агрегате. Способ включает нагрев и обжиг известняка во вращающейся трубной печи, охлаждение получаемой извести и ее подачу в сталеплавильный агрегат, согласно изобретению для обжига используют известняк с общим содержанием марганца не менее 5%, обжиг которого осуществляют коксовым газом с теплотой сгорания не менее 3000 ккал/м3, с расходом 3500-5000 м3/час, в течение не менее 1,5 часов, при этом обжиг осуществляют при температурах 650-700°С в горячей головке печи и 550-650°С в холодной головке печи, полученную известь охлаждают до температуры не более 100°С в течение не более 60 мин.

Трансформируемая металлургическая печь и модульная металлургическая установка, включающая указанную печь, для осуществления технологических способов получения металлов в расплавленном состоянии, в частности стали или чугуна // 2718500

Изобретение относится к области металлургии, в частности к металлургической печи. Печь включает нижний кожух для жидкого металла и шлака, который установлен с возможностью наклона и снабжен отверстием для удаления шлака и сливным отверстием для слива расплавленного металла, и верхний кожух, расположенный съемным образом на нижнем кожухе и снабженный по меньшей мере одним впускным отверстием для ввода через него материала в твердом состоянии или в расплавленном состоянии, замыкающий свод для перекрытия сверху резервуара, который снабжен сквозным отверстием для по меньшей мере одного электрода и по меньшей мере одним загрузочным отверстием для загружаемого материала в твердом состоянии, при этом нижний кожух имеет диаметр D, а резервуар - общую высоту Н, составляющую от 0,70D до 1,25D, предпочтительно составляющую 0,70D-0,80D для электродуговой печи и 0,80D-1,25D для конвертера.

Способ выплавки стали в конвертере // 2716554

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к процессам выплавки стали в конвертере. Осуществляют подачу в конвертер металлошихты в виде жидкого чугуна и металлолома, шлакообразующих материалов, агломерата, продувку расплава кислородом сверху через фурму, изменение по ходу продувки положения фурмы над уровнем расплава в спокойном состоянии и расхода кислорода.

Способ элюирования кальция из сталеплавильного шлака и способ извлечения кальция из сталеплавильного шлака // 2713885

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при извлечении из сталеплавильного шлака элюированного кальция. В способе подвергают сталеплавильный шлак магнитному разделению для удаления из сталеплавильного шлака соединения, содержащего железо, подвергают сталеплавильный шлак гидратационной обработке и приводят сталеплавильный шлак, подвергнутый магнитному разделению и гидратационной обработке, в контакт с водным раствором, содержащим диоксид углерода.

Сталеплавильный шлак в качестве сырья для удобрения, способ производства сталеплавильного шлака в качестве сырья для удобрения, способ производства удобрения и способ применения удобрения // 2710404

Изобретения относятся к сельскому хозяйству. Сталеплавильный шлак в качестве сырья для удобрения содержит, в мас.%, P2O5: больше или равно 2% и меньше или равно 8%, MnO: больше или равно 3% и меньше или равно 10%, бор: больше или равно 0,005% и меньше 0,05%, всего железа: больше или равно 15% и меньше или равно 30%, CaO: больше или равно 29% и меньше 38%, SiO2: больше или равно 16% и меньше 22%, сера: больше или равно 0,1% и меньше или равно 0,6%, MgO: больше или равно 4% и меньше или равно 8%, и Al2O3: больше или равно 0,5% и меньше или равно 3%, причем доля растворимого P2O5 в P2O5 больше или равна 50%, доля растворимого в лимонной кислоте MnO в MnO больше или равна 80%, основность шлака, выраженная как (содержание CaO/содержание SiO2), больше 1,5 и меньше или равна 2,2, и насыпная плотность больше или равна 2,3 и меньше или равна 3,2.

Изобретения относятся к сельскому хозяйству. Сталеплавильный шлак в качестве сырья для удобрения содержит, мас.%, P2O5: больше или равно 2% и меньше или равно 8%, MnO: больше или равно 3% и меньше или равно 10%, бор: больше или равно 0,005% и меньше 0,05%, всего железа: больше или равно 7% и меньше 15%, CaO: больше или равно 38% и меньше или равно 48%, SiO2: больше или равно 22% и меньше или равно 30%, сера: больше или равно 0,1% и меньше или равно 0,6%, MgO: больше или равно 1% и меньше или равно 8% и Al2O3: больше или равно 0,5% и меньше или равно 3%, причем доля растворимого P2O5 в P2O5 больше или равна 50%, доля растворимого в лимонной кислоте MnO в MnO больше или равна 80%, основность шлака, выраженная как (содержание CaO/содержание SiO2), больше 1,5 и меньше или равна 2,2, и насыпная плотность больше или равна 1,9 и меньше или равна 2,8.

Способ производства стали // 2699468

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству стали в кислородных конвертерах с использованием в шихте горячебрикетированного железа (ГБЖ).

Способ выплавки стали в конвертере // 2674186

Изобретение относится к металлургии, в частности к выплавке стали в конвертере с комбинированной продувкой. В способе осуществляют продувку аргоном или углекислым газом в пульсирующем режиме с частотой 0,01-1,0 Гц, при этом в начале плавки сталь продувают снизу аргоном до его израсходования в количестве 0,3-5,0 м3/т стали, после чего осуществляют попеременную продувку стали снизу аргоном и углекислым газом.

Полупродукт для сталеплавильного производства // 2667929

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к получению полуфабриката в виде полупродукта для сталеплавильного производства. Полупродукт выполнен в виде стальной капсулы, наполненной окислами железа с содержанием железа не менее 55% и влажностью не более 12% и металлоломом крупностью не более 250 мм, причем массовая доля окислов железа в полупродукте составляет 10-70%.