СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В КОНВЕРТЕРЕ Российский патент 2003 года по МПК C21C5/28 C21C5/35 

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к выплавке стали в конвертере с особо низким содержанием фосфора.

Наиболее близким по технической сущности является способ выплавки стали в конвертере, включающий заливку в конвертер жидкого чугуна, подачу в конвертер твердой металлошихты и шлакообразущих материалов, продувку расплава в два периода с промежуточным скачиванием шлака, изменение высоты положения фурмы в процессе продувки над уровнем расплава в спокойном состоянии, а также выпуск стали из конвертера.

/См. Справочник конверторщика. Якушев А.М. - Челябинск: Металлургия, Челябинское отделение. 1990, с.260-262/.

Недостатком известного способа является большой угар металлошихты, значительные потери металла со шлаком, высокое содержание фосфора в выплавляемой стали. Это объясняется большим количеством образующегося шлака неоптимального состава, режимом продувки в конвертере расплава, большой длительностью продувки расплава незаглубленной струей кислорода, что приводит к значительному выносу металла и уменьшению стойкости футеровки. Большое количество образующегося шлака приводит к увеличению потерь металла со шлаком. При этом к моменту промежуточного скачивания шлак имеет малую жидкоподвижность, что приводит к увеличению потерь металла при скачивании и снижению степени дефосфорации расплава.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в снижении угара металлошихты и потерь металла со шлаком при получении стали с особо низким содержанием фосфора.

Указанный технический эффект достигают тем, что способ выплавки стали в конвертере включает заливку в конвертер жидкого чугуна, подачу твердой металлошихты и шлакообразующих материалов, продувку расплава кислородом сверху в два периода с промежуточным скачиванием шлака, изменение высоты положения фурмы в процессе продувки над уровнем расплава в спокойном состоянии, выпуск стали из конвертера.

Общий расход кислорода в первый период продувки устанавливают по зависимости:
Q₁=K•(P_Ч-Р_С)•(l•si+m+n)/P_Ч•T;
где Q₁ - общий удельный расход кислорода в 1-й период продувки, м³/т выплавляемой стали;
Р_ч - содержание фосфора в жидком чугуне, мас.%;
Р_с - необходимое содержание фосфора в выпускаемой из конвертера стали, мас.%;
l - удельный расход жидкого чугуна, кг/т выплавляемой стали;
m - удельный расход твердой металлошихты, кг/т выплавляемой стали;
n - удельный общий расход шлакообразущих материалов, кг/т выплавляемой стали;
Si - содержание кремния в жидком чугуне, доля;
Т - температура жидкого чугуна,^oС;
К - эмпирический коэффициент, характеризующий физико-химические закономерности обезуглероживания и дефосфорации стали в 1-й период продувки, равный 12.7-65,3; м³•^oС/кг.

Продолжительность 1-го периода продувки устанавливают в пределах 0,1-0,8 общей продожительности продувки. К концу 1-го и 2-го периодов продувки фурму опускают из начального верхнего положения Н₁ в нижнее конечное положение Н₂ на расстояние, равное 0,2-0,6 начального расстояния фурмы до уровня ванны расплава в спокойном состоянии. После промежуточного скачивания шлака во 2-м периоде продувку производят с общим расходом Q₂ кислорода в пределах 10-50 м³/т выплавляемой стали.

В качестве шлакообразущих материалов используют известь и магнийсодержащие материалы с удельным расходом в пределах соответственно, 55-80 и 10-40 кг/т выплавляемой стали. В 1-й период продувки в конвертер подают 0,4-0,8 шлакообразующих материалов от общего их удельного расхода.

Снижение угара металлошихты и потерь металла со шлаком при получении стали с особонизким содержанием фосфора будет происходить вследствие оптимизации количества образующегося шлака и режима продувки расплава кислородом в конвертере, уменьшения длительности продувки незаглубленной струей кислорода и исключения условий создания избыточного количества шлака. При этом происходит образование гомогенного жидкоподвижного шлака к моменту промежуточного скачивания, что исключает повышенные потери металла при скачивании. Максимальная степень дефосфорации достигается за счет того, что с первых минут продувки создается шлак оптимального состава с высоким содержанием окислов кальция и железа. Скачивание шлака производится в момент наибольшего удаления фосфора из расплава в шлак.

Диапазон значений продолжительности 1-го периода продувки в пределах 0,1-0,8 общей продолжительности продувки объясняется физико-химическими закономерностями процесса дефосфорации расплава. При меньших значениях степень удаления фосфора из расплава будет недостаточной. При больших значениях будет происходить восстановление фосфора из-за повышенной температуры расплава.

Диапазон значений расстояния опускания фурмы в пределах 0,2-0,6 от начального расстояния фурмы до уровня ванны расплава в спокойном состоянии объясняется физико-химическими закономерностями наведения шлака и взаимодействия струи кислорода с расплавом. При меньших значениях количество наведенного шлака будет недостаточным. При больших значениях будет происходить вынос металла из конвертера.

Диапазон значений общего расхода кислорода во 2-м периоде продувки в пределах 10-50 м³/т выплавляемой стали объясняется физико-химическими закономерностями наведения нового шлака после его скачивания. При меньших значениях не будет наводиться новый шлак. При больших значениях будет происходить перерасход кислорода и увеличиваются потери металла.

Диапазон расходов извести и магнийсодержащих материалов в пределах 55-80 и 10-40 кг/т выплавляемой стали соответственно объясняется физико-химическими закономерностями дефосфорации расплава. При меньших значениях снижается эффективность дефосфорации. При больших значениях будет происходить перерасход материалов и повышаются потери металла со шлаком.

Диапазон значений количества шлакообразующих материалов, подаваемых в 1-й период продувки, в пределах 0,4-0,8 общего их количества объясняется физико-химическими закономерностями процесса наведения шлака. При меньших значениях количество наводимого шлака будет недостаточным. При больших значениях будет происходить перерасход шлакообразущих материалов.

Диапазон значений эмпирического коэффициента "К" в пределах 12,7-65,3 объясняется физико-химическими закономерностями обезуглероживания и дефосфорации расплава в 1-й период продувки. При больших значениях будет происходить перерасход кислорода. При меньших значениях не будет происходить необходимая дефосфорация расплава.

Анализ научно-технической и патентной литературы показывает отсуствие 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 09ГСФ в конвертер заливают жидкий чугун, подают твердую металлошихту и шлакообразующие материалы, продувают расплав кислородом сверху через погружную фурму в два периода с промежуточным скачиванием шлака. В процессе продувки изменяют высоту положения фурмы над уровнем расплава в спокойном состоянии. После выплавки сталь выпускают в сталеразливочный ковш.

Общий расход кислорода в 1-й период продувки устанавливают по зависимости:
Q₁=K•(P_ч-Р_c)•(l•Si+m+n)/P_ч•T
где Q₁ - общий удельный расход кислорода в 1-й период продувки м³/т выплавляемой стали;
P_ч - содержание фосфора в жидком чугуне, мас.%;
Р_с - необходимое содержание фосфора в выпускаемой из конвертера стали, маc.%;
l - удельный расход жидкого чугуна, кг/т выплавляемой стали;
m - удельный расход твердой металлошихты, кг/т выплавляемой стали;
n - удельный общий расход шлакообразующих материалов, кг/т выплавляемой стали;
Si - содержание кремния в жидком чугуне, доля;
Т - температура жидкого чугуна,^oС;
К - эмпирический коэффициент, характеризующий физико-химические закономерности обезуглероживания и дефосфорации стали в 1-й период продувки, равный м³•^oС/кг.

Продолжительность 1-го периода продувки устанавливают в пределах 0,1-0,8 общей продолжительности продувки. К концу 1-го и 2-го периодов продувки фурму опускают из начального верхнего положения Н₁ в нижнее конечное положение Н₂ на расстояние, равное 0,2-0,6 начального расстояния фурмы до уровня ванны расплава в спокойном состоянии. После промежуточного скачивания шлака во 2-м периоде продувку производят с общим расходом Q₂ кислорода в пределах 10-50 м³/т выплавляемой стали.

В качестве шлакообразующих материалов используют известь и магнийсодержащие материалы с удельным расходом в пределах соответственно 55-80 и 10-40 кг/т выплавляемой стали. В 1-й период продувки в конвертер подают 0,4-0,8 шлакообразующих материалов от общего их удельного расхода.

При такой организации процесса выплавки стали происходит наведение необходимого и достаточного количества шлака в 1-й период продувки, имеющего оптимальный состав и жидкоподвижность, позволяющего произвести максимально возможное удаление фосфора из расплава в шлак. При этом количество и физикохимическое состояние шлака таково, что потери металла при скачивании шлака минимальны. Расходы кислорода и шлакообразующих материалов во 2-м периоде продувки устанавливаются таким образом, что позволяют минимизировать расход шлакообразующих материалов и потери металла при продувке расплава во второй период.

В таблице приведены примеры осуществления способа с различными технологическими параметрами.

В первом и пятом примерах вследствие несоблюдения технологических параметров не обеспечивается необходимая дефосфорация готовой стали, снижение угара металлошихты, снижение потерь металла со шлаком,
В оптимальных примерах 2-4 вследствие соблюдения технологических параметров необходимым значениям обеспечивается снижение содержания в выплавляемой стали фосфора, уменьшаются угар металлошихты и потери металла со шлаком при промежуточном скачивании.

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее - к выплавке стали в конвертере с особо низким содержанием фосфора. Технический результат снижение угара металлошихты и потерь металла со шлаком при получении стали с особо низким содержанием фосфора. Способ выплавки стали в конвертере включает заливку в конвертер жидкого чугуна, подачу твердой металлошихты и шлакообразующих материалов, продувку расплава кислородом сверху в два периода с промежуточным скачиванием шлака, изменение высоты положения фурмы в процессе продувки над уровнем расплава в спокойном состоянии, выпуск стали из конвертера. Общий расход кислорода в первый период продувки устанавливают по зависимости Q₁= K•(P_ч-Р_с)•(l•Si + m + n)/P_ч•Т, где Q₁ - общий удельный расход кислорода в 1-й период продувки, м³/т выплавляемой стали; Р_ч - содержание фосфора в жидком чугуне, мас.%; Р_с - необходимое содержание фосфора в выпускаемой из конвертера стали, мас.%; l - удельный расход жидкого чугуна, кг/т выплавляемой стали; m - удельный расход твердой металлошихты, кг/т выплавляемой стали; n - удельный общий расход шлакообразующих материалов, кг/т выплавляемой стали; Si - содержание кремния в жидком чугуне, доля; Т - температура жидкого чугуна, ^oC; К - эмпирический коэффициент, равный 12,7-65,3; м³•^oС/кг. Продолжительность 1-го периода продувки устанавливают в пределах 0,1-0,8 общей продолжительности продувки. К концу 1-го и 2-го периодов продувки фурму опускают из начального верхнего положения в нижнее конечное положение на расстояние, равное 0,2-0,6 начального расстояния фурмы до уровня ванны расплава в спокойном состоянии. После промежуточного скачивания шлака во 2-м периоде продувку производят с общим расходом Q₂ кислорода в пределах 10-50 м³/т выплавляемой стали. В качестве шлакообразующих материалов можно использовать известь и магнийсодержащие материалы с удельным расходом в пределах соответственно 55-80 и 10-40 кг/т выплавляемой стали. В 1-й период продувки желательно в конвертер подавать 0,4-0,8 шлакообразующих материалов от общего их удельного расхода. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ выплавки стали в конвертере, включающий заливку в конвертер жидкого чугуна, подачу твердой металлошихты и шлако-образующих материалов, продувку расплава кислородом сверху в два периода с промежуточным скачиванием шлака, изменение высоты положения фурмы в процессе продувки над уровнем расплава в спокойном состоянии, выпуск стали из конвертера, отличающийся тем, что общий расход кислорода в первый период продувки устанавливают по зависимости
Q₁= K•(P_ч-Р_с)•(l•Si + m + n)/P_ч•Т;
где Q₁ - общий удельный расход кислорода в 1-й период продувки, м³/т выплавляемой стали;
Р_ч - содержание фосфора в жидком чугуне, мас. %;
Р_с - необходимое содержание фосфора в выпускаемой из конвертера стали, мас. %;
l - удельный расход жидкого чугуна, кг/т выплавляемой стали;
m - удельный расход твердой металлошихты, кг/т выплавляемой стали;
n - удельный общий расход шлакообразующих материалов, кг/т выплавляемой стали;
Si - содержание кремния в жидком чугуне, доля;
Т - температура жидкого чугуна, ^oC;
К - эмпирический коэффициент, характеризующий физико-химические закономерности обезуглероживания и дефосфорации стали в 1-й период продувки, равный 12,7-65,3; м³ • ^oС/кг,
продолжительность 1-го периода продувки устанавливают в пределах 0,1-0,8 общей продолжительности продувки, при этом к концу 1-го и 2-го периодов продувки фурму опускают из начального верхнего положения в нижнее конечное положение на расстояние, равное 0,2-0,6 начального расстояния фурмы до уровня ванны расплава в спокойном состоянии, а после промежуточного скачивания шлака во 2-м периоде продувку производят с общим расходом O₂ кислорода в пределах 10-50 м³/т выплавляемой стали. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве шлакообразующих материалов используют известь и магнийсодержащие материалы с удельным расходом соответственно 55-80 и 10-40 кг/т выплавляемой стали. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в 1-й период продувки в конвертер подают 0,4-0,8 шлакообразующих материалов от общего их удельного расхода.