Способ продувки расплава в подовом сталеплавильном агрегате Советский патент 1992 года по МПК C21C5/04 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам продувки расплава в мартеновских печах и двухван- ных сталеплавильных агрегатах, и может быть использовано при выплавке стали в электропечах.

Известен способ продувки расплава кислородом через многосопловые фурмы, погружаемые до границы раздела металл- шлак (М-Ш) или в металл.

Недостатком данного способа является понижение выхода жидкого металла вследствие неизменного положения фурмы по ходу продувки.

Известен также способ продувки расплава кислородом с переменным положением фурмы по ходу продувки.

Однако неполное использование возможностей интенсификации процесса при

применении газообразного кислорода не позволяет обеспечить максимальную производительность агрегата при данном расходе кислорода.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является способ выплавки высокоуглеродистой стали в двухванной печи, включающий продувку металла заглубленными струями кислорода, подогрев шлака топливно-кисло- родными горелками и предварительное раскисление металла, причем при содержании углерода в ходе продувки на 0,2-0,4% выше среднезадаиного в готовой стали 20-30% от расходуемого на продувку кислорода подают над поверхностью шлака

Однако способ не обеспечивает максимальную производительность агрегата при данном расходе кислорода.

сл о

ь

со

СА

СА)

Целью изобретения является повышение производительности сталеплавильного агрегата за счет снижения продолжительности периода доводки.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу продувки расплава в подовом сталеплавильном агрегате, включающему подачу через сводовые водоохлаждаемые фурмы газообразного кислорода в периоды продувки и доводки на границу раздела М-Ш, подъем фурм в период доводки выше границы раздела М-Ш, проведение беспродувочиого периода, в первые 20-40% продолжительности периода доводки продувку ведут при положении сопел фурм над границей раздела М-Ш на расстоянии 6-8 приведенных калибров, затем сопла фурм устанавливают на границе раздела М-Ш, измеряют содержание окислов железа в шлаке и продувают кислородом до восстановления 50-70% окислов железа из шлака, после чего продувку проводят при положении сопел фурмы на расстоянии 2-4 приведенных калибров над границей раздела М-Ш, а по ходу плавки определяют границу раздела М-Ш.

Для успешного проведения процессов шлакообразования, определяющих продолжительность доводки, необходимо обеспечить выполнение двух условий: наличие в шлаке активных растворителей извести и высокую температуру металла и шлака. Решение этих задач достигается при погружении фурмы в шлак, т.е. расположении ее над границей раздела М-Ш. Результатом такого воздействия является интенсивное окисление железа, сопровождающееся быстрым ростом температуры и насыщением шлака окислами железа. При этом достигается быстрое растворение извести, уже в начале доводки формируется активный гомогенный шлак, обладающий высоким десульфуриру- ющим и дефосфорирующим потенциалом. Однако при проведении этой операции а течение менее 20% продолжительности доводки не достигается достаточного форсирования процессов нагрева и насыщения шлака окислами железа для заметного повышения производительности агрегата. При проведении этой операции в течение более 40% продолжительности доводки перегрев ванны и высокое содержание окислов железа в шлаке приводит к возникновению выбросов металла и шлака из печи, что вынуждает снижать тепловую нагрузку, прекращать продувку, присаживать в ванну охладители и в конечном итоге ведет к снижению производительности печи. При положении фурмы менее чем на б приведенных калибров кислородных сопел выше границы М-Ш ускорения нагрева ванны практически не наблюдается, а при подъеме на высоту более 8 приведенных калибров снижается степень использования тепла окисления железа на нагрев металла, что связано с интенсивным диспергированием шлака и выносом его из рабочего пространства печи. В обоих случаях производительность агрегата снижается,

0 После окончания первого периода доводки, проводимого при высоком положении фурмы, ванна оказывается подготовленной к проведению основного периода доводки, т.е. сформирован активный шлак и обеспечена

5 высокая температура металла. Для реализации достигнутых в начале доводки преимуществ фурму опускают на границу раздела М-Ш. При этом, вследствие высокой температуры металла, повышается скорость окисле0 ния углерода, что ведет к интенсивному перемешиванию ванны, улучшению ее нагрева теплом факела, ускорению процессов рафинирования от вредных примесей. Таким образом ускоряются все основные про5 цессы. протекающие в ванне: нагрев, десульфурация и дефосфорация, окисление углерода, что является решающим условием повышения производительности агрегата. Однако форсирование этих процессов на0 блюдается только в ограниченный период доводки, который в каждом конкретном случае определяется снижением содержания окислов железа в шлаке. При продолжении продувки через фурмы, расположенные на

5 границе раздела М-Ш, после того, как содержание окислов железа снизится более чем на 70% от их содержания в момент погружения фурм на границу раздела, перемешивание металла и шлака в значительной

0 степени замедляется вследствие снижения интенсивности окисления углерода на границе между металлом и шлаком, протекающего за счет кислорода, содержащегося в окислах железа.

5

Это приводит к замедлению процессов рафинирования, осложняет перенос тепла и атмосферного кислорода к металлу через шлак и приводит к снижению производи0 тельности печи.

При прекращении продувки на границе раздела М-Ш ранее восстановления 50% окислов железа, содержащихся в шлаке в момент погружения, оказывается недоис5 пользованным потенциал, накопленный ванной в первый период доводки, т.е. еще интенсивны процессы перемешивания, нагрева, десупьфурации и удаления углерода, а фурмы поднимаются, снижая интенсивность окисления углерода и перемешивания

чанны, что приводит к потере производи- гельности агрегата.

После падения окисленности шлака и снижения интенсивности подшлакового кипения ванны необходимо интенсифицировать этот процесс, являющийся основой быстрого рафинирования и нагрева ванны; это достигается повторным подъемом фурмы над границей раздела М-Ш. В этот завершающий период доводки ванна уже достаточно нагрета и для окисления углерода нет необходимости вдувать кислород не- посредственно в металл. Процесс идет устойчиво за счет передачи через шлак атмосферного кислорода, кислорода, растворенного в металле, и вдуваемого кислорода, переходящего в металл через шлак. При подъеме фурм в третьем периоде доводки менее чем на 2 приведенных калибра кислородных сопел не достигается интенсификация подшлакового кипения ванны, а при подъеме фурмы на высоту более 4 приведенных калибров в шлак поступает избыточное количество окислов железа, что термодинамически тормозит десульфурацию. Кроме того, при этом снижается скорость окисления углерода за счет снижения эффективности непосредственного взаимодействия струй кислорода с жидким металлом, В обоих случаях производительность агрегата снижается.

Иллюстрацией приведенной схемы является хронометраж двух плавок, проведенных в 300-тонной мартеновской печи по предлагаемому () и известному (II) способам (табл.1).

Пример. Сталь марки Б Ст ЗСП выплавляли в 300-тонной мартеновской печи, работающей скрап-рудным процессом с продувкой ванны кислородом. После выпуска предыдущей плавки осуществляли завалку металлолома (150 т), загрузку известняка (18 т), производили прогрев шихты в течение 40 мин, заливали жидкий чугун (180 т) и начинали продувку кислородом с интенсивностью 3000м /ч через три шестисопловые водоохлаждаемые фурмы с диаметром сопла 12 мм (приведенный диаметр сопла 29,4 мм). Тепловой режим печи во время проведения опытных плавок соответствовал инструкции и от плавки к плавке не изменялся. Продувку начинали непосредственно после заливки чугуна, опуская фурму по мере расплавления шихты до гра- ницы раздела М-Ш, Полное расплавление ванны фиксировалось визуально по прекращению фонтанирования металла в местах нахождения нерасплавившегося металлолома. При проведении плавок предлагаемым способом в момент прекращения

фонтанирования металла (т.е. в момент начала доводки) фурмы поднимали над грани- цей раздела М-Ш на определенную высоту и удерживали в таком положении некоторое 5 время, затем опускали на границу раздела и производили повторный подъем фурм в конце доводки.

При проведении плавки как в прототипе, фурмы находились на границе раздела

0 М-Ш в течение всей доводки.

Положение границы М-Ш определяли электроконтактным методом, для чего одня из фурм была изолирована от металлоконструкций. Между изолированной фурмой и ме5 таллоконструкциями был установлен омметр. При нахождении фурмы в атмосфере печи сопротивление в цепи фурма-металлоконструкциисоставляло140000-350000 Ом.

0 При нахождении фурмы в шлаке сопротивление составляло 150-230 Ом (цепь замыкалась через шлак). При попадании фурмы в металл сопротивление составляло 2-7 Ом (цепь замыкалась1 через металл). Со5 поставляя диаграмму движения фурмы с резкими переломами на диаграмме сопротивления, определяли положение границы раздела М-Ш. Затем по сельсину производили установку всех фурм в нужное положе0 ние. С учетом того, что положение границы раздела М-Ш по ходу плавки несколько изменяется, определение положения границы производили каждые 7 мин, внося при необходимости Коррективы в положение фурм.

5 Точность установки фурм + 1 см.

Эффективность способа продувки оценивалась продолжительностью доводки, которая определялась от момента прекращения фонтанирования металла (конец

0 плавления) до момента достижения температуры металла 1620°С, содержания углерода 0,2%, содержания фосфора 0,025%.

В момент, когда все названные параметры достигали требуемых значений, (про5 дувку прекращали, производили выдержку металла в печи в течение 10 мин (беспродувочный период для самораскисления ванны) и начинали выпуск металла в ковш, где производили его раскисление. Во всех случаях

0 сталь была назначена по ГОСТ 380-71 без ограничения применения,

В табл.2 приведены результаты опытных плавок с использованием предлагаемого и известного способов продувки расплава, в

5 котором в течение всей доводки фурмы находились на границе раздела М-Ш.

Таким образом, реализация предлагаемого способа при одновременном попадании всех его параметров в заявляемые пределы обеспечивает существенное повышение производительности агрегата за счет снижения продолжительности доводки.

Формула изобретения 1.Способ продувки расплава в подовом сталеплавильном агрегате, включающий подачу через сводовые водоохлаждаемые фурмы газообразного кислорода в периоды продувки и доводки на границу раздела металл-шлак, подъем фурм в период доводки выше границы раздела металл-шлак, проведение беспродувочного периода, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности печи за счет снижения продолжительности периода доводки, в

5

первые 20-40% продолжительности периода доводки продувку ведут при положении сопел фурм над границей раздела металл- шлак на расстоянии 6-8 приведенных калибров, затем сопла фурм устанавливают на границе раздела металл-шлак, измеряют содержание окислов железа в шлаке и продувают кислородом до восстановления 50- 70% окислов железа из шлака, после чего продувку проводят при положении сопел фурмы на расстоянии 2-4 приведенных калибров над границей раздела металл-шлак. 2.Способ поп.1,отлича ющийся тем, что по ходу плавки определяют границу раздела металл-шлак.

Использование: в черной металлургии. Повышение производительности подового сталеплавильного агрегата достигается путем оптимизации положения фурмы (Ф) по ходу доводки (Д). Сущность изобретения: первые 20-40% продолжительности периода Д продувку ведут при положении сопел Ф над границей раздела металл-шлак (М- Ш) на расстоянии 6-8 приведенных калибров (ПК). Затем сопла Ф устанавливают на границе раздела М-Ш, измеряют содержание окислов железа в шлаке и продувают кислородом до восстановления 50-70% окислов железа из шлака, после чего продувку проводят при положении сопел Ф на расстоянии 2-4 ПК над границей раздела М-Ш. 1 з.п.ф-лы, 2 табл.

Таблиц I

Таблица