Способ выплавки стали в конвертере Российский патент 2020 года по МПК C21C5/28 

Описание патента на изобретение RU2716554C1

Изобретение относится к металлургии, конкретнее, к процессам выплавки стали в конвертере.

Образование пылей газоочисток с высоким содержанием цинка является серьезной проблемой электросталеплавильного способа производства стали. Данная пыль, являясь опасным отходом третьего класса опасности, не может быть использована в доменном процессе в качестве заменителя железосодержащих материалов. Утилизация такого рода отходов заключается в размещении на специализированных полигонах хранения, реже - в достаточно затратной переработке различными способами, с целью извлечения оксидов железа и цинка.

Наиболее близким к предложенному является способ выплавки стали в конвертере, включающий подачу в конвертер металлошихты в виде жидкого чугуна и металлолома, шлакообразующих материалов, продувку расплава кислородом сверху через погружную фурму, изменение положения фурмы над уровнем расплава в спокойном состоянии и расхода кислорода. Время опускания фурмы из начального положения в начале продувки до рабочего положения при начале периода обезуглероживания расплава устанавливают по приведенной зависимости. В конвертер подают высокоосновной агломерат с основностью преимущественно 2 - 5, который содержит, мас. %: SiO2 3-6, СаО 10-30, MgO 2,0-6,5, Al2O3 0,5-1,5, MnO 1-4, FeO 12-18, Fe2O3 45-55. Количество металлолома устанавливают равным 0,14-0,30 и высокоосновного агломерата 0,007-0,07 от количества жидкого чугуна. Количество высокоосновного агломерата определяют в зависимости от Р1 - содержания фосфора в жидком чугуне и его содержания Р2 в металле на повалке конвертера, по зависимости С = КЗ ⋅ (Р1 - Р2) [Патент RU 2159289, МПК С21С 5/28, 2000].

Недостаток этого способа - не учитывается тепловой баланс плавки, что в случае высокого расхода агломерата приводит к смещению теплового баланса с сторону переохлаждения, и, как следствие, снижению выхода годного. Использование же дорогостоящих исходных первородных материалов для производства агломерата, с последующим неполным восстановлением оксидов железа агломерата в условиях конвертерного процесса, делает нецелесообразным применение такого материала в конвертере относительно его использования в доменном процессе с полным извлечением железа.

Технический результат изобретения - разработка технологии выплавки стали в конвертере, позволяющей утилизировать цинксодержащие отходы, снизить себестоимость производства стали и увеличить выход годной стали.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе выплавки стали в конвертере, включающем подачу в конвертер металлошихты в виде жидкого чугуна и металлолома, шлакообразующих материалов, агломерата, продувку расплава кислородом сверху через фурму, изменение по ходу продувки положения фурмы над уровнем расплава в спокойном состоянии и расхода кислорода, согласно изобретения присадку агломерата осуществляют до начала продувки расплава кислородом или/и во время продувки расплава кислородом до момента окончания интенсивного обезуглероживания расплава, при этом используют агломерат, дополнительно содержащий окислы цинка и титана при следующем содержании в нем окислов, мас. %:

SiO2 - 3,0-12,0;

СаО - 10,0-35,0;

MgO - 0,5-10,0;

Al2O3 - 0,5-10,0;

MnO - не более 4,0;

FeO - 2,0-20,0;

Fe2O3 - 45,0-70,0;

ZnO - не более 14,0;

TiO2 - не более 2,0.

Агломерат, дополнительно содержит окислы Na2O и Ka2O, при следующем содержании мас. %:

Na2O - не более 2,0;

Ka2O - не более 1,0.

До начала продувки расплава кислородом осуществляют присадку кальций и магнийсодержащих шлакообразующих материалов в количестве 20-30 кг/т стали, а по ходу продувки расплава кислородом осуществляют присадку кальций и магний содержащих шлакообразующих материалов в количестве 30-40 кг/т стали.

По ходу или после окончания продувки расплава кислородом осуществляют присадку алюминийсодержащего материала в количестве 0,2-5,0 кг/т стали, содержащего 3,0-20,0% алюминия металлического и 35,0-65,0% оксида алюминия.

Сущность предложенного способа заключается в следующем.

Известно, что агломерат производится из железорудных концентратов, флюсующих добавок, твердого топлива и отходов металлургического производства, за исключением отходов с высоким содержанием оксидов цинка (например: цинкосодержащая пыль, ZnO более 2%). Цинкосодержащие отходы оказывают негативное влияние на футеровку доменной печи, сокращая ее компанию. Поэтому использование агломерата, содержащего оксиды цинка, в доменном процессе недопустимо.

Превышение содержания оксида цинка в пыли более 2% приводит к накоплению его в порах футеровки доменной печи в металлическом виде, при постепенном же окислении цинка до оксида происходит объемное расширение в занимаемом объеме, растрескивание и ускоренный вывод футеровки из строя.

Основным источником образования цинкосодержащей пыли является, в основном, электросталеплавильное производство. Содержание оксидов цинка в данной пыли составляет 10,0-30,0%. По причине отсутствия возможности вторичного использования данного отхода в доменном производстве, происходит его накопление на полигонах складирования, что негативно сказывается на окружающей среде и постоянно требует введения в эксплуатацию новых участков хранения. Переработка пыли известными пирометаллургическими и гидрометаллургическими способами требует создания отдельных специализированных производств, с высокими инвестиционными затратами и с проблемной окупаемостью использования в производстве железосодержащих продуктов переработки.

Применение заявленным способом агломерата, содержащего оксиды цинка, в конвертере позволяет, с одной стороны, получать относительно дешевый агломерат из отходов производства, в сталеплавильном же переделе - оперативно регулировать тепловой баланс плавки, обеспечивать увеличение выхода годного за счет частичного восстановления оксидов железа (степень восстановления составляет 20,0-30,0%) содержащихся в нем, а также обеспечивает утилизацию неликвидного отхода (цинкосодержащей пыли).

Содержание SiO2 3,0% - фактически минимально возможное содержание исходя из состава любых комбинаций компонентов шихтовки агломерата. Превышение SiO2 более 12,0% не желательно из-за увеличения расхода извести на поддержание основности шлака.

Содержание СаО менее 10,0% в агломерате потребует дополнительного расхода извести на плавку. Превышение СаО более 35,0% приводит к существенному увеличению затрат.

Содержание MgO 0,5% - фактически минимально возможное содержание исходя из состава любых комбинаций компонентов шихтовки агломерата. Превышение MgO более 10,0% не желательно из-за увеличения требуемой концентрации магния в сталеплавильном шлаке и, как следствие, снижения его жидкоподвижности, что негативно влияет на процесс дефосфорации металла.

Содержание Al2O3 - фактически минимально возможное содержание исходя из состава любых комбинаций компонентов шихтовки агломерата. Превышение Al2O3 свыше 10,0% негативно сказывается на стойкости футеровки конвертера, по причине повышенной жидкоподвижности шлака.

Содержание MnO более 4,0% в агломерате снижает долю основных компонентов FeO и Fe2O3, что приводит к снижению общей эффективности использования агломерата в процессе плавки.

Содержание TiO2 более 2,0% в агломерате снижает долю основных компонентов FeO и Fe2O3, что приводит к снижению общей эффективности использования агломерата в процессе плавки.

Содержание ZnO в агломерате более 14,0% соответствует тому, что содержание ZnO в цинкосодержащей пыли, используемой для производства агломерата, превышает 30,0-40,0%, что позволяет ее реализовывать как продукт, поэтому использование ее в агломерате становиться нецелесообразным.

Содержание FeO 2,0-20,0% - фактически минимально возможное содержание исходя из состава любых комбинаций компонентов шихтовки агломерата.

Более низкое содержание Fe2O3 чем 45,0% снижает технико-экономическую эффективность использования агломерата, в качестве охладителя и источника поступления железа взамен металлического лома. Получение содержания Fe2O3 более 70,0% экономически не целесообразно.

Содержание Na2O до 2,0% и Ka2O до 1,0% - максимально допустимое содержание данных компонентов в агломерационной шихте, превышение данных приделов негативно сказывается на состоянии футеровки сталеплавильного агрегата (приводит к снижению стойкости и, соответственно, компании агрегата). Источником поступления Na2O и Ka2O в агломерационную шихту является цинкосодержащая сталеплавильная пыль, поэтому данные компоненты являются лимитирующим фактором использования пыли в агломерационной шихте.

Присадка кальций и магнийсодержащих шлакообразующих материалов в количестве 20-30 кг/т стали до начала продувки расплава осуществляется с целью быстрого шлаконаведения и более полного протекания процесса дефосфорации жидкого металла.

По ходу или после окончания продувки расплава кислородом осуществляют присадку алюминийсодержащего материала (концентрата) в количестве 0,2-5,0 кг/т стали. Алюминийсодержащий материал используется для осаждения газошлаковой эмульсии (шлака) в процессе плавки с целью предотвращения выплескиваний шлака через горловину сталеплавильного агрегата. Расход алюминийсодержащего материала определятся объемом шлака и его окисленностью. Применение алюминия для осаждения шлака экономически не целесообразно.

Пример реализации способа.

Предложенный способ использования цинкосодержащего агломерата был реализован в условиях комбината полного цикла производства стали. Производился агломерат с использованием цинкосодержащей пыли сталеплавильного производства в количестве до 30% от состава агломерата.

Использование цинкосодержащего агломерата осуществлялось в процессе конвертерной плавки и производилось в зависимости от наличия избытка тепла теплового баланса плавки. Отдачу цинкосодержащего агломерата осуществляли по тракту подачи сыпучих материалов до начала продувки или/и начиная с 5 минуты продувки плавки до момента окончания интенсивного обезуглероживания (14-16 минуты продувки). Момент окончания интенсивного обезуглероживания определяли по снижению содержания в отходящих газах монооксида углерода и увеличению содержания в отходящих газах кислорода. Расход агломерата варьировался от 1 до 5 тонн на плавку. Осуществляли присадку кальций и магнийсодержащих материалов, а также алюминийсодержащего материала в заявленных диапазонах.

Было использовано около 10000 тонн цинкосодержащего агломерата, что позволило утилизировать порядка 3000 тонн цинкосодержащей пыли сталеплавильного производства, а также заместить металлический лом восстановленным железом из оксидов агломерата в количестве 800 тонн. Также была замещена часть извести, которая использовалась ранее в качестве охладителя конвертерной плавки. Выход годной стали увеличился в среднем на 0,15%.

Таким образом, использование заявленного способа выплавки стали в конвертере позволило утилизировать цинксодержащие отходы, снизить себестоимость производства стали и увеличить выход годной стали.

Похожие патенты RU2716554C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В КОНВЕРТЕРЕ 2015
  • Журавлев Сергей Геннадьевич
  • Краснов Алексей Владимирович
  • Маслов Денис Евгеньевич
  • Ключников Александр Евгеньевич
  • Папушев Александр Дмитриевич
  • Демидов Константин Николаевич
  • Возчиков Андрей Петрович
  • Борисова Татьяна Викторовна
  • Филатов Александр Николаевич
RU2620217C2
СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В КОНВЕРТЕРЕ 2005
  • Мокринский Андрей Викторович
  • Лаврик Александр Никитович
  • Протопопов Евгений Валентинович
  • Соколов Валерий Васильевич
  • Щеглов Михаил Александрович
  • Казьмин Алексей Иванович
  • Буймов Владимир Афанасьевич
  • Ермолаев Анатолий Иванович
  • Волынкина Екатерина Петровна
  • Машинский Валентин Михайлович
  • Липень Владимир Вячеславович
  • Ганзер Лидия Альбертовна
  • Щеглов Сергей Михайлович
RU2287018C2
СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В КИСЛОРОДНОМ КОНВЕРТЕРЕ 2009
  • Тахаутдинов Рафкат Спартакович
  • Ушаков Сергей Николаевич
  • Федонин Олег Владимирович
  • Николаев Олег Анатольевич
  • Бодяев Юрий Алексеевич
RU2386703C1
СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В КОНВЕРТЕРЕ С КОМБИНИРОВАННОЙ ПРОДУВКОЙ 2019
  • Титов Александр Васильевич
  • Тюленев Евгений Николаевич
  • Зернов Евгений Евгеньевич
  • Возчиков Андрей Петрович
  • Борисова Татьяна Викторовна
  • Демидов Константин Николаевич
  • Носенко Владимир Игоревич
  • Филатов Александр Николаевич
RU2729692C1
СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В КОНВЕРТЕРЕ 1999
  • Лисин В.С.
  • Скороходов В.Н.
  • Настич В.П.
  • Кукарцев В.М.
  • Мизин В.Г.
  • Захаров Д.В.
  • Савченко В.И.
  • Филяшин М.К.
  • Хребин В.Н.
  • Суханов Ю.Ф.
RU2159289C1
СПОСОБ ВЫПЛАВКИ МЕТАЛЛА В КОНВЕРТЕРЕ 2015
  • Никонов Сергей Викторович
  • Галеру Кирилл Егорович
  • Краснов Алексей Владимирович
  • Соколов Павел Николаевич
  • Суворов Станислав Алексеевич
  • Козлов Владимир Вадимович
RU2603759C1
СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В КОНВЕРТЕРЕ 2001
  • Ламухин А.М.
  • Зинченко С.Д.
  • Филатов М.В.
  • Ордин В.Г.
  • Лятин А.Б.
  • Фогельзанг И.И.
  • Загорулько В.П.
  • Горшков С.П.
RU2202626C2
СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В КОНВЕРТЕРЕ 2006
  • Демидов Константин Николаевич
  • Смирнов Леонид Андреевич
  • Кузнецов Сергей Исаакович
  • Возчиков Андрей Петрович
  • Борисова Татьяна Викторовна
RU2327743C2
СПОСОБ ВЫПЛАВКИ НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ В КИСЛОРОДНОМ КОНВЕРТЕРЕ 2003
  • Дорофеев Г.А.
RU2233890C1
СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В КОНВЕРТЕРЕ 2005
  • Демидов Константин Николаевич
  • Борисова Татьяна Викторовна
  • Смирнов Леонид Андреевич
  • Терентьев Александр Евгеньевич
  • Кузнецов Сергей Исаакович
  • Терентьев Евгений Александрович
  • Возчиков Андрей Петрович
RU2288958C1

Реферат патента 2020 года Способ выплавки стали в конвертере

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к процессам выплавки стали в конвертере. Осуществляют подачу в конвертер металлошихты в виде жидкого чугуна и металлолома, шлакообразующих материалов, агломерата, продувку расплава кислородом сверху через фурму, изменение по ходу продувки положения фурмы над уровнем расплава в спокойном состоянии и расхода кислорода. Присадку агломерата осуществляют до начала продувки расплава кислородом или/и во время продувки расплава кислородом до момента окончания интенсивного обезуглероживания расплава, при этом используют агломерат, дополнительно содержащий окислы цинка и титана. Изобретение позволяет разработать технологию выплавки стали в конвертере, позволяющей утилизировать цинксодержащие отходы, снизить себестоимость производства стали и увеличить выход годной стали. 3 з.п. ф-лы.

Формула изобретения RU 2 716 554 C1

1. Способ выплавки стали в конвертере, включающий подачу в конвертер металлошихты в виде жидкого чугуна и металлолома, шлакообразующих материалов и агломерата, продувку расплава кислородом сверху через фурму, изменение по ходу продувки положения фурмы над уровнем расплава в спокойном состоянии и расхода кислорода, отличающийся тем, что присадку агломерата осуществляют до начала продувки расплава кислородом и/или во время продувки расплава кислородом до момента окончания интенсивного обезуглероживания расплава, при этом используют агломерат, содержащий окислы цинка и титана, при следующем содержании в нем окислов, мас. %:

SiO2 3,0-12,0 СаО 10,0-35,0 MgO 0,5-10,0 Al2O3 0,5-10,0 MnO не более 4,0 FeO 2,0-20,0 Fe2O3 5,0-70,0 ZnO не более 14,0 TiO2 не более 2,0

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что агломерат дополнительно содержит окислы Na2O и Ka2O, при следующем содержании, мас. %:

Na2O не более 2,0 Ka2O не более 1,0

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что до начала продувки расплава кислородом осуществляют присадку кальций- и магнийсодержащих шлакообразующих материалов в количестве 20-30 кг/т стали, а по ходу продувки расплава кислородом осуществляют присадку кальций- и магнийсодержащих шлакообразующих материалов в количестве 30-40 кг/т стали.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что по ходу или после окончания продувки расплава кислородом осуществляют присадку алюминийсодержащего материала в количестве 0,2-5,0 кг/т стали, содержащего 3,0-20,0% алюминия металлического и 35,0-65,0% оксида алюминия.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2020 года RU2716554C1

СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В КОНВЕРТЕРЕ 1999
  • Лисин В.С.
  • Скороходов В.Н.
  • Настич В.П.
  • Кукарцев В.М.
  • Мизин В.Г.
  • Захаров Д.В.
  • Савченко В.И.
  • Филяшин М.К.
  • Хребин В.Н.
  • Суханов Ю.Ф.
RU2159289C1
СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В КОНВЕРТЕРЕ 1997
  • Настич В.П.
  • Кукарцев В.М.
  • Хребин В.Н.
  • Суханов Ю.Ф.
  • Захаров Д.В.
  • Филяшин М.К.
  • Караваев Н.М.
  • Щелканов В.С.
  • Савченко В.И.
  • Лебедев В.И.
RU2112045C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТАЛИ В КИСЛОРОДНЫХ КОНВЕРТОРАХ 1992
  • Дорофеев Г.А.
  • Пухов А.П.
  • Белкин А.С.
  • Ивашина Е.Н.
  • Макуров А.В.
  • Констанский Л.А.
  • Ситнов А.Г.
RU2049118C1
JP 5025525 A, 02.02.1993
CN 102337379 A, 01.02.2012.

RU 2 716 554 C1

Авторы

Алексеев Алексей Васильевич

Галеру Кирилл Егорович

Ключников Александр Евгеньевич

Краснов Алексей Владимирович

Матанцев Василий Валерьевич

Чиркова Наиля Шамильевна

Даты

2020-03-12Публикация

2019-09-24Подача