Спосіб виплавки сталі в конверторі

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к способам выплавки стали в конвертере. Известен способ рафинирования фосфористых чугунов с оставлением конечного шлака, который после выпуска металла переводят в инертное состояние путем присадок флюсов, представляющих собой продукты восстановления железных руд - губчатое железо и железные крицы. После нейтрализации на шлак заливают чугун (1). Недостатком этого способа является дороговизна производства, обусловленная тем, что для перевода шлака в неактивное состояние приходится использовать новые, материалы, получение которых, транспортировка и ввод в конвертер на шлак связаны с дополнительными капитальными затратами. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ выплавки стали в конвертере, включающий замер содержания углерода в металле по окончании продувки, выпуск металла, оставление конечного шлака на последующую плавку, присадку углеродсодержащих материалов на шлак, завалку лома, заливку чугуна, присадку шлакообразующи х материалов, продувку расплава в два периода со скачиванием промежуточного шлака (2). Недостатками способа являются; нерегламентированный ввод расселяющего углеродсодержащего материала, что приводит к его перерасходу или к вводу недостаточного количества для достижения должного эффекта, исходя из условий плавки; позднее скачивание промежуточного шлака из-за специфики процесса, что не позволяет достичь максимальной экономии железа; потеря части углеродсодержащего материала из-за, попадания части его непосредственно в металл и его сгорания в объеме металла, а не шлака. Задачей заявляемого изобретения является выбор оптимального способа выплавки стали в конвертере путем регламентации ввода углеродсодержащих материалов и шлакового режима плавки, что позволит снизить удельный расход шлакообразующи х материалов, снизить потери железа и повысить выход годной стали. Поставленная задача решается тем, что в способе выплавки стали в конвертере, включающем замер содержания углерода в металле по окончании продувки, выпуск металла, оставление конечного шлака на последующую плавку, присадку углеродсодержащих материалов на шлак, завалку лома, заливку чугуна, присадку шлакообразующих материалов, продувку расплава в два периода со скачиванием промежуточного шлака, согласно изобретению, присадку углеродсодержащих материалов производят в течение 1,0-2,0 мин после выпуска металла из конвертера, при этом при содержании углерода в металле 0,03-0,07 % присаживают 3,5-4,0 кг/т садки конвертера углеродсодержащих материалов, при содержании углерода 0,08-0,11 % присаживают 2,53,0 кг т садки, а при содержании углерода 0,12-0,17 % присаживают 1,8-2,5 кг /т садки соответствен но, а скачивание промежуточного шлака осуществляют при израсходовании 25-30 м 3 кислорода на 1 т продуваемого чугуна. При этом в качестве углеродсодержащих материалов используют угли с содержанием углерода 70-90 %. Проведение раскисления шлака с целью восстановления окислов железа в шлаке позволяет вести процесс выплавки стали с незначительными потерями железа, Восстановление окислов железа из конечного шлака необходимо в целях избежания выбросов в ходе заливки чугуна в конвертер (потери металлошихты), а также для снижения потерь железа со скачиваемым шлаком. Окислы железа находятся в конечном шлаке в основном в виде эвтектик с другими составляющими шлака и лучше удаляются в ходе прямого раскисления, чем при воздействии углерода расплава. Так как при раскислении в оптимальном режиме шлак не сворачивается а лишь несколько густеет, то на достижение им достаточной жидкотекучести в процессе продувки требуется меньшее количество окислов железа. Кроме того жидкотекучесть шлака повышается также за Счет снижения его основности, т.к. окисляющийся кремний чугуна переходит в шлак в виде SiO2 . Поэтому скачать сформировавшийся (обновившийся) шлак до истечения 50 % длительности продувки не представляется сложным. Со скачиваемым шлаком теряется' железа не больше количества, восстановленного из конечного шлака. Железо, идущее на растворение извести и образование высокоосновного шлака .после скачивания промежуточного шлака, не теряется со шлаком, а переходит в следующую плавку, т.к. весь конечный шлак оставляется. Возвратные потери железа происходят лишь со шлаком, которым покрывают зеркало металла в сталеразливочном ковше. Таким образом, предлагаемый процесс имеет минимальные потери металла со шлаком, которые являются основными в балансе металла. Важным является выбор момента скачивания промежуточного шлака. Во-первых, скачивание необходимо производить в момент минимально возможного по условиям процесса содержания окислов железа в шлаке. Вовторых, это т момент должен определяться окончанием процесса окисления кремния чугуна с тем, чтобы избежать скачивания до полного окисления кремния, что потребует присадки большего количества шлакообразующих материалов для достижения высокой основности конечного шлака, а также свести к минимуму время нахождения обновившегося низкоосновного (1,5-2,0 ед.) шлака из-за его отрицательного воздействия на футеровку конвертера. Выбранное предельное время присадки углеродсодержащих материалов после выпуска металла из конвертера 2,0 мин. обусловлено тем, что высокоосновный (3,5-4,0 ед.) конечный шлак по мере потери тепла (снижения его температуры) может сворачиваться или покрываться прочной коркой по истечении ~ 2,0 мин, После этого углеродсодержащий материал воздействует на шлак как раскислитель незначительно, а в основном сгорает на его поверхности. Осуществи ть присадку углеродсодержащих ранее 1,0 мин. после выпуска металла не представляется возможным по организационным и техническим причинам, связанным с затратами времени на установку конвертера в вертикальное положение и инерцией системы присадки сыпучих материалов по тракту подачи. Полное раскисление шлака (до содержания окислов железа 1-2 %) труднодостижима и не требуется. Для безопасной заливки чугуна на шлак достаточно иметь в шлаке 5-6 % окислов железа. Определить исходное содержание окислов железа в шлаке с высокой степенью точности можно по передуву металла, т.е. содержанию углерода. В случае содержания углерода в металле 0,03-0,07 % шлак значительно окислен и содержание окислов железа в нем находится в пределах 18-25 %. При содержании углерода в металле в пределах 0,08-0,11 % шлак окислен в меньшей степени и содержит окислов железа 15-17 %, а при содержании углерода в металле 0,12-0,17 % шлак практически не переокислен и содержит окислов железа менее 15 %. Исходя из этого, а также с учетом колебаний содержания углерода в углеродсодержащих материалах (углях) определен расход углеродсодержащего материала. Определение расхода углеродсодержащего материала по содержанию углерода в металле - мера достаточно надежная и не требует длительного ожидания анализа шлака. Следовательно, потери производительности практически нет. Параметры, выбранные для скачивания промежуточного шлака в период израсходования 25-30 м 3 кислорода на 1 т продуваемого чугуна, позволяют достичь наилучших результатов по выходу жидкой стали, не приводя при этом к повышенному износу футеровки. Скачивание промежуточного шлака до израсходования 25 м 3 кислорода на 1 т продуваемого чугуна неэффективно, т.к. к этому моменту скорость окисления углерода еще далека от наивысших значений, и в расплаве много окислов железа, которые теряются со скачиваемым шлаком. Кроме того, при низкой интенсивности продувки к этому времени кремний не успеет окислиться полностью. Скачивание промежуточного шлака после израсходования 30 м 3 кислорода на 1 т продуваемого чугуна нецелесообразно, т.к. образуется активный по отношению к футеровке шлака. В процессе обработки предлагаемой технологии перерабатывались чугуны с содержанием кремния до 1,2 % и анализ рафинирования показал, что удаление кремния при расходе чугуна 800 кг/т стали завершается к израсходованию 18-20 м 3 кислорода на 1 т перерабатываемого чугуна. Следовательно, при израсходовании 25-30 м 3 кислорода на 1 т чугуна достаточно для окисления и перевода в шлак всего кремния при содержании последнего в чугуне до 1,8%. Для раскисления шлака опробованы угли марок АС, АШ и АК с содержанием углерода в них от 70 до 90 %. При их использовании получены положительные результаты, что свидетельствует о возможном их использовании в качестве углеродсодержащих материалов для раскисления шлака. Пример. По окончании продувки жидкой ванны в 160 т конвертере производили замер температуры расплава и отбор проб металла и шлака на химический анализ. После химического анализа металла с учетом замера температуры, в т.ч. содержания углерода, в случае получения удовлетворительных результатов производили выпуск металла из конвертера. В противном случае производили додувку или другие корректирующие операции с последующим повторным замером температуры и отбором проб до получения удовлетворительных результатов с последующим выпуском металла. После выпуска металла конвертер переводили в вертикальное положение и на оставленный конечный шлак, в зависимости от содержания углерода в ранее выпущенном металле, присаживали определенное количество углеродсодержащего материала (угля). Причем его присадку производили по истечении 1,0-2,0 мин после выпуска металла. В случае наличия резерва времени перед завалкой лома конвертер покачивали. Затем конвертер наклоняли в сторону загрузочного пролета и в него производили завалку 45 т металлолома и заливку 115 т чугуна. При заливке чугуна интенсивного выбивания пламени или выбросов из конвертера не наблюдалось. После заливки чугуна конвертер устанавливали в вертикальное положение и начинали продувку жидкой ванны. Продувку прекращали после израсходования 3100 м кислорода (28 м 3 на 1 т продуваемого чугуна) и производили скачивание промежуточного шлака. С возобновлением продувки в конвертер присаживали 6,0 т извести. По окончании продувки производили замер температуры расплава и отбор проб металла и шлака. Данные по проведенным промышленным плавкам приведены в таблице. При проведении плавок перерабатывали чугун с содержанием углерода 4,2 %; кремния - 0,7-6,9 %; марганца - 0,4-0,6 %; серы - 0,0240,030 %. Для раскисления конечного шлака использовали уголь марки АС с содержанием углерода 80-85 %. Кроме общепринятого контроля плавок производили отбор проб шлака - конечного до м после присадки угля, а также промежуточного на скачивание, отбор проб металла на скачивание шлака, фиксировали время присадки угля на шлак относительно окончания выпуска металла из конвертера и момент остановки продувки на скачивание промежуточного шлака по расходу кислорода. Сравнительный анализ приведенных в таблице данных показывает, что наилучшие показатели достигаются при проведении плавок согласно заявленному способу. Предлагаемая технология позволяет повысить выход годной стали ~ на 45 кг/т металлошихты и снизить удельный расход шлакообразующих ~ на 30 кг/т стали.