Способ непрерывной переработки фосфористого чугуна Советский патент 1984 года по МПК C21C5/56 

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к способам непрерывнойпереработки чугуна в сталь, и может быть использовано на предприятиях, например в мартеновс- 5 ких цехах, перерабатывающих фосфористый чугун, либо при сооружении новых металлургических заводов, на которых перерабатывается фосфористый чугун.

Известен способ переработки чугу- Ю на в непрерывном сталеплавильном агрегате конвертерного типа lj .

Недостатком этого способа являются низкие технико-экономические показатели процесса вследствие ис- IS пользования на обеих стадиях эмульсионного (конвертерного) принципа рафинирования чугуна. При этом способе переработки чугуна до двуокиси углерода дожигается лишь 10-20% образую- 20 щейся окиси углерода, что снижает приход тепла и ограничивает возможности переработки лома, железорудных материалов (железорудный концентрат, окатыши, агломерат и т.д.), а отсут- 25 ствие противотока в системе металлшлак при передаче металла из первой стадии во вторую и шлака - из второй стадии в первую не позволяет полностью использовать высокую рафини- ЗО рукщую способность по отношению к фосфору известковогжелезистых шлаков, образукнцихся на второй стадии процесса..

Наиболее близким к изобретению jj по технической сущности и достигаемому эффекту является способ непрерывной переработки фосфористого чугуна, включакщий предварительное струйное рафинирование газообразньм дО кислородом, порошкообразной известью и железорудным концентратом, охлаждение ванны ломом или металлизированными окатышами и окончательную продувку газообразным кислородом и порошко-45 образной известью в противотоке на электромагнитном желобе металла и шлака 2.

Недостатками известного способа являются низкий выход жидкой стали 50 и ее высокая себестоимо.сть.

Указанные недостатки обусловлены малым количеством перерабатываемых железосодержащих охладителей, поскольку обезуглероживание чугуна при струй55 нрм рафинировании производят лишь на 20-25%, а от остального углерода освобождаются на второй стадии, и

большой потерей металла с корольками и окислами железа при скачивании вязкого шлака. Кроме того, низкая температура металла и шлака на первой стадии (1300-1400с) способствует повышению потерь металла при передаче последнего во вторую стадию и затрудняет непрерывное удаление вязкого шлака, что требует применени дополнительного оборудования.

Низкая интенсивность кислородной продувки на второй стадии не обеспечивает высокой производительности агрегата, а вследствие перелива в единицу времени малых количеств достаточно активного шлака со второй стадии на первую слабо стимулирует начальную стадию дефосфорации, что приводит к повышенному расходу реагетов на первой стадии.

Целью изобретения является увеличение вьпсода жидкого металла и снижение себестоимости стали.

Поставленная цель достигается тем что согласно способу непрерывной jпереработки фосфористого чугуна, вклIчающему предварительное струйное рафинирование газообразным кислородом. Порошкообразной известью и железорудным концентратом, охлаждение ванны ломом или металлизованными 1и окатышами на первой стадии и окончательную продувку газообразным кислородом и порошкообразной известью на второй стадии и противоточную передачу металла и шлака между стадиями, струйное рафинирование чугуна ведут при соотношении расходов порошкообразной извести, железорудного концентрата и газообразного кислорода (1-2):1: :(1-1,5), а окончательную продувку металла начинают при содержании углерода 1,0-2,0% и температуре 15001550°С и соотношении массовых расходов порошкообразной извести и газообразного кислорода (1-1,5):1, при этом расход лома составляет 100 300 кг/т металлошихты.

Кроме того, интенсивность окончательной продувки составляет 16 20 нм /т-мин.

Непрерывный двухстадийньй способ переработки фосфористого чугуна осуществляют следующим образом.

На непрерьшный поток чугуна воз действуют струями кислорода с порошкообразной известью и железорудным концентратом. При этом соотношение расходов порошкообразной извести и железорудного концентрата и газообразного кислорода составляет (1-2): :1:(1-1,5). При дроблении потока чу гуна формируется развитая реакционна поверхность. Интенсивное газовьщеление вследствие окисления углерода с 3,6-4,3 по 1,0-2,0%, т.е. со степенью обезуглероживания 50-70%, также способствует развитию массообменных процессов. Вследствие этого степени деманганации и десульфурации составляют соответственно 65-85 и 40-60%. Большое количество тепла, выделенного при окислении элементов в первую очередь за счет окисления углерода до С02, позволяет осуществлять процесс рафинирования при температуре 1500-1550°С, а также увеличить расход перерабатываемых охладителей (лома, железорудного концентра та и т.д.). Это приводит к существен ному увеличению вьгхода жидкого метал ла и снижению его себестоимости. При высокой температуре процесса и использовании на первой стадии высокоосновного известково-железистого шла ка со второй стадии, при относительно небольших расходах шлакообразую- щих реагентов, эффективном диспергировании чугуна и интенсивном перемешивании шлака и металла окисью углерода на первой стадии формируется ЖЦДКОПОДВИЖНЫЙ шлак с высокой рафинирующей способностью с содержанием железа 12-15% общего, который может удаляться из реактора самотеком, т.е без применения дополнительного обо рудования, причем содержание корольков в шлаке составляет не более 1-3% При этом величина отношения фактичес кого содержания фосфора в металле к равновесному со шлаком составляет приблизительно 2-5, т.е. система металл-шлак приближается к состоянию равновесия и рафинирующие свойства шлака используются более полно, чем при проведении низкотемпературной дефосфорации и незначительном окислении углерода на стадии струйного рафинирования. Указанный режим первой стадии переработки является близ ким к оптимальному для получения низ кой себестоимости стали. Применение на первой стадии расхо ,дов пылевидных реагентов (извести и железорудного концентрата) в количествах более 2 и 1 от количества кислорода приводит к получению значительного количества ишака, что приводит к увеличению потерь металла с окислами и корольками в шлаке. Кроме того, больший расход пьшеввдных реагентов, в первую очередь железорудного концентрата, требует больших затрат тепла и снижает возможности переработки повышенного количества лома, повьш1ает опасность гетерогенизации шлака. Применение реагентов в количествах меньших, чем количество подаваемого кислорода, не обеспечивает проведение дефосфорации до требуемого уровня (60-80%), что влечет повьш1енный расход реагентов на второй стадии переработки. Кроме того, при меньшем расходе пьшевидных материалов не в полной мере используется тепло металлогазового факела, что приводит к увеличению потерь тепла с отходящими газами и как следствие к уменьшению количества лома, перерабатываемого на первой стадии, которое должно составлять 100-300 кг/т металлошихты. Уменьшение этого количества (менее 100 кг/т) нецелесообразно в связи с ухудшением техникоэкономических показателей процесса, а увеличение (более 300) невозможно в связи с недостатком тепла для его расплавления при сохранении температуры металла на уровне 15001550°С. При проведении процесса при температуре ниже 1500 С ухудшаются условия шлакообразования и, следовательно, удаления фосфора и серы на первой стадии, увеличивается опасность выбросов на второй стадиии. При температуре выше 1550 С снижается термодинамический стимул для окисления фосфора по сравнению с окислением .углерода, что затрудняет получение металла с требуемым отношением углерода к фрсфору. Полученный полупродукт, содержащий, %: С 1-2; МпТ 0,1-0,3, М 0,100,30, S 0,015-0,025, при температуре 1520-1550 С с помощью электромагнитного желоба передают на вторую стадию процесса, причем навстречу потоку метагша из второй стадии в первую передается известково-железистый шлак. Массообмен между металлом и шлаком на электромагнитном желобе приводит к тому, что содержание фосфора снижается до 0,05-0,15%, при этом окисляется также 0,05-0,20% уг лерода и происходит частичное восстановление окислов железа из шлака, передаваемого из второй стадии процесса на первую. Продувку кислородом на второй стадии ведут с интенсивностью 16-20нм/ металла в 1 мин. Проведение продувки с интенсивностью более 20 нм/т мин увеличивает окисленность металла, особенно при низком содержании в последнем углерода, что увеличивает расход раскислителей и снижает качество сталей. При продувке металла с интенсивностью менее 16 нм/т мин умень шается производительность агрегата и технико-экономические показатели процесса. Расход пьтевидной извести при этом составлял 1-1,5 по отношению к расходу кислорода. При меньшем расходе извести не обеспечивается необходимая степень дефосфорации металла} при более высоком - увеличиваются количество шпака, потери железа со шлаком и износ футеровки агрегата. П р им е р. Перерабатывали чугун с температурой в количестве 2000 кг, содержащий, %: с 4,0j Ьи 0,8; М 1,0; М s 0,04. Чугун подвергали рафинированию кислородными струями в смеси с порошкообразной известью и железорудным концентратом. Расходы порошкообразной Извести и железорудного кон-35 центрата и газообразного кислорода составили соответственно 80, 50 и 60 кг/т чугуна. Для охлаждения ванны в последнкяо вводили стальной лом в количестве 250 кг на 1 т чугуна. В .результате получили полупродукт с температурой 1550С, содержащий, %: с 1,2; мп 0,2; р 0,15; LS 0,02, который поступал по электромагнитному желобу во вторую стадию, где производили доводку полупродукта путем верхней продувки кислородом с подачей пылевидной извести при расходе 33 и 43 кг/т полупродукта соответственно. Получили сталь, содержащую, %: с 0,08; Мп 0,05; р 0,02; S 0,015, в количестве 2180 кг, В табл. 1 и 2 приведены технологические параметры и результаты плавок по предлагаемому способу. Предлагаемый способ переработки фосфористого чугуна позволяет существенно увеличить выход жидкого металла, создать оптимальные физико-химические условия для проведения рафинировочных реакций, что позволяет сократить расходы реагентов и снизить себестоимость стали. Расчетный годовой экономический эффект при выплавке стали предложенным способом по сравнению с дуплекспроцессом (АСР - кислородный конвертер) при производительности цеха 7 млн.т/год составит 30,4 млн.руб. при оценке лома по действующим ценам. Таблица 1

1105511

8 Продолжение табл. 1

1. СПОСОБ НЕПРЕРЬГОНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ФОСФОРИСТОГО ЧУГУНА, включающий предварительное струйное рафинирование газообразньш кислородом, порошкообразной известью и железорудным концентратом, охлаждение ванны ломом или металлизованными окатышами на первой стадии и окончательную продувку газообразным кислородом и порошкообразной известью на второй стадии и противоточную передачу металла и шлака между стадиями, о тличающийся тем, что, с целью увеличения выхода жидкого металла и снижения себестоимости стали, струйное рафинирование чугуна ведут при соотношении расходов порошкообразной извести, железорудного концентрата и газообразного кислорода (): :1: