Способ производства стали в конвертере Советский патент 1990 года по МПК C21C5/28 

Изобретение относится к способу применения кислорода для рафинирования предельного чугуна в конвертере или другой подобной емкости, используемой для рафинирования, в частности к способу рафинирования предельного чугуна посредством подачи кислорода, сверху поверхности расплава вместе с газом, например, кислородом или смесью кислорода и малореактивного газа снизу расплава.

Согласно способу процесс рафинирования проводится посредством изменения соотношения расхода кислорода верхнего дутья к расходу .кислорода при нижнем дутье, подаваемого во время рафинирования, и результате установлено, что, если отношение кислорода; нижнего дутья к общей подачи киолш).ог- .a превьш1ает примерно 17 об.%, то держание марганца во время дутья не увеличивается значительно и не снижается значительно также содержание железа в пшаке. Когда отношение кислорода при нижнем дутье к общей подаче кислорода превьш1ает 17 об.%, то возникали выбросы и разбрызгивание, при зтом снижался выход железа. Когда отношение кислорода при ниж нем дутье к общей подачи кислорода увеличивалось и превьш ало 30 об.-%, операция по рафинированию далеко бьгф о

4

-А

Ф

i

CN

31

ла от удовлетворительной, потому что больше металла прилипало к стенкам горловины конвертера, при этом часто наблюдалась утечка воды для охлаждения из-за эрозии головки фурмы. На основании этого установлен верхний предел отношения кислорода для нижнего дутья к общей подаче кислорода, т.е. 17 об.%, нижний предел был - 2 об,% по следующим причинам. Когда при применении одной фурмы необходимо получать малоуглеродистую и высокоуглеродистую стали, минимальное отношение содержания кислорода для ниж- него дутья к общей подачи кислорода, которое требуется для перемещения расплавленного металла и эффективного рафинирования более выгодной малоуглеродистой стали, составляет 4 - 5 об.% и, следовательно, минимальное отношение кислорода для нижнего дутья к общей подаче кислорода, которое требуется для рафинирования высокоуглеродистой стали при применении од- ной и той же фурмы, может быть уменьшено до примерно 2 об.%. Соответственно предложенный способ требует, чтобы от 2 до 17 об,% кислорода подавалось через .дно конвертера, что является точным пределом, который обеспечивает улучшенное рафинирование благодаря сильному перемешивающему действию вдуваемого снизу кислорода, причем этот способ устраняет нежелательные явления, возникающие при избыточной подаче вдуваемого снизу кислорода без ввода порошка извести во время верхнего или нижнего дутья.

Для предупреждения выброса шлака важно контролировать состав шлака, особенно по содержанию в нем железа и определять его характеристики. В результате повторных экспериментов обнаружено, что выброс можно предуц- редить следующим образом. На начальной стадии рафинирования подается большая часть требуемой извести, предпочтительно в отдельных пропорциях к концу обескремнивания, т.е известь предпочтительно вводили отдельными порциями после израсходования на тонну стали 15-20 Nm кислорода и одновременно вводили кислород через верхнее дутье, которое было сравни- тельно сильным на начальной стадии, чем на последней стадии, причем на начальной стадии не применяли железные руды, В результате на начальной

Q 5 0 5 О

Q 5 Q с

5

654

стадии получали сухой шлак, поскольку прекращался рост содержания железа в шлаке, либо уменьшали вязкость шпака при этом выход газовых пузырьков упрощался, а в результате ускорялось шлакообразование из .СаО в месте перегрева. Для достижения этог го эффекта большая часть требуемого кислорода подается во время верхнего дутья, либо образованный шлак охлаждается и не взаимодействует с большим количеством загруженной извести.

Согласно предлагаемому способу кислород, вдуваемый снизу конвертера, может смешиваться с медленно реагирующим газом, например аргоном, азотом и двуокисью углерода, который может даже независимо применяться в течение определенного отрезка времени. Благодаря такой модификации упрощается способ получения малоуглеродистой стали. Добавка азота позволяет получать сталь, содержащую азот или сокращается расход углеводородного газа как охладителя, в результате достигается дальнейшее уменьшение содержания водорода в стали.

Данный способ также обеспечивает снижение выбросов металла и уменьшение настьшей металла на фурме благодаря более мягкому дутью кислорода из фурмы на поверхность расплавленного металла во время процесса рафинит: рования или изменения силы дутья между начальной и последней стадиями рафинирования и/или, благодаря обеспечению оптимальной подачи железной руды и извести.

Когда газ, подаваемый снизу печи, проходит через слой расплава и слой шлака, значительное количество окиси углерода и другого газа, который проходит через слой шлака, образуется в сравнении с обычным процессом sepxt него дутья и в зависимости от свойств образованного шлака отмечается избыточный выброс металла, в результате процесс рафинирования затрудняется на начальных и промежуточных стади- .ях, когда образуется значительное количество окиси углерода. Этот эффект происходит потому, что на начальной стадии рафинирования реакции обескремнивания преобладает над другими реакциями, в результате образуется расплавленный шлак с высоким содержанием SiOj, Поскольку .

кой тип шлака имеет высокую вязкость и он снижает скорость проникновения в шлак большого количества газа, содержащего главным .образом окись углерода, то окись углерода образуется с большой скоростью, чем паз высвобождается из шлака, В результате в шлаке накапливается большое количество пузырьков, причем их количество увеличивается в объеме и переливается через горловину конвертора.

Если начальная стадия рафинирования осуществляется таким образом, что общее содержание железа в расплаленном шлаке высокое, то отмечается сильный выброс. Но эффективное рафинирование, свободное от выброса, может быть достигнуто, во-первых, в результате этого, что на начальной стадии рафинирования снизу на уровне положения фурмы вдувается сравнительно твердая струя кислорода, чем на последней стадии рафинирования, например, фурма опускается, для по- соотношения L/Lp, т,е, отношение глубины полости L, образованной при верхнем дутье кислорода, .к глубине расплавленного металла Lp, причем оно больше определенного значения, для того чтобы обеспечить оптимальный уровень общего содержания желез.а в шлаке и одновременно обеспечить образование шлака из СаО В результате процесс рафинирования протекает таким образом, что вязкий расплавленный шлак, состоящий в основном из FeO - SiOg., не образовывается до тех пор, пока образование окиси углерода в расплавленной стали является активным на начальной стдии рафинирования , во-вторых, на последней стадии рафинирования, например, когда приблизительно или более 40 Nm кислорода введено на тонну стали, фурма для верхнего дутья приподнята для увеличения общего содержания железа в шлаке, осуществления

фекту вдуваемого снизу газа для

сильного перемешивания металла и шлака. Следовательно, нежелательно применять железные руды на начальной ста- ( дии рафинирования, но применять ее отдельными частями во время и после промежуточного периода. При этом известь и железные руды подают в

виде кусков через горловину конвертора, как это ocyD ecтвляeтcя в обычном конверторе с системой-верхнего дутья. Кроме того, малоуглеродистые, а также высокоуглеродистые стали можно получить при низкой стоимости без значительных потерь в содержании железа или марганца и без увеличения содержания кислорода в расплаве. Соответственно снижаются до минимума потери дополнительных легирующих элементов, например, алюминия, марганца и кремния из-за окис- ления. Одновременно может быть достигнуто высокое извлечение марганца

из марганцевых руд. Благодаря уменьшенной подаче кислорода при нижнем дутье получают сталь, обычным способом LD, Дополнительное снижение содержания водорода в стали может

быть достигнуто посредством подачи смеси кислорода нижнего дутья с малореактивным газом, например аргоном, азотом или двуокисью углерода, в определенный период времени, причем.

смесь содержит 80 об,% или меньше кислорода и 20 об,% или свыше малореактивного газа в течение соответствующего отрезка времени, либо применяя такой газ независимо в течение

непродолжительного отрезка времени. Смешивание газа азота с кислородом нижнего дутья приводит к дополнительному образованию a3ova, который необходим для получения азотсодержащей

стали и, например, при применении газа нижнего дутья, который не содержит по существу азот, конечное содержание азота в стали можно уменьшить до 15 р,р,тп, или меньше. Кроме

Изобретение относится к способам применения кислорода для рафинирования чугуна в конвертере или другой подобной емкости, используемой для рафинирования, конкретнее к способам рафинирования чугуна с применением кислорода, подаваемого сверху расплава, и медленно вступающего в реакцию газа, подаваемого снизу расплава. Цель изобретения - повышение эффективности процесса. При выплавке стали расплав обрабатывают кислородом или смесью кислорода и газа с малой реакционной способностью, которую подают под поверхность расплава в количестве 2-17 об.% от общего расхода кислорода, при этом в конвертер вводят в кусковом виде руду и известь. Известь подают на начальной, а руду на промежуточной и конечной стадиях рафинирования. Предложенные режимы позволяют сократить потери железа и снизить содержание азота в готовой стали. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

шлакообразования и достижения соответ- 50 того, можно использовать скрап больствующей дефосфации. Таким образом, «согласно изобретению образуется расплавленный шлак высокой основности на последней стадии рафинирования, когда не слишком много окиси углерода должно образовываться в расплавленном металле, и достигается быстрое завершение дефосфации и других реакций по рафинированию благодаря эф55

шего размера при применении газа нижнего дутья. Когда дутье заданного количества кислорода прекращалось, подача кислорода на верхней фурме заканчивалась и одновременно по внутренней трубе и через зазор между внутренней и наружной трубами подавался аргон или азот. Печь наклоняли и затем измеряли температуру и

5

шего размера при применении газа нижнего дутья. Когда дутье заданного количества кислорода прекращалось, подача кислорода на верхней фурме заканчивалась и одновременно по внутренней трубе и через зазор между внутренней и наружной трубами подавался аргон или азот. Печь наклоняли и затем измеряли температуру и

0

25

химический состав стали путем- t отбора проб,

В таблице приведено процентное содержание кислорода для нижнего дутья и общее содержание газа в процентах для нижнего дутья,а также состав металла и шлака,,

Применение этой технологии позво-г ляет снизить общее содержание железа JQ в шлаке и тем самым увеличить выход жидкого металла, а также снизить или увеличить содержание азота в стали.

На чертеже схематически представ- 5 лена печь для рафинирования.

Пример, Способ осуществляется в 75-toHHOM конверторе (чертеж) с системой верхнего дутья, где кон-г вертер 1 (печь) содержит фурму 2 для верхнего ввода кислорода, днище

3 печи, на котором находится расплавленная сталь 4 и шлак 5, Конвертер оснащен трубами 6 для донного дутья газа 7, Во время операции рафинирования чистый кислород подавался по этим трубам, а во время загруз- . ки расплавленного металла до рафинирования и в конце рафинирования по ним подавался медленно реагирующий 30 га.з для предупреждения забивания сопел, В позиции 8 обозначена нарз ж- ная труба сопла кожуха. Через зазор между внутренней 6 и наружной 8 трубами проходил во время процесса 35 рафинирования по крайней мере газ, маслоподобный.керосин или масляный туман, содержащий масло, распыленное нейтральным газом, как охладитель для предупреждения эрозии 40 труб, но, как и в примере с внутренней трубой 6, медленно реагирующий газ проходил через упомянутый зазор во время загрузки расплавленного металла и в конце рафинирования. 45 Трубу соединили с емкостью, содержащей газ (не показано), через устройство (не показано) для регулирования скорости потока кислорода или медленного реагирующего (инертного) газа, 50 который должен проходить по внутренней трубе. Трубу 10 соединили с другой емкостью, содержащей газ (не показано) через устройство (не показано) для регулирования скорое- 55 ти потока кислорода и охлаждающего

газа, например С1„Н, реагирующего

медленно. По внутренней трубе сопла

0

5

Q

5

.

0 5 0 5 0 5

для нижнего дутья подавался кислород, или смесь кислорода и медленно реагирующего газа. Во время операции рафинирования изменялась скорость потока газа или тип газа, проходящего по внутренней трубе, для предупреждения выброса, уменьшения содержания водорода в стали и увеличения содержания азота в стали. Пропан подавался через зазор между внутренней трубой и наружной трубой за исключением того, что только медленно реагирующий газ подавался тогда, когда по в утренней трубе вводили смесь кислорода и медл енно реагирующего газа. Скорость потока газа, проходящего по внутренней трубе, изменяли посредством изменения диаметра сопла кожуха.

До начала операции рафинирования печь загрузили примерно JO т скрапа и 65 т расплавленного чугуна, при этом по внутренней трубе 6 подавали минимальное количество газа аргона или азота, который требуется для предупреждения забивания сопла, а такще через зазор между внутренней трубой и наружной трубой 8. Затем печь установили в вертикальном положении, фурму 2 для верхнего дутья опустили на заданную высоту и начали рафинирование. После этого по внутренней трубе 6 подавали кислород, а через зазор между внутренней трубой 6 и наружной трубой 8 пропускали пропан. Во время операции рафинирования высоту фурм:|г 2 для верхнего дутья соответственно регулировали в зависимости от типа стали, которую необходимо получить, и скорости потока газа нижнего дутья,

В процессе рафинирования через горловину печи загружали флюсующие материалы, например известь, железные руды и плавиковый шпат. Когда содержание кремния в расплавленном чугуне высокое, выброс на начальной, а также на промежуточной стадиях рафи- нирования предупреждали посредством подачи большей части извести и плавикового шпата в первую половину процесса рафинирования и подачи большей части железной руды на промежуточной стадии и после завершения активного обезуглероживания. Когда дутье . заданного количества кислорода прекращается, подача кислорода из верхней фурьш заканчивается и одновременно по внутренней трубе и через зазор между внутренней и наружной трубами подается аргон или азот. Печь наклоняли и измеряли температуру и химический состав стали путем отбора . проб.

В таблице приведено процентное содержание кислорода для верхнего дутья, процентное содержание кислорода для нижнего дутья и общее содержание газа в процентах для нижнего дутья, а также состав металла и шлака.

Применение предложенной технологии позволяет снизить содержание железа в шлаке и увеличить выход годного и снизить или увеличить содержание азота в стали.

Формула изобретения

10

15

20

25

30

бины расплава, ввод извести, желез- , ной руды и плавикового шпата.и замену подаваемого через нижние сспла кислорода на газ с малой реакционной способностью или смесь кислорода и газа с малой реакционной способностью в периоды рафинирования, о т- личающийся тем, что, с цепью повышения эффективности процесса, кислород или смесь кислорода и газа с малой реакционной способностью подают под поверхность расплавленного металла через сопла нижнего дутья во все периоды рафинирования в количестве 2-17 объемных процентов от общего расхода кислорода при этом более половины от расхода извести на плавку вводят в начальный период, а железную руду в промежуточный и конечный периоды рафинирования, причем известь и железную . РУДУ вводят кусками через горловину конвертера.

1

I.JL| .ЙЬЛ1

s

Iliiiti

)

0)

S

ОО

О

о

ш

tM

t

о

00

о

о

«

N

1Л

«Ч

to о

о

я

я

о

S

м

О

g

О .

к

к х

аг4

g-.s

ёЗ

Н

t о -

со ч2 I

во

f

I Ш

«л

«

т- t

о

1Л1

S.

« «I

Г4 СП

ю

00

гг ё

и

ж со ц п

1

Т

«л

00

/7

J

e-V «Л V V l l

Редактор М. Недолуженко

Составитель В. Самсонов Техред М.Дидык

Заказ 3395

Тираж 500

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

V l

т

Корректор А. Осауленко

Подписное