СПОСОБ ПЕРЕДЕЛА НИЗКОМАРГАНЦОВИСТОГО ЧУГУНА В КОНВЕРТЕРЕ Российский патент 1998 года по МПК C21C5/28 

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к производству стали в кислородных конвертерах, и может быть использовано при переделах низкомарганцовистого чугуна.

Снижение содержания марганца в передельном чугуне позволяет уменьшить безвозвратные потери марганца, снизить удельный расход материальных и энергетических ресурсов в аглодоменном комплексе [1].

Однако передел низкомарганцовистого чугуна сопровождается ухудшением технико-экономических показателей конвертерного процесса. Основная трудность передела низкомарганцовистого чугуна ([Мп]≤0,3%) проявляется в неудовлетворительном процессе шлакообразования на начальном этапе продувки и свертывании шлака в период интенсивного окисления углерода. Неудовлетворительный ход шлакообразования при продувке низкомарганцовистого чугуна приводит к увеличению выноса и выбросов металла, снижению выхода годной стали и стойкости футеровки, к заметалливанию фурмы, горловины конвертера, зарастанию кессона и повышению расхода жидкого чугуна.

На данном этапе развития существует много способов продувки маломарганцовистого чугуна. В основе их лежит применение в конвертере различных шлакообразующих материалов.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ выплавки стали, включающий продувку чугуна кислородом, присадку извести и железофлюса в количестве 40 - 70 кг/т стали. Согласно разработанной авторами технологии передела маломарганцовистого чугуна на первой минуте продувки присаживают 50% железофлюса от его общего расхода на плавку, остальной железофлюс присаживают двумя равными порциями в первой половине продувки через равные интервалы времени, а известь присаживают двумя равными порциями, первую порцию вводят перед первой порцией железофлюса, вторую перед третьей присадкой железофлюса. Присаживаемый железофлюс и известь на плавку берут в соотношении 0,5 - 1,4 [2].

Однако по предлагаемой авторами [2] технологии невозможно сбалансировать тепловой баланс конвертерной плавки из-за повышенного расхода железофлюса и извести при конечной остановности шлака CaO/SiO₂ = 3,0 на металлошихте с содержанием лома 20 - 25%. Анализ экспериментальных данных изобретения [2] показал, что все рекомендованные удельные расходы железофлюса на плавку получены на основании опытных плавок в 10-тонном конвертере при 100%-ном содержании жидкого чугуна в металлошихте конвертера. Так, расчеты показывают, что полученная конечная основность шлака CaO/SiO₂ = 3,0 при работе 300-тонного конвертера на металлошихте, состоящей из 85 т металлического лома и 265 т жидкого чугуна с содержанием 0,6% кремния, суммарный расход железофлюса и извести при удельных расходах железофлюса 40 и 70 кг/т стали составит 31 и 36 т против 23 т извести при ее использовании в качестве единственного шлакообразующего материала.

Задача, на решение которой направлено изобретение,- интенсификация процесса шлакообразования, предотвращение заметалливания фурм и горловины конвертера, экономия материальных ресурсов и повышение производительности.

Это достигается тем, что по способу передела маломарганцовистого чугуна в конвертере, включающему заливку чугуна в конвертер, продувку кислородом, присадку извести и железооксидных материалов в виде углеродосодержащего комплексного флюса (УКФ) [3, 4], которые присаживают перед заливкой чугуна в количестве, обеспечивающем получение к моменту окисления кремния основности шлака CaO/SiO₂, равной 2,0, при отношении в нем FeO/SiO₂, равном 0,3, и после устойчивого зажигания ванны плавку ведут при нижнем положении фурмы над уровнем металла в спокойном состоянии.

На основании экспериментов установлено, что конвертерные шлаки с основностью 1,9 - 2,1 и отношением в нем FeO/SiO₂ ≥ 0,3 характеризуются повышенной ассимилирующей способностью, легкоплавкостью, высоким окислительным потенциалом и высокими рафинирующими свойствами.

Необходимое количество извести для получения заданной конечной основности шлака присаживают двумя равными порциями в первой половине конвертерной плавки. Легкоплавкий углерод, содержащий комплексный флюс (t_пл = 1200 - 1260^oC), в процессе заливки чугуна и зажигания конвертерной ванны расплавляется с образованием ферритнокальциевого расплава, ассимилирует оксид кремния в процессе окисления кремния чугуна и с высокой скоростью растворяет известь с образованием заданного состава шлаковой фазы.

Окисление твердого углерода углесодержащего комплексного флюса определяется совокупностью его свойств: гидрофобностью, низкой плотностью и низкой вязкостью ферритнокальциевого расплава, что и определяет способность к всплытию частиц остаточного углерода УКФ и его горение на поверхности расплава за счет взаимодействия с газообразным кислородом дутья и снижения охлаждающего эффекта УКФ.

Данные по составу чугуна и лома приведены в табл.1, а химического состава извести и углеродсодержащего комплексного флюса - в табл. 2.

Пример. В 300-тонном конвертере плавку проводили на металлошихте следующего состава: 265 т чугуна и 85 т лома.

Определяем расход извести и УКФ для обеспечения основности шлака, равной 2,0, после окисления кремния чугуна и отношения FeO/SiO₂ = 0,3 по следующим балансовым уравнениям:


где B = CaO/SiO₂ = 2,0 - заданная основность первичного шлака;
FeO/SiO₂ = 0,3 - заданное соотношение окисленности первичного шлака и кремнезема;
- содержание CaO и SiO₂ в извести и УКФ, доля единицы;
P_u, P_УКФ - массы известняка и УКФ для загрузки в конвертер под чугун, т;
- масса FeO, вносимая миксерным шлаком, ломом и другими шихтовыми материалами, т;
- масса SiO₂, вносимая шихтовыми материалами, т;
a[Si] - содержание кремния в чугуне, доля единицы.

M_чуг - расход чугуна на плавку, т.

Решением системы уравнений (1) и (2) определяем рациональные расходы P_и и P_УКФ, обеспечивающие заданный шлаковый режим плавки при жестком режиме продувки:


После преобразования и решения системы уравнений с двумя неизвестными находим: P_и = 11 т, P_УКФ = 3 т. Для получения конечной основности шлака B = 3,0 необходимо добавить еще 4,0 т извести в первой половине продувки: по 2,0 т в каждой порции.

Промышленные плавки по предлагаемой технологии проведены в 300-тонном конвертере АО НЛМК. За счет предложенной технологии на опытных плавках достигнута экономия 14% флюсующих материалов на плавку, 5,0 м³/т стали кислорода, выход годного металла повысился на 0,4%, удельный расход чугуна снизился с 854,8 до 849,4 кг/т стали. Процесс продувки характеризовался мягким режимом без искрения и выбросов шлакометаллической эмульсии.

Источники информации
1. Хайдуков В.П., Мясоедов В.Е., Мартыненко А.К., Кузнецова А.С., Карпенко Е. В. Влияние вывода марганцевых руд на технико-экономические показатели аглодоменного производства. Сб. Трудов "Производство чугуна". -Магнитогорск, 1992, с.12-18.

2. Авторское свидетельство 985055 "Способ передела низкомарганцовистого чугуна в конвертере" (Липухин Ю.В., Жаворонков Ю.И., Зельцер А.Г. и др.), кл. C 21 C 5/28, опубл. в Б.И. N 48, 1982.

3. Авторское свидетельство 1507826 "Способ получения комплексного флюса" (Хайдуков В. П. , Поживанов А.М., Греков В.В. и др.),кл. C 22 B 1/14, 1/16, опубл. в БИ N 34, 1989.

4. Патент 1788982 "Способ получения углеродсодержащего комплексного флюса" (Дежемесов А. А., Хайдуков В.П., Зевин С.А. и др.), кл.C 22 B 1/16, опубл. в БИ N 2, 1993.

5. Тучина М. В. Технологические особенности передела чугуна различного состава с применением шлакообразующих материалов. Автореф.диссерт. канд. техн.наук. Липецк, 1994, 23 с.

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к производству стали в кислородных конвертерах, и может быть использовано при переделе низкомарганцовистого чугуна. Задачи, на решение которых направлено техническое решение, - интенсификация процесса шлакообразования, предотвращение заметалливания фурм и горловины конвертера, экономия материальных ресурсов и повышение производительности. Способ передела низкомарганцовистого чугуна в конвертере включает продувку чугуна кислородом, присадку извести и железооксидного материала в виде углеродсодержащего комплексного флюса, количество которых определяется расчетом для получения основности шлака, равным 2,0, при отношении в нем FeO/Si O₂=0,3 на начальном этапе продувки. Рассчитанные значения извести и углеродсодержащего флюса загружают в конвертер после завалки лома перед заливкой чугуна. После устойчивого зажигания ванны плавку ведут при нижнем положении фурмы над уровнем металла в спокойном состоянии. В первой половине продувки известь желательно присаживать двумя порциями для полученной заданной конечной основности шлака. 1 з.п ф-лы, 2 табл.

\\\1 1. Способ передела низкомарганцовистого чугуна в конвертере, включающий заливку в конвертер чугуна, продувку кислородом, присадку извести и железооксидных материалов в виде железофлюса, отличающийся тем, что в качестве железооксидных материалов используют углеродсодержащий комплексный флюс, который присаживают перед заливкой чугуна совместно с известью в количестве, обеспечивающем получение к моменту окисления кремния основности шлака CaO/SiO<Mv>2<D>, равной 2, при отношении в нем Fe/SiО<Mv>2<D>, равным 0,3. \ \ \ 2 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после устойчивого зажигания плавки продувку ведут при нижнем положении фурмы над уровнем металла в спокойном состоянии, при этом в первой половине продувки присаживают двумя равными порциями известь для получения заданной конечной основности шлака.