Способ передела чугуна в конвертере Советский патент 1983 года по МПК C21C5/28 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производ ству стали в конвертерах, работающих с комбинированной продувкой ван ны кислородом и инертным газом. Известен способ донной продувки расплава кислородом, включаквдий под чу инертного газа струей, концентри ной струям кислорода и защитного газа 1 . Однако этот способ обладает суще венным недостатком по сравнению.с к лородно-конвертерным процессом, заключающимся в невозмодности регулку вания окисленности шлака содержания в нем окислов-железа по ходу on рации. Поэтому на протяжениипреобл дающей части времени от начала продувки, содержание закиси железа в шлаке, являющейся основным растворит лем прис.ажйваемой в конвертер извест обычно ниже 5%, в то время как для быстрого,растворения.из вести необход мо иметь 15-25% .FeO . Это не способс вует формированию жидкоподвижного вы сокоосновного ишака с самого начала операции и тем самым замедляет пр текание дефосфорации и десульфурации по сравнению с обезуглероживанием ванны, вследствие чего приходится вести плавку с передувкой. Указанные обстоятельства вынуждают вместо присадок кусковой извести вводить в ванну в потоке кислорода порошкообразную .известь , применяя для этих целей сложное и дорогостоящее оборудование, что ухудшает технико-экономиЧеские показатели выплавки стали в конвертерах. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемо му результату является способ переде ла. чугуна в конвертере, включающий продувку металла кислородом сверху и инертным газом снизу 2 , Согласно известному способу подача кислорода сверху через водоохла даемую фурму и ввод инертного газа в металл снизу через трубчатые сопла или пористые блоки в днище осуществляется симметрично относительно вертикальной оси конвертера. Верх няя продувка кислородом вызывает кон вективные потоки металла в конвертер ной ванне, направленные вниз вдоль стенок конвертера и вверх в центре ванны. В то же время донный подвод инертного газа ведет к направлению потоков металла у боковых стенок конвертера вверх, а в центре ванны - вниз. В результате такого встречного взаимодействия и взаимного торможени потоков существенно снижается эффективность перемешивания ванны и испол зования кислорода, что приводит к высокому содержанию окислов железа S шлаке, потерям в выходе годного металла, низкому качеству стали. Целью изобретения является повымение выхода годного металла и улучшение качества стали. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу передела чугуна в конвертере, включающег гу продувку металла кислородом сверху и инертным газом снизу, продувку кислородом ведут в пределах одной половины объема ванны, а продувку инертным газом - в пределах другой половины. Кроме того, интенсиэность продувки кислородом составляет 2-7 м т/мин а инертным газом - 0,1-1,0 м/т мин. Причем кислород и инертный газ подают в расплав струями, угол наклона которых к вертикальной оси конвертера составляет 10-25, точки исте- . чения струй располагают по концентрическим полуокружностям, причем инертный газ подают от периферии к центПродувку кислородом ведут в струйном режиме, а инертным газом - в Пузырьковом. Ведение продувки с вводом инертного газа в металл в пределах одной половины площади днища конвертера и с подачей кислорода на противоположную половину площади зеркала ваНнн вызывает замк-нутый круговорот металла, выражающийся в движении .потоков металла вверх в пределах зоны,ввода инертного газа с дальнейшим опусканием потоков вниз в зоне подачи кислорода. Скорость движения металла по кругу особенно возрастает при продувке с вводом инертного газа и кислорода в металл в струйном режиме через трубчатые сопла одной или более группами струй по концентрическим полуокруЖностя и с одинаковым наклоном к вертикальной оси конвертера в направлении подачи кислорода. Это связано с однонаправленным приложением импульсов одиночных струй по касательным в разных точках круга, что позволяет при сравнительно небольших количествах пoдaвae oгo снизу инертного газа интенсифицировать массоперенос в ванне. Массоперенос в конвертерной ванне в условиях небольших расходов инертного газа на донную продувку более интенсифицируется при продувке с вводом инертного газа в металл в пузырьковом режиме через пористые огнеупорные цилиндрические блоки, а кислорода - -В струйном. Ввод инертного газа через пористые блоки, установленные по концентричес«им полуокружностям под наклоном к вертикальной оси конвертера, позволяет при однсм и том же расходе инертного газа увеличить площадь ввода его в расплав, что интенсифицирует перемешивание ванны.

Интенсификация перемешивания ванны сопровождается лучшим усвоением кислорода на окисление примесей, понижением содер7 ания окислов железа в шлаке и увеличением выхода годного металла.

На фиг.1-4 изображена схема осуцествления способа.

В пределах одной половины днища .1 конвертера 2 (фиг.1) установлены трубчатые сопла 3 или взамен пористые огнеупорные блоки 4, а сверху введена фурма 5.

Трубчатые сопла 3 или пористые огнеупорные блоки 4 могут быть расположены равномерно по плсядади одной половины днища конвертера ((фиг.2 или группами по концентрическим полуокружностям 6 с.наклоном к вертикальной оси конвертера. Из трубчатых сопел 3 вводится инертный газ азот или аргон в металл 7 струями (в струйном режиме, а из пористых огнеупорных блоков 4 - в виде мелких пузырей в пузырьковом режиме . Кислород подается ерез 5 на противоположную половину площади зеркала ванны в струй, внедряющихся в ванну по концентрическим полуокружпостям с наклоном к вертикальной оси конвертера.

При реализации варианта продувки (фиг.З) ввод инертного.газа азота или аргона и кислорода в металл осуществляется с одинаковым наклоном к вертикальной оси конвертера в направлении подачи кислорода ,(фиг.4).

Во всех предложенных вариантах по ходу продувки расход инертного газа может изменяться с увеличением его количества в начальном и конечном этапах операции, чтобы улу мит перемешивание ванны именно в те период -а плавки, когда обезуглероживание ванны замедляется по сравнению с серединой операции.

Расход инертного газа на продувку в пределах 0,1-1 мин определен на основании проведенных лабо раторныХ плавок на 150 -кг конвертере и путем анализа известных данных по комбинированной продувке. Првышение интенсивности подачи инертнго газа свыше 1 мин верхнего предела сопровождается чрезмерным брызгообразованием при продувке с уменьшением выхода жидкой стали за счет потерь с выбросами. Уменьшение интенсивности подачи газа ниже 0,1 мин нижнего предела сопрвождается ухудшением перемешивания ванны, в результате чего затрудняются процессы шлакообразования и удаления вредных примесей, повыглается

окисленность шлака до уровня, характернохо для обычных плавок только с верхней продувкой кислородом, жидкой стали.

Расход кис-орода на продувку в пределах 2-7 мин обоснован исходя из наиболее целесообразных условий интенсификации кислородноконвертерного процесса. Как известно, превьлиение интенсивности продувки ванны кислородом свьше 7 м VT мин верхний предел) слабо влияет на длительность цикла плавки производительность процесса и при этом со провождается уменьшением стойкости кислородных фурм, yxyдl Jeниeм шлакообразования, снижением выхода годного и других технико-экономических показателей процесса.

Уменьшение интенсивности продувки ванны кислородом ниже 2,0 мин сопровождается существенным снижением производительности конвертерного агрегата.

При малых расходах кислорода и инертного газа на продувку подача их в металл в струйном режиме предусматривает - расположение группы сопел в головке верхней фурмы и в одной половине днища конвертера по концентрической полуокружности.

При высоких расходах продувочных газов .с целью большего рассредбточения инертного газа в пределах однополовины площади днища конвертера и кислорода ИсЧ противоположной половине площади зеркала ванны целесообразно использовать более одной группы (предпочтительно две) сопел в головке верхней и в одной половине днища конвертера с расположением их по концентрическим полуокруг.ностяи для осутдествления продувк-и несколькими группами струй (фиг12).

Угол наклс на струЛ кислорода и инертного газа к вертикальной .оси конвертера в 1аправлении подачи кислорода составляет 10-25°.

При прсвышонии верхнего предела угла наклона струй ( 25°) происходит чрезмерное приближение внсокотем,пературных реакционных зон и зон интенсивного барботажа ванны- к футеровке конвертера, что способствует ее быстрому разрушению. С уменьшением угла наклона струй к вертикальной оси ЕОНВЗртера ниже 10 (нижний предел наблюдается образование застойных зон на периферийных участках конвертерной ванны и возрастает интенсивность брызгообразования из-за слияния реакционных зон в центральны объемах ванны, что ведет к потерям жидкой стали в виде выбросов.

Проверка предлагаемого способа Передела чугуна в конвертере осуществлена на 150-кг лабораторном конвертере, ocнaщeнны оборудованием для прояувки жидкого металла кислородом сверху и одновременно инертный гдэом снизу. Передел чугуна в конвертере осуществлен при 4 вариантах ведения пл вок. Продувке подвергался чугун, со.держащий в среднем 4% С, 0,7% 5 0/35% МП, О,045% 5, 0,08ё% Р. Темпе ратура чугуна при заливке в конвертер составляла . Во всех случаяк расходы извести и плавикового шпата на плавку были одинаковы и со ответственно составляли 10,5 и 0,25 или соответственно 7 и 0,17% от веса металлической -части шихты заливаемого в конвертер чугуна . Присадки извести и плавикового шпата осуществлялись двумя ровными порциями на 2 и 4 мин продувки. На протяжении всей операции параметры продувки чугуна расходы кислорода и инертного газа , высота кислородной фурмы над ванной при всех 4 вариантах ведения плавок были не измен ными. Продувку ванны заканчиве1ли после падения факела, что соответст вовало содержанию углерода в распла ве ниже 0,10%, Характеристика вариантов. 1-вариант -- известный способ перадела чугуна в конвертере, когда гсислород сверху вводят на поверхность ванны сиг 1метричяо относительно продольной оси конвертера ч:ерез четырех1санэ 1ьную фурму с диаметром сопла If 7 r-iM. Sгoл наклона -сопел к вертикали фурмы . Инерт1 1ый т-аз азот вводят в струйном режиме через пять трубчатых сопел диаме ром 1,0 мм, установленных paBiioMep- но по кругу диаметр 200 мм относительно вертикальной оси конЕ;ертера„ Расход кислорода на продув ку,. устанавливают 0,67 м/мин 4,46 м /т а азота - 0,075 0,5 ми Высота расположения кислородной фур мы над уровнем ванны была 30 калибров или 51 мм П вариант - известный способ пер дела чугуна, когда кислород сверху вводят на поверхность ванны в струй ном режиме симметрично относительно продольной оси конвертера. При этом I дутьевой режим продувки ванны кисло родом соответствует Т варианту ведения плавок. Азот снизу с расходом 0,075 м /мин 0,5 мин подают через пять огнеупорных пористых бло ков ( диаметром 40 tJiMj , установленных также равномерно по кругу диаметром 200 Mf/i относительно вертим кальной оси конверт.ера. . 1И вариант -предлагаемый способ . передела чугуна в- конвертере. Продувку ванны кислородом сверху осу1и1ествля от в пределах одной половины площади зеркала ванны через четырехкансшьную фурму с диаметром сопел 1/7 мм. Сопла в головке фурмы располйггиот равномерно по концентрической полуокружности радиусом 20 мм с наклоном к вертикгшьной оси фурмы 15, Расход кислорода на продувку 0,67 44,46 т мин , высота фурмы нгщ ванной 51 мм 30 калибров . Подачу азота Б струйнрм режиме в расплав снизу с расходом 0,075 (0,65 мин ведут через пять трубчатых сопел диаметром 1,0 мм установленньис в противоположной относительно места ввода кислорода половине площади днища конвертера. Трубчатые сопла размещают в .одной половине днища равномерно по полуокружности радиусом 150 TVIM. При этом сопла наклонены к вертикальной оси конвер- i тара под углом , если смотреть сверху в направлении подачи кислорода. I V вариант - предлагаемьлй спосЬб передела, отличие, которого от варианта HI заключается в подаче азота в пузырьковом режиме через 5 огнеупорных пористых блоков диаметром 40 мм размещенных равномерно по полуокружности радиусом 150 мм под углом 15 к вертикальной оси конвертера в направлении подачи кислорода. Основные усредненные 1;ехнологические показатели различных вариантов передела чугуна сведены в таблицу. Из данных таблицы видно, что использование предлагаемого способа передела чугуна в конвертере обеспечивает по сравнению с известным способом увеличение выхода жидкой стали на 0,5%, степени десульфурации - на 14,0-17,6% степени дефосфорации на 3,6-4,1%, При одной и той же продолжительности продувки и режимах расхода шла« кообразугощих материалов в предлаГаемом способе передела основность конечного шлака возрастает на 0,203,15%, а концентрация углерода в /металле после продувки снижается на 0,03%. Это свидетельствует о более -эффективном использовании кислорода в процессе рафинирования, что позволяет меньшей окисленности шлака улучшить условия шлакообразования, удаления серы и фосфора. Продувка. в предложенных ваоиантая ведения плавок протекает более спокойно, чем при известных способах передела чугуна. При реализации предлагаемого способа, передела чугуна ожидаемый годовой экономический эффект за счет реального повышения выхода жидкой стали на 0,2% составит 1,625 млн.руб.

1. СПОСОБ ПЕРЕДЕЛА ЧУГУНА В КОНВЕРТЕРЕ, включающий продувку металла кислородом сверху и инертным газом снизу, отличающийся |тем, что, с целью повъааения выхода годного металла и улучшения качества jстали, продувку кислородом ведут в пределах одной половины объема ванны, а продувку инертным газом в пределах другой половины. 2.Способ ПОП.1, отличающийся тем, что интенсивность продувки кислородом составляет 2-7 мин, а инертным газом 0,1-1,0 мин. 3.Способ по пп.1 и 2, о т л ичающий-ся тем, что кислород и инертный газ подают в расплав струями, угол наклона которых к вертикальной оси конвертера составляет 10-25 , точки истечения струй располагают по концентрическим полуокружностям причем инертный газ подают от периферии к центру. 4.Способ по пп. 1 и2, о т л ичающийся тем, что продувку кислородом ведут в струйном режиме, а инертным газом - в пузырьковом.

5