способ нанесения шлакового гарнисажа на футеровку конвертера

Формула изобретения

Способ нанесения шлакового гарнисажа на футеровку конвертера, включающий оставление в конвертере конечного шлака и раздувание его азотом через фурму, подачу порошкообразных магнезиальных материалов, отличающийся тем, что одновременно с раздуванием азотом конечного шлака осуществляют подачу по отдельному тракту порошкообразных материалов в струе азота в соотношении (10-25):1 по массе соответственно, и наносят их на футеровку вместе с конечным шлаком.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к способам горячего ремонта футеровки конвертера.

Известен способ нанесения шлакового гарнисажа на футеровку конвертера, включающий повалку конвертера и выпуск из него металла, оставление в конвертере шлака предыдущей плавки, ввод карбонатных материалов, перемешивание полученного шлакового расплава смесью кислорода с нейтральным газом и нанесение его на внутренние стенки конвертера путем подачи на шлак сверху струй нейтрального газа через фурму при переменной ее высоте (Патент РФ №2128714, С21с 5/44, 1998).

Недостатком известного способа является низкая эффективность нанесения шлакового гарнисажа на футеровку конвертера. Перемешивание загруженных в конвертер карбонатных материалов окислительной смесью технологических газов позволяет управлять окислительным потенциалом шлакового расплава, однако приводит к высокому содержанию в нем легкоплавких высокожелезистых минералов. Это зачастую вызывает сползание нанесенного гарнисажа по стенкам агрегата из-за высокой жидкотекучести расплава, повышает неравномерность нанесения шлакового гарнисажа и снижает стойкость нанесенного шлакового покрытия.

Известен также способ нанесения шлакового гарнисажа на футеровку конвертера, включающий оставление в агрегате конечного шлака, раздувание шлака газом с присадкой на шлак в процессе раздува материалов, повышающих огнеупорные свойства футеровки, и нанесение шлакового гарнисажа (Патент РФ №2131571, 6 F27D 1/16, С21С 5/44, 1999). Способ позволяет создать оптимальные условия для раздувания шлака и нанесения на футеровку шлакового гарнисажа в зависимости от условий производства и наличия свободного времени на конвертерах для осуществления процесса восстановления футеровки конвертеров.

Недостатком известного способа является низкая эффективность процесса, что обусловлено невысокой стойкостью наносимого покрытия и значительным расходом (до 35 кг/т стали) материалов, повышающих огнеупорные свойства футеровки.

Известный способ не обеспечивает формирование шлаковых брызг с необходимыми физико-химическими свойствами непосредственно при соприкосновении с футеровкой конвертера, что значительно снижает стойкость наносимого покрытия и приводит к увеличению расхода материалов на плавку.

Наиболее близким к заявляемому техническим решением является способ нанесения шлакового гарнисажа на футеровку конвертера, где с целью повышения эффективности нанесения слоя шлака на огнеупорную кладку агрегата подготовку шлакового расплава производят в две стадии: на первой стадии присаживают кальцийсодержащие материалы (известь, известняк), которые при взаимодействии с высокожелезистым конечным шлаком образуют тугоплавкие соединения бредигит-ларнита, при этом закисное железо из силикатных минералов вытесняется и кристаллизуется в виде тугоплавких минералов: кальциомагнезиовюстита и ферромонтичеллита (Патент РФ №2170269, С21С 5/44, 1999). Введение на второй стадии магнийсодержащих материалов (магнезиальный порошок, магнезит, доломит, бой основной периклазоуглеродистой футеровки) позволяет формировать тугоплавкие компоненты гарнисажного шлака, такие как остаточные частицы периклаза, кристаллы вюстит-периклаза или магнезиовюстита, магнезиальные шпинелиды, магнезиальные браунмиллериты и низкожелезистый сравнительно тугоплавкий монтичеллит. На первой стадии предусматривается кратковременное перемешивание шлакового расплава смесью нейтрального газа с кислородом, а на второй - нейтральным газом для увеличения скорости ассимиляции введенных материалов.

Недостатком известного способа является низкая технологичность процесса, связанная с тем, что добавки магнезиальных материалов перед раздувкой шлака не позволяют гарантированно обеспечить необходимые физико-химические свойства шлака из-за значительного охлаждающего эффекта и замедленной скорости растворения. Кроме того, в формировании шлакового гарнисажа на футеровке конвертера в процессе раздувки участвует только часть подготовленного конечного шлака, что свидетельствует о нерациональном использовании присаженных магнезиальных материалов, особенно дорогостоящих (известково-магнезиальный флюс, флюс ожелезненный магнезиальный, самораспадающиеся магнезиальные гранулы и т.п.).

Задачей изобретения является повышение эффективности нанесения шлакового гарнисажа на футеровку конвертера, увеличение его стойкости и снижение расхода материалов на плавку.

Задача решается следующим образом.

В способе нанесения шлакового гарнисажа на футеровку конвертера, включающем оставление в конвертере конечного шлака и раздувание его азотом через фурму, подачу порошкообразных магнезиальных материалов, согласно изобретению одновременно с раздуванием азотом конечного шлака по отдельному тракту подают порошкообразные материалы в струе азота в соотношении (10-25):1 по массе соответственно и наносят их на футеровку вместе с конечным шлаком.

Техническая сущность предлагаемого способа нанесения шлакового гарнисажа на футеровку конвертера заключается в том, что раздуваемому шлаку предыдущей плавки придают необходимые физико-химические свойства непосредственно в ходе операции: в зонах воздействия нейтральных или слабоокислительных струй на первичный шлаковый расплав с направленным движением частиц, повышающих огнеупорные свойства футеровки, и намораживанием гарнисажа на стены конвертера.

Подача порошкообразных магнезиальных материалов, повышающих огнеупорные свойства футеровки, в струе газа-носителя по отдельному тракту позволяет увеличить содержание MgO в шлаке до 8-14% и сохранить при этом требуемую жидкоподвижность шлака для эффективного нанесения шлакового гарнисажа. Наиболее быстрое насыщение шлака оксидом магния обеспечивается при вдувании через верхнюю фурму в струе азота. В этом случае шлак, перенасыщенный MgO, содержит большое количество дисперсной твердой фазы, придающей ему способность образовывать гарнисажное покрытие с необходимыми огнеупорными свойствами, что позволяет увеличить его стойкость.

В качестве порошкообразных магнезиальных материалов может использоваться порошкообразный обожженный магнезит, порошкообразный обожженный доломит, порошкообразный обожженный доломитизированный известняк, порошкообразное необожженное магнезиальное карбонатное сырье (сырой доломит, доломитизированный известняк, сырой магнезит, брусит Mg(OH)₂), порошкообразные смеси обожженных и сырых магнезиальных материалов, каустическая пыль, уловленная циклонами (MgO=78-90%) и т.д.

Расход порошкообразных материалов, подаваемых в струе азота, должен быть в пределах (10-25):1 по массе соответственно.

При присадке материалов с расходом менее (10-25):1 не обеспечивается насыщение шлака MgO, требуемое повышение вязкости шлака и образование высокостойкого защитного шлакового покрытия, что снижает эффективность нанесения шлакового гарнисажа.

При присадке материалов с расходом более (10-25):1 не обеспечивается формирование шлаковых брызг с необходимыми физико-химическими свойствами (содержание MgO, вязкость) непосредственно в зонах воздействия газовых струй на шлак с направленным движением частиц огнеупорного порошка и шлака и намораживанием гарнисажа на футеровку конвертера, что снижает эффективность нанесения шлакового гарнисажа и приводит к увеличению расхода материалов на плавку.

Ниже дан вариант осуществления предлагаемого способа нанесения шлакового гарнисажа на футеровку конвертера, не исключающий другие варианты в пределах формулы изобретения.

Пример. В 350-тонном конвертере после окончания продувки кислородную фурму поднимают вверх, наклоняют конвертер, выпускают из него металл с оставлением в конвертере жидкого шлака следующего химического состава, %: FeO 24,9; CaO 48,6; SiOs 14,7; MnO 5,8. После этого визуально определяют разгар поверхности футеровки агрегата.

Конвертер устанавливают в вертикальное положение и через его горловину вводят фурму для ремонта футеровки, включают подачу азота с расходом 1000 м³ /мин для раздувания конечного шлака предыдущей плавки. Одновременно подают порошкообразный обожженный магнезит и азот по отдельному тракту фурмы с расходом 550 кг/мин и 20 м³ /мин соответственно, что при плотности азота, равной 1,25 кг/м ³, составляет 25 кг/мин (22:1), и вместе с раздуваемым шлаком наносят на футеровку. Среднее время ремонта футеровки конвертера составляет 5 мин.

После раздува шлака осматривают футеровку конвертера, контролируют толщину нанесенного шлакового гарнисажа. Специальным пробоотборником с футеровки конвертера отбирают гарнисажный шлак для проведения минералогических исследований. Затем остатки шлака сливают в шлаковую чашу.

Минеральный состав конечного шлака предыдущей плавки и гарнисажного шлака с футеровки конвертера приведен в таблице.

Таблица
Минеральный состав шлаков опытной плавки
Минералы	Содержание, %
	конечный шлак	гарнисажный шлак
Бредигит-ларнит	44,66	40,84
Мервинит	-	3,01
Монтичеллиты	6,57	4,58
Кальциопериклаз	23,42	24,10
Вюстит	16,94	15,82
Браунмиллерит	6,09	6,47
Магнетит	2,41	5,18

Зерна извести и периклаза представляют первичную тугоплавкую кристаллическую составляющую гарнисажа, на их обломках нарастают тонкие скелетообразные кристаллы бредигита, который частично превращается в ларнит с примесью витлонита и монтичеллита. Формирование огнеупорной арматурной массы гарнисажа, составляющей от 60 до 80% его объема, заканчивается цементированием остаточным расплавом, из которого кристаллизуется магнезиальный браунмиллерит, вюстит и монтичеллит.

Количество тугоплавких минералов при этом в гарнисажном шлаке увеличивается, что позволяет повысить стойкость шлакового гарнисажа и снизить расход материалов на плавку.

Применение предлагаемого способа нанесения шлакового гарнисажа на футеровку конвертера позволяет обеспечить эффективную раздувку шлака с формированием высокостойкого гарнисажа при значительно меньшем расходе материалов.

Заявляемый способ нанесения шлакового гарнисажа на футеровку конвертера применим в кислородно-конвертерном производстве.