Способ конвертерного передела высокофосфористого чугуна в сталь Советский патент 1980 года по МПК C21C5/28 

1

Изобретение относится к пе зеделу чугуна, в частности чугуна с высоким содержанием фосфора, в конверторе.

Известен передел чугуна с высоким содержанием фосфора, осуществляемый при помощи томасовского процесса или разработанного способа ЬДАС с применением богатых известью шлаков. При способе ЬДАС плавка продувается чистым кислородом и известковой пылью сверху через охлаждаемую водой трубку, причем плавка состоит из загрузки чугуна, шихты скрапа и части требуемой я способа извести IJ,

В процессе передела быстро происходит образование богатого закисью железа и в связи с этим реакционноспособного в отношении к обесфосфориванию шлака, благодаря которому в отличие от томасовского процесса возможно осуществлять обесфосфоривание в более раннее время, т.е. обеспечивать обесфосфоривание во время обезуглероживания. Хотя способ ЬДАС все больше и больше замещает традиционный томасовский процесс, он связан с рядом недостатков. Так, например, кислород вводится в плавку не непосредственно, а косвенно через шлак, что ведет к высокому содержанию закиси железа в шлаке и, в связи с этим, к высоким потерям железа, т.е. сниженной производительности. Высокое содержание в шлаке железа ухудшает применяемость шлама как удобрения,кроме того,богатые закисью железа шлаки склонны к вскипанию,т.е. высокое содержание закиси железа в шлаке и сравнительно высокое содержание углерода в плавке, ведет к бурному выбросу железа и шлака.

Дальнейший значительный недостаток способа ЬДАС заключается в том, что достаточно низкое содержание фосфора может быть достигнуто только посредством двух шлаков, что связано с необходимостью прерывания процесса по достижении содержания углерода в количестве 0,7 до 1% и удаления шлака. Шлак из первой ступени процесса содержит при содержании фосфора в плавке около 0,2% приблизительно 10% железа и 20% фосфорной кислоты. Во время второй ступени процесса за счет далее вдуваемой известковой пыли образуется новый шлак, при помощи которого содержание фосфора может быть уменьшено до значения ниже 0,025%. Шлак второй ступени процесса остается в конверторе и используется для слупени с |е,щпэь: ей загруэк -;. Сразнкталько плохое обесфосфоривание при процессе ЬДАС объясняется тем, что после обезуглероживания движение ванны осуш.аствляется исключительно за счет стру кислорода и поэтоьлу ограничено на сравнительно неболыщю зону поверхкос и ванны t Хроме того. ;;: фокальном

1 .. К-;и;ЛОрОД-.-Оу1 СТруИ : ;-Г: акс ВЫВ 3ется значительное кс-личестЕО железа, что не только ухудшает ЕФОИЗВОДИТЙЛЬность, но и приводит к образованию большого количества нел елательного бурого .дыма..

Традиционный томасовский процесс, три котором воздух или обогащенный vCaopoflOM воздух вдувается в плавку через находяЕдаеся в днище конвертора соппа, по сравнению со способом ЬДйС имеет как преимущества, так и недостатки. Преимущества томасовског :ггроцесса. заключаются в том, что доля чирлорода в дутье перед отверстиями серел окисляет железо в закись желеоа а последняя и в носител кислорода, с высоким КПД удаляет из .анны путем окисления сопутствующие элементы чугуна в последовательности кремний,, марганец, углерод и фосфор. При этом общая плавка основательно перемешивается за счет балластного азота в дутье, так что. диффуэионкае 1тути не велики с Однако высокое содержание (не менее 60%) азота в дутье приводит к азотированию ста-пи и. фЬме того, к значительны1.1 потерям тепла, так что загрузка скрапа сравнительно невелика, Повнпяеяие содержания кислорода в дутье внше 40%, однако, запрещается из-за связанного с этим получения большого количества бурого дыма и быстрого износа дкища, даже в случае применения сопловых труб из меди. Другой недостаток томасовского процесс а состоит в том, что окисление фосфора начинается только в конце обезуглероживания, при так называемом переходе, в связи с чем были уже сделаны многочисленные попытки с целью достижения более раннего начала обесфосфоривания, Тое„ осушествления обесфосфоривания одновременно с обезуглероживанием. К этому относятся испытания, при которых в испытательный конвертор емкостью в 50 кгр загрузки чугуна вводили струю кяс лорода с известковой галпыо через расположенное в охлаждаемой водой медной плите, тоже о: лаждаемое водой сопло 2, Хотя эти испытания доказали полезность вдувания .известковой пыли для достижения более раннего начала обесфосфоривания, они из-за связанных с охлаждением водой больших опасностей не могут быть яспользов.аны длк изготовления

ЭП-: в KCyViHvii-JXHHVec KQ : С1иТЭб ;

кроме того, этот способ за счет применения чистого кислорода связан с грезвычайно сильным образованием бурого .цы.ма, что тоже препятствует использованию его на практике. Накоi нец, подача к соплаМ известковой пыли в равномерном распределении до сих пор еще не удавалась, так что томасовский процесс ограничивался применением обогащенного кислородом

fi воздуха и известной подачей извести через горловину конвертора.

Целью изобретения является повы11;8ние производ:4тельности процесса конверторного передела, в частности чугунс с высоким содержанием фосфора

5 и повьшекие стойкости днища и сопел.

Эта цель достигается тем, что вдувание снизу кислорода с известью в чугун осуществляют в оболочке углеводородного газа. Суспензию кислоро0 да и известковой пыли и газ-оболочку . можно вдув.зть также и под углом к поверхности ванны с целью достижения соответствующей циркуляции Для этого требуются наклонно расположенные сопла, которые позволяют осуществлять Еыду.зание шлака посредством несодержгщей известковой пыли струи горючего газа при лежачем положении конвертора. Это видоизменение предQ лагаемого способа оказывается пригодным,, Е. частности , тогда, когда в связи с чрезвычайно низкими содержа- . ниямй фосс)ора и низкими потерями железа первичный шлак уда.ляют по исте5- чении. двух третей времени продувки и затем продолжают процесс с повышенной прибавкой известковой пыли. Известковую пыль можно вдувать в конвертор через все сопла или через некоторые сопла можно подавать чистый

0 кислород, причем струи чистого кислорода для гсредотвращения образования бурого дыма тоже окружены газовой Эс.весой -Оболочкой.

Во время пгюцесса можно вдувать

5 также и другие суспензии твердых веществ, например, на основе руды, флюорита, со,цы или боксита, сами по себе или :s с.меси с известковой пылью, которые им.еют то или другое влияние

fi на процесс Г1ередела.

П;ре/ лаг 1е -)Ый способ осуществляется в конверторе, днище которого снабжено, по ментошей мере одним (предпочти т е.п.ь но несколькими) соплами, состоящими из двух концентрических труб. Знутреникя труба используется .для реакциейНЫ.Х средств , а наружная - для газ а--о болочки .

Особенно спокойно, без выбросов, протекает процесс продувки, если работают с давлением кислорода в пределах от б до 10 ати и загрузкой кислорода известковой пылью от 1 до 2 кг.кмЗ, причем диаметр трубки для реакционных средств составляет не бо.пьше 1/35 высоты ванны. Скорость

течения струи кислорода известью с приблизительно на 30% ниже скорости струи кислорода. Вследствие этого, например, при давлении дутья в 8 ати пропускаемое количество кислорода на см поперечного сечения сопла равно 200 нм/см /час при чистом кислороде и снижается приблизительно до 130 при нагруженном известью кислороде. Если, например, конвертор имеет емкость в 30 тонн при высоте ванны в 0,7 м, удельном потреблении кислорода в 60 нм на тонну стали и желаемом времени продувки в 20 мин пропускаемое количество кислорода составляет 5400 нм в час. Требуемое поперечное сечение дутья составляет 5400 : 130 42 см. В виду того, что при данной высоте ванны в 0,7 м максимально допустимый диаметр сопла составляет 2 сМ, требуется 42/3, сопел. В конце процесса передела можно дополнительно вдувать смесь из 10-20% кислорода и 90-80% азота с целью удаления настыли на соплах.

Суспензию реакционных сред вводят в конвертор, например, посредством расположенного под днищем конвертора конического сосуда с тангенциально введенной приводной трубкой и, по меньшей мере, одной отведенной радиально на расстоянии от приводной трубки трубкой для реакционных сред, а также и концентрической трубкой для газа-оболочки. Очень равномерного распределения известковой пыли достигают, если приводная трубка введена в верхнюю часть резервуара, а с нижней части резервуара отведено несколько трубок для реакционных сред, расположённых на одинаковом расстоянии друг от друга.

Пример осуществления способа.

Применяют 60-тонный симметричный конвертор, выполненный в виде шарика Он содержит нижнюю коническую часть высотою 2 м,. цилиндрическую среднюю часть высотою 1,50 м и верхнюю коническую часть высотою 2 м. Внутренний диаметр конвертора без огнеупорной футеровки составляет 5,50 м. Толщина огнеупорной футеровки и нижней конической части составляет 70 см, в цилиндрической средней части - 55 см а в верхней конической части - 50 см

Внутренняя емкость конвертора составляет 48 м что соответствует удельной емкости 0, стали.

Днище конвертора высотою 1 м и диаметром 3 м снабжено 10 соплами, установленными по средней полосе, находящейся на расстоянии О,3 м от диаметра параллельно оси опрокидывания конвертора.

Сопла выполнены из двух концентрических труб. При этом внутренняя труба для кислорода имеет внутренний диаметр 24 мм, а ширина кольцевого

зазора между обеими трубами составляет 1 мм.

В конвертор загружают 50 т чугуна с температурой 1330°С, содержащего 4,2% углерода, 1% кремния, 0,9% марганца, 0,1% фосфора и 0,04% серы и 15 т скрапа. Во время процесса загрузки подают азот в количестве 8000 по внутренним трубам и в количестве 600 нм/ч по кольцевым зазорам.

0

Непосредственно после окончания процесса загрузки конвертор поворачивают в вертикальное положение фришевания. С этого момента по внутренним трубам подают 17000 HMV4 кис5лорода вместе с порошковой известью, взятой в среднем количестве 1,2 кг/нм кислорода.

По кольцевым зазорам подают 340 пропана (2 объемн.% в пе0ресчете на кислород). Процесс фришевания завершен по истечении 11 мин. В расплав подают всего 3000 нм кислорода вместе с 3600 кг порошковой извести.

5

После окончания процесса фришевания получают сталь с температурой 1650°С, содержащую 0,04% углерода, О,25% марганца, 0,008% фосфора, 0,02% серы и 0,002% азота.

Шлак содержит 16% FeO. Выход жид0кой стали составляет 93,5%. Общая продолжительность процесса (загрузки и фришевания) составляет 28 мин.

Во время процесса фришевания выброса не наблюдается.

5

Износ днища и сопел составляет 1,7 мм/загрузку.

При использовании в качестве защитной оболочки других газов, например аргона, двуокиси углерода и

0 азота, износ днища и сопел составляет 14 мм/загрузку, 16 мм/загрузку и 18 мм/загрузку соответственно.

При этом продолжительность процесса составляет 45,47 и 44 мин соот5ветственно. Наблюдается выброс шлака.

Формула изобретения

1.Способ конверторного передела высокофосфористого чугуна р сталь,

0 включающий донную продувку кислородом вместе с известковой пылью, отличающийся тем,.что,

с целью повышения производительности процесса и повышения стойкости днища

5 и сопел, вдувание кислорода с известью осуществляют в оболочке углеводородного газа.

2.Способ по п.1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что кислород с из0вестью в оболочке углеводородного газа вдувают под углом к поверхности ванны.

3.Способ по п.1-2, отличающийся тем, что дополнительно

5 вдувают кислород в оболочке газа.

« г27Д53 8

4.Спсх:об по п.1-3, отличаю-1. Туркебаев Э.А, Применение

щ и и с я тем, что в процессе пере-кислорода в металлургии, Алма-ата,

дела в струе кислорода вдувают руду,1964, с. 372-379. флюорит, соду или бокситы.

. Источники информации,2. Archiv fur das Eisenhuttenпринятые во внимание при экспертизеwesen , 1, 39, 1968, с. 1-8.