СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В КОНВЕРТЕРЕ Российский патент 1998 года по МПК C21C5/28 

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к выплавке стали в конвертере.

Наиболее близким по технической сущности является способ выплавки стали в конвертере, включающий загрузку в конвертер металлолома, заливку в него чугуна, продувку конвертера сверху через погружную фурму, подачу в расплав шлакообразующих материалов, в том числе извести, твердого конвертерного шлака предыдущих плавок и доломита, изменение в процессе продувки высоты положения фурмы относительно уровня ванны расплава в спокойном состоянии. При переделе низкомарганцовистых чугунов твердый шлак вводят в конвертер во время завалки вместо части извести в количестве от 6 до 20 кг/т стали.

Недостатком известного способа является невозможность обеспечения по ходу продувки конвертера необходимой вязкости шлака. Это объясняется тем, что в известном способе все технологические приемы по изменению количества вводимых в конвертер извести, твердого конвертерного шлака и доломита, а также изменение положения фурмы относительно уровня ванны в спокойном состоянии одновременно производят в одном направлении: в большую или меньшую сторону. В этих условиях жидкоподвижность шлака становится или чрезмерно большой или чрезмерно малой, что приводит к нарушению процесса выплавки стали, к выплескам расплава из конвертера, ускоренному износу футеровки конвертера, к снижению производительности процесса выплавки стали.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в повышении производительности процесса выплавки стали в конвертере, повышении стойкости футеровки, а также в сокращении выплесков расплава из конвертера и повышении выхода жидкой стали за счет сокращения выплесков и снижения угара железа по ходу продувки.

Указанный технический эффект достигают тем, что способ выплавки стали в конвертере включает загрузку в конвертер металлолома, заливку в него чугуна, продувку расплава кислородом сверху через водоохлаждаемую фурму, подачу в конвертер шлакообразующих материалов в виде извести, доломита и твердого конвертерного шлака, изменение в процессе продувки высоты положения фурмы относительно уровня ванны расплава в спокойном состоянии.

В первый период продувки расплава фурму устанавливают на высоте H₁ над уровнем расплава, равной 50-65 калибров сопел фурмы, а по истечении 0,2-0,4 всего времени продувки фурму опускают до высоты H₂, определяемой по зависимости:
;
где
H₁ - начальное значение высоты положения фурмы, м;
H₂ - уменьшенная величина высоты положения фурмы над уровнем ванны после 1-го периода продувки, м;
A - эмпирический коэффициент, учитывающий изменение рабочего объема конвертера вследствие износа его футеровки в процессе эксплуатации от плавки к плавке, равной 1.0-1.1, безразмерный;
M - расход извести на всю плавку, т/т расплава;
N - содержание оксида магния в шлакообразующих материалах на всю плавку, т/т расплава;
Q - расход твердого конвертерного шлака на всю плавку, т/т расплава;
K - эмпирический коэффициент, учитывающий физико-химические закономерности образования и наведения шлака посредством присадки в расплав извести, доломита и твердого шлака, равный 0,7-1,0, безразмерный;
и удерживают фурму на высоте H₂.

Соотношение M/N и M/Q устанавливают соответственно в пределах 1,5-70 и 1,5-35. Фурму удерживают на высоте H₂ в течение 0,5-0,7 всего времени продувки, после чего фурму опускают до высоты H₂, определяемой по зависимости:
H₃ = (0,15-0,7)(H₁ - H₂).

и удерживают фурму на этой высоте до окончания продувки.

Повышение производительности процесса выплавки стали в конвертере будет происходить вследствие обеспечения необходимой вязкости шлака, его своевременного образования по ходу продувки. Повышение стойкости футеровки конвертера будет происходить вследствие обеспечения необходимого содержания в шлаке доломита по отношению к другим шлакообразующим составляющих добавок, а также оптимального содержания FeO в конвертерных шлаках.

Сокращение выплесков расплава из конвертера и снижение угара железа будет происходить вследствие обеспечения необходимого значения вязкости шлака по ходу продувки расплава в конвертере.

Диапазон значений эмпирического коэффициента K в пределах 0,7-1,0 объясняется физико-химическими закономерностями образования и наведения шлака в процессе продувки расплава. При меньших значениях количество шлака будет превосходить допустимые пределы. При больших значениях количество шлака будет ниже допустимых пределов.

Указанный диапазон устанавливают в прямой зависимости от величины соотношения (M+N)/(Q+M+N).

Диапазон значений отношения M/N и M/Q в пределах соответственно 1,5-70 и 1,5-35 объясняется физико-химическими закономерностями образования шлака различной вязкости, а также закономерностями износа футеровки конвертера. При меньших значениях вязкость шлака будет превосходить допустимые пределы. При больших значениях будет происходить интенсивный износ футеровки конвертера вследствие малого содержания в шлаке доломита.

Указанный диапазон устанавливают в прямой зависимости от емкости конвертера.

Диапазон значений эмпирического коэффициента A в пределах 1,0-1,1 объясняется физико-химическими закономерностями износа футеровки конвертера в процессе его эксплуатации от плавки к плавке. Величина A=1 устанавливается при новой футеровке конвертера. Величина A= 1,1 устанавливается в конце кампании футеровки конвертера после выплавки определенного количества плавок.

Указанный диапазон устанавливают в прямой зависимости от емкости конвертера.

Диапазон величины высоты установки фурмы в начальный период продувки над уровнем спокойной ванны в пределах 50-65 калибров сопл фурмы объясняется физико-гидравлическими закономерностями взаимодействия струй кислорода с ванной расплава. При меньших значениях не будет обеспечиваться необходимая интенсивность образования FeO в начальном конвертерном шлаке. При больших значениях будут происходить выносы шлака из горловины конвертера.

Указанный диапазон устанавливают в прямой зависимости от емкости конвертера.

Диапазон значений выдержки фурмы на первоначальной высоте H₁ над уровнем спокойной ванны в пределах 0,2-0,4 всего времени продувки объясняется физико-химическими закономерностями образования и наведения шлака в конвертере. При меньших значениях не будет образовываться необходимое количество жидкого шлака. При больших значениях будет происходить переокисление шлака и замедление скорости обезуглероживания, что приведет к снижению стойкости футеровки конвертера.

Указанный диапазон устанавливают в прямой зависимости от емкости конвертера.

Диапазон величины времени выдержки фурмы на высоте H₂ в пределах 0,5-0,7 всего времени продувки объясняется физико-химическими закономерностями процесса продувки и выплавки стали. При меньших значениях будут происходить выплески расплава из конвертера. При больших значениях будет происходить угар железа в процессе продувки расплава.

Указанный диапазон устанавливают в обратной зависимости от емкости конвертера.

Диапазон значений эмпирического коэффициента в пределах (0,15-0,7) объясняется физико-химическими закономерностями продувки и выплавки стали. При меньших значениях будет происходить угар железа в расплаве сверх допустимых значений. При больших значениях будет происходить заметалливание и сгорание фурмы.

Указанный диапазон устанавливают в прямой зависимости от емкости конвертера.

Анализ научно-технической и патентной литературы показывает отсутствие совпадения отличительных признаков заявляемого 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. В процессе выплавки стали марки 08Ю в конвертер загружают металлолом, заливают в него жидкий чугун, продувают расплав кислородом сверху через водоохлаждаемую фурму. В процессе выплавки в конвертер подают шлакообразующие материалы в виде извести, доломита и твердого конвертерного шлака от предыдущих плавок, а также изменяют положение фурмы относительно уровня ванны расплава в спокойном состоянии.

В первый период продувки расплава фурму устанавливают на высоте H₁ над уровнем расплава, равной 50-65 калибров сопел фурмы, а по истечении 0,2-0,4 всего времени продувки фурму опускают до высоты H₂, определяемой по зависимости:
;
где
H₁ - начальное значение высоты положения фурмы, м;
H₂ - уменьшенная величина высоты положения фурмы над уровнем ванны после 1-го периода продувки, м;
A - эмпирический коэффициент, учитывающий изменение рабочего объема конвертера вследствие износа его футеровки в процессе эксплуатации от плавки к плавке, равной 1.0-1.1, безразмерный;
M - расход извести на всю плавку, т/т расплава;
N - содержание оксида магния в шлакообразующих материалах на всю плавку, т/т расплава;
Q - расход твердого конвертерного шлака на всю плавку, т/т расплава;
K - эмпирический коэффициент, учитывающий физико-химические закономерности образования и наведения шлака посредством присадки в расплав извести, доломита и твердого шлака, равный 0,7-1,0, безразмерный;
и удерживают фурму на высоте H₂.

Соотношение M/N и M/Q устанавливают в пределах соответственно в пределах 1,5-70 и 1,5-35. Фурму удерживают на высоте H₂ в течение всего времени продувки, после чего фурму опускают до высоты H₂, определяемой по зависимости:
H₃ = (0,15-0,7)(H₁ - H₂)
и удерживают фурму на этой высоте до окончания продувки.

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

В первом примере вследствие избытка доломита образуется чрезмерно густой шлак. Кроме того, при избытке конвертерного шлака уменьшается интенсивность дефосфорации расплава вследствие его высокого содержания в твердом конвертерном шлаке.

В пятом примере вследствие малого количества подаваемого доломита снижается стойкость футеровки конвертера. Кроме того, вследствие малого количества подаваемого твердого конвертерного шлака замедляется интенсивность шлакообразования, что приводит к увеличению выносов металла из конвертера.

В оптимальных примерах 2-4 из-за установления необходимых технологических параметров повышается производительность процесса выплавки стали в конвертере вследствие обеспечения необходимой вязкости шлака, его своевременного образования по ходу продувки. Вследствие обеспечения необходимого содержания в шлаке доломита по отношению к другим шлакообразующим составляющим повышается стойкость футеровки конвертера. Вследствие обеспечения необходимого значения вязкости шлака по ходу продувки расплава в конвертере сокращаются выплески расплава из него.

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к выплавке стали в конвертере. Технический эффект при использовании изобретения заключается в повышении производительности процесса выплавки стали в конвертере, повышении стойкости футеровки, сокращении выплесков расплава из конвертера, снижение угара железа по ходу продувки и повышении выхода жидкой стали. Способ выплавки стали в конвертере включает загрузку в конвертер металлолома, заливку в него чугуна, продувку расплава кислородом сверху через водоохлаждаемую фурму, подачу в конвертер шлакообразующих материалов в виде извести, доломита и твердого конвертерного шлака, изменение в процессе продувки высоты положения фурмы относительно уровня ванны расплава в спокойном состоянии. В первый период продувки расплава фурму устанавливают на высоте Н₁ над уровнем расплава, равной 50-65 калибров сопел фурмы. По истечении 0,2-0,4 всего времени продувки фурму опускают до высоты H₂, определяемой по зависимости, указанной в формуле изобретения, удерживают на высоте Н₂ в течение 0,5 - 0,7 всего времени продувки, после чего фурму опускают до высоты Н₃, определяемой по зависимости H₃ = (0,15 - 0,7)(H₁ - Н₂)) и удерживают фурму на этой высоте до окончания продувки. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ выплавки стали в конвентере, включающий загрузку в конвертер металлолома, заливку в него чугуна, продувку расплава кислородом сверху через водоохлаждаемую фурму, подачу в конвертер шлакообразующих материалов в виде извести, доломита и твердого конвертерного шлака, изменение в процессе продувки высоты положения фурмы относительно уровня ванны расплава в спокойном состоянии, отличающийся тем, что в первый период продувки расплава фурму устанавливают на высоте H₁ над уровнем расплава, равной 50 - 65 калибрам сопл фурмы, а по истечении 0,2 - 0,4 всего времени продувки фурму опускают до высоты H₂, определяемой по зависимости;

где H₂ - уменьшенная величина высоты положения фурмы над уровнем ванны после первого периода продувки, м;
H₁ - начальное значение высоты положения фурмы, м;
A = 1,0 - 1,1, эмпирический коэффициент, учитывающий изменение рабочего объема конвертера вследствие износа его футеровки в процессе эксплуатации от плавки к плавке;
M - расход извести на всю плавку, т/т расплава;
N - содержание оксида магния в шлакообразующих материалах на всю плавку, т/т расплава;
Q - расход твердого конвертерного шлака на всю плавку, т/т расплава;
K = 0,7 - 1,0, эмпирический коэффициент, учитывающий физико-химические закономерности образования и наведения шлака посредством присадки в расплав извести, доломита и твердого шлака;
и удерживают фурму на высоте H₂
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что соотношение M/N и M/Q устанавливают соответственно в пределах 1,5 - 70,0 и 1,5 - 35,0. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что фурму удерживают на высоте H₂ в течение 0,5 - 0,7 всего времени продувки, после чего фурму опускают до высоты H₃, определяемой по зависимости
H₃ = (0,15 - 0,7)(H₁ - H₂),
и удерживают фурму на этой высоте до окончания продувки.