способ выплавки стали в конвертере

Формула изобретения

Способ выплавки стали в конвертере, включающий загрузку в конвертер шихты, содержащей жидкий чугун и лом, продувку через фурму расплава кислородом, снижение интенсивности подачи кислорода в конце продувки, ввод измерительной фурмы после израсходования определенного количества кислорода на плавку и осуществление ею измерения температуры металла и содержания в нем углерода, доводку плавки по температуре и содержанию углерода, отличающийся тем, что момент ввода измерительной фурмы определяют в зависимости от процента израсходованного кислорода на плавку по уравнению А = (60,0 - 62,5) + В, где А - количество израсходованного кислорода на плавку, %, В - доля лома в шихте плавки, %, (60,0 - 62,5) - эмпирические коэффициенты.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к производству стали в кислородных конвертерах.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ выплавки стали в конвертере, включающий загрузку в конвертер шихты, содержащей жидкий чугун и лом, продувку через фурму расплава кислородом, снижение интенсивности подачи кислорода в конце продувки, ввод измерительной фурмы после израсходования определенного количества кислорода и осуществление ею измерения температуры металла и содержания в нем углерода, доводку, при необходимости, плавки по температуре и содержанию углерода (патент РФ N 2096487, C 21 C 5/28, 10.10.95 "Способ охлаждения плавки в конвертере").

Недостатками данного способа являются низкий выход годного, низкая производительность сталеплавильного агрегата-конвертера, низкая стойкость футеровки конвертера. Это связано с тем, что фактически отсутствует регламентированный технологический режим осуществления измерения температуры металла и содержания углерода в металле с помощью измерительной фурмы.

Вследствие неотработанной технологии измерения старт измерительной фурмы нередко осуществляется при наличии в металлическом расплаве полностью нерастворившегося лома, в результате дорогостоящая измерительная фурма, попадая в него, ломается и при этом уже не поступает фактической информации по температуре металла и содержанию в нем углерода.

Отсутствие такой достоверной информации приводит к додувкам по температуре, либо охлаждению плавок и негативно отражается на стойкости футеровки конвертера, его производительности, увеличивает расход легирующих и раскислителей.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в увеличении выхода годного, повышении производительности конвертера, стойкости футеровки конвертера, расхода легирующих и раскислителей.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе выплавки стали в конвертере, включающем загрузку в конвертер шихты, содержащей жидкий чугун и лом, продувку через фурму расплава кислородом, снижение интенсивности подачи кислорода в конце продувки, ввод измерительной фурмы после израсходования определенного количества кислорода на плавку, осуществление ею измерения температуры металла и содержания в нем углерода, доводку плавки по температуре и содержанию углерода, согласно изобретению момент ввода измерительной фурмы определяют в зависимости от процента израсходованного кислорода на плавку по уравнению A = (60,0 - 62,5) + B, где A - количество израсходованного кислорода на плавку, %; B - доля лома в шихте плавки, %; (60,0 - 62,5) - эмпирические коэффициенты.

Сущность заявляемого предложения заключается в следующем.

Нерегламентированный ввод измерительной фурмы часто приводит к ее поломкам по причине удара о нерастворившийся лом, находящийся в металлическом расплаве.

Регламентированный ввод измерительной фурмы в конвертер гарантирует ее погружение в жидкую ванну без наличия нерастворившегося лома. Это позволяет эксплуатировать дорогостоящее оборудование измерительной фурмы без поломок и получение фактической информации "по температуре металла и содержанию в нем углерода.

Исходя из расчетного уравнения, следует, что увеличение доли лома в шихтовке плавки приводит к увеличению процента израсходованного кислорода на продувку, при котором осуществляется ввод измерительной фурмы, а уменьшение доли лома - к уменьшению процента израсходованного кислорода.

Из практики конвертерного производства замечено, что повышение доли лома в шихтовки плавки приводит к увеличению времени на его растворение и частым поломкам измерительной фурмы при раннем ее вводе.

Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает получение фактических данных по содержанию углерода в металле и ее температуре при вводе измерительной фурмы, сохранению ее в целостности и позволяет тем самым повысить производительность конвертеров, увеличить выход металла, повысить стойкость футеровки конвертера, снизить расход ферросплавов и раскислителей.

Время ввода измерительной фурмы корректируется, ориентируясь на динамику теплового состояния плавки в зависимости от осуществления таких технологических операций, как скачивание шлака в процессе плавки или ее проведение сразу же после выполнения операции факельного торкретирования футеровки конвертера, либо ведение плавки с использованием оборванной "горловины".

Так, при осуществлении скачивания шлака используется коэффициент 62,5, а без скачивания - 60,0.

При проведении плавки сразу же после факельного торкретирования можно использовать коэффициент 60, а при наличии в завалке оборванной шлакометаллической горловины - 62,5.

Как показали многочисленные промышленные эксперименты для достижения высоких показателей конечных технологических параметров необходимо строгое выполнение регламентированных значений заявляемого технического процесса израсходованного кислорода на плавку, который рассчитывается от доли лома в шихтовке плавки по уровню A = (60,0 - 62,5 ) + B, то есть процент кислородной продувки = (60,0 - 62,5) + % лома.

Ввод измерительной фурмы в конвертер при вычисленном проценте израсходованного кислорода с коэффициентом, меньшим чем 60, приводил к ее поломкам, увеличению цикла плавки вследствие аварийного извлечения измерительной фурмы, додувкам на температуру из-за остывания плавки, и вследствие этого снижению выхода металла, повышению скорости износа футеровки, увеличенному расходу раскислителей и легирующих материалов.

Ввод измерительной фурмы в конвертер при вычисленном проценте израсходованного кислорода с коэффициентом более 62,5 приводил к увеличению цикла плавки вследствие дефицита времени для корректировки теплового баланса плавки и повышению скорости износа футеровки конвертера.

Таким образом, принципиальным отличием заявляемого технического решения является регламентированный режим ввода измерительной фурмы, а именно, ввод измерительной фурмы осуществляется в зависимости от процента израсходованного кислорода на плавку, который рассчитывается от доли лома в шихтовке плавки по уравнению A = (60,0 - 62,5) + B, то есть процент кислородной продувки = (60,0 - 62,5) + % лома, что соответствует критерию "новизна".

Для оценки данного способа была проведена серия опытных плавок в соответствии с заявляемым предложением и прототипом.

Пример осуществления предлагаемого способа (соответствует в таблице прим. 1).

В 350-т конвертер завалили 120 т лома, присадили 11 т извести, залили 280 т чугуна с температурой 1420^oC, содержащего, %: 4,8 углерода; 0,80 кремния; 0,25 марганца; 0,065 фосфора; 0,015 серы.

Доля лома в шихтовке составила 30%.

Осуществили продувку расплава кислородом сверху с присадками по ходу 12 т извести. Расчетное количество кислорода на продувку для достижения заданных значений по углероду и температуре, составило 20000 м³.

Исходя из расчетной формулы времени ввода измерительной фурмы, заявляемого в техническом решении, вычислили процент кислородной продувки, при котором обеспечивается жидкая металлическая ванна:

1) % кислородной продувки = 60 + 30 = 90% , что составляет 18000 м³ кислорода.

После израсходования 18000 м³ кислорода на продувку осуществили ввод измерительной фурмы в жидкую ванну.

Прямое измерение показало данные по температуре металла и содержанию в нем углерода, на основе которых плавка была доведена по динамической модели при общем расходе на плавку 20000 м³ кислорода до заданных значений по температуре металла и содержанию в нем углерода. Плавка слита с первой повалки.

Пример осуществления известного способа (прототипа).

В 350-т конвертер завалили 120 т лома, присадили 11 т извести, залили 280 т чугуна с температурой 1420^oC, содержащего %: 4,8 углерода, 0,80 кремния, 0,25 марганца, 0,065 фосфора, 0,015 серы.

Доля лома в шихтовке составила 30%. Осуществили продувку расплава кислородом сверху с присадками по ходу 12 т извести.

Расчетное количество кислорода на продувку для достижения заданных значений по углероду и температуре металла составило 20000 м³.

После израсходования 16820 м³ кислорода на продувку осуществили ввод измерительной фурмы в металлическую ванну. После ввода измерительной фурмы в ванну она осталась в металле и ее вывод в автоматическом режиме не осуществлялся. В результате кислородная продувка была аварийно прекращена, кислородная фурма выведена из агрегата. Вытаскивание измерительной фурмы осуществляли краном в течение 45 минут. Визуальное обследование измерительной фурмы показало, что она оказалась сильно погнутой в результате удара о нерастворившийся лом. Впоследствии измерительная фурма простояла на ремонтных работах в течение трех суток, в течение которых конвертер эксплуатировался без нее.

После вывода из агрегата сломанной измерительной фурмы для достижения заданных значений по температуре металла из-за сильного остывания плавки осуществили перерасход кислорода 2500 м³ по сравнению с расчетным значением, что привело к "передуву" плавки по углероду ниже нижнего значения. В результате были увеличены расходы раскислителей и легирующих на плавку в ковш.

Результаты опытных плавок в 350-т конвертере в соответствии с заявляемым способом, а также плавки в соответствии с технологией прототипа приведены в таблице.

Сравнительный анализ двух способов показал, что при осуществлении предлагаемой технологии с соблюдением заявляемых технологических параметров обеспечивалось получение фактических данных по содержанию углерода в металле и ее температуре при вводе измерительной фурмы и ее сохранение в целостности, что приводило к повышению производительности конвертеров, снижению цикла плавки, увеличению выхода металла, повышению стойкости футеровки конвертеров, сокращению расхода раскислителей и легирующих материалов.