Способ продувки ванны кислородом в качающейся мартеновской печи Советский патент 1989 года по МПК C21C5/04 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству стали в подовых сталеплавильных агрегатах при переделе высокофосфористого чугуна.

Цель изобретения - повышение производительности за счет синхронизации процессов обезуглероживания и де- фосфорации

Сущность способа заключается в следующем. Начало второго периода плавления металла в мартеновской печи характеризуется всплыванием извести в расплаве

В момент начала всплывания извести резко повышается вязкость печного шлака. Одновременно шлак приобретает гетерогенную структуру. В условиях глубинной продувки кислородом при подаче кислородных струй под уровень металла эти явления усугубляются низким содержанием окислов железа в шлаке.

В результате протекания этих процессов окисление фосфора значительно отстает от окисления углерода, что приводит к необходимости увеличения продолжительности доводки плавки и к снижению производительности печи. Попеременньй ввод кислородных струй на границу раздела шлак - металл и под уровень металла дает возможность

Јь

Р°

со ел

СЕ

осуществлять интенсивное обезуглероживание металла при высоком содержании окислов железа в печном шлаке, что обеспечивает оптимальные термодинамические и кинетические условия дефосфорации металла. Повышение содержания окислов железа в шлаке обеспечивается при вводе кислородных струй на границу раздела шлак - металл. Высокое содержание окислов железа в шлаке способствует быстрому растворению извести, снижению вязкости шлака, увеличению окислительного потенциала шлака, что наряду с высокой основностью шлака приводит к возрастанию скорости дефосфорации металла. Одновременно с этим при подаче кислородных струй попеременно под уровень металла и на границу раздела шлак - металл несколько снижается скорость окисления углерода, что приводит практически к одновременному получению заданных значений концентраций углерода и фосфора в металле перед выпуском плавки

В случае момента начала периодических перемещений кислородных струй до начала всплывания извести скорость окисления углерода снижается без заметного увеличения скорости дефосфорации металла, что связано с низкой основностью шлака в этот период. При этом продолжительность доводки увеличивается за счет необходимости удаления избыточного углерода при достижении требуемого содержания фосфора в металле, а увеличение продолжительности доводки приводит к снижению производительности печи.

В случае начала периодических перемещений кислородных струй после всплывания извести процесс обезуглероживания металла опережает его де- фосфорацию, что приводит к увеличению длительности доводки из-за необходимости удаления избыточного содержания фосфора в металле и снижению производительности печи.

Таким образом, оптимальным вариан- том начала периодических перемещений кислородных струй является момент всплывания извести.

При частоте ввода кислородных струй под уровень металла менее tодного цикла в 1 ч не обеспечивается синхронизация окисления углерода и фосфора, так как окисление фосфора отстает от окисления углерода вслед

0

5

0 5

0

5

0

5

ствие низкой окисленности шлака. При частоте ввода кислородных струй под уровень металла более четырех циклов в 1 ч скорость окисления фосфора в металле превышает скорость окисления углерода. В обоих случаях производительность печи снижается вследствие увеличения продолжительности доводки, вызванной в первом случае необходимостью окисления избыточного фосфора в металле, а во стором случае - избыточного углерода в металле.

Цикл периодического ввода кислородных струй под уровень металла состоит из следующих фаз: продувка кислородом под уровень металла; перемещение струй на границу шлак - металл-, продувка на границе шлак - металл, перемещение струй под уровень металла.

Продолжительность перемещений кислородных струй входит в продолжительность продувки под уровень, так как в это время продувка не приостанавливается. Таким образом, цикл перемещения кислородных струй состоит из двух фаз: продувка кислородом под уровень и продувка кислородом на границе раздела шлак - металл.

При продолжительности продувки под уровень металла 50% продолжительности цикла окисление углерода отстает от дефосфорации металла, а при продолжительности более 80% продолжительности цикла окисления фосфора отстает от окисления углерода. В обоих случаях производительность печи снижается. То же относится и к продолжительности продувки на границе шлак - металл не менее 20% и более 50%.

Пример. Сталь марки ВстЗсп выплавляют в 400-тонной качающейся мартеновской печи, работающей скрап- рудным процессом. В задней стенке печи устанавливают 14 кислородных фурм, через которые подают кислород с общим расходом 1200 и защитные газы - аргон (200 м /ч) и природный газ (400 ). После заливки чугуна печь наклоняют в сторону задней стенки, при этом фурмы погружаются в расплав на глубину 200 мм. По ходу плавления периодически меняют наклон печи, при этом кислородные струи, вводимые в расплав, перемещаются на границу раздела шлак - металл или под уровень металла. В ходе исследований изменяют момент начала и окончания периодических покачиваний печи (перемещения кислородных струй), частоту изменения места ввода кислородных струй (под уровень металла и на границе металл - шлак) и продолжительность продувки под уровень металла и на границе металл - шлак. Остальные технологические параметры поддерживают примерно постоянными. Тепловой режим печи соответствует теплотехнической инструкции, расход чугуна составляет 280 т, металлолома - 100 т, железной руды - 80 т, известняка - 40 т, в период доводки в печь присаживают до 16 т извести.

Параметрами, по которым оценивают эффективность продувки с различными режимными параметрами, являются фактическое содержание фосфора в металле при среднезаданном содержании углерода в металле перед выпуском и производительность печи, т/ч.

Проведено три серии опытных плавок.

В первой серии периодический ввод кислородных струй под уровень металла и на границу металл - ишак начинали до начала всплывания извести, во второй - с момента всплывания извести, а в третьей - через 10 мин после начала всплывания извести. Результаты опытных плавок представлены в таблице. В числителе приведено фактическое содержание фосфора в металле при среднезаданном содержании углерода в металле, в знаменателе - производительность печи (т/ч).

При выплавке стали в этих же условиях по технологии прототипа производительность печи составляет 40,0 т/ч, окисление углерода существенно опережает дефосфорацию, что

5

приводит к необходимости повышения продолжительности доводки.

Статистический анализ результатов промышленных плавок, проведенных при переделе высокофосфористого чугуна в качающихся мартеновских печах, показал, что при прочих равных условиях производительность печи определяется продолжительностью периода доводки, которая в свою очередь зависит от степени синхронизации процессов окисления углерода и фосфора в металле. Минимальная продолжительность доводки и максимальная производительность печи достигаются при условии одновременного получения заданных концентраций фосфора и углерода в металле перед выпуском плавки.

Таким образом, синхронизация процессов обезуглероживания и дефосфо- рации обеспечивает повышение производительности печи 4 т/ч.

в среднем на

25

0

5

0

Формула изобретения

Способ продувки ванны кислородом в качающейся мартеновской печи, включающий подачу кислорода в ванну через фурмы, установленные в задней стенке печи, в первый и второй период плавления, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности за счет синхронизации процессов обезуглероживания и дефос- форапии, кислород во второй период плавления периодически подают под уровень расплава и на границу раздела металл - шлак с частотой 1-4 периодов в 1 ч, причем продолжительность подачи кислорода под уровень равна 50-80% продолжительности периода.

Изобретение относится к черной металлургии и решает задачу повышения производительности качающихся сталеплавильных агрегатов, работающих на высокофосфористом чугуне. Цель изобретения- повышение производительности за счет синхронизации процессов обезуглероживания и деформации. Сущность способа заключается в том, что, начиная с момента всплывания извести и заканчивая при достижении температуры металла 1500-1560°С, во второй период плавления лома кислородные струи вводят под уровень металла периодически с частотой 1-4 цикла в 1 ч, причем продолжительность продувки под уровень составляет 50-80% продолжительности цикла, а в течение остальных 20-50% продолжительности цикла кислород подают на границу раздела шлак-металл. Данная технология обеспечивает синхронизацию процессов окисления углерода и фосфора, что обеспечивает повышение производительности сталеплавильного агрегата в среднем на 4 т/ч. 1 табл.