Способ выплавки металла в кислородном конвертере

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству металла в кислородном конвертере. Осуществляют заливку жидкого чугуна, подачу в конвертер шлакообразующих материалов, продувку металла кислородом через фурму, слив металла из конвертера в сталеразливочный ковш, при этом величину коэффициента, влияющего на процесс массопереноса, задают в пределах 0,9-2,0, с/мм, и выбирают из условия отношения времени слива металла к внутреннему начальному диаметру летки. Изобретение позволяет увеличить массоперенос и производительность кислородного конвертера за счет рациональных значений внутреннего диаметра летки. 2 табл., 1 ил.

 

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству металла в кислородном конвертере.

Известно, что основной целью сталеплавильного агрегата является производство металла с максимальной производительностью сталеплавильного агрегата. Производительность кислородного конвертера определяется количеством плавок выплавляемых в единицу времени, например, в сутки, месяц или год.

Цикл плавки кислородного конвертера состоит из нескольких периодов:

1) завалка/заливка шихтовых материалов;

2) выплавка металла;

3) слив металла;

4) подготовка кислородного конвертера к плавке.

Повышение производительности кислородного конвертера возможно

за счет снижения времени какого-либо из представленных периодов цикла плавки.

Известен способ выплавки стали в кислородном конвертере [1] (патент RU № 2169197 «Способ производства стали в кислородном конвертере», МПК С21С 5/28, опубл. 20.06.2001, бюл. 17), включающий загрузку металлолома, извести, заливку чугуна, продувку ванны газообразным окислителем, где дополнительно производят загрузку железосодержащего продукта переработки отвальных шлаков, состоящего из металлической - 60% и шлаковой - 40% составляющих, причем шлаковая составляющая содержит оксиды кальция, кремния, магния, алюминия, марганца и железа, при этом расход извести определяют из выражения
Qизв = 12,5 + ([Si]чуг x 2,14 x Qчуг x В) х 0,01 - 0,1 х Qшл,

где:

[Si]чуг - содержание кремния в чугуне, %;

Qчуг - расход жидкого чугуна, т;

В - основность шлака, необходимая для получения выплавляемой марки стали;

Qшл - расход железосодержащего продукта переработки отвальных шлаков,

12.5, 2.14, 0.01, 0.1 - эмпирические коэффициенты, полученные опытным путем.

Недостатком данного способа является то, что, несмотря на описание технологии выплавки металла, отсутствуют временные параметры по производству полученного металла.

Наиболее близким к изобретению является сталевыпускной блок конвертера [2] (патент РФ № 81202 на полезную модель «Сталевыпускной блок конвертера», МПК С21С5/44, опубл. 10.03.2009, бюл. № 7), включающий сталевыпускной блок конвертера, выполненного из гнездовых блоков, служащих для установки блоков сквозных огнеупорных катушек, при этом, внешняя сторона катушек выполнена конической с углом уклона равным 5-30° и направлена сужающей частью внутрь конвертера.

Недостатком данного способа является: отсутствие рациональных геометрических параметров сталевыпускного блока конвертера (летки). Несмотря на увеличение стойкости и количества сливаемого металла, не представлены показатели по производительности данного узла.

Техническим результатом изобретения является увеличение массопереноса металла, которое приводит к увеличению производительности конвертера.

Указанный технический результат обеспечивается благодаря тому, что

в способе выплавки металла в кислородном конвертере, осуществляют заливку жидкого чугуна, подачу в конвертер шлакообразующих материалов, продувку расплава кислородом через фурму, слив металла из конвертера в сталеразливочный ковш, где величину коэффициента отношения времени слива металла к внутреннему начальному диаметру летки, определяют по формуле:

(1)

где: K – коэффициент производительности, с/мм;

t – время слива металла, с;

Dл – внутренний начальный диаметр летки, мм.

В способе выплавки металла в кислородном конвертере предусмотрены следующие отличия:

- определяют величину соотношения времени слива металла к внутреннему начальному диаметру летки по формуле (1):

- коэффициент K должен быть в пределах 0,9-2,0.

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого способа и достигаемым техническим результатом заключается в следующем.

Производительность кислородного конвертера выбирается из условия, что коэффициент K, определяют по формуле (1) ,тем самым обеспечивая улучшение процесса массопереноса.

Увеличение коэффициента K больше значения 2,0 приводит к увеличению времени слива металла.

Уменьшение коэффициента K меньше значения 0,9 приводит к частой замене леток, что приводит к уменьшению производительности.

Сущность изобретения поясняется чертежом:

Фиг. 1 – общая схема футеровки и леточного блока кислородного конвертера.

Леточный блок кислородного конвертера для осуществления способа выплавки металла состоит из: внутреннего начального диаметра летки - 1, леточного блока - 2, корпуса конвертера - 3, летки - 4.

Позицией Dл обозначен внутренний начальный диаметр летки.

Леточный блок 2 устанавливается на боковой стенке корпуса кислородного конвертера 3 с помощью сварки. В леточный блок 2 вставляется летка 4, имеющая внутренний начальный диаметр 1.

После выплавки металла производят его слив в сталеразливочный ковш.

Время слива металла зависит от внутреннего диаметра летки, чем больше внутренний диаметр летки Dл, тем быстрее происходит слив металла, а внутренний диаметр летки Dл зависит от толщины футеровки летки (табл. 1).

Футеровка летки в процессе ее эксплуатации изнашивается за счет эрозионного воздействия металла при сливе его из кислородного конвертера, поэтому достигая минимальных (критических) значений остаточной толщины футеровки летки, данный узел требует замены, на данную операцию требуется дополнительное время.

С помощью предлагаемого изобретения можно определить рациональный внутренний начальный диаметр летки, который обеспечит минимальное время слива металла при достаточном количестве операций по замене футеровки летки.

Расчетным путем установлено, что максимальная производительность кислородного конвертера достигается при соотношении времени слива металла к внутреннему начальному диаметру летки 0,9÷2,0.

Пример конкретного выполнения способа.

Испытание по технологии предлагаемого изобретения были осуществлены в конвертерном цехе № 1 АО «ЕВРАЗ Нижнетагильский металлургический комбинат».

Параметры предлагаемого способа выплавки металла в конвертере установлены экспериментальным путем. Плавки проводили по способу, взятому за прототип, и по предлагаемой технологии в конвертере емкостью 160 тонн.

В конвертер заливали чугун и осуществляли продувку металла кислородом. В начале продувки кислорода в конвертер присаживали 2/3 шлакообразующих материалов, а остальное количество 1/3 шлакообразующих материалов добавляли в процессе плавки. После завершения расчетного времени продувки плавки кислородом, произвели подъем кислородной фурмы. После окончания кислородной продувки углеродистый металл через летку сливали из конвертера в сталеразливочный ковш, а ванадиевый шлак оставляли в конвертере для накопления шлака от трех или четырех плавок. Слитый углеродистый металл передавали для выплавки стали в другой конвертер, а слитый в шлаковую чашу ванадиевый шлак разделывали на шлаковом дворе и отгружали переработчикам ванадиевого шлака.

Результаты испытания показаны в таблице 2.

Сопоставительный анализ приведенных результатов испытаний показывает, что производительность кислородного конвертера тем выше, чем меньше продолжительность слива углеродистого металла, зависящий от диаметра летки. Чем больше диаметр летки, тем скорость слива металла больше.

Коэффициент K выбирают таким образом, чтобы K был в пределах 0,9-2,0.

Технико-экономический эффект способа выплавки металла в кислородном конвертере заключается в увеличении массопереноса, увеличении производительности кислородного конвертера из-за рациональных значений внутреннего диаметра летки.

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 № 2169197 «Способ производства стали в кислородном конвертере», МПК С21С 5/28, опубл. 20.06.2001, бюл. № 17;

[2] патент РФ № 81202 на полезную модель «Сталевыпускной блок конвертера», МПК С21С5/44, опубл. 10.03.2009. бюл. № 7.

Таблица 1
Параметры Примеры
1 2 3 4 5 6
Внутренний диаметр летки, мм 120 135 150 165 180 195
Время слива углеродистого металла мин. 5,20 4,63 4,13 3,78 3,46 3,20
Толщина футеровки, мм 138,0 130,5 123,0 115,5 108,0 100,5

Таблица 2
Параметры Примеры
1 2 3 4 5 6
емкость кислородного конвертера, т 160 160 160 160 160 160
Продолжительность, мин
заливка чугуна 2 2 2 2 2 2
продувка кислородом 5 5 5 5 5 5
Время слива углеродистого металла мин. 5,20 4,63 4,13 3,78 3,46 3,20
слив шлака 3 3 3 3 3 3
подготовка конвертера 1,015 1,18 1,225 1,3 1,45 1,9
выход годных слитков по отношению массе жидкой стали (при непрерывной разливке стали) , % 96 96 96 96 96 96
Производительность конвертера, т/год 4978857 5106398 5257711 5353592 5414632 5346501

Способ выплавки металла в кислородном конвертере, включающий заливку в конвертер жидкого чугуна, подачу в конвертер шлакообразующих материалов, продувку расплава кислородом сверху через фурму, слив металла из конвертера в сталеразливочный ковш, отличающийся тем, что измеряют время слива металла и внутренний начальный диаметр летки и определяют величину отношения времени слива металла к внутреннему начальному диаметру летки по формуле:

, где

K - коэффициент, влияющий на процесс массопереноса, задают в пределах 0,9-2,0, с/мм;

t - время слива металла, с;

Dл - внутренний начальный диаметр летки, мм.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к металлургии, в частности, к опорной конструкции для аргонокислородного конвертера. Конвертер в опорной конструкции посредством опорных цапф установлен в трансмиссии с возможностью вращения или соответственно наклона и соединен с ней с возможностью совместного вращения.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при газодинамической отсечке конечного шлака при выпуске стали через горловину конвертера. Система содержит 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 симметрии корпуса конвертера.

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при выпуске технологических плавок из конвертера. Устройство содержит металлическую конструкцию в виде несущей трубы с двумя торцевыми подвижным и неподвижным фланцами, между которыми размещена стопорная пробка и аппликатор в виде трубки, при этом часть стопорной пробки имеет цилиндрическую форму, а другая часть выполнена в виде усеченного конуса, при этом упомянутый аппликатор выполнен с жестко установленным на расстоянии от его передней концевой части, достаточном для размещения стопорной пробки, фланцем, имеющим диаметр, соизмеримый с диаметром подвижного фланца стопорной пробки, к упомянутому фланцу аппликатора жестко прикреплены две короткие продольные пластины, расположенные в горизонтальной плоскости, и две длинные продольные пластины, расположенные в вертикальной плоскости, а на задней концевой части упомянутого аппликатора установлена трубчатая ручка для его удержания.

Конвертер // 2711692
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для выплавки стали в конвертере. Устройства для продувки кислородом жидкого компонента шихты, в частности чугуна, выполнены в виде распределенных в боковой стенке по внутреннему ободу конвертера инжекторов, расположенных на уровне расплава и выполненных в виде ультразвукового сопла Лаваля, окруженного кольцевой форсункой, образующей огибающую газовую струю, и направленных к поверхности расплава под углом не более 43°, при этом ультразвуковое сопло выполнено с возможностью подачи через него кислорода, ультразвуковая скорость которого больше (1,5х) скорости звука, а кольцевая форсунка выполнена с возможностью подачи через нее смеси сжатого воздуха и природного газа, при этом импульс подводимой через ультразвуковое сопло кислородной струи обеспечивает возможность проникновения кислородной струи в ванну расплавленного металла.

Изобретение относится к металлургической емкости, содержащей наружную стенку, по меньшей мере один присоединительный элемент для присоединяемого электрода и/или присоединяемого опорного элемента и по меньшей мере один транспондер, окруженный защитным корпусом и выполненный с возможностью считывания беспроводным способом.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для удаления закупорки в фурме для инжектирования твердых частиц в конвертере прямого плавления. Конвертер прямого плавления содержит ванну расплавленного металла и шлака и фурму для инжектирования твердых частиц, проходящую в конвертер прямого плавления, которая имеет выпускной конец, погруженный в расплавленный шлак.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для загрузки металлургического плавильного сосуда металлическим ломом. Устройство включает контейнер для приема металлического лома для его транспортировки к плавильной установке, имеющий на передней стороне разгрузочное отверстие для разгрузки металлического лома, ведущую к загрузочному отверстию плавильного сосуда направляющую систему для установленных с возможностью перемещения по направляющей системе из исходного положения (A) в загрузочное положение (B) транспортных салазок, выполненных с возможностью надвигания на них и снимания контейнера, расположенные на транспортных салазках и на контейнере, входящие друг с другом в зацепление при надвигании контейнера неподвижные стопорные элементы для предохранения контейнера от соскальзывания, опрокидывающее устройство, которое установлено на поворотной опоре с возможностью поворота вокруг проходящей поперек к продольному направлению направляющей системы оси поворота на направляющей системе и имеет по меньшей мере одно блокирующее устройство для установления разъемного соединения с геометрическим замыканием посредством зацепления по меньшей мере за один расположенный на контейнере ответный элемент.

Изобретение относится к области термометрии и может использовано для измерения температуры внутри вакууматора. Предложено устройство непрерывного измерения температуры, используемое в процессе Ruhrstahl-Heraeus (RH) для выполнения вакуумной дегазации между процессами изготовления стали в черной металлургии, и установка RH, включающая в себя устройство непрерывного измерения температуры.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к инжекторному устройству для пирометаллургической обработки металлов, металлических сплавов и/или шлаков в металлургическом агрегате или плавильном сосуде, например в электродуговой печи. Устройство содержит инжекторное приспособление для создания высокоскоростной струи из газовой струи кислорода и воспламененной струи смеси горючего газа и воздуха, в котором инжекторное приспособление содержит расположенный в сопловой головной части элемент в виде сопла Лаваля для создания газовой струи кислорода и в котором создается смесь горючего газа и воздуха с помощью смесительного элемента для смешивания горючего газа и воздуха, при этом элемент в виде сопла Лаваля и смесительный элемент совместно расположены друг за другом с возможностью разъединения вдоль средней продольной оси инжекторного приспособления и образования кольцевого зазора между сопловой головной частью и элементом в виде сопла Лаваля, при этом в кольцевой зазор входят канал горючего газа и воздушный канал смесительного элемента.

Изобретение относится к обработке расплавленного металла посредством инжектирования реагентов или газа в расплавленный металл через инжекционную фурму. Устройство содержит вращательный привод, транспортировочную трубу и шарнирное соединение.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве кислотоустойчивой трубопроводной стали высокой чистоты. Предварительно нагревают расплавленное железо, удерживают кислород в конвертере в состоянии высокого содержания углерода и низкого содержания кислорода, выполняют обезуглероживание в циркуляционном вакууматоре, сплавление в циркуляционном вакууматоре и вакуумную дегазацию, предотвращают повышение содержания углерода и осуществляют процесс быстрой десульфуризации и шлакования расплавленного железа в рафинировочной ковшовой печи.
Наверх