Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к сталеплавильному производству, и может быть использовано для выплавки стали в кислородном конвертере с комбинированной продувкой.
В настоящее время при выплавке стали в кислородном конвертере из чугуна применяют магнезиальные флюсы для насыщения сталеплавильных шлаков оксидом магния и увеличения длительности эксплуатации огнеупорной футеровки кислородных конвертеров.
Современные огнеупорные футеровки кислородных конвертеров выполнены из периклазоуглеродистых огнеупоров, основным компонентом которых является периклаз, представленный в спеченном и плавленом виде с высоким содержанием оксида магния.
Высокие эксплуатационные показатели применяемых на сегодняшний день огнеупорных футеровок кислородных конвертеров объясняются использованием компонентов магнезиального состава с высокой степенью обогащения и высокого качества, что сопровождается увеличением затрат на производство и увеличением стоимости огнеупорных футеровок.
В процессе продувки металла кислородом формируется агрессивный сталеплавильный шлак. В классическом конвертерном переделе сталеплавильный шлак формируется из окислов кремния, марганца и железа, содержащихся в передельном чугуне.
Ванадиевый чугун отличается от передельного чугуна пониженным содержанием кремния. Сталеплавильный шлак, сформированный при продувке ванадиевого чугуна кислородом, является жидкоподвижным и агрессивным в части воздействия на огнеупорную футеровку кислородного конвертера, а полученный из ванадиевого чугуна углеродистый металл-полупродукт содержит в своем составе кремний и марганец в десятки и сотни раз меньше, чем в ванадиевом и, тем более, передельном чугунах. Поэтому при выплавке стали из углеродистого металла-полупродукта вышеуказанные компоненты чугуна синтезируются применением легкоплавких кремнезем- и глиноземсодержащих, марганецсодержащих материалов. В первые минуты кислородной продувки образуется высокожелезистый жидкоподвижный агрессивный сталеплавильный шлак, в объеме которого расплавляются все добавляемые в металл материалы.
В начале кислородной продувки металла скорость насыщения оксидами магния агрессивного сталеплавильного шлака больше, чем к концу кислородной продувки, а агрессивность полученного жидкоподвижного сталеплавильного шлака объясняется наличием активного оксида железа, воздействующего и на огнеупорную футеровку кислородного конвертера негативно, что влечет к увеличению скорости износа периклазоуглеродистых изделий огнеупорной кладки. Износ огнеупорной футеровки от воздействия сталеплавильного шлака имеет термический и химический характеры, а в период кислородной продувки металла при активном его перемешивании – механический характер. Таким образом от плавки к плавке ресурс дальнейшей эксплуатации огнеупорной футеровки кислородного конвертера снижается.
Организация производственного процесса выплавки стали всегда стремится к минимизации простоев на длительные ремонты кислородных конвертеров для замены огнеупорной футеровки, в результате чего в настоящее время активное применение нашли не только высокое качество периклазоуглеродистых изделий огнеупорной футеровки кислородного конвертера, но и легкоплавкие материалы на основе оксидов магния, которые отдаются перед продувкой кислородом и с ее началом быстро расплавляются, активно насыщая формируемый сталеплавильный шлак окислами магния.
Известен способ выплавки стали в конвертере [1] (патент RU №2620217, МПК С21С 5/28; С21С 5/36; С21С 7/076, опубл. 11.05.2017), который включает завалку лома, заливку чугуна, продувку металла кислородом, присадку шлакообразующих материалов по ходу продувки и слив металла, при этом после окончания продувки металла кислородом осуществляют замер окисленности металла и в зависимости от его значения в конвертер присаживают высокомагнезиальный флюс в количестве 0,3-4,0 кг/т стали, имеющий состав, мас.%: оксид магния 47,0-65,0, оксид кальция 1,0-10,0, потери при прокаливании 25,0-45,0 и неизбежные примеси остальное, причем при окисленности металла менее 400 ppm присаживают 0,3-2,0 кг/т стали, при окисленности металла 400-1200 ppm - 0,5-3,0 кг/т стали, а при окисленности металла более 1200 ppm - 1,0-4,0 кг/т стали упомянутого флюса, при этом при окисленности металла 400-1200 ppm и более 1200 ppm в конвертер дополнительно присаживают алюминийсодержащий материал, состоящий из 3,0-20,0% алюминия металлического и 35,0-65,0% оксида алюминия, в количестве 0,2-1,5 кг/т стали и 0,5-2,0 кг/т стали соответственно.
Недостатком этого способа заключается в том, что дифференцированный подход к расходу высокомагнезиальных флюсов основан на окисленности металла после продувки, т.к. ведение плавки, объемные расходы кислорода при продувке металла, используемые шихтовые материалы в технологическом процессе отличаются, а на многих металлургических предприятиях замер окисленности не проводится, то применение данного подхода будет некорректным.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является способ производства низкокремнистой стали [2] (патент RU №2426797, МПК С21С 5/28; С21С 5/36, опубл. 27.04.2009), включающий заливку углеродистого полупродукта, полученного из ванадиевого чугуна, продувку кислородом сверху или комбинированную продувку кислородом сверху и инертным газом снизу, присадку извести, магнезиальных материалов и материалов, содержащих оксиды марганца, кремния и алюминия, отличающийся тем, что в первой половине продувки в ванну конвертера присаживают магнезиальный материал с отношением СаО к MgO не более 2,0 в количестве, обеспечивающем концентрацию MgO в шлаке 5-9% при основности 2-5, с дополнительной присадкой в последней трети продувки магнезиального материала с отношением СаО к MgO не более 0,3 в количестве, обеспечивающем увеличение содержания MgO в конечном шлаке до 10-14%.
Недостаток этого способа заключается в том, что отсутствует дифференцированный подход к расходу высокомагнезиальных флюсов для наведения гомогенного высокоосновного сталеплавильного шлака, близкого к насыщенности по MgO в соответствии с содержанием углерода в выплавляемой стали.
Техническим результатом изобретения является снижение расхода магнезиальных материалов, повышение выхода годной стали за счет снижения оксида железа в сталеплавильном шлаке, улучшение шлакового режима конвертерной плавки с гомогенизацией сталеплавильного шлака, сопровождающееся сокращением длительности цикла кислородной продувки, увеличение стойкости огнеупорной футеровки кислородного конвертера за счет повышения износостойкости гарнисажного слоя и формирования после окончания продувки металла кислородом насыщенного магнезиального сталеплавильного шлака.
Повышение стойкости огнеупорной футеровки кислородного конвертера в настоящее время не представляется возможным без нанесения шлакового гарнисажа удовлетворительного качества. При этом необходимо понимать критерий удовлетворительного и неудовлетворительного качества гарнисажа. Неудовлетворительным качеством шлакового гарнисажа является его полное или частичное смывание с поверхности огнеупорной футеровки кислородного конвертера после нанесения, заливки ванадиевого чугуна или углеродистого металла-полупродукта, полученного из ванадиевого чугуна, и продувки кислородом в момент повалки кислородного конвертера, сопровождающееся полным или частичным оголением поверхности огнеупорной футеровки кислородного конвертера, либо вообще отсутствие формирование шлаковой корочки шлакового гарнисажа на поверхности огнеупорной футеровки кислородного конвертера после проведения операций раздува сталеплавильного шлака азотом, отслоение, сползание, стекание или откалывание шлакового гарнисажа. Соответственно, удовлетворительное качество шлакового гарнисажа есть отсутствие оголения огнеупорной футеровки кислородного конвертера в момент его повалки после нанесения шлакового гарнисажа, заливки ванадиевого чугуна или углеродистого металла-полупродукта, полученного из ванадиевого чугуна, и продувки кислородом.
Указанный результат достигается тем, что при выплавке стали применяется дифференцированный подход к расходу магнезиальных материалов для наведения требуемого гомогенного высокоосновного сталеплавильного шлака, близкого к насыщению по MgO, т.к. выплавка различных марок стали приводит к формированию сталеплавильного шлака с различными физико-химическими свойствами, а также для нанесения шлакового гарнисажа. Это обеспечивается благодаря тому, что в способе выплавки стали в кислородном конвертере, включающий заливку ванадиевого чугуна, продувку металла кислородом сверху или комбинированную продувку кислородом сверху и инертным газом снизу, присадку извести, добавочных материалов, в соответствии с изобретением перед кислородной продувкой и по ходу продувки в ванну кислородного конвертера присаживают магнезиальный материал с отношением CaO к MgO не более 0,4 в количестве, обеспечивающем концентрацию MgO в конечном сталеплавильном шлаке 8-18% при основности сталеплавильного шлака 2,5-7,5 при следующем содержании углерода в стали по нижнему пределу марочного значения:
- 8,2-10,2 кг/т при содержании углерода менее 0,09%;
- 8,3-10,3 кг/т при содержании углерода 0,09-0,19%;
- 7,8-9,8 кг/т при содержании углерода 0,20-0,40%;
- 6,8-8,8 кг/т при содержании углерода более 0,40%,
а при нанесении шлакового гарнисажа после слива стали присаживают магнезиальные материалы с показателями MgO не менее 30% и потерь массы при прокаливании не менее 35% в следующем количестве в зависимости от содержания углерода в стали по нижнему пределу марочного значения:
- 2,4-4,4 кг/т при содержании углерода менее 0,09%;
- 2,0-4,0 кг/т при содержании углерода 0,09-0,19%;
- 1,8-3,8 кг/т при содержании углерода 0,20-0,40%;
- 1,1-3,1 кг/т при содержании углерода более 0,40%.
Указанный результат достигается благодаря тому, что в способе выплавки стали в кислородном конвертере, включающий заливку углеродистого металла-полупродукта, полученного из ванадиевого чугуна, продувку углеродистого металла-полупродукта кислородом сверху или комбинированную продувку кислородом сверху и инертным газом снизу, присадку извести, добавочных материалов, в соответствии с изобретением перед кислородной продувкой и по ходу продувки в ванну кислородного конвертера присаживают магнезиальный материал с отношением CaO к MgO не более 0,4 в количестве, обеспечивающем концентрацию MgO в конечном сталеплавильном шлаке 8-16 % при основности сталеплавильного шлака 2,5-6,5 при следующем содержании углерода в стали по нижнему пределу марочного значения:
- 6,0-8,0 кг/т при содержании углерода менее 0,09%;
- 5,7-7,7 кг/т при содержании углерода 0,09-0,19%;
- 5,3-7,3 кг/т при содержании углерода 0,20-0,40%;
- 4,2-6,2 кг/т при содержании углерода более 0,40%;
а при наведении шлакового гарнисажа после слива стали присаживают магнезиальные материалы с показателями содержания MgO не менее 30% и потерь массы при прокаливании не менее 35% в следующем количестве в зависимости от содержания углерода в стали по нижнему пределу марочного значения:
- 3,0-5,0 кг/т при содержании углерода менее 0,09%;
- 2,1-4,1 кг/т при содержании углерода 0,09-0,19%;
- 1,8-3,8 кг/т при содержании углерода 0,20-0,40%;
- 0,7-2,7 кг/т при содержании углерода более 0,40%.
Присадка в ванну кислородного конвертера перед кислородной продувкой и по ходу продувки магнезиального материала с отношением CaO к MgO не более 0,4 обеспечивает формирование гомогенного сталеплавильного шлака и концентрацию MgO в конечном сталеплавильном шлаке, близкую к насыщению, обладающих низким агрессивным воздействием на огнеупорную футеровку кислородного конвертера и высокими рафинирующими свойствами, причем количество расхода магнезиального материала зависит от содержания углерода в стали по нижнему марочному значению:
при выплавке стали из ванадиевого чугуна с обеспечением концентрации MgO в конечном сталеплавильном шлаке 8-18 % при основности сталеплавильного шлака 2,5-7,5:
- 8,2-10,2 кг/т при содержании углерода менее 0,09 %;
- 8,3-10,3 кг/т при содержании углерода 0,09-0,19 %;
- 7,8-9,8 кг/т при содержании углерода 0,20-0,40 %;
- 6,8-8,8 кг/т при содержании углерода более 0,40 %,
при выплавке стали из углеродистого металла-полупродукта, полученного из ванадиевого чугуна, с обеспечением концентрации MgO в конечном сталеплавильном шлаке 8-16% при основности сталеплавильного шлака 2,5-6,5:
- 6,0-8,0 кг/т при содержании углерода менее 0,09%;
- 5,7-7,7 кг/т при содержании углерода 0,09-0,19%;
- 5,3-7,3 кг/т при содержании углерода 0,20-0,40%;
- 4,2-6,2 кг/т при содержании углерода более 0,40%;
Использование при выплавке стали из ванадиевого чугуна и при выплавке углеродистого металла-полупродукта, полученного из ванадиевого чугуна, магнезиального материала с отношением CaO к MgO менее 0,4 обеспечивает решение поставленной задачи, в этом случае для достижения требуемой концентрации MgO в пределах 8-18% при выплавке стали из ванадиевого чугуна и 8-16% при выплавке стали из углеродистого металла-полупродукта, полученного из ванадиевого чугуна, расход дорогостоящего магнезиального материала оптимален для достижения поставленной задачи, что обеспечивает минимальный износ огнеупорной футеровки с минимизацией насыщения MgO из огнеупорной футеровки.
Использование при выплавке стали из ванадиевого чугуна и при выплавке углеродистого металла-полупродукта, полученного из ванадиевого чугуна, магнезиального материала с отношением CaO к MgO более 0,4 не обеспечивает решение поставленной задачи, т.к. в этом случае, для достижения концентрации MgO в пределах 8-18% при выплавке стали из ванадиевого чугуна и 8-16% при выплавке стали из углеродистого металла-полупродукта, полученного из ванадиевого чугуна, необходимо увеличивать расход дорогостоящего магнезиального материала, что приведет к увеличению себестоимости производства стали. Повышая объем сталеплавильного шлака путем увеличения расхода магнезиальных материалов с целью достижения требуемой концентрации MgO в сталеплавильном шлаке, увеличивается количество оксидов железа для разжижения сталеплавильного шлака, что приводит к снижению выход годного стали.
При снижении расхода присаживаемых в кислородный конвертер магнезиальных материалов ниже нижнего предела эффект насыщения сталеплавильного шлака MgO не будет обеспечен в полном объеме, что приведет к снижению эксплуатационных характеристик шлакового гарнисажа, а сталеплавильный шлак будет насыщаться MgO из огнеупорной футеровки кислородного конвертера с увеличением скорости износа огнеупорной футеровки кислородного конвертера.
При увеличении расхода присаживаемых в кислородный конвертер магнезиальных материалов выше верхнего предела создастся эффект перенасыщения сталеплавильного шлака MgO, что приведет к увеличению вязкости и гетерогенности сталеплавильного шлака, снижению эксплуатационных характеристик шлакового гарнисажа и увеличению скорости износа огнеупорной футеровки кислородного конвертера.
Для качественного нанесения шлакового гарнисажа на огнеупорную футеровку кислородного конвертера осуществляют присадки магнезиального материала методом раздува сталеплавильного шлака азотом, расход которого определяется оператором кислородного конвертера в зависимости от фактического состояния сталеплавильного шлака, его жидкоподвижности и объема, давления азота, наличия остатков металла в кислородном конвертере, а также требуемого времени на торкретирование и других организационных причин.
Увеличение стойкости огнеупорной футеровки кислородного конвертера сводится не только к оптимальности магнезиального баланса сталеплавильного шлака в течение интенсивного обезуглероживания во время кислородной продувки, но и в последующем. После слива стали, выплавленной из ванадиевого чугуна или углеродистого металла-полупродукта, полученного из ванадиевого чугуна, на кислородном конвертере производят нанесение шлакового гарнисажа на огнеупорную футеровку методом раздува азотом, во время которого осуществляют присадку магнезиальных материалов с содержанием MgO (не менее 30%) и высокими значениями потерь массы при прокаливании (не менее 35%) в жидкий сталеплавильный шлак.
Для наведения шлакового гарнисажа после слива стали, выплавленной из ванадиевого чугуна или углеродистого металла-полупродукта, полученного из ванадиевого чугуна, присадка магнезиальных материалов также имеет оптимальные пределы расхода магнезиальных материалов.
При использовании магнезиальных материалов с содержанием MgO менее 30 % и потерь массы при прокаливании менее 35% сталеплавильный шлак не превращается в твердофазное состояние, т.к. куски магнезиальных материалов не образуют достаточное количество центров кристаллизации сталеплавильного шлака, а снижение содержания MgO в магнезиальном материале не обеспечивает стойкость шлакового гарнисажа с пониженными эксплуатационными характеристиками, и, как следствие, потребуется повышенные объемы расхода азота и магнезиального материала для наведения шлакового гарнисажа и увеличение длительности данной операции.
При использовании магнезиальных материалов с содержанием MgO более 30% и потерь массы при прокаливании более 35% обеспечиваются условия нанесения шлакового гарнисажа на поверхность огнеупорной футеровки с высокими эксплуатационными характеристиками, как по количеству центров кристаллизации сталеплавильного шлака, так и по итоговому содержанию MgO в сталеплавильном шлаке после нанесения шлакового гарнисажа.
В процессе разработки патентуемого способа выплавки стали из ванадиевого чугуна или из углеродистого металла-полупродукта, полученного из ванадиевого чугуна, определено оптимальное содержание MgO в сталеплавильном шлаке в зависимости от содержания углерода в экспресс-анализе пробы с повалки кислородного конвертера и минимального значения содержания углерода в стали по нижнему пределу марочного значения.
В частности, при выплавке стали из ванадиевого чугуна, перед кислородной продувкой и по ходу продувки в ванну кислородного конвертера присаживают магнезиальный материал с отношением CaO к MgO не более 0,4 в количестве, обеспечивающем концентрацию MgO в конечном сталеплавильном шлаке 8-18% при основности сталеплавильного шлака 2,5-7,5 при следующем содержании углерода в стали по нижнему пределу марочного значения:
- 8,2-10,2 кг/т при содержании углерода менее 0,09%;
- 8,3-10,3 кг/т при содержании углерода 0,09-0,19%;
- 7,8-9,8 кг/т при содержании углерода 0,20-0,40%;
- 6,8-8,8 кг/т при содержании углерода более 0,40%,
а при наведении шлакового гарнисажа после слива стали присаживают магнезиальные материалы с показателями содержания MgO не менее 30% и потерь массы при прокаливании не менее 35% в следующем количестве в зависимости от содержания углерода в стали по нижнему пределу марочного значения:
- 2,4-4,4 кг/т при содержании углерода менее 0,09%;
- 2,0-4,0 кг/т при содержании углерода 0,09-0,19%;
- 1,8-3,8 кг/т при содержании углерода 0,20-0,40%;
- 1,1-3,1 кг/т при содержании углерода более 0,40%.
В частности, при выплавке стали из углеродистого металла-продукта, полученного из ванадиевого чугуна, перед кислородной продувкой и по ходу продувки в ванну кислородного конвертера присаживают магнезиальный материал с отношением CaO к MgO не более 0,4 в количестве, обеспечивающем концентрацию MgO в конечном сталеплавильном шлаке 8-16% при основности сталеплавильного шлака 2,5-6,5 при следующем содержании углерода в стали по нижнему пределу марочного значения:
- 6,0-8,0 кг/т при содержании углерода менее 0,09%;
- 5,7-7,7 кг/т при содержании углерода 0,09-0,19%;
- 5,3-7,3 кг/т при содержании углерода 0,20-0,40%;
- 4,2-6,2 кг/т при содержании углерода более 0,40%;
а при наведении шлакового гарнисажа после слива стали присаживают магнезиальные материалы с показателями содержания MgO не менее 30% и потерь массы при прокаливании не менее 35% в следующем количестве в зависимости от содержания углерода в стали по нижнему пределу марочного значения:
- 3,0-5,0 кг/т при содержании углерода менее 0,09%;
- 2,1-4,1 кг/т при содержании углерода 0,09-0,19%;
- 1,8-3,8 кг/т при содержании углерода 0,20-0,40%;
- 0,7-2,7 кг/т при содержании углерода более 0,40%.
Данные зависимости основываются на результатах ряда испытаний на производстве.
Сопоставительный анализ способа выплавки стали из ванадиевого чугуна со способом, выбранным за прототип, показывает, что заявленный способ выплавки стали в кислородном конвертере, при котором в магнезиальных материалах, присаживаемых перед кислородной продувкой и по ходу продувки, с отношением CaO к MgO не превышает 0,4 в количестве, обеспечивающем концентрацию MgO в конечном сталеплавильном шлаке 8-18% при основности сталеплавильного шлака 2,5-7,5, наряду с увеличением стойкости стойкости футеровки кислородного конвертера, обеспечивает улучшение шлакового режима конвертерной плавки, повышение степени дефосфорации металла, увеличение стойкости огнеупорной футеровки кислородного конвертера, соответствует критерию «новизна».
Сопоставительный анализ способа выплавки стали из углеродистого металла-полупродукта, полученного из ванадиевого чугуна, со способом, выбранным за прототип, показывает, что заявленный способ выплавки стали в кислородном конвертере, при котором в магнезиальных материалах, присаживаемых перед кислородной продувкой и по ходу продувки, с отношением CaO к MgO не превышает 0,4 в количестве, обеспечивающем концентрацию MgO в конечном сталеплавильном шлаке 8-16% при основности сталеплавильного шлака 2,5-6,5, наряду с увеличением стойкости огнеупорной футеровки кислородного конвертера, обеспечивает улучшение шлакового режима конвертерной плавки, повышение степени дефосфорации металла, увеличение стойкости огнеупорной футеровки кислородного конвертера, соответствует критерию «новизна».
Анализ патентов и научно-технической литературы не выявил использования новых существенных признаков, используемых в предлагаемом решении, по их функциональному назначению. Следовательно, предлагаемое изобретение соответствует критерию «изобретательский уровень».
Сущность предложенного способа заключается в следующем.
Передел ванадиевого чугуна кислородно-конвертерным способом возможен двумя способами.
Пример 1. В первом случае это классический кислородно-конвертерный способ с получением стали и некондиционного ванадиевого шлака в связи с высоким в нем содержанием оксида кальция, используемого в дальнейшей технологии рециклинга при выплавке ванадиевого чугуна в доменных печах.
В 160-ти тонный кислородный конвертер заливают ванадиевый чугун. Непосредственно перед кислородной продувкой металла сверху и по ходу продувки в ванну кислородного конвертера присадили магнезиальный материал, содержащий 69,4% MgO и 18,8% СаО с соотношением CaO к MgO, равным 0,27. После окончания кислородной продувки длительностью от 15 до 25 минут, произвели повалку кислородного конвертера с замером температуры и отбором пробы металла и сталеплавильного шлака, жидкую сталь слили в сталеразливочный ковш, вернули кислородный конвертер в вертикальное положение, опустили кислородную фурму во внутреннее пространство кислородного конвертера и в течение от двух до шести минут раздули сталеплавильный шлак азотом.
Количество магнезиального материала для разных марок стали, объединенных в группы по нижнему пределу марочного значения углерода, с получением следующего содержания MgO в сталеплавильном шлаке на повалке кислородного конвертера составило:
- 9,19 кг/т при содержании углерода 0,089% с 13,6% MgO;
- 9,34 кг/т при содержании углерода 0,143% с 13,7% MgO;
- 8,81 кг/т при содержании углерода 0,306% с 13,97% MgO;
- 7,80 кг/т при содержании углерода 0,645% с 12,72% MgO,
что обеспечило оптимальное содержание MgO в сталеплавильном шлаке при основности сталеплавильного шлака 2,5-7,5.
Затем при наведении шлакового гарнисажа после слива стали, выплавленной из ванадиевого чугуна присаживали магнезиальные материалы с 43% MgO и 47% потерь массы при прокаливании.
Количество магнезиального материала для разных марок стали, объединенных в группы по нижнему пределу марочного значения углерода, составляло:
- 3,40 кг/т при содержании углерода 0,089%;
- 3,03 кг/т при содержании углерода 0,143%;
- 2,76 кг/т при содержании углерода 0,306%;
- 2,08 кг/т при содержании углерода 0,645%.
Результаты осуществления способа приведены в табл. № 1, из которой видно, что расход магнезиальных материалов для нанесения шлакового гарнисажа для разных марок стали, объединенных в группы по нижнему пределу марочного значения углерода, является оптимальным для нанесения шлакового гарнисажа с повышенными эксплуатационными характеристиками.
Пример 2
Другой способ – двухстадийный, где на первой стадии дуплекс-процесса из ванадиевого чугуна получают углеродистый металл-полупродукт и кондиционный ванадиевый шлак с низким содержанием оксида кальция, а на второй стадии дуплекс-процесса из углеродистого металла-полупродукта получают сталь.
В 160-ти тонный кислородный конвертер заливают углеродистый металл-полупродукт. Перед кислородной продувкой металла сверху и по ходу продувки в ванну кислородного конвертера присадили магнезиальный материал, содержащий 69,4% MgO и 18,8% СаО с соотношением CaO к MgO, равным 0,27. После окончания кислородной продувки длительностью от 10 до 18 минут, повалки кислородного конвертера с замером температуры и отбора пробы металла и сталеплавильного шлака, жидкую сталь слили в сталеразливочный ковш, вернули кислородный конвертер в вертикальное положение, опустили кислородную фурму во внутреннее пространство кислородного конвертера и в течение от двух до шести минут раздули сталеплавильный шлак азотом.
Количество магнезиального материала для разных марок стали, объединенных в группы по нижнему пределу марочного значения углерода, с получением следующего содержания MgO в сталеплавильном шлаке на повалке кислородного конвертера составило:
- 7,04 кг/т при содержании углерода 0,068% с 11,39% MgO;
- 6,66 кг/т при содержании углерода 0,147% с 12,04% MgO;
- 6,26 кг/т при содержании углерода 0,320% с 11,46% MgO;
- 5,19 кг/т при содержании углерода 0,622% с 10,45% MgO,
что обеспечило оптимальное содержание MgO в сталеплавильном шлаке при основности сталеплавильного шлака 2,5-6,5.
Затем при наведении шлакового гарнисажа после слива стали, выплавленного из углеродистого металла-полупродукта, присаживали магнезиальные материалы с 43% MgO и 47% потерь массы при прокаливании.
Количество магнезиального материала для разных марок стали, объединенных в группы по нижнему пределу марочного значения углерода, составляло:
- 3,97 кг/т при содержании углерода 0,068%;
- 3,09 кг/т при содержании углерода 0,147%;
- 2,75 кг/т при содержании углерода 0,320%;
- 1,70 кг/т при содержании углерода 0,622%.
Результаты осуществления способа приведены в табл. № 1, из которой видно, что расход магнезиальных материалов для нанесения шлакового гарнисажа для разных марок стали, объединенных в группы по нижнему пределу марочного значения углерода, является оптимальным для нанесения шлакового гарнисажа с повышенными эксплуатационными характеристиками.
Использование предлагаемого способа выплавки стали в кислородном конвертере позволило достичь снижения расхода магнезиальных материалов, повышения выхода годной стали за счет снижения оксида железа в сталеплавильном шлаке, улучшения шлакового режима конвертерной плавки с гомогенизацией сталеплавильного шлака, сопровождающееся сокращением длительности цикла кислородной продувки, увеличения стойкости огнеупорной футеровки кислородного конвертера за счет повышения износостойкости гарнисажного слоя и формирования после окончания продувки металла кислородом насыщенного магнезиального сталеплавильного шлака. Удовлетворительное качество шлакового гарнисажа есть отсутствие оголения огнеупорной футеровки кислородного конвертера в момент его повалки после нанесения шлакового гарнисажа, заливки ванадиевого чугуна или углеродистого металла-полупродукта, полученного из ванадиевого чугуна, и продувки кислородом, в иных других случаях качество шлакового гарнисажа является неудовлетворительным.
Предлагаемая технология была опробована в конвертерном цехе № 1 АО «ЕВРАЗ Нижнетагильский металлургический комбинат». В табл. №1 представлены результаты использования разработанной технологии.
Таблица 1
Технологические показатели известных способов [2] и предложенного способа выплавки стали
Предложенный способ выплавки стали из ванадиевого чугуна
Предложенный способ выплавки стали из углеродистого металла-полупродукта, полученного из ванадиевого чугуна
ФОМ – от 85 до 92 %;
ИМФ – не менее 30 %;
ФОМИБ – не менее 66,0 %.
Из табл. №1 видно, что в результате применения разработанных технологий в КЦ №1 ЕВРАЗ НТМК было достигнуто уменьшение расхода магнезиальных материалов.
При пересчете на MgO поступающий из используемых магнезиальных материалов снижение составило от 1,14 до 2,16 кг/т при способе выплавки из ванадиевого чугуна и от 2,66 до 3,88 при способе выплавки из углеродистого металла-полупродукта, полученного из ванадиевого чугуна.
Источники информации
[1] патент RU №2620217 «Способ выплавки стали в конвертере», МПК С21С 5/28; С21С 5/36; С21С 7/076, опубл. 11.05.2017;
[2] патент RU №2426797 «Способ выплавки стали в конвертере», МПК С21С 5/28; С21С 5/36, опубл. 27.04.2009.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| Способ нанесения шлакового гарнисажа на огнеупорную футеровку кислородного конвертера | 2024 |
|
RU2826359C1 |
| СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В КОНВЕРТЕРЕ | 2010 |
|
RU2426797C1 |
| СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В КОНВЕРТЕРЕ | 2000 |
|
RU2194079C2 |
| СПОСОБ ПЕРЕДЕЛА ВАНАДИЕВОГО ЧУГУНА | 2000 |
|
RU2201968C2 |
| СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В КОНВЕРТЕРЕ | 2015 |
|
RU2620217C2 |
| Способ производства низкокремнистой стали | 2023 |
|
RU2818526C1 |
| СПОСОБ СОВМЕЩЕННОГО ПРОЦЕССА НАНЕСЕНИЯ ШЛАКОВОГО ГАРНИСАЖА И ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В КОНВЕРТЕРЕ С ПОНИЖЕННЫМ РАСХОДОМ ЧУГУНА | 2008 |
|
RU2389800C1 |
| СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В ДУГОВОЙ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОЙ ПЕЧИ | 2012 |
|
RU2493263C1 |
| СПОСОБ ПЕРЕДЕЛА ЧУГУНА | 2000 |
|
RU2186124C2 |
| СПОСОБ ВЫПЛАВКИ МЕТАЛЛА В КИСЛОРОДНОМ КОНВЕРТЕРЕ | 2021 |
|
RU2768084C1 |
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для выплавки стали в кислородном конвертере. Способ включает заливку ванадиевого чугуна или углеродистого металла-полупродукта, продувку металла кислородом сверху, присадку извести, добавочных материалов. Перед кислородной продувкой и по ходу продувки в ванну кислородного конвертера присаживают магнезиальный материал с отношением CaO к MgO не более 0,4 по массовому эквиваленту в количестве, обеспечивающем концентрацию MgO в конечном сталеплавильном шлаке 8-18 мас.% при основности сталеплавильного шлака 2,5-7,5 и в зависимости от содержания углерода для марок стали, объединенных в группы по нижнему пределу марочного значения углерода, а после слива стали в ковш производят нанесение шлакового гарнисажа на огнеупорную футеровку путем раздува сталеплавильного шлака азотом, во время которого присаживают магнезиальные материалы с показателями содержания MgO от 30 мас.% до 49 мас.% и потерь массы при прокаливании от 35 мас.% до 52 мас.%. Изобретение направлено на снижение рисков возникновения аварийных ситуаций, увеличение длительности эксплуатации огнеупорной футеровки, снижение расхода магнезиальных материалов, повышение износостойкости гарнисажного слоя, увеличение стойкости огнеупорной футеровки конвертера. 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 2 пр.
1. Способ выплавки стали в кислородном конвертере, включающий заливку ванадиевого чугуна, продувку металла кислородом сверху, присадку извести, добавочных материалов, отличающийся тем, что перед кислородной продувкой и по ходу продувки в ванну кислородного конвертера присаживают магнезиальный материал с отношением CaO к MgO не более 0,4 по массовому эквиваленту в количестве, обеспечивающем концентрацию MgO в конечном сталеплавильном шлаке 8-18 мас.% при основности сталеплавильного шлака 2,5-7,5 и в зависимости от содержания углерода для марок стали, объединенных в группы по нижнему пределу марочного значения углерода:
при содержании углерода менее 0,09 мас.% присаживают магнезиальный материал в количестве 8,2-10,2 кг/т;
при содержании углерода 0,09-0,19 мас.% присаживают магнезиальный материал в количестве 8,3-10,3 кг/т;
при содержании углерода 0,20-0,40 мас.% присаживают магнезиальный материал в количестве 7,8-9,8 кг/т;
при содержании углерода более 0,40 мас.% присаживают магнезиальный материал в количестве 6,8-8,8 кг/т,
а после слива стали в ковш производят нанесение шлакового гарнисажа на огнеупорную футеровку путем раздува сталеплавильного шлака азотом, во время которого присаживают магнезиальные материалы с показателями содержания MgO от 30 мас.% до 49 мас.% и потерь массы при прокаливании от 35 мас.% до 52 мас.% в следующем количестве в зависимости от содержания углерода для марок стали, объединенных в группы по нижнему пределу марочного значения углерода:
при содержании углерода менее 0,09 мас.% присаживают магнезиальный материал в количестве 2,4-4,4 кг/т;
при содержании углерода 0,09-0,19 мас.% присаживают магнезиальный материал в количестве 2,0-4,0 кг/т;
при содержании углерода 0,20-0,40 мас.%, присаживают магнезиальный материал в количестве 1,8-3,8 кг/т;
при содержании углерода более 0,40 мас.% присаживают магнезиальный материал в количестве 1,1-3,1 кг/т.
2. Способ выплавки стали в кислородном конвертере, включающий заливку углеродистого металла-полупродукта, полученного из ванадиевого чугуна, продувку углеродистого металла-полупродукта кислородом сверху, присадку извести и добавочных материалов, отличающийся тем, что перед кислородной продувкой и по ходу продувки в ванну кислородного конвертера присаживают магнезиальный материал с отношением CaO к MgO не более 0,4 по массовому эквиваленту в количестве, обеспечивающем концентрацию MgO в конечном сталеплавильном шлаке 8-16 масс.% при основности сталеплавильного шлака 2,5-6,5 и в зависимости от содержании углерода для марок стали, объединенных в группы по нижнему пределу марочного значения углерода:
при содержании углерода менее 0,09 мас.% присаживают магнезиальный материал в количестве 6,0-8,0 кг/т;
при содержании углерода 0,09-0,19 мас.% присаживают магнезиальный материал в количестве 5,7-7,7 кг/т;
при содержании углерода 0,20-0,40 мас.% присаживают магнезиальный материал в количестве 5,3-7,3 кг/т;
при содержании углерода более 0,40 мас.% присаживают магнезиальный материал в количестве 4,2-6,2 кг/т,
а после слива стали в ковш производят нанесении шлакового гарнисажа на огнеупорную футеровку путем раздува сталеплавильного шлака азотом, во время которого присаживают магнезиальные материалы с показателями содержания MgO от 30 мас.% до 49 мас.% и потерь массы при прокаливании от 35 мас.% до 52 мас.% в следующем количестве в зависимости от содержания углерода для марок стали, объединенных в группы по нижнему пределу марочного значения углерода:
при содержании углерода менее 0,09 мас.% присаживают магнезиальный материал в количестве 3,0-5,0 кг/т;
при содержании углерода 0,09-0,19 мас.% присаживают магнезиальный материал в количестве 2,1-4,1 кг/т;
при содержании углерода 0,20-0,40 мас.% присаживают магнезиальный материал в количестве 1,8-3,8 кг/т;
при содержании углерода более 0,40 мас.% присаживают магнезиальный материал в количестве 0,7-2,7 кг/т.
| СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В КОНВЕРТЕРЕ | 2010 |
|
RU2426797C1 |
| СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В КОНВЕРТЕРЕ | 2015 |
|
RU2620217C2 |
| СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В КОНВЕРТЕРЕ С КОМБИНИРОВАННОЙ ПРОДУВКОЙ | 2019 |
|
RU2729692C1 |
| KR 100992242 B1, 05.11.2010 | |||
| JP 3966156 B2, 29.08.2007. | |||
