Способ выплавки низкоуглеродистой стали в конвертере Советский патент 1985 года по МПК C21C5/28 

00

NU

Од 00 1 Изобретение относится к черной металлургии, а именно к способам выплавки в конвертерах иизкоуглеродистых сталей из специальных чугуно например низкомарганцевистых. Известен способ ползп ения стали в конвертере с содержанием углерода менее 0,03%, в котором, с целью ускорения процесса обезуглероживания и увеличения производительноети, металл продувают до содержания 0,,04% углерода кислородом сверку с применением в качестве охладителя лома в завалку, окатышей, железной руды в таком количестве, кот рое обеспечивает к.моменту достижения указанных концентраций углерода температуры 1600-1630 С. Во второй период плавки ванну продувают смесью кислорода с углекислотой с соотношением углекислоты к кислороДУ.(Ь1,5);64-3,5) l . Однако необходимость производства углекислоты, подвод ее и введе кие в конвертер требует больших капитальных вложений и обусловливает ухудшение технологичности процесса. Известен способ вьтлавки низкоуглеродистой стали в конвертере, в котором для обеспечения остаточно го содержания марганца на выпуске 0,10% в шихту добавляют марганцевую руду или жидкий чугун с достато но высоким содержанием марганца 2 Недостатком данного способа - . низкая скорость обезуглероживания в заключительный период продувки, когда содержание углерода в ванне ниже критических 0,20-0,25% и скоро ,окисления углерода резко снижается. Добавка марганцевой руды в шихту не оказывает влияния на скорость обезуглероживания в заключительный период продувки при вьшлавкё низкоуглеродистых сталей. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ выпла ки стали в конвертере, включающий завалку лопа, заливку чугуна, проду ку газообразньм окислителем с переменным положением фурмы, ввод шлако образующих и карбонатной марганцево руды в процессе продувкрг,- Согласно известному способу ввод карбонатной марганцевой руды осуществляют в начальный период плавки. Основной целью указанного технологического приема является улучшение технико-э 8 номических показателей процесса в результате повьшения качества марганцевистого шлака, являющегося сырьем для производства марганцевых ферросплавов з Известный способ характеризуется низкой производительностью конвертера из-за недостаточной скорости обезуглероживания в заключительный период продувки при выплавке низкоуглеродистых .сталей с содержанием 0,03% углерода и менее вследствие резкого снижения скорости массообменных процессов в конвертерной ванне. Целью изобретения является улучшение технико-экономических показателей и качества стали. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу выплавки низкоуглеродистой стали в конвертере, включающему завалку лома, заливку чугуна, продувку газообразным окислителем с переменным положением фурмы, ввод шлакообразных и карбонатной марганцевой руды в процессе продувки, карбонатную марганцевую руду вводят при содержании углерода в металле 0,03-0,07% в количестве 1,0-15,0 кг/т. При создании изобретения исходили из положения, во-первых, необходимости ускорения массообменных процессов в конвертерной ванне в заключительный период продувки при вьшлавке низкоуглеродистых сталей и, во-вторых, ввода марганцовистых материалов для увеличения степени усвоения извести при переделе низко- марганцовистого чугуна. Необходимость ускорения массообменных процессов связана с тем, что реакция обезуглероживания при низких концентрациях углерода в конвертерной ванне лимитируется его массопереносом к месту реакции. Резкое снижение скорости окисления углерода в заключительный период продувки (0,07% углерода и менее) приводит к уменьшению интенсивности перемешивания ванны за счет обезуглероживания и дальнейшему снижению скорости обезуглероживания. 11овьш1ение степени усвоения извести обеспечивает получение шлака в конвертере более высокой основности и снижение содержания фосфора и серы в стали. Поэтому для интенсификации обезуглероживания, получения более низких концентраций углерода и повышения основности конечности шлака ввод карбонатной марганцевой руды осуществляют при содержании 0,03-0,07% углерода в металле. Необходимо вводить именно карбонатные марганцевые руды, так как их присадка в ванну конвертера, когда скорость обезугле роживания низка, позволяет интенсифицировать массоперенос и процесс обезуглероживания за счет СО, образующейся при разложении МлСО, Образующаяся СО2 при температурах конвертерного процесса является активным окислителем углерода. Кроме того, это снижает парциальное давление азота в полости конвертера в момент, когда поглощение азота его усвоение металлом протекает наиболее интенсивно, что в конечном итоге снижает концентрацию азота в металле по окончании продувки и в готовой стали Температура разложения карбоната марганца равна 650 С. Карбонаты марганца, попадая в конвертер, от термического удара растрескиваются, быстро разлагаются и усваиваются ванной. Молекулы МпО, образующиеся от разложения МпСО, способствуют более полному усвоению извести шлаком, увеличению основнос шлака и снижению содержания фосфора и серы в стали. Ввод обычной окисной руды в конвертер, вместо карбонатной марганцевой руды, хотя и повышает степень усвоения извести за счет ввода в ее составе окислов марганца, одна ко не может обеспечить интенсивное обезуглероживание в заключительном периоде продувки при выплавке низкоуглеродистых марок сталей и получение более низких концентраций углерода в металле по окончании пр дувки. Карбонатные марганцевые руды необходимо вводить в конвертер при содержании 0,03-0,07% углерода в ме талле . Ввод карбонатной марганцевой руд при содержании углерода в металле менее 0,03% не рекомендуется вследствие того, что не обеспечивается эффективное снижение концентрации углерода в конце продувки. Ввод карбонатной марганцевой руд присодержании углерода более 0,07% нецелесообразен, так как скорость обезуглероживания еще достаточно велика и ввод руды не приводит к снижению содержания углерода в металле . Для получения низких концентраций углерода вметалле (менее 0,03%) необходимо продувать кислородом менее 4 мин после ввода карбонатной марганцевой руды, так как в противном случае резко повьппается окисленность шлака в конвертере и потери металла со щлаком, что приводит к снижениювыхода стали. Кроме того, повышенная окисленность металла приводить к увеличению угара раскислителей, повьшению неметаллических включений в стали и ухудшению качества выплавляемой стали. Расход карбонатной марганцевой руды должен быть в пределах 1,015,0 кг/т. Расход карбонатной марганцевой руды менее 1,0 кг/т не обеспечивает эффективного снижения содержания углерода в металле вследствие недостаточного его воздействия на процессы массопереноса и скорость обезуглероживания. При расходе карбонатной марганцевой руды более 15 кг/т эффективность ее использования резко снижается при одновременном увеличении количества щлака и, следовательно, угара железа в шлак, а также ухудшением теплового баланса плавки вследствие эндотермической реакции разложения карбоната марганца. Таким образом, принципиальным отличием предлагаемого способа выплавки стали от известных является ввод карбонатной марганцевой руды при содержании 0,03-0,07% углерода в металле в количестве 1,015,0 кг/т, что позволяет интенсифицировать процесс обезуглероживания в заключительный период продувки как вследствие ускорения массопереноса в конвертерной ванне, так и действия СО как сильного окислителя углерода, а окислы марганца повышают степень усвоения извести и основанность пшака. Кроме того-, ввод карбонатной марганцевой руды приводит к снижению окисленности /металла и шлака и y feньшeнию концентрации азота в готовой стали. Интенсификация процесса обезуглероживания в заключительный период продув ки и снижение потерь металла со шлаком приводит к увеличению производительности, а снижение содержания углерода в низкоуглеродистой стали и повьшение основности конечного шлака приводит к улучшению качества выплавляемой низкоуглероди той стали, например электротехничес кой, за счет повышения магнитных свойств. Опробование способа выплавки низ коуглеродистой стали в конвертере проводили в 350-тонньгх конвертерах Череповецкого металлургического зав да, при этом использовали низкомарг цовистый чугун с содержанием марганца 0,25%. Продувку проводили 4-х сопловой фурмой с переменным по ложением ее над уровнем спокойной ванны и расходом кислорода 700800 . Пример К Б 350-тонный конвертер присаживали 5 т извести, заваливали 130 т лома присаживали еще 8 т извести и сливали 270 .г чугуна с содержанием О,25% марганца и температуре 1400 С, после чего начинали продувку. В процессе продувки порциями по 2-4 т на ,6,8минутах продувки присадили 16 т извести. При содержании 0,05% углерода в металле присадили 3,5 т карб натной марганцевой руды (10 кг/т) с содержанием,%:MnC05j 56, SiO 12 HjO U. 3; 5, CaO 8; MtfO 2. После ввода карбонатной P марганцевой руды расплав продули 2,5 мин и закончили продувку при содержании, %: углерод 0,015; марганец Q,08j сера 0,010 фосфор 0,004, азот 0,002 при 1640с, При содержании FeO в шлаке 18,0% основность составила 4,2. Раскисление проводили в ковше присадками 1,6 т металлического мар ганца, 3,0 т ферросилиция и 0,5 т алюминия. Полученную сталь продували 10 мин аргоном и разливали на МНЛЗ. Получили электротехническую сталь с магнитными свойствами, соответствуюпр1ми стали марки 2012, следующего химического состава,%: углерод 0,6l6j марганец 0,36, кремний 0,39; фосфор О.,006, сера 0,010; алюминий 0,008; медь 0,0 хром 0,02, никель 0,06 и азот 0,00 Магнитные свойства стали: Удельные потери Р 5/5о вт/кг Магнитная индукция 1 з 63 т Общий расход на плавку составил: 29 т извести, 130 т лома, 270 т чугуна, 3,5 т карбонатной марганцевой руды (10 кг/т), 21300 нтз кислорода. Выход стали 91,3%. I5J В таблице приведены технологические показатели плавок, проведенных по предложенному способу выплавки стали, аналогично примеру 1, но с изменением количества и момента присадки карбонатной марганцевой руды в процессе продувки, а также текущих плавок в конвертерном цехе при выплавке электротехнических сталей, технология которой выбрана как базовьш объект для расчета эффективности предложенного способа выплавки низкоуглеродистой стали в конвертере, Опробование предложенного способа выплавки стали из низкомарганцовистого чугуна в кислородных конвертерах показывает, что ввод карбонатной марганцевой руды при достижении 0,03-0,07% углерода в металле в количестве 1,р-1550 кг/т позволит повысить производительность и. качество стали за счет ускорения рафинировочных процессов и повышения магнитных свойств выплавляемой стали вследствие получения более низких содержаний углерода, серы и азота в стали. Результаты проведенных плавок по предложенному способу, в сравнении с действующей в конвертерном цехе ЧерМЗ технологией, выплавки динамной стали показывают (см. табл.), что внедрение предлагаемого способа позволяет повысить выход стали на 1,0%, снизить содержание углерода и азота соответственно на 0,018 и 0,003% и за счет этого повысить уровень магнитных свойств стали. Общий экономический эффект в расчете на каждую тонну выплавляемой стали составит 44,9 руб.

СПОСОБ ВЬШЛАВКЙ НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ В КОНВЕРТЕРЕ, включающий завалку лома, заливку чугуна, продувку газообразным окислителем с переменным положением фурмы, ввод шлакообразных и карбонатной марганцевой руды в процессе продувки, отличающийся тем, что, с целью улучшения техникб-экономи ческих показателей и качества стали, карбонатную марганцевую руду вводят при содержании углерода в металле 0,03-0,97% в количестве 1,0-15 кг/т. О)