Спосіб виплавки сталі в конвертері

Винахід відноситься до області чорної металургії, зокрема до виробництва сталі, і призначено для використання в агрегаті з продувкою розплаву технологічними газами через верхні фурми. Відомий спосіб виплавки сталі в конвертері [1], що включає завалку металобрухту, заливання чавуна, продувку розплаву киснем зверху, подачу в конвертер матеріалів, що утворюють шлак, у виді вапна, доломіту і твердого конвертерного шлаку і ведення плавки зі зміною положення фурми. Недоліком способу є те, що введення в конвертер твердого конвертерного шлаку супроводжується зменшенням частки металевого брухту в шихті і підвищенням частки рідкого чавуна на плавку і погіршенням температурного режиму процесу виплавки металу. Як прототип узятий відомий спосіб виплавки металу [2], що включає завантаження шихти, продувку ванни киснем через верхню фурму, створення різниці електричних потенціалів величиною 0,5-2,5 В між фурмою і розплавом. Недоліками способу є малі значення електричного потенціалу і те, що формований шлак має низьку електричну провідність по ходу продувки, що погіршує передачу електричної енергії конвертерній ванні і знижує можливі теплові і рафінувальні ефекти від підведеної електричної енергії. Задача, розв'язувана винаходом, складається в ресурсе- і енергозбереженні при виплавці металу. Рішення поставленої задачі досягається шляхом додаткового введення електропровідних добавок і підтримки підведеної різниці потенціалів на рівні 20-60В. Як електропровідні добавки використовують або залізовмісні матеріали в кількості 10-100 кг/т (агломерат, руда, окатиші, відходи металургійного виробництва, наприклад, твердий конвертерний шлак, брикети, виготовлені на основі шламів газової очистки, чи прокатної окалини), або вуглець-вмисні матеріали в кількості 1-20 кг/т (відходи електролізного виробництва, чи вуглецеві брикети на основі утилізації вугільного і коксового дріб'язку або відходів агропромислового комплексу). Технічний результат, одержуваний від використання способу, що заявляється, складається в підвищенні тепломісткості сталеплавильної ванни, зниженні витрати рідкого чавуна і підвищенні виходу рідкої сталі. Порівняння заявленого способу з прототипом показало, що він відрізняється від прототипу додатковим введенням у конвертер електропровідних добавок: або залізовмісних матеріалів в кількості 10-100 кг/т (агломерат, руда, окатиші, відходи металургійного виробництва, наприклад, твердий конвертерний шлак, брикети, виготовлені на основі шламів газової очистки чи прокатної окалини), або вуглець-вмисних матеріалів в кількості 1-20 кг/т (відходи електролізного виробництва, чи вуглецеві брикети на основі утилізації вугільного і коксового дріб'язку, чи відходів агропромислового комплексу) і підтримка різниці електричних потенціалів на рівні 20-60В. Отже, спосіб що заявляється відповідає критерію "новизна". Порівняння способу, що заявляється, з іншими технічними рішеннями. відомими в даній області техніки, не дозволило виявити в них ознаки, що відрізняють спосіб, що заявляється, від прототипу, оскільки на відміну від раннє відомих рішень він дозволяє при введенні додаткових матеріалів підвищити тепломісткість сталеплавильної ванни, знизити витрату рідкого чавуна і збільшити вихід придатної сталі. Отже, має місце відповідність критерію «винахідницький рівень». Спосіб, що заявляється, включає завантаження в конвертер металевої шихти, заливання в нього рідкого чавуна, продувку розплаву киснем зверху через фурму, введення в конвертер добавок, що утворюють шлак, накладення на фурму і розплав різниці електричних потенціалів, причому різницю електричних потенціалів підтримують на рівні 20 - 60 В и в конвертер додатково вводять електропровідні добавки: або залізовмісні матеріали в кількості 10-100 кг/т, наприклад, агломерат, руду, окатиші, відходи металургійного виробництва твердий конвертерний шлак, брикети, виготовлені на основі шламів газової очистки, чи прокатної окалини, або вуглець-вмисні матеріали в кількості 1-20 кг/т, наприклад, відходи електролізного виробництва, чи вуглецеві брикети на основі утилізації вугільного і коксового дріб'язку або відходів агропромислового комплексу. Сутність способу, що заявляється, полягає в наступному: уведення додаткових електропровідних добавок у конвертер при підтримці створюваної різниці потенціалів на рівні 20-60 В поліпшує передачу електричної енергії сталеплавильній ванні, істотно ініціює окисні реакції, що супроводжуються тепловиділенням, що дозволяє в підсумку знижувати частку рідкого чавуна в металевій шихті шляхом заміни його на твердий скрап, а також сприяє відновленню частини заліза з формованого шлаку в металевий розплав, підвищуючи вихід рідкої сталі. Уведення додаткових залізовмісних матеріалів у кількості менш 10 кг/т практично не впливає на електропровідність формованого шлаку, а більш 100кг/т приводить до охолодного ефекту, більшого, ніж можливо перекрити за рахунок поліпшення передачі електричної енергії ванні, що не приводить до подальшого зниження витрати рідкого чавуна тобто економічно недоцільно. Уведення додаткових вуглець-вмисних матеріалів менш 1 кг/т практично не впливає на електропровідність формованого шлаку, а більш 20 кг/т не збільшує провідність конвертерного шлаку, а знижує її значення в наслідку істотного його "висушування" тобто переводить рідкий шлак у гетерофазній стан. Застосування різниці електричних потенціалів менш 20 В не дає технічного результату по зниженню витрати рідкого чавуна, а більш 60 В економічно недоцільно в зв'язку зі збільшенням рівня витрат електричної енергії і зниження рівня одержуваних технічних ефектів. Приклад виконання способу Промислові 60-т і 160-т конвертера з подачею кисню зверху обладнали пристроєм для накладення низьковольтних електричних потенціалів на рідку ванну. При цьому один з полюсів джерела струму з'єднаний із продувною фурмою, другий підведений до металевого розплаву. Перед плавкою в конвертер завантажили металевий брухт, залили чавун і, після установки конвертера у вертикальне положення, через горловину агрегату ввели продувну фурму і почали подачу через неї кисню. Витрата кисню через фурму в процесі продувки - 2-3 м3/хв. на тонну металу. Подачу добавок, що утворюють шлак, у конвертер по ходу продувки плавки робили відповідно до діючої технологічній інструкції. Під час продувки між фурмою і розплавом підтримували різницю потенціалів на рівні 20-60 В. Продувку проводили з регулюванням положення фурми по висоті відповідно до технологічної інструкції. Тривалість плавки в середньому складала 20 хв. Подачу напруги на фурму здійснювали з моменту початку продувки. У якості додаткових електропровідних добавок застосовували: - варіант 1- залізовмісні матеріали в кількості 1-120 кг/т (агломерат, залізну руду, твердий конвертерний шлак, брикети зі шламів і окалини); - варіант 2 - вуглець-вмисні матеріали в кількості 0,5-30 кг/т (бій електролізного виробництва, антрацит, брикети коксового дріб'язку). З використанням способу конвертерної плавки з електричними впливами, що заявляється, проведене по 1015 плавок з кожним матеріалом. Іспити способу показали, що зі збільшенням кількості додаткового електропровідного матеріалу підвищується питома корисна потужність електричних впливів від 0,1 до 1,0 квт/т. При цьому досягається: - підвищення тепломісткості ванни пропорційно рівню електричних впливів від 5 до 100°С (показана приведена температура з урахуванням реально проведеній зміни у шихтовці плавки убік збільшення частки твердого металевого брухту і зниження частки рідкого чавуна); - поліпшення характеру шлакоутворення, що проявилося в більш швидкому формуванні рідко-рухомого увареного шлаку за умови зменшення на плавку добавок плавикового шпату на 0,5-1,5 кг/т; - збільшення виходу придатного металу на 0,5 - 3,0 % у залежності від витрати застосовуваних залізовмісних добавок. - зниження питомої витрати рідкого чавуна на 4 - 30 кг/т виплавлюваній сталі. Отримані ефекти визначалися рівнем питомої потужності, що підводиться, до сталеплавильної ванни електричного потенціалу. Приведені результати свідчать про рішення поставленої задачі ресурсо - і енергозбереження при виплавці металу і підвищенні техніко-економічних показників конвертерної плавки.