Способ выплавки стали в кислородном конвертере Российский патент 2022 года по МПК C21C5/28 C21C5/30 C21C5/35 

Изобретение относится к металлургии, а именно к выплавке стали в кислородном конвертере.

Известен способ выплавки стали в конвертере, включающий заливку чугуна, загрузку твердого окислителя и углеродсодержащего материала, их перемешивание путем продувки ванны газом, продувку ванны кислородом, при этом соотношение чугуна, твердого окислителя и углеродсодержащего материала составляет 1 : (0,10 – 0,25) : (0,015 – 0,075) соответственно, в течение 20-25% от общей продолжительности продувки перемешивают ванну смесью нейтрального газа и кислорода в соотношении 1 : (0,15 – 0,25), при этом расход смеси нейтрального газа и кислорода поддерживают в пределах 100-150% от номинальной интенсивности продувки кислорода [Патент RU №2107737, МПК C21C 5/28, 1998].

Недостатком данного способа является снижение производительности сталеплавильного агрегата (конвертера) в следствии проведения дополнительной операции по перемешиванию твердого окислителя и углеродсодержащих материалов смесью инертных газов и кислорода.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является способ выплавки стали в кислородном конвертере, включающий загрузку твердой шихты, заливку жидкого чугуна, последующую продувку ванны кислородом, ввод шлакообразующих, при этом в качестве твердой шихты используют твердый чугун и тонколистовую холоднокатаную обрезь, расход которых определяют, соответственно, из выражений:

Мтв.чуг=198,5-0,5·Мжид.чуг.-350·Сrтреб.-200·Niтреб.-150·Сuтреб.,

где - Мтв.чуг - масса твердого чугуна, т;

Мжид.чуг. - масса жидкого чугуна, т;

Сrтреб., Niтреб., Сuтреб. - допустимое содержание элемента в готовой стали, %;

198,5; 0,5; 350; 200; 150 - эмпирические коэффициенты, полученные опытным путем,

Мл=Ммз-Мжид.чуг.-Мтв.чуг,

где - Мл - масса тонколистовой холоднокатаной обрези, т;

Ммз - масса металлозавалки в кислородный конвертер, т.

[Патент RU №2241045, МПК C21C 5/28, 2004].

Недостатком данного способа является то, что невозможно проверить химический состав обрези в полном объеме и получение заданного химического состава расплава по остаточным элементам не гарантировано. Дополнительно, тонколистовая обрезь имеет повышенный угар в процессе выплавки стали, что приводит к увеличению себестоимости производства стали.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в усовершенствовании способа выплавки стали в кислородном конвертере с целью снижения расходного коэффициента металлозавалки и снижения себестоимости производства стали.

Технический результат достигается тем, что в способе выплавки стали в кислородном конвертере, включающем загрузку твердой шихты, заливку жидкого чугуна, последующую продувку ванны кислородом, ввод шлакообразующих по ходу продувки, согласно изобретению металлозавалку формируют при следующем содержании ее компонентов, от общего количества металлозавалки:

жидкий чугун – 0,75 – 0,95;

твердая шихта – 0,05 – 0,25,

при этом, твердая шихта состоит из компонентов, от количества твердой шихты:

твердый чугун – не менее 0,7;

и, при необходимости, скрап и железосодержащие отходы металлургического производства – не более 0,3,

при этом продувку стали кислородом осуществляют с расходом до 1300 м³/мин, по ходу продувки осуществляют присадку железосодержащих твердых окислителей в количестве до 20 тонн на плавку, шлакообразующих материалов в количестве до 50 тонн на плавку и производят донную продувку стали нейтральным газом с общим расходом 700 – 3500 нл/мин стали.

В период расхода кислорода в количестве 25-75% от заданного на продувку, его подачу осуществляют с расходом 800 – 1100 м³/мин.

В качестве железосодержащих твердых окислителей используют окалину и/или железорудные окатыши, а в качестве шлакообразующих материалов используют кальций- и магнийсодержащие материалы.

Сущность заявляемого технического решения заключается в следующем.

Указанные диапазоны расхода жидкого чугуна (0,75-0,95) охарактеризованы его физико-химическими свойствами. Температура жидкого чугуна для конвертеров находится, в основном, в диапазоне 1300-1450⁰С и, соответственно, чем выше его температура, тем ниже должна быть доля потребляемого чугуна в шихтовке. В связи с этим, доля твердой части шихты в количестве 0,05 – 0,25 от металлозавалки обусловлена необходимостью соблюдения теплового баланса плавки.

Использование скрапа и железосодержащих отходов производства позволяет снизить себестоимость производства стали. Присадка скрапа и железосодержащих отходов металлургического производства в количестве до 0,3 от количества твердой шихты, обусловлена необходимостью их переработки. В случае отсутствия данной необходимости вся твердая часть шихты может состоять из твердого чугуна.

Продувку стали кислородом по ходу плавки осуществляют с расходом до 1300 м³/мин. При увеличении интенсивности продувки свыше данных значений происходит переокисление конвертерного шлака в условиях низких концентраций углерода в расплаве, и как следствие увеличение затрат на раскислители и металлозавалку.

По ходу продувки осуществляют присадку железосодержащих твердых окислителей (окалина, окатыши) в количестве до 20 тонн на плавку. Увеличение расхода железосодержащих твердых окислителей приведет к снижению стабильности хода продувки плавки и возникновению потерь металла с выбросами.

Присадка по ходу продувки шлакообразующих материалов (кальций- и магнийсодержащие материалы: известных, доломит) в количестве до 50 тонн связано с необходимостью удаления вредных примесей из стали. Увеличение расхода присаживаемых шлакообразующих материалов свыше 50 тонн приведет к повышению объёма шлака в конвертере и соответственно к дополнительным потерям железа со шлаком.

Применение нейтральных газов с общим расходом 700-3500 нл/мин стали позволяет регулировать ход продувки расплава кислородом и не допускать переокисления шлака, что наряду с уменьшением потерь металла с выбросами и выносами дополнительно увеличивает выход годного металла.

При общем расходе нейтрального газа менее 700 нл/мин перемешивание конвертерной ванны будет недостаточным. Расход нейтрального газа в количестве более 3500 нл/мин экономически нецелесообразен.

В период расхода кислорода в количестве 25-75 % от заданного на продувку, его подачу осуществляют с расходом 800 – 1100 м³/мин. При расходе менее 800 м³/мин значительно увеличивается цикл плавки. Кинетической энергии струи будет недостаточно для эффективного перемешивания ванны с расплавом, что приведет к переокислению шлака и созданию предпосылок к выбросам шлакометаллической эмульсии из конвертера.

При расходе более 1100 м³/мин в период интенсивного обезуглероживания создается угроза выброса шлакометаллической эмульсии из конвертера с потерями стали.

Пример осуществления способа.

Был произведен ряд плавок согласно заявленного способа. Ниже представлена одна из них.

В конвертер произвели завалку совка с 50 тоннами твердого чугуна и 10 тоннами скрапа. Затем на твердую часть шихты загрузили 10 тонн кальций содержащих материалов, после чего залили чугун в количестве 343 т. Температура заливаемого чугуна составила 1361°C. Химический состав, мас.%: 4,8 углерода; 0,31 кремния; 0,46 марганца; 0,026 серы; 0,107 фосфора. После начала продувки регулировали расход кислорода согласно заявленным значениям. По ходу продувки осуществили ввод 12,5 т. кальций- и магнийсодержащих материалов (известь и доломит) и 5 тонн железосодержащих твердых окислителей (окатыши).

Окислительная продувка металла кислородом составила 19 мин. Температура металла на повалке 1625°C, металл содержал, мас.%: 0,053 углерода; 0,1 марганца; 0,006 фосфора и 0,016 серы. Выход жидкой стали составил 95%.

Совокупность проведенных экспериментов показала, что производство стали по заявленной технологии позволяет увеличить выход жидкой стали минимум на 1,0 – 1,5 % и снизить себестоимость ее производства (за счет использования в металлошихте большего количества более дешевого чугуна).

Изобретение относится к металлургии, а именно к выплавке стали в кислородном конвертере. Металлозавалку формируют при следующем содержании ее компонентов, от общего количества металлозавалки: жидкий чугун 0,75–0,95; твердая шихта 0,05–0,25, при этом твердая шихта состоит из компонентов, от количества твердой шихты: твердый чугун – не менее 0,7 и, при необходимости, скрап и железосодержащие отходы металлургического производства – не более 0,3. Продувку стали кислородом осуществляют с расходом до 1300 м³/мин, по ходу продувки осуществляют присадку железосодержащих твердых окислителей в количестве до 20 тонн на плавку, шлакообразующих материалов в количестве до 50 тонн на плавку и производят донную продувку стали нейтральным газом с общим расходом 700–3500 нл/мин стали. Изобретение позволяет увеличить выход жидкой стали на 1,0-1,5% и снизить себестоимость производства стали за счет использования в металлошихте чугуна. 2 з.п. ф-лы, 1 пр.

1. Способ выплавки стали в кислородном конвертере, включающий загрузку твердой шихты, заливку жидкого чугуна, последующую продувку ванны кислородом, ввод шлакообразующих по ходу продувки, отличающийся тем, что металлозавалку формируют при следующем содержании ее компонентов, от общего количества металлозавалки:

жидкий чугун 0,75–0,95 твердая шихта 0,05–0,25,

при этом твердая шихта состоит из компонентов, от количества твердой шихты:

твердый чугун – не менее 0,7

и, при необходимости, скрап и железосодержащие отходы металлургического производства – не более 0,3,

при этом продувку стали кислородом осуществляют с расходом до 1300 м³/мин, по ходу продувки осуществляют присадку железосодержащих твердых окислителей в количестве до 20 тонн на плавку, шлакообразующих материалов в количестве до 50 тонн на плавку и производят донную продувку стали нейтральным газом с общим расходом 700 3500 нл/мин стали.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в период расхода кислорода в количестве 25-75% от заданного на продувку его подачу осуществляют с расходом 800–1100 м³/мин.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве железосодержащих твердых окислителей используют окалину и/или железорудные окатыши, а в качестве шлакообразующих материалов используют кальций- и магнийсодержащие материалы.