способ выплавки стали в конвертере

Формула изобретения

Способ выплавки стали в конвертере, включающий продувку металла кислородом, при появлении угрозы выбросов снижение интенсивности продувки и присадки сыпучих материалов, отличающийся тем, что при появлении угрозы выбросов интенсивность кислородной продувки снижают на 15 - 30%, опускают кислородную фурму на 1 - 1,56 калибров и присаживают сыпучие материалы порциями по 1,35 - 1,42 кг/т.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к производству стали в кислородных конвертерах и может быть использовано при появлении угрозы выбросов металла и шлака в ходе кислородной продувки.

Известен способ выплавки стали в конвертере, включающий продувку металла кислородом, снижение интенсивности продувки при возникновении угрозы выбросов, кратковременный подъем фурмы и осаживание кислородными струями вспенившуюся ванну (В. Г. Воскобойников, В,А.Кудрин, А.М. Якушев Общая металлургия. /Под ред. В.Г.Воскобойникова. М.: Металлургия, 1985, с. 206).

Недостатком данного способа является низкий выход металла, снижение стойкости футеровки и производительности конвертеров. Неэффективность способа заключается в плохом осаживании шлаковой пены струями кислорода, повышенный износ при этом футеровки горловины конвертера и в дальнейшем возобновление выбросов, что обычно заканчивается аварийным прекращением кислородной продувки и скачиванием шлака.

Известен способ выплавки стали в конвертере, включающий продувку металла кислородом, при появлении угрозы выбросов опускают фурму без снижения или с одновременным снижением интенсивности кислородной продувки (А.М.Бигеев Металлургия стали. Теория и технология плавки стали. Челябинск, Металлургия, Челябинское отделение, 1988, с. 304-305).

Недостатком данного способа является низкий выход металла и снижение производительности конвертера.

Неэффективность этого способа при его реализации в производстве происходит из-за отсутствия строго регламентированного режима кислородной продувки в процессе ликвидации угрозы выбросов и самих выбросов, а именно: отсутствует конкретная величина снижения положения фурмы без снижения при этом интенсивности продувки, а также при ее снижении. Кроме того не отражена величина снижения самой интенсивности продувки. Отсутствие конкретных регламентированных параметров управления кислородной продувкой при угрозе выбросов не обеспечивает стабильный и спокойный ход процесса конвертирования.

Наиболее близким и предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ выплавки стали в конвертере, включающий продувку металла кислородом, снижение интенсивности продувки при возникновении угрозы выбросов с последующим плавным увеличением расхода кислорода до нормы и присадки небольших порций извести или известняка. (И.И. Борнацкий, В.Ф.Михневич, С.А.Яргин Производство стали. /Под ред. И.И.Борнацкого. М.: Металлургия, 1991, с. 130).

Недостатком данного способа является низкий выход металла, снижение производительности конвертеров, повышенный расход сыпучих, снижение стойкости футеровки.

Это происходит вследствие неэффективного управления ходом плавки в момент угрозы выбросов и при выбросах металла и шлака вследствие нерегламентированного режима кислородной продувки по снижению интенсивности дутья. Поэтому снижение интенсивности продувки приводит к повышению окисленности шлака и впоследствии к появлению выбросов или усилению их частоты и интенсивности. Кроме того нерегламентированный режим присадок порций сыпучих в момент увеличения интенсивности продувки оказывается неэффективным и приводит к перерасходу материалов без достижения поставленной цели - устранения угрозы выбросов.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в увеличении выхода металла, производительности конвертеров, стойкости футеровки конвертеров и снижение расхода сыпучих, раскислителей и легирующих.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе выплавки в конвертере, включающем продувку металла кислородом, при появлении угрозы выбросов снижение интенсивности кислородной продувки, присадки сыпучих материалов, при появлении угрозы выбросов снижают интенсивность кислородной продувки на 15-30%, опускают кислородную фурму на 1-1,56 калибров и присаживают сыпучие материалы порциями по 1,35 - 1,42 кг/т.

Сущность заявляемого предложения заключается в следующем. Регламентированное снижение интенсивности продувки приводит к снижению мощности перемешивания ванны и уменьшает массоперенос в системе металл-шлак. В результате углерод металла более спокойно взаимодействует с окислами шлака, окисленность которого плавно, спокойно, без взрывоподобной реакции, постепенно снижается. Регламентированное опускание кислородной фурмы приводит к малому увеличению мощности перемешивания верхних слоев металла с окислами шлака, в результате чего снижается его излишняя окисленность. Регламентированный режим присадок сыпучих в этот период приводит к механическому разрушению шлаковой пены, увеличению количества шлака и вследствие этого к снижению концентрации окислов железа. Кроме того присадки приводят к снижению температуры шлакового расплава, снижению активности окислов железа и повышению вязкости шлака, что в комплекте приводит к устранению угрозы выбросов металла и шлака. Последующий плановый переход на обычный дутьевой режим позволяет полностью снять избыточную окисленность шлака и тем самым устранить угрозу выбросов. Процесс ведения плавки после этого происходит спокойно и стабильно без переливов через горловину конвертера шлакометаллической эмульсии и выбросов.

Предлагаемое техническое решение обеспечивает эффективную ликвидацию угрозы выбросов. Это достигается за счет использования регламентированного режима кислородной продувки и присадки сыпучих материалов.

Снижение интенсивности продувки и положения кислородной фурмы обеспечивает частичное снятие избыточной окисленности шлака и уменьшает мощность перемешивания ванны, что позволяет осуществлению спокойного протекания процесса раскисления шлака углеродом металла.

Регламентированные присадки сыпучих материалов порциями после снижения интенсивности продувки способствует стабилизации текущего процесса без выбросов.

Как показали многочисленные промышленные эксперименты, для достижения высоких показателей конечных технологических параметров необходимо в момент появления угрозы выбросов снижать интенсивность кислородной продувки на 15-30%, опускать фурму на 1-1,56 приведенных калибров, после этого присаживать сыпучие материалы порциями по 1.35 - 1,42 кг/т после чего осуществлять плавный переход на обычный дутьевой режим.

Снижение интенсивности кислородной продувки менее 15% приводило к выбросам шлака из-за высокой мощности перемешивания, вследствие чего снижался выход металла.

Снижение интенсивности кислородной продувки более 30% приводило к увеличению времени ликвидации угрозы выбросов, что увеличивало цикл плавки и скорость износа футеровки конвертера.

Снижение положения фурмы менее 1 калибра не приводило к ликвидации угрозы выбросов, вследствие чего наблюдались переливы через горловину шлакометаллической эмульсии, что приводило к снижению выхода металла.

Снижение положения фурмы более 1,56 калибров приводило к увеличению скорости обезуглероживания верхних слоев металла с переокисленным шлаком в виде бурной реакции с выбросами шлака и металла, что приводило к снижению выхода металла.

Присадки сыпучих материалов порциями менее 1,35 кг/т приводило к увеличению времени ликвидации угрозы выбросов, цикла плавки и скорости износа футеровки вследствие слабого механического разрушающего эффекта и попадания сыпучих только в верхних слоях шлака.

Присадки сыпучих материалов порциями более 1,42 кг/т не приводило к сокращению времени на ликвидацию угрозы выбросов и вело лишь к перерасходу присаживаемых материалов.

Присадки сыпучих материалов в момент увеличения интенсивности кислородной продувки приводили к снижению выхода металла вследствие переливов шлакометаллической эмульсии через горловину конвертера.

Таким образом, принципиальным отличием заявляемого технического решения является регламентированный режим кислородной продувки и присадки сыпучих материалов.

Пример осуществления предлагаемого способа, пример 1, таблица).

В 350-тонный конвертер завалили 115 т лома, присадили 11 т извести, залили 285 т чугуна с температурой 1427^oC, содержащего, %: 4,7 углерода, 0,75 кремния, марганца 0,30; 0,65 фосфора, 0,025 серы. Осуществил продувку расплава кислородом сверху с интенсивностью 1200 м³/мин. В ходе кислородной продувки в конвертер присаживали порциями по 2 т - известь в количестве 12 т, а также 2 т доломита и 0,45 т плавикового шпата. После израсходования 10500 м³ кислорода на плавку - акустический прибор шлакообразования показал значения индекса шума, соответствующее угрозе выбросов и перспективное его осуществление в течение 30-40 с. Положение фурмы относительно уровня спокойной ванны в этот период составляло 2,5 м, интенсивность кислородной продувки - 1200 м³/мин. Сразу же снизили и интенсивность продувки кислородом на 16,6%, опустили фурму на 1,3 калибра, после чего осуществляли присадки извести и известняка порциями по 0,5 т (1,37 кг/т). Через 40 с показания акустического прибора шумообразования отразили изменение динамики процесса шлакообразования - увеличение индекса шума на 20%. После этого, плавно повышая интенсивность кислородной продувки вывели ее значение до исходной - 1200 м³/мин и осуществляли дальнейшую кислородную продувку плавки спокойно без выбросов и переливов шлакометаллической эмульсии.

Пример осуществления известного способа-прототипа, пример 1 прототипа, таблица).

В 350-тонный конвертер завалили 115 т лома, присадили 11 т извести, залили 285 т чугуна с температурой 1427^oC, содержащего, %: 4,7 углерода, 0,75 кремния, марганца 0,30; 0,65 фосфора, 0,025 серы. Осуществили продувку расплава кислородом сверху с интенсивностью 1200 м³/мин. В ходе кислородной продувки в конвертер присаживали порциями по 2 т - известь в количестве 12 т, а также 2 т доломита и 0,45 т плавикового шпата. После израсходования 10500 м³ кислорода на плавку акустический прибор шлакообразования показал значения индекса шума, соответствующее угрозе выбросов и перспективное его осуществление в течение 30-40 с. Положение фурмы относительно уровня спокойной ванны в этот период составляло 2,5 м, интенсивность кислородной продувки - 1200 м³/мин. Сразу же положение фурмы снизили на 4 калибра. После этого произошел выброс из конвертера шлака и металла, затем снизили интенсивность продувки на 12,5%, после этого резко интенсифицировался процесс выбросов с увеличением их мощности и частоты. Далее процесс продувки плавки пошел неуправляемо с сильными выбросами, что привело к вынужденному аварийному прекращению кислородной продувки и скачиванию шлака.

Результаты опытных плавок в 35-т конвертере, в соответствии с заявляемым способом выплавки стали, а также плавки в соответствии с технологией прототипа, приведены в таблице.

Сравнительный анализ двух способов показал, что при осуществлении предлагаемой технологии с соблюдением последовательности технологических операций и заявляемых технологических параметров обеспечивалась ликвидация угрозы выбросов, что приводило к увеличению выхода жидкого металла на 0.3%, сокращение цикла плавки на 10 мин, снижению скорости износа футеровки конвертера на 22%, сокращению расхода извести на 2 кг/т, доломита на 1,5 кг/т и известняка на 3 кг/т.