способ выплавки стали в кислородном конвертере с верхней продувкой

Формула изобретения

Способ выплавки стали в кислородном конвертере с верхней продувкой, включающий завалку стального лома, заливку жидкого чугуна, продувку кислородом, ввод дополнительного количества тепла и выпуск металла, отличающийся тем, что ввод дополнительного количества тепла осуществляют посредством веерообразных топливно-кислородных струй, образованных комплектом топливно-кислородных горелок, закрепленных на конце вертикально перемещаемой вдоль оси конвертера штанги, при этом в случае выплавки нелегированной стали с завалкой стального лома в количестве более 25% от массы металлической шихты веерообразные расходящиеся топливно-кислородные струи в конвертер вводят одновременно с продувкой металла кислородом, а при выплавке высоколегированной стали, включающей подачу после окончания продувки металла кислородом при заданном содержании углерода порциями твердых легирующих материалов, веерообразные расходящиеся топливно-кислородные струи вводят для расплавления каждой порции загружаемых твердых легирующих материалов с получением в конце расплавления всех порций стали заданного химического состава и температуры.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано при производстве стали в кислородно-конвертерных цехах.

Наиболее близким по технической сути к предлагаемому изобретению является способ выплавки стали в кислородном конвертере (Кудрин В.А. Теория и технология производства стали: Учебник для вузов. - М.: Мир, ООО «Издательство ACT», 2003, - с.217).

Способ заключается в завалке твердого стального лома в количестве до 24-25% от массы металлической шихты, заливке жидкого чугуна и продувке ванны кислородом сверху через многосопловую фурму, причем в начале продувки происходит плавление лома. При необходимости увеличения расхода лома проводят его предварительный подогрев в конвертере или вводят в конвертер теплоносители (уголь, кокс, газообразное топливо), которые сгорают в ходе продувки. В ОАО «Западно-Сибирский металлургический комбинат» в качестве теплоносителя используют отработанные автомобильные шины (Комшуков В.П. и др. // Сталь, 2004, № 5, с.27-28).

К недостаткам указанного способа следует отнести загрязнение металла продуктами сгорания теплоносителя и невозможность выплавки высоколегированной стали, так как нельзя вводить в конвертер большое количество холодных добавок после окончания продувки.

Задачей изобретения является выплавка в кислородном конвертере стали с увеличенным расходом лома и выплавка высоколегированной стали.

Поставленный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе выплавки стали в кислородном конвертере с верхней продувкой, включающем завалку стального лома, заливку жидкого чугуна, продувку кислородом, ввод дополнительного количества тепла и выпуск металла, причем ввод дополнительного количества тепла осуществляют посредством веерообразных топливно-кислородных струй, образованных комплектом топливно-кислородных горелок, закрепленных на конце вертикально перемещаемой вдоль оси конвертера штанги, при этом в случае выплавки нелегированной стали с завалкой стального лома в количестве более 25% от массы металлической шихты веерообразные расходящиеся топливно-кислородные струи в конвертер вводят одновременно с продувкой металла кислородом, а при выплавке высоколегированной стали, включающей подачу после окончания продувки металла кислородом при заданном содержании углерода порциями твердых легирующих материалов, веерообразные расходящиеся топливно-кислородные струи вводят для расплавления каждой порции загружаемых твердых легирующих материалов с получением в конце расплавления всех порций стали заданного химического состава и температуры.

Изобретение обладает новизной, что следует из сравнения с прототипом, и изобретательским уровнем, так как явно не следует из существующего уровня техники, практически осуществимо в действующих кислородных конвертерах.

Изобретение поясняется чертежом.

Способ выплавки стали осуществляют следующим образом.

После выпуска из конвертера 1 предыдущей плавки производят осмотр футеровки и в случае удовлетворительного ее состояния в конвертер с помощью одного или двух совков загружают стальной лом. Далее производят заливку жидкого чугуна одной порцией, его температура должна быть 1260-1400°С, а химический состав обычно находится в пределах, мас.%: С=3,9-4,8; Si=0,3-0,8; Mn=0,1-0,5; P 0,20; S 0,04, и осуществляют поворот конвертера в рабочее вертикальное положение. Затем в конвертер сверху через горловину вводят кислородную фурму 2 и начинают продувку кислородом с чистотой >99,6% и интенсивностью 2,0-4,5 м³/(мин·т). Если количество загруженного лома не превышает 25% от массы металлической шихты, продувку кислородом ведут до получения заданного содержания углерода в металле. При расходе лома, превышающем 25% от массы металлической шихты, после его загрузки, заливки чугуна, поворота конвертера в рабочее положение, через горловину в конвертер вводят кислородную фурму и комплект топливно-кислородных горелок 3, закрепленных на конце вертикально перемещаемой вдоль оси конвертера штанги. Далее открывают подачу кислорода через фурму, а через 0,5-2 минуты начинают подачу топливно-кислородной смеси в горелки. В качестве топлива используют природный газ. Работающие топливно-кислородные горелки позволяют ввести в конвертер дополнительное количество теплоты, необходимое для расплавления увеличенного количества лома. В течение первых 3-5 минут после начала продувки кислородную фурму располагают на расстоянии 1,5-4,0 м от уровня ванны, а затем ее опускают до рабочего положения 1,0-2,5 м, при этом нижняя часть фурмы погружена во вспененную ванну. Горелки в начале продувки располагают на той же высоте, что и кислородная фурма, а после опускания последней - на 1,0-1,5 м выше. Длительность продувки составляет 14-18 минут, расход кислорода 52-58 м³/т жидкой стали. Мощность и количество горелок зависят от расхода лома и вместимости конвертера, при этом мощность каждой горелки должна составлять от 1 МВт и выше. После начала продувки в конвертер загружают первую порцию шлакообразующих (известь с плавиковым шпатом) и далее по ходу продувки еще вводят эти материалы одной-тремя порциями. Общий расход извести составляет 5-8% от массы металла, плавикового шпата - до 0,5% от массы металла. Количество шлака составляет 11-15%. После достижения ~1/3 длительности продувки, когда температура металла в конвертере составит 1500-1520°С и расплавится стальной лом, производят отключение подачи топлива и кислорода, горелки выводят из конвертера, а продувку металла кислородом продолжают до достижения заданного содержания углерода. Когда содержание углерода в металле достигло заданного значения, продувку кислородом прекращают и металл выпускают из конвертера. Температура металла в конце продувки составляет 1620-1650°С и иногда достигает 1700°С (это зависит от химического состава стали, способа разливки стали - в изложницы или непрерывным способом, а также от применяемого в данном цехе способа внепечной обработки жидкого металла в ковше).

При выплавке высоколегированных сталей, когда содержание углерода достигнет заданного значения, продувку кислородом прекращают и в конвертер загружают первую порцию легирующих материалов. Затем вводят в конвертер комплект топливно-кислородных горелок. Включают подачу топлива и кислорода. Мощность и количество горелок зависят от выплавляемой марки стали и вместимости конвертера, при этом мощность каждой горелки должна составлять от 2 МВт и выше. Топливно-кислородные горелки работают до расплавления легирующих материалов и достижения металлом заданной температуры. Например, при выплавке нержавеющих сталей типа 08-12Х18Н10Т продувку металла кислородом ведут до получения содержания углерода в металле 0,05-0,08%. После чего продувку металла кислородом заканчивают, кислородную фурму выводят из конвертера и добавляют первую порцию легирующих материалов. Температура металла в конце продувки должна составлять 1620-1650°С. В качестве легирующих материалов используют чистый, рафинированный никель с содержанием никеля 99,5% и низкоуглеродистый феррохром с содержанием углерода <0,1%, хрома 65%. Масса легирующих добавок в первой и последующих порциях зависит от вместимости конвертера. После ввода первой порции легирующих добавок включают топливно-кислородные горелки и доводят температуру металла до 1620-1650°С. Затем в конвертер вводят вторую порцию добавок и опять нагревают металл до температуры 1620-1650°С. Эту операцию повторяют 3-4 раза, доводя химический состав металла до заданного значения углерода 0,08-0,12%; хрома 17-19%; никеля 9-11%. Титан вводят в виде ферротитана в сталеразливочный ковш, причем количество вносимого титана должно быть в 5 раз больше количества углерода в выплавляемой стали. Топливно-кислородные горелки работают до достижения металлом температуры выпуска 1620-1650°С в зависимости от вместимости конвертера. После чего подачу топлива и кислорода отключают, горелки выводят из конвертера, а металл выпускают из конвертера в сталеразливочный ковш.