Способ выплавки стали в конвертере Российский патент 2022 года по МПК C21C5/28 C21C5/35 

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

Известен способ выплавки стали в конвертере, включающий продувку расплава кислородом сверху через фурму и нейтральным газом снизу через донные фурмы в течение всей плавки, изменение расхода нейтрального газа, определение химсостава расплава, измерение его температуры, слив расплава в разливочный ковш и присадку в него раскислителей. При этом продувку расплава кислородом прекращают при достижении содержания углерода в расплаве в пределах 0,02-0,06% и продолжают продувку нейтральным газом [Патент RU 2097434, МПК C21C5/28, C21C5/35, 1995].

Недостатком данного способа является увеличение износа футеровки конвертера и донных блоков (фурм) вследствие воздействия высоких температур, более 1680°С. Снижается ресурс использования донной продувки на конвертере и приводит к росту металлозавалки.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности является способ выплавки стали в конвертере включающий загрузку в конвертер скрапа, заливку в него жидкого чугуна, продувку расплава кислородом сверху и снизу через донные фурмы углекислым газом, азотом или аргоном. При этом в начале плавки расплав продувают снизу азотом или аргоном в течение времени, определяемого по зависимости [Патент RU 2100447, МПК C21C5/28, C21C5/35, 1997].

Недостатком данного способа является снижение теплового баланса плавки, а как следствие увеличение потребления кислорода для нагрева плавки и повышенному окислению железа.

Технический результат изобретения – разработка технологии комбинированной продувки стали в конвертере с целью получения необходимых требований к металлу по химическому составу без дополнительного увеличения затрат на металлозавалку.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе выплавки стали в конвертере, включающем загрузку в конвертер скрапа, заливку жидкого чугуна, продувку расплава кислородом сверху и в течение всей плавки нейтральным газом снизу через донные фурмы, согласно изобретению с начала продувки расплава кислородом через донные фурмы осуществляется подача азота с расходом 300 – 1500 нл/мин на каждую донную фурму, а после израсходования кислорода в количестве 30 – 85 % от запланированного на плавку, через донные фурмы осуществляют подачу аргона с расходом 600 – 4000 нл/мин на каждую донную фурму, а во время выпуска стали, через донные фурмы осуществляют подачу аргона с расходом 300 – 800 нл/мин на каждую донную фурму.

Общий расход нейтрального газа во время продувки расплава кислородом составляет 700 – 4000 нл/т стали.

По ходу плавки осуществляют присадку углерод и железосодержащих материалов в количестве до 50 кг/т стали.

По ходу плавки осуществляют присадку шлакообразующих материалов в количестве 10 – 120 кг/т стали.

После выпуска стали из конвертера осуществляют раздув шлака, во время которого, через донные фурмы осуществляют подачу азота с расходом 600 – 1000 нл/мин на каждую донную фурму.

Сущность предложенного способа заключается в следующем.

В начале плавки продувка через донные блоки осуществляется азотом, как наиболее дешёвого инертного газа, при расходе 30-85% происходит переключение азота на аргон для обеспечения требуемых качественных характеристик выплавляемого металла.

Общий расход нейтральных газов на плавке должен находиться в диапазоне 700 - 4000 нл/т стали. При уменьшении расхода газа ниже данного уровня существуют риски по выходу из строя донной продувки, либо недостаточному перемешиванию ванны во время продувки. При увеличении расхода инертных газов выше данного уровня переведёт к повышенному износу огнеупоров конвертера и преждевременному выходу донной продувки из работы.

Расход шлакообразующих материалов должен находиться в диапазоне 10 – 120 кг/т. При снижении расхода материалов существуют риски по необеспечению требуемого химического состава металла перед выпуском, либо увеличения расхода металлозавалки. При увеличении расхода шлакообразующих материалов выше указанного уровня приведет к увеличению объема конвертерного шлака и как следствие увеличатся потери железа со шлаком.

Углерод и железосодержащие добавки присаживаются по ходу продувки в размере до 50 кг/т для регулирования теплового баланса плавки.

Во время раздувки шлака азотом интенсивность продувки азотом через донные фурмы составляет 600-1000 нл/мин на каждую донную фурму. Увеличение расхода приводит к захолаживанию пробки и закозлению каналов для подачи инертного газа. Снижение расхода приводит к ошлакованию пробки выводу донной продувки из строя.

Пример осуществления способа.

Выплавку стали осуществляли в конвертере емкостью 350 т. Варианты реализации способа приведены в таблице. Примеры 1 - 3 с соблюдением предложенных технологических параметров, примеры 4, 5 с несоблюдением некоторых параметров.

Из представленных результатов видно, что при выполнении всех предложенных технических решений (примеры 1 - 3) улучшаются результаты по снижению затрат на металлозавалку и снижается коррозионный износ футеровки конвертера.

Напротив, при невыполнении некоторых предложенных технических решений (примеры 4 и 5), наблюдается увеличение расхода металлозавалки и увеличивается коррозионный износ футеровки.

Таким образом, реализация заявленного технического решения позволила разработать технологию комбинированной продувки стали в конвертере с получением необходимых требований к металлу по химическому составу, снижению затрат на металлозавалку и позволяющую снизить износ футеровки конвертера.

Таблица

Условия проведения экспериментов

№
примера Расход азота на каждую донную фурму, нл/мин Расход аргона в основной период на каждую донную фурму, нл/мин Расход аргона во время выпуска стали на каждую донную фурму, нл/мин Общий расход нейтрального газа,
м³/ т стали Расход углерод и железосодержащих материалов,
кг/т стали Расход шлакообразующих материалов,
кг/т стали Металлозавалка, кг/т стали Износ футерновки конвертера, мм/пл 1 500 600 310 300 6 75 1108 0,09 2 700 1500 560 380 34 112 1004 0,09 3 1200 2500 400 450 28 48 1097 0,09 4 200 4500 1000 640 6 132 1118 0,11 5 1600 500 200 120 45 10 1124 0,13

Изобретение относится к металлургии, в частности к выплавке стали в конвертере с комбинированной продувкой. С начала продувки расплава кислородом через донные фурмы осуществляют подачу азота с расходом 300-1500 нл/мин на каждую донную фурму, а после израсходования кислорода в количестве 30-85 % от запланированного на плавку, через донные фурмы осуществляют подачу аргона с расходом 600-4000 нл/мин на каждую донную фурму, а во время выпуска стали, через донные фурмы осуществляют подачу аргона с расходом 300-800 нл/мин на каждую донную фурму. Изобретение позволяет разработать технологию комбинированной продувки стали в конвертере для получения необходимых требований к металлу по химическому составу без дополнительного увеличения затрат на металлозавалку. 4 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.

1. Способ выплавки стали в конвертере, включающий загрузку в конвертер скрапа, заливку жидкого чугуна, продувку расплава кислородом сверху и в течение всей плавки нейтральным газом снизу через донные фурмы, отличающийся тем, что с начала продувки расплава кислородом через донные фурмы осуществляют подачу азота с расходом 300-1500 нл/мин на каждую донную фурму, а после израсходования кислорода в количестве 30-85 % от запланированного на плавку, через донные фурмы осуществляют подачу аргона с расходом 600-4000 нл/мин на каждую донную фурму, а во время выпуска стали, через донные фурмы осуществляют подачу аргона с расходом 300-800 нл/мин на каждую донную фурму.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что общий расход нейтрального газа во время продувки расплава кислородом составляет 700-4000 нл/т стали.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что по ходу плавки осуществляют присадку углерода и железосодержащих материалов в количестве до 50 кг/т стали.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что по ходу плавки осуществляют присадку шлакообразующих материалов в количестве 10-120 кг/т стали.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после выпуска стали из конвертера осуществляют раздув шлака, во время которого через донные фурмы осуществляют подачу азота с расходом 600-1000 нл/мин на каждую донную фурму.