Способ выплавки стали Советский патент 1992 года по МПК C21C5/28 C21C5/32 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам передела кизкомаргзнцовис- того чугуна в конвертерах.

Цель изобретения - снижение вьто- сов и выбросов, повышение выхода металла, уменьшение расхода озона и снижение себестоимости стали.

Способ заключается в следующем.

Основными затруднениями при переделе низкомарганцовистого чугуна в конвертере являются ухудшение шлакообразования из-за пониженного содержания окислов марганца в шлаке, что повышает температуру плавления и вязкость шлакового -расплава, затрудняет ассимиляцию извести и де- сульфурац1ш металла, приводит к выносам и выбросам металла и шлака в начале продувки и в период интенсивного обезуглероживания, снижает выход металла. Для уменьшения выносов и выбросов при продувке низкомарганцовистых чугунов повышают высоту фурмы в начале плавки, увеличивают продолжительность наводки шлака (однако при этом снижается выход металла и удлиняется продувка) и снижают интенсивность подачи кислорода в период интенсивного обезуглероживания, что также удлиняелг продувку.

Другим недостатком использования низкомарганцовистого чугуна является ухудшение теплового баланса плавки вследствие уменьшения прихода тепла за счет окисления марганца чугуна. Целесообразна продувка низкомарганцовистого чугуна смесью кислорода и озона. Использование озона как более ci-шьного окислителя, чем кислород, позволит интенсифицировать окисление примесей, сократить длительность плавки, улучшить удаление из ванны серыи фосфора, азота. Регулируя соотношение кислорода и озона, можно добиться соответствия скорости обезуглероживания оптимальному состоянию шлакового расплава, что обеспечит снижение выносов и выбросов и повысит выход металла. Кроме того, озо разлагается со значительным выделением тепла, что компенсирует снижение прихода тепла, связанное с пониженны содержанием марганца в чугуне.

Применить для продувки низкомаргацовистого чугуна смесь кислорода и озона по известным способам не представляется возможным, так как продувка указанной смесью в течение всего периода окислительного рафинирова-. ния, заложенная в зтих способах, приведет к резкому усилению процессов выноеов и выбросов металла и шлака из конвертера в период интенсивного обезуглероживания.

Таким образом, необходимо озон в

смеси с кислородом вводить не на протяжении всей продувки, а лишь в определенные периоды плавики. В результате анализа процессов, протекающих в конвертерной ванне, сделаны выводы,

что при продувке низкомарганцовистого чугуна в конвертере такими периодами являются начальный и конечный периоды рафинирования.

Целесообразность продувки смесью

озона и кислорода в начальный период плавки обусловлена необходимостью интенсификации в это время процессов окисления железа, т.е. наведения акг тивного жидкоподвкжного шлака, yjty4шающего ассимиляцию извести и сни-

ж&ющего выносы из конвертера металла, удаления серы в газовую фазу, чему способствует повьш1енное положение фурмы, а также дефосфорации металла

с учетом благоприятной для этого низкой температуры ванны. При этом также сократится период наводки первичного шлака и продолжительность плавки.

Целесообразность продувки смесью озона и кислорода на конечной стадии рафинирования связана с необходимостью сокрашения продолжительности плавки за счет интенсификации обезуглероживания, которое затрудняется в области низких концентраций углерода, имеющихся в конде плавки, а также снижения содержания азота в металле, как за счет активизации обезуглерожи- вания, так и вследствие прямого взаимодействия озона с азотом с удалением азота в виде окислов и газовую фазу.

В оставшееся время продувки, когда в конвертерной ванне интенсивно про- текают обезуглероживание и массооб- менные процессы, озон подавать неце- л сообразно как с точки зрения сни- жения выносов И выбросов, так и для экономии озона.

Продувка смесью озона и кислорода в начальный период плавки менее 20% общего времени рафинирования металла газообразными окислителями приводит к ухудшению наведения активного пер

313

вичного шлака вследствие недостатка окислов железа, ухудшает усвоение извести, десульфурацкю, дефосфорацию повышает выносы и выбросы, уменьшает выход металла, удлиняет плавку и увеличивает себестоимость стали.

Продувка смесью озона и кислорода в начальный период плавки более 30% общего времени рафинирования повышает выбросы и выносы, снижает выход металла, увеличивает расход озона, повышает себестоимость стали, оказывает влияние на процессы удаления серы и фосфора,

Продувка смесью озона и кислорода на заключительной стадии продувки менее 10% общего времени рафинирования удлиняет плавку, ухудшает удаление азота и повышает его содержание в стали.

Для оценки существенности заявленных параметров бьша проведена серия опытных плавок с изменением заявленных параметров как в пределах указанных параметров, так и с выходом за них.

Примеры. Опытные плавки проводили в 100 кг-индукционной печи. В печь загружали твердый 1шзкомарганцо- вистый чугуне содержанием марганца 0,25%. После расплавления чугуна и доведения его до температуры 1400°С начинали продувку смесью озона и кислорода с содержаниемв смеси 10% озона с расходом смеси 4445 см /кг, мин (.расход кислорода 4000 .мий, расход озона 445 см /кг мин).

По первому варианту продувку смесью кислорода и озона проводили в первые 25% и последние 15% общего времени рафинирования металла. В ос тальное время продувки подавали толь

5

0

5

о

5

13 4

КО кислород. Продувку заканчивали при достижении заданного содержания углерода 0,07% и заданной температуры . Продувка протекала нормально, без выбросов и вьтосов. Общий расход озона составил 2,ЛЗ (см /кг)10 . По окончании рафинирования в металле содержалось серы, 0,004% фосфора и 0,0024% азота. Выход металла составил 90,8%.

Аналогичным образом провели плавки по другим вариантам. Плавки согласно прототипу проводили с продувкой смесью кисл орода и озона в течение йсе- го времени окислительного рафинирования.. , Результаты приведены в таблице, анализ данных которой показывает, что использование предложенного способа при соблюдении заявленных пара-, метров позволяет исключить выносы и выбросы, повысить выход металла на 0,7%, уменьшить расход озона более чем в два раза, снизить себестоииЬсть стали за счет увеличения выхода металла и снижения расхода озона, обеспечить содержание сери, фосфора и азота в металле на том же уровнес

Формула изобретения

Способ выплавки стали, включаяшщй продувку металла кислородом с добавками озона в количестве 3-30%, о т- личающийся тем, что, с целью снижения количества выносов и выбросов, повышекия выхода металла, умень аения расхода озона и снижения себестоимости стали, продувку смесью кислорода и озона производят в первые 20-30% и последние 10-20% времени рафинирования металла, а в промежутке кислородом.