СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В КОНВЕРТЕРЕ Российский патент 1995 года по МПК C21C5/28 

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее способам выплавки стали в конвертере с увеличенной долей лома в шихте.

Известен способ выплавки стали с предварительным нагревом лома в конвертере, включающий завалку лома, ввод углеродсодержащего материала, нагрев шихты газокислородным факелом, заливку чугуна и продувку кислородом до стали (повышение эффективности применения углей для снижения расхода чугуна в конвертерах) [1]
Основным недостатком известного способа является неравномерность нагрева лома в конвертере, в местах внедрения газокислородного факела наблюдается проплавление шихты, окисление железа и образование высокоактивной жидкой фазы. Для ее нейтрализации требуются специальные технологические меры. Это удлиняет цикл плавки, снижает производительность конвертера. Кроме того, происходит охлаждение лома, снижается эффективность использования тепла топлива. Наблюдается повышенный износ футеровки конвертера и увеличение содержания серы в металле.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ выплавки стали в конвертере, включающий завалку металлолома, части извести, заливку чугуна, их нагрев подачей топливно-кислородного факела, ввод остальной части извести в процессе нагрева шихты, продувку расплава кислородом [3]
Основными недостатками указанного способа являются удлинение цикла плавки, повышенные расходы кислорода и топлива, относительно невысокое содержание лома в металлошихте. При этом сильно перегревается футеровка конвертера и снижается ее стойкость.

Цель изобретения повышение производительности конвертера, снижение удельного расхода чугуна, увеличение срока службы футеровки конвертера, увеличение выхода годного и степени десульфурации металла.

Это достигается тем, что в способе выплавки стали, включающем завалку металлолома, части извести, заливку чугуна, их нагрев путем подачи топливно-кислородного факела, продувку расплава кислородом, по изобретению в процессе нагрева шихты дополнительно равномерно присаживают углеродсодержащий материал одновременно с вводом извести, при этом расход углерода в углеродсодержащем материале поддерживают в количестве 11-21 кг/т металлолома, кроме того, до нагрева шихты известь вводят в количестве 20-35 кг/т металлошихты, а суммарный расход кислорода на нагрев шихты составляет 36-48 м³/т металлолома при коэффициенте избытка кислорода 0,98-1,1.

Предварительный нагрев всей шихты в соответствии с изобретением позволяет до начала кислородной продувки подготовить достаточно активный основной шлак с высокой серопоглотительной способностью, растворить часть металлолома и науглеродить расплав до насыщения, т.е. создать также технологические условия, которые обеспечивают "горячее" начало продувки, раннее шлакообразование и десульфурацию металла, спокойный ход продувки без выбросов металла, сокращение цикла плавки.

Опытами установлено, что нагрев шихты топливно-кислородным факелом целесообразно проводить с коэффициентом избытка кислорода, равным 0,98-1,10.

Нагрев шихты с коэффициентом избытка кислорода менее 0,98 (технология N 3 в таблице) нецелесообразен, т.к. наблюдается потеря несгоревшего топлива с отходящими газами, что снижает эффективность нагрева и, следовательно, увеличивает удельный расход чугуна, т.е. не достигается поставленная цель.

Нагрев шихты с коэффициентом избытка больше 1,1 (технология N 6 в таблице) нецелесообразен, т.к. происходит чрезмерно интенсивное окисление кремния чугуна и образование агрессивного шлака по отношению к огнеупорам конвертера, что увеличивает их износ, сокращает срок службы футеровки, т.е. не достигается поставленная цель.

Режим нагрева шихты в целом определяется суммарным расходом кислорода на нагрев, причем его расход должен составлять 35,0-48,0 м³/т металлолома.

Снижение суммарного расхода кислорода ниже 35,0 м³/т металлолома нецелесообразно, т.к. это приводит к "холодной" плавке, т.е. температура стали на повалке ниже нижнего предела требуемой температуры. Это влечет дополнительную додувку металла по температуре и, следовательно, увеличивает цикл плавки, снижает срок службы футеровки из-за дополнительного ее износа, т.е. не достигается поставленная цель (технология N 7 в таблице).

Увеличение суммарного расхода кислорода выше 48,0 м³/т металлолома также нецелесообразно, т. к. при этом происходит перегрев металла выше верхнего предела требуемой температуры стали на повалке, что вызывает необходимость к дополнительному охлаждению плавки и, следовательно, к увеличению за счет этой операции цикла плавки и соответственно производительности агрегата, т. е. не достигается поставленная цель (технология N 10 в таблице).

Присадку извести целесообразно производить в два этапа до начала нагрева в количестве 20-35 кг/т металлошихты и по ходу нагреве шихты, подавая ее равномерно и одновременно с углеродсодержащими добавками.

Присадка извести в количестве более 35 кг/т металлошихты до начала нагрева нецелесообразна в связи с ухудшением условий нагрева металлической части шихты, при этом снижается эффективность использования топлива, увеличивается удельный расход чугуна, т.е. не достигается поставленная цель.

Присадка извести менее 20 кг/т металлошихты также нецелесообразна в связи с неудовлетворительным начальным шлакообразованием, при этом ухудшается десульфурация стали, снижается срок службы футеровки конвертера, т.е. не достигается поставленная цель.

Остальную часть извести целесообразно подавать равномерно, исключая локальное переохлаждение ванны по ходу нагрева; это обеспечивает стабильность режима нагрева; высокую эффективность использования топлива. Присадку всей извести, требуемой на плавку, целесообразно производить до начала кислородной продувки.

Во время нагрева шихты целесообразно равномерно подавать углеродсодержащие материалы в количестве 11-21 кг/т металлолома.

Присадка углеродсодержащего материала более 21 кг/т металлолома нецелесообразна, т. к. при этом происходит перегрев стали выше верхнего предела требуемой температуры, что влечет дополнительное охлаждение и, следовательно, удлинение цикла плавки, и уменьшение производительности агрегата, т. е. не достигается поставленная цель.

Присадка углеродсодержащего материала менее 11 кг/т металлолома нецелесообразна, т. к. это приводит к "холодной" плавке, т.е. к температурам ниже нижнего предела требуемой температуры, что влечет дополнительную додувку и, следовательно, удлиняет цикл плавки, снижает при этом производительность агрегата и срок службы футеровки, т.е. не достигается поставленная цель.

Предлагаемое изобретение реализуется следующим образом. В 250 т конвертере был проведен ряд исследований по предлагаемому изобретению, количество которых определялось числом параметров, заполненных в формуле изобретения и прототипом (таблица).

П р и м е р технологии по средним значениям. В 250 т конвертер заваливали 100 т металлолома, 7,4 т извести (27,5 кг/т металлошихты), заливали 170 т чугуна с температурой 1320^оС следующего химического состава: [Si] 0,8% [Mn] 0,10% [S]0,045% После этого производили нагрев шихты газокислородным факелом (расход природного газа 400 м³/мин, кислорода 832 м³/мин) с коэффициентом избытка кислорода, равным 1,04, в течение 5 мин. Суммарный расход кислорода составил 4150 м³ (41,5 м³/т металлолома). По ходу нагрева шихты известь присаживали дозированно равномерно с весов в количестве 10,6 т. Одновременно равномерно присаживали уголь в количестве 2,0 т (16 кг/т металлолома).

После чего расплав продували кислородом с расходом 950 м³/мин в течение 11,2 мин. Получили сталь следующего состава: C 0,08% [S] 0,025% Т 1630^оС, цикл плавки составил 42 мин, коэффициент распределения серы 4,57, максимальный локальный износ футеровки составил 1,5 мм на плавку, масса плавки 244,9 т, выход годного 90,7% удельный расход чугуна 693,8 кг/т стали.

Анализ таблицы показывает, что реализация предлагаемого способа в сравнении с прототипом позволяет снизить расход чугуна на 20,2% кг/т стали, повысить выход годного на 2,5% уменьшить расход огнеупоров, повысить производительность агрегата.

Использование: в кислородно-конвертерном способе получения стали с повышенной долей лома в шихте. Сущность изобретения: в конверт подают лом, часть извести и заливают чугун, проводят совместный нагрев всей шихты газокислородным факелом с коэффициентом избытка кислорода, равным 0,98 - 1,10, с суммарным расходом кислорода на нагрев 36-48 м³/т лома и известь присаживают до начала нагрева в количестве 20 - 35 кг/т металлошихты. Остальную часть извести присаживают совместно с углеродсодержащим материалом при расходе углерода, равном 11 - 21 кт/т лома. 1 табл.

СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В КОНВЕРТЕРЕ, включающий завалку металлолома, части извести, заливку чугуна, их нагрев путем подачи топливно-кислородного факела, ввод остальной части извести в процессе нагрева шихты, продувку расплава кислородом, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности конвертера, снижения удельного расхода чугуна, увеличения срока службы футеровки конвертера, выхода годного и степени десульфурации металла, в процессе нагрева шихты дополнительно равномерно присаживают углеродсодержащий материал одновременно с вводом извести, при этом расход углерода в углеродсодержащем материале поддерживают в количестве 11-21 кг/т металлолома, кроме того, до нагрева шихты известь вводят в количестве 20-35 кг/т металлошихты, а суммарный расход кислорода на нагрев шихты составляет 36-48 м³/т металлолома, при коэффициенте избытка кислорода 0,98-1,1.