СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В КОНВЕРТЕРЕ Российский патент 1997 года по МПК C21C5/28 C21C5/35 

Изобретение относится к металлургии, в частности к выплавке стали в конвертере с комбинированной продувкой.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ выплавки стали в конвертере, включающий загрузку в конвертер скрапа, заливку жидкого чугуна, продувку расплава кислородом сверху и углекислым газом, азотом или аргоном снизу через донные фурмы.

Недостатком известного способа является недостаточная стабильность процесса донной продувки расплава в конвертере. Это объясняется тем, что в начале выплавки стали в конвертере подача углекислого газа приводит к "закозлению" донных фурм затвердевшим металлом, что приводит к выходу их из строя. Это происходит потому, что взаимодействие углекислого газа с металлом сопровождается поглощением тепла, что приводит к снижению температуры расплава в районе фурм. В начале плавки "закозление" донных фурм наиболее вероятно, так как металл еще холодный. В результате снижается доля плавок, проведенных с донной продувкой углекислым газом.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в повышении стабильности процесса выплавки стали в конвертере с комбинированной продувкой и в увеличении доли плавок с применением донной продувки.

Технический эффект достигается тем, что способ выплавки стали в конвертере включает загрузку в конвертер скрапа, заливку жидкого чугуна, продувку расплава кислородом сверху и углекислым газом, азотом или аргоном снизу через донные фурмы.

В начале плавки расплав продувают снизу азотом или аргоном течение времени, определяемом по зависимости: τ (1000 5000)/A•t; где t - время продувки расплава азотом или аргоном снизу, мин; A доля жидкого чугуна в завалке, безразмерная; t температура жидкого чугуна, ^o.C; (1000 - 5000) эмпирический коэффициент, учитывающий интенсивность кислородной продувки и содержание кремния в чугуне, мин ^o C; а по истечении этого времени через донные фурмы подают углекислый газ.

Повышение стабильности процесса выплавки стали в конвертере с комбинированной продувкой и увеличение доли плавок с применением донной продувки будет происходить вследствие подачи через донные фурмы в начальный период плавки нейтрального газа в виде аргона или азота. В этих условиях в течение определенного времени t происходит предварительный разогрев металла, нагрев донных фурм и футеровки конвертера до необходимой температуры. В этот начальный период отсутствует "закозление" донных фурм переохлажденным расплавом. Последующая подача углекислого газа не приводит к "закозлению" донных фурм вследствие повышения до необходимости значения температуры расплава и футеровки.

Диапазон значений эмпирического коэффициента в пределах 1000 5000 объясняется физико-химическими закономерностями продувки жидкого чугуна нейтральным газом через донные фурмы. При меньших значениях будет происходить "закозление" донных фурм вследствие охлаждения расплава при его взаимодействии с CO₂. При больших значениях будет происходить перерасход дорогостоящего аргона или будет происходить чрезмерное насыщение металла азотом из-за его поглощения металлом.

Указанный диапазон устанавливают в обратной зависимости от содержания кремния в чугуне и в прямой зависимости от расхода нейтрального газа.

Последующий переход и подачу через донные фурмы углекислого газа объясняется его дешевизной по сравнению с аргоном и устранением насыщения расплава азотом. Кроме того, при вдувании в расплав диоксид углерода реагирует с углеродом металла по реакцииCO₂} + [C] 2[CO] вследствие чего объем газа увеличивается, что приводит к интенсификации процесса перемешивания металла. Указанная реакция эндотермична, что обеспечивает охлаждающий эффект и образование в выходном сечении донной фурмы грибовидных настылей, обладающих защитным действием.

Анализ научно-технической и патентной литературы показывает отсутствие совпадения отличительных признаков предлагаемого способа с признаками известных технических решений. На основании этого делается вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

Ниже дан вариант осуществления изобретения, не исключающий другие варианты в пределах формулы изобретения.

Способ выплавки стали в конвертере осуществляют следующим образом.

Пример. Перед выплавкой стали в конвертер загружают скрап, заливают в него чугун, продувают расплав кислородом сверху и нейтральным газом азотом снизу или аргоном через донные фурмы.

В начале плавки расплав продувают снизу азотом или аргоном в течение времени t, определяемого по зависимости:
t = (1000-5000)/A•t;
где τ время продувки расплава азотом или аргоном снизу, мин;
A доля жидкого чугуна в завалке, безразмерная;
t температура жидкого чугуна, ^oC;
(1000 5000) эмпирический коэффициент, учитывающий интенсивность кислородной продувки и содержание кремния в чугуне, мин ^oC.

По истечение этого времени через донные фурмы подают углекислый газ.

В таблице приведены примеры осуществления способа выплавки стали в конвертере с различными технологическими параметрами.

В первом примере вследствие большого времени подачи нейтрального газа в начале плавки происходит перерасход аргона или насыщение металла азотом в случае его применения.

В пятом примере вследствие малого времени подачи аргона или азота в начале плавки происходит "закозление" донных фурм переохлажденным металлом.

В шестом примере, прототипе, вследствие подачи углекислого газа с самого начала плавки через донные фурмы происходит их "закозление" и прекращение донной продувки.

В примерах 2 4 вследствие подачи аргона или азота через донные фурмы в начале процесса выплавки стали в течение оптимального времени устраняется "закозление" донных фурм переохлажденным металлом, экономится расход аргона и устраняется насыщения металла азотом в случае его применения.

Применение способа позволяет увеличить долю плавок с донной продувкой нейтральным газом на 40 50%

Использование: металлургия, в частности выплавка стали в конвертере с комбинированной продувкой. Технический эффект при использовании изобретения заключается в повышении стабильности процесса выплавки стали в конвертере комбинированной продувкой и в увеличении доли плавок с применением донной продувки. Сущность изобретения: способ выплавки стали в конвертере включает загрузку в конвертер скрапа, заливку в него жидкого чугуна, продувку расплава кислородом сверху и снизу через донные фурмы углекислым газом, азотом или аргоном. В начале плавки расплав продувают снизу азотом или аргоном в течение времени τ, определяемого по зависимости τ = (1000 - 5000)/A • t, где τ - время продувки расплава азотом или аргоном снизу, мин; A - доля жидкого чугуна в завалке, безразмерная; t - температура жидкого чугуна, ^oC; (1000 - 5000) - эмпирический коэффициент, учитывающий интенсивность кислородной продувки и содержание кремния в чугуне, мин . ^oC. По истечение этого времени через донные фурмы подают углекислый газ. 1 табл.

Способ выплавки стали в конвертере, включающий загрузку в конвертер скрапа, заливку жидкого чугуна, продувку расплава кислородом сверху и углекислым газом, азотом или аргоном снизу через донные фурмы, отличающийся тем, что в начале плавки расплав продувают снизу азотом или аргоном в течение времени, определяемого по зависимости
τ = (1000 - 5000)/A•t,
где τ - время продувки расплава азотом или аргоном снизу, мин;
А доля жидкого чугуна в завалке, безразмерная;
t температура жидкого чугуна, ^oС;
(1000 5000) эмпирический коэффициент, учитывающий интенсивность кислородной продувки и содержание кремния в чугуне, мин•^oС,
а по истечении этого времени через донные фурмы подают углекислый газ.