Способ выплавки стали в двухванном сталеплавильном агрегате Советский патент 1992 года по МПК C21C5/04 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам выплавки стали в двухванных сталеплавильных агрегатах.

Известен способ выплавки стали в двух- ванном сталеплавильном агрегате (ДСА), включающий продувку ванны кислородом, причем данное техническое решение рекомендует выбирать момент прекращения продувки, исходя из необходимости обеспечения нужного нагрева ванны к концу периода доводки и длительности послепро- дувочного периода до ввода раскислителей не менее 5 мин. (Типовая технологическая инструкция по выплавке спокойной, полуспокойной и кипящей стали в двухванных

сталеплавильных агрегатах. ТТИ 5.5-14- 85,стр.11 Москва 1985 г.).

Наиболее близким к заявляемому по технологической сущности и достигаемому эффекту является способ выплавки стали в двухванном сталеплавильном агрегате, по которому продувка металла кислородом для всех марок стали должна быть закончена не позднее чем за 5 мин до раскисления в печи или выпуска плавки при ковшевом раскислении. (Технологическая инструкция Магнитогорского металлургического комбината Выплавка стали в двухванных печах, СТИ- 2-79, Магнитогорск, 1979 г., стр.16.).

Недостатком известного способа является низкая эффективность, выражающаяся в слабом снижении окисленности шлака и

2

ю ел

00

СА)

сопутствующем высоком угаре ферросплавов, низком выходе годного, а при чрезмерном повышении длительности по- слепродувочного периода - снижение про- извбдительности агрегата.

Целью изобретения является снижение угара ферросплавов и увеличение выхода годной стали.

Поставленная цель достигается тем, что по способу выплавки стали в двухванном сталеплаоильном агрегате, включающем продувку металла кислородом, заканчивающуюся не позднее чем за 5 мин до раскисления в печи или выпуска плавки, по окончании продувки ванны кислородом осу- ществляют нагрев шлака топливокислород- ным факелом с удельной тепловой мощностью 0,Об...0,16 МВт на 1 т стали, причем расход кислорода для сжигания топлива устанавливают равным 0,7,..0,9 стехиомет- рически необходимого, а тепловую мощность в указанных пределах устанавливают в зависимости от содержания углерода в металле в момент окончания продувки по соотношению

N-(o.oo8..,o.oi2;.I-0-005-r-0-007),

I J

где N - удельная тепловая мощность факе- ла, МВт/т;

С - концентрация углерода в момент окончания продувки,%;

(0-008...0,012) и (0,005..,0,007) - эмпирические коэффициенты, МВт/т и % МВт/т соответственно.

По окончании продувки при выдержке металла в печи до раскисления или выпуска происходит самораскисление металла растворенным углеродом и параллельное сни- жение окисленности шлака в связи с приблих ением к равновесию концентраций углерода и кислорода в металле, а также концентрации кислорода в металле и шлаке. Без принятия специальных мер этот про- цесс протекает медленно в диффузионном режиме, поэтому за приемлемый по производственным причинам послепродувочный период концентрация кислорода в металле и шлаке снижается незначительно. Сущест венно интенсифицировать процессы само- раскисления ванны может интенсивный нагрев шлака. Лимитирующим звеном процесса самораскисления ванны является перераспределение кислорода между металлом и шлаком. Для интенсификации этого процесса предлагается кратковременный форсированный нагрев шлака топ- ливокмслородным факелом большой мощности, Особенностью этого нагрева является создание в печи восстановительной атмосферы за счет некоторого избытка топлива в факеле, что обеспечивает раскисление шлака не только за счет углерода металлической ванны, но и за счет восстановления окислов железа топливом. Для рационального использования топлива и сокращения продолжительности послепро- дувочного периода необходимо дифференцировать тепловую мощность факела в зависимости от содержания углерода в конце продувки. Это вызвано тем, что при более высоком содержании углерода процессы самораскисления протекают более интенсивно, и достаточно ограниченной тепловой мощности факела для проведения их в ограниченное время. При низком содержании углерода необходим существенно более интенсивный прогрев для обеспеченил снижения переокисленности ванны и сохранения высокой производительности стеклоплавильного агрегата. При удельной тепловой мощности факела менее 0,06 МВт/т не обеспечивается заметного нагрева шлака, тепло расходуется на компенсацию тепловых потерь агрегата. При этом невозможно уменьшить окисленность ванны без снижения производительности агрегата.

При удельной тепловой мощности более 0,16 МВт на 1 т стали нагрев шлака ухудшается вследствие его интенсивного вспенивания. При этом снижается как скорость теплопередачи от поверхности шлака в его объем, так и скорость снижения окисленности шлака. В обоих случаях высокая окисленность шлака приводит к повышенному угару ферросплавов и снижению выхода годной стали.

При расходе кислорода менее 0,7 от сте- хиометрически необходимого для полного сжигания топлква чрезмерно снижается тепловая мощность факела из-за неполного сгорания топлива и повышается содержание водорода в газовой фазе, что ведет к насыщению им металла и снижению выхода годной стали за смет увеличения брака. При расходе кислорода более 0,9 от стехиомет- рически необходимого уменьшается восстановительный потенциал газовой фазы, что ведет к снижению степени приближения системы к равновесию, способствует повышению расхода ферорасплавов вследствие повышенного их угара и уменьшает выход годной стали.

Исследования процесса самораскисления ванны показали, что интенсивность этого процесса в существенной степени определяется концентрацией углерода в металле. Чем больше концентрация углерода, тем интенсивнее идет процесс снижения

окисленное™ и тем меньше избыточного тепла необходимо подвести к ванне для быстрого приближения системы к состоянию равновесия. Таким образом, зависимость тепловой мощности факела от концентра- ции углерода имеет обратно пропорциональный характер типа

N-A+-I-.

Экспериментально установлено, что оптимальными значениями коэффициентов являются: А (0,008 ... 0,12), МВт/т; В(0,005...0,007),% МВт/т,

При значении первого коэффициента уравнения менее 0,008 уровень тепловой мощности ниже оптимального, что приводит к прекращению самораскисления ванны, снижению выхода годной стали и повышенному угару ферросплавов, При значении первого коэффициента более 0,012 повышается тепловая мощность факела сверх оптимальных значений, что приводит к бурному протеканию реакции раскисле- ния, вспениванию и снижению скорости объемного прогрева шлака.

При значении второго эмпирического коэффициента менее 0,005 влияние остаточного содержания углерода в металле на ин- тенсивность самораскисления ванны оказывается заниженным по сравнению с практически возможным. Расход топлива при этом недостаточен для проведения раскисления ванны. При значении второго ко- эффициента более 0,007 тепловая мощность превышает достаточные значения, что ведет к перерасходу топлива, насыщению ван- ны водородом, вспениванию шлака и снижению выхода годного за счет возраста- ния брака.

Таким образом, при всех запредельных значениях заявляемых признаков повышается угар ферросплавов и уменьшается выход годной стали.

Пример. Сталь марки 09Г2С выплавляли в двухванном сталеплавильном агрегате 2 х 300 т. При проведении опытных плавок использовали стандартную шихтовку плавки - 125 т металлолома с насыпной массой 1,15 т/м3 и 210 т чугуна с содержанием 3,9-4,1 % углерода, 0,7-0,8 % кремния и 0,2-0,3% марганца. В состав закаливаемой шихты водили 8 т извести. Продувку ванны кислородом осуществляли после слива чугу- на с интенсивностью 7000 м3/ч. Продувку осуществляли после слива чугуна с интенсивностью 7000 м /ч. Продувку осуществляли до получения температуры жидкой стали 1620°С. После достижения заданной темпе5

0

5

0 5

0 5 0

5

0

ратуры фурмы поднимали и включали сводовые газокислородные горелки, регулируя тепловую мощность факела и коэффициент избытка кислорода. Раскисление производили в ковше силикомарганцем (бт и 65% ферросилицием (1,5 т). Усвоение элементов определяли как отношение массы введенных элементов раскислителей к массе элементов, присутствующих в готовой стали. Выход годного определяли как отношение массы годных слитков или слябов к массе металлошихты. Во всех случаях с целью предотвращения снижения производительности печи выдержку металла после оконча- ния продувки до начала выпуска устанавливали равной 10 мин.

Использование предлагаемого способа при заявляемых значениях режимных параметров обеспечивает существенное снижение угара ферросплавов и увеличение выхода годной стали. Заявляемое изобретение регламентирует восстановительный потенциал факела в п-ослепродувочный период и оптимальные пределы его тепловой мощности, причем внутри этих пределов тепловая мощность факела в каждом конкретном случае определяется не произвольно, а в соответствии с остаточным содержанием углерода в металле по окончании продувки.

Экономическая эффективность использования заявляемого способа составляет 0,92 руб/т стали.

Формула изобретения . Способ выплавки стали в двухванном сталеплавильном агрегате, включающий продувку металла кислородом, заканчивающуюся за 5-7 мин до раскисления стали в печи или выпуска плавки, нагрев шлака топ- ливнокислородным факелом, отличающийся тем, что, с целью снижения угара ферросплавов и увеличения выхода годной стали, нагрев шлака осуществляют после окончания продувки ванны кислородом топ- ливокислородным факелом с удельной тепловой мощностью 0,06-0,16 МВт на тонну металлической массы садки, при этом расход кислорода для сжигания топлива устанавливают равным 0.7-0.9 от стехиомет- рически необходимого, а тепловую мощность в указанных пределах устанавливают в зависимости от содержания углерода в металле в момент окончания продувки по соотношению

N-(0,008...0,012)H- -.,0:0071

I J

где N - удельная тепловая мощность топли- вокислородного факела, МВт/т металла;

7 17749588

С - концентрация углерода в металле(0,008...0,012) и (0,005...0,007) - эмпирив момент окончания продувки, % по мае- ческие коэффициенты, МВт/т и %хМВт/Т се;соответственно.

Использование: в металлургии. Сущность изобретения: по окончании продувки ванны, кислородом, заканчивающей за 5-7 мин до раскисления стали в печи или выпуска плавки, осуществляют нагрев шлака топливокислородным факелом с удельной тепловой мощностью 0,06-0,16 МВт/т стали. Расход кислорода для сжигания топлива устанавливают равным 0,7-0,9 от стехиометрически необходимого. Тепловую мощность топливокислородного факела устанавливают в зависимости от содержания углерода в металле в момент окончания продувки по соотношению N (0,008...0.012)+ (0,005...0.007), где N -удельная тепловая мощность топливокислородного факела, МВт/т стали; С-концентрация углерода в металле в момент окончания продувки мас.%; (0,008...0,012) и