Спосіб виробництва сталі у конвертері

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к конвертерному способу производства стали, Известен способ производства стали в конвертере, включающий оставление шлака, ввод на шлак 30 - 50% извести от общего ее расхода, нанесение шлакового гарнисажного слоя на футеровку путем 2 - 3 кратного наклона конвертера на 70 - 80° от вертикальной оси, слив жидкой части шлака и повторного покачивания конвертера в одну и другую стороны, загрузку лома; заливку чугуна и окислительную продувку до стали (Патент Российской Федерации №2034038, кл. C21C5/28,1995). Недостатком известного способа является повышенный износ футеровки конвертера в области цапф, в связи с тем, что в этом месте отсутствует шлаковый гарнисаж. Кроме того, при сливе жидкой части шлака вместе с ним в шлаковую чашу попадает известь, так как она находится на поверхности шлака. Область применения известного способа ограничена составом шлака. Известно, что шлак на передутых плавках плохо пристает к футеровке конвертера. Кроме того, часть его пропитывает огнеупорные изделия оксидами железа, разрушает их, в результате стойкость футеровки в указанных местах снижается. Наиболее близким техническим решением является способ производства стали в конвертере, включающий оставление шлака, ввод на шлак высокозольного энергетического угля в количестве 5 - 6кг/т стали, а затем кальций- и/или магнийсодержащих материалов в количестве 15 18кг/т стали при содержании углерода в металле 0,02 - 0,03%, причем с увеличением содержания углерода на каждые 0,01% уменьшают расход угля и кальций и/или магнийсодержащих материалов на 2,0кг/т и 3,0кг/т стали соответственно (Патент Российской Федерации №2021380, кл. C21C5/28, 1994). Обладая теми же недостатками, что и вышеупомянутый способ производства стали, прототип имеет большую область применения, так как оставляемый шлак приводится в неактивное состояние путем присадок высокозольного энергетического угля и кальцийи/или магнийсодержащих материалов. Однако, из-за отсутствия достоверной информации о содержании оксидов железа в оставляемом шлаке (при содержании углерода в металле 0,02 - 0,03% C в шлаке может быть от 20 до 40% Fe общ.) на плавках наблюдаются выбросы металла в шлаке, что приводит к остановкам продувки для скачивания шлака, а это, как известно, приводит к потерям производительности агрегата, снижению выхода стали, а в некоторых случаях - к аварийным остановкам конвертера. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа производства стали в конвертере, в котором путем продувки шлакового расплава азотом, подаваемым через верхнюю фурму, обеспечивается нанесение оптимального по физическим и химическим свойствам шлакового гарнисажа по всей футеровке конвертера, дополнительное извлечение железа из оксидов шлака и за счет этого увеличение стойкости футеровки конвертера и выхода жидкой стали. Поставленная задача решается тем, что в способе производства стали в конвертере, включающем оставление в конвертере шлака предыдущей плавки, ввод на шлак углеродсодержащих материалов и кальций- и/или магнийсодержащих материалов, завалку лома, заливку чугуна и продувку кислородом до стали, отличающийся тем, что на оставленный в конвертере шлак вводят углерод в составе углеродсодержащих материалов в количестве 0,4 0,8кг/м3 кислорода, израсходованного на предыдущей плавке после окончания периода обезуглероживания металла, после чего производят нанесение шлакового гарнисажа на футеровку конвертера путем продувки шлакового расплава азотом, подаваемым через верхнюю фурму с одновременным вводом в конвертер кальций- и/или магнийсодержащих материалов в количестве 1,2 1,9кг/м3 кислорода, израсходованного на предыдущей плавке после окончания периода обезуглероживания металла, в качестве кальцийи/или магнийсодержащих материалов используется известь и/или твердый конвертерный шлак. Практикой конвертерного производства установлено, что в период интенсивного обезуглероживания металла содержание оксидов железа в шлаке находится в узких пределах 12 14%. После окончания обезуглероживания ванны большая часть кислорода расходуется на окисление железа. Момент окончания периода обезуглероживания металла определяют с помощью методов акустики, вибрации конвертера и др. Опытами была установлена тесная взаимосвязь между передувом плавки и содержанием оксидов железа в шлаке. Хороший шлаковый гарнисаж получают в том случае, когда для этого применяется оптимальный по физическому состоянию и содержанию оксидов железа оставляемый шлак. Наряду с этим устанавливают оптимальный момент ввода в конвертер и количество кальций-, и/или магнийсодержащих материалов с применением эффективных способов их нанесения. В предлагаемом способе производства стали в конвертере оптимальное физическое состояние и содержание оксидов железа в оставляемом шлаке достигается вводом углерода в углеродсодержащем материале в количестве 0,4 0,8кг/м3 кислорода, израсходованного на предыдущей плавке после окончания периода обезуглероживания металла. Уменьшение расхода углерода в углеродсодержащем материале менее 0,4кг/м3 кислорода приводит к недораскисленности шлака, в результате чего снижается стойкость футеровки конвертера и выход жидкой стали (см. таблицу). Увеличение расхода углерода в углеродсодержащем материале более 0,8кг/3 кислорода чрезмерно охлаждает шлак и приводит его к сворачиванию, что затрудняет нанесение гарнисажного слоя на всю футеровку конвертера и ее износ возрастает. В предлагаемом способе производства стали в конвертере оптимальный момент и количество кальций- и/или магнийсодержащих материалов достигается при вводе их во время нанесения шлакового гарнисажа на футеровку конвертера в количестве 1,2 1,9кг/м3 кислорода, израсходованного на предыдущей плавке после окончания периода обезуглероживания металла. При вводе кальций- и/или магнийсодержащих материалов во время нанесения шлакового гарнисажа кусочки присаживаемого материала эжектируются газовой струей и вместе с каплями шлака наносятся на футеровку конвертера, при присадке материалов на шлак до начала нанесения гарнисажа этого не происходит. Уменьшение расхода кальцийи/или магнийсодержащих материалов менее 1,2кг/м3 кислорода неэффективно, так как снижается толщина и огнеупорная стойкость шлакового гарнисажа, что приводит к снижению стойкости футеровки. Увеличение расхода кальцийи/или магнийсодержащих материалов более 1,9кг/м3 кислорода приводит к получению гетерогенного шлака, что не позволяет произвести нанесение гарнисажного слоя на футеровку конвертера, в результате чего ее стойкость снижается. Кроме того, при сливе остатков шлака из конвертера теряется часть нерастворившихся кальций- и/или магнийсодержащих материалов. Нанесение равномерной толщины шлакового гарнисажа по всей поверхности футеровки конвертера обеспечивается верхней продувочной фурмой при подаче азота. Пример технологии по средним значениям. В 250 - т конвертере выплавляли сталь марки ст3пс. Количество кислорода, израсходованного на продувку составило 13500м3. Момент окончания периода обезуглероживания ванны определили по увеличению уровня акустического сигнала прибора. После окончания периода обезуглероживания ванны расход кислорода составил 960м3. После слива металла в конвертере оставили шлак, на который ввели угол марки АСШ с содержанием углерода 80% в количестве 0,72т, опустили верхнюю фурму на отметку 1,0м над уровнем ванны и подали азот с интенсивностью 450м3/мин. Одновременно с подачей азота в конвертер "россыпью" ввели известь с содержанием в количестве 1,56т. Нанесение шлакового гарнисажа осуществляли в течение 4мин. По окончании периода шлаковки оставшуюся жидкую часть шлака слили в шлаковую чашу, в конвертер завалили 70т лома и залили 190т чугуна с температурой 1275°C, в котором содержалось: 0,90% Si, 0,49% Mn 0,034% S. Шихту продули кислородом с общим расходом 13300м3. В процессе продувки в конвертер ввели 17т извести. Металл на повалке содержал 0,04% C, 0,03% Mn и 0,037% S. Температура металла составила 1650°C. Содержание в шлаке составило 17,3%, - 5,2%, основность шлаке 3,5. Измерения толщины футеровки перед началом и окончанием плавки, производимые лазерным интерферометром, показали износ огнеупоров 1,6мм. Выход жидкой стали составил 89,4%, расход чугуна - 840кг/т, извести - 84кг/т. Реализация предлагаемого способа в промышленном производстве позволяет уменьшить удельный расход основных и дополнительных материалов на выплавку стали на 5 - 10% и увеличить стойкость футеровки конвертера на 10 15%.