Спосіб виробництва низькосірчистої сталі

Изобретение относится к области сталеплавильного производства и, в частности, к производству низкосернистой стали в конвертерах. Известны различные способы использования жидкого конечного конвертерного шлака с цепью рафинирования железоуглеродистых расплавов. Способ производства стали [1] заключается в том, что в конвертере оставляют шлак от предыдущей плавки и на него присаживают дезактивирующие материалы, перемещают их со шлаком, нейтральным газом (азотом), переводят его в неактивное состояние, а лишь затем производят завалку лома, извести, заливку жидкого чугуна и окислительную продувку. Недостатком известных способов является низкая десульфирующая способность шлака при окислительной продувке. При этом в шлаке повышается SiO2, следовательно, снижается его десульфурирующая способность, а содержание серы в металле повышается. Кроме того, используются различные дезактивирующие материалы, приводящие к удорожанию выплавляемой стали. Наиболее близким техническим решением к заявленному по совокупности признаков и достигаемому результату является способ [2], принятый за прототип. Согласно этому способу для увеличения производительности и улучшения качества металла путем десульфурации предусматривается перед выпуском металла ввод в конвертер дробленного шлака окислительной плавки, выпуск металла производят, оставляя весь шлак в конвертере с последующим его раскислением путем ввода смеси восстановителей и шлака окислительной плавки, продувка шлакового расплава нейтральным газом, затем, после заливки углеродистого расплава, продувают его нейтральным газом, откачивают шлак и переходят к окислительной продувке. Основными недостатками данного способа являются: ввод 1-5% от веса металла дробленного шлака окислительной плавки, что является балластом, и на его расплавление расходуется значительное количество тепла, что приведет к снижению расхода лома; для раскисления шлака вводят восстановители в количестве 1,0-1,25 от стехиметрически необходимого для восстановления Fе2О3, МnО, Сr2О 3 и др. Это т дополнительный расход материалов усложняет процесс и приводит к повышенному расходу восстановителя для раскисления шлака в конвертере; шлак как десульфуратор используется не в полную меру. Таким образом, в известных технических решениях неэффективно и нетехнологично используется конечный конвертерный шлак для десульфурации металла жидким конечным конвертерным шлаком; данный способ является весьма сложным, энергоемким и дорогим. Целью настоящего изобретения является снижение содержания серы в металле, расхода восстановителя и повышение эффективности использования конечного конвертерного шлака. Поставленная цель достигается тем, что способ производства низкосернистой стали, включающий оставление в конвертере шлака предыдущей плавки после выпуска стали в сталеразливочный ковш, раскисление шлака восстановителем, заливку чугуна, продувку шлакометаллического расплава инертным газом, слив шлака в ковш, загрузку в конвертер шлакообразующи х и твердых железосодержащих материалов, продувку кислородом, в котором, восстановитель загружают в сталеразливочный ковш, а в качестве твердых железосодержащих материалов используют лом, при этом в конвертере оставляют 60-40% шлака предыдущей плавки, на который дробленной струей сливают чугун, шлакометаллический расплав продувают инертным газом в течение 1-2 минут; затем шлак сливают в чугуновозный ковш и на него из конвертера непрерывной струей сливают чугун, после чего шлак скачивают, при этом в конвертер загружают шлакообразующие материалы, лом, сливают из чугуновозного ковша чугун и продувают кислородом, а после окончания продувки 30-40% конвертерного шлака сливают в сталеразливочный ковш на предварительно загруженный восстановитель и через 3-5 минут выпускают на него из конвертера сталь с одновременным вводом раскислите-лей и легирующи х добавок, затем расплав шлака и стали продувают аргоном. Количество восстановителя, вводимого в сталеразливочный ковш, составляет 1,05-1,10 от стехиометрически необходимого для восстановления в конвертерном шлаке оксидов железа, марганца и хрома. Способ основан на снижении окисленности шлака (уменьшении FeO, Fе2О3, МnО и др.) и росте при этом его серопоглотительной способности. В качестве исходного полупродукта используется конечный, высокоосновный, окисленный конвертерный шлак от предыдущей плавки и передельный чугун, предназначенный на следующую плавку, содержание серы в котором выше, чем в готовой стали. Способ осуществляется следующим образом. В сталеразливочный ковш, подаваемый под конвертер на очередную плавку, предварительно вводят восстановители (различные низкосернистые материалы, уголь, ферросилиций, алюминий, силикокальций и др.) в количестве 1,05-1,10 от стехиометрически необходимого. По завершении окислительной продувки шлакометаллического расплава конвертер наклоняется и в сталеразливочный ковш сливается 30-40% шлака от общего его количества. Шлак при этом из окисленного превращается в восстановительный, известковокремнеземисто-глиноземистый. После слива части шлака из конвертера отбираются пробы металла, шлака, замеряется температура ванны, ожидаются анализы. Проходит от 3-5 мин. За это время шлак в сталеразливочном ковше полностью превращается в восстановленный, синтетический. Затем сталь из конвертера сливается в ковш на шлак восстановленнный. Ковш передается на установку для обработки стали аргоном, В ковше сталь обрабатывается уже как синтетическим шлаком, что способствует дальнейшему снижению серы в металле. После слива стали в ковш конвертер наклоняется для слива в него чугуна на оставшийся шлак. Чугун сливается дробленной струей. После слива чугуна шлакометаллические расплавы интенсивно перемешиваются в течение 1-2 минут инертным (Аr, N2 и др.) или восстановительным (СО) газами, в результате завершаются массои теплообменные процессы между взаимодействующими шлакометаллическими расплавами. При сливе чугуна и в период перемешивания его со шлаком протекают на поверхности раздела фаз окислительно-восстановительные процессы. Окисляются элементы чугуна (Si, Ті, С), обладающие более высоким химическим сродством к кислороду, чем к железу, марганцу, хрому и т.д. Восстанавливаются в шлаке FeO, Fе2О3, MnO, элементы которых обладают низким сродством к кислороду. Снижается окисленность шлака и повышается его серопоглотительная способность, содержание серы в шлаке увеличивается, а в чугуне снижается. По завершении перемешивания расплавов шлак через горловину конвертера сливается в чугуновозный ковш, на него потом сливается чугун из конвертера. Шлак и чугун в ковше интенсивно перемешиваются и завершаются окислительно-восстановительные процессы, переход серы из чугуна в шлак. Содержание серы в шлаке повышается, в чугуне понижается. Таким образом, завершается обработка чугуна шлаком, десульфурирующая способность которого приближается к доменному, содержание серы в нем повышается до 1% и более. Использованный и насыщенный серой шлак, содержащий относительно высокое содержание SiO2 и S, отделяется от чугуна, а в конвертер в это время загружается необходимое количество лома, извести. После скачивания сернистого шлака из ковша и загрузки в конвертер необходимых материалов чугун, но уже обессеренный и без шлака, сливается в конвертер. Начинается окислительная продувка. Перед десульфурацией чугун имеет температуру около 1320-1340°С, после десульфурации температура его возрастает на 100-200 градусов за счет высокой начальной температуры шлака (1635-1645°С), окислительных процессов, что позволяет расплавить дополнительное количество металлического лома. Пример конкретного применения. В сталеразливочный порожний ковш загружается восстановитель, в частности ферросилиций марки Си65 в количестве 0,904 т. После завершения окислительной (верхней или комбинированной продувки в конвертере получили металл состава: 0,07% С, 0,05% Μη, 0,005% Ρ, 0,020% S; и шлак состава: 45% СаО, 15% SiO2, 20% FeO, 5,9% Fe2O3 , 8% MgO, 4% MnO, 1% P2O5, 1% AI2 O3 , 0,1% S. Температура расплавов 1640°С. Конвертер наклоняют и сливают 9 τ шлака в сталеразливочный ковш, а остальная часть шлака остается в конвертере. После этого конвертер наклоняют к рабочей площадке и отбирают пробы металла, шлака, замеряют температуру ванны. Затем конвертер наклоняют и сливают в сталеразливочный ковш 330 τ стали, присаживая в ковш по ходу слива 2,5 т силикомарганца, 1,5 т силикохрома, 07 т алюминия и 0,4 т ферротитана. В процессе слива в ковш сталь интенсивно перемешивается со шлаком, содержание FeO в шлаке снижается до 1% и менее и содержание серы в нем повышается до 0,35%, а концентрация серы в металле, следовательно, снижается до 0,014%. При дальнейшей обработке металла в ковше аргоном процесс десульфурации завершается еще до более низкой концентрацией серы в стали, равной 0,013%. На оставшиеся в конвертере 16 т шлака сливается дробленной струей 277,5 т чугуна, содержащего 4,1% С, 0,2% Μn, 0,8 Si, 0,1% Ρ, 0,050% S. После слива чугун со шлаком перемешивается; обрабатывается инертным или восстановительным газом в течение 1,5 мин. Затем сливается из конвертера шлак в чугуновозный ковш, а на него сливают из конвертера чугун непрерывной струей, в результате такой обработки содержание серы в шлаке возросло с 0,1 до 1,15%, а в чугуне снизилось с 0,05 до 0,012%. Шлак этот выполнил свою десульфурирующую роль, в дальнейшем использование его вредно, и он удаляется из чугуновозного ковша путем слива или скачивания. В это время в конвертер загружается 4,0 т извести, 86,5 т лома, и на эти материалы сливается уже обессеренный чугун. Начинается окислительная продувка. В таблице приведены результаты опытных плавок, проведенных по предложенному способу и способупрототипу, а также плавки с выходом за пределы оптимальных значений. Приведенные в таблице данные показывают, что наилучшие результаты по снижению содержания серы в продукте и готовом металле получаются при выплавке стали по заявленному те хническому решению. Заявленный способ производства низкосернистой стали прост, в осуществлении, не требует специального оборудования и значительного дополнительного расхода материалов, энергии. Однако он позволяет более полно (более эффективно) использовать конвертерный шлак для десульфурации чугуна и продутого в конвертере металла, снизить расход жидкого чугуна, извести, кислорода на плавку. Обработка стали в ковше позволяет использовать шлак, стоимость которого в 30-40 раз ниже стоимости синтетического шлака, полученного в дуговы х плавильных печах; расширить сортамент низкосернистых качественных сталей, является дешевым по сравнению с известными способами, что, вместе взятое, дает значительный экономический эффект народному хозяйству. Основные показатели обработки чугуна и стали конвертерным шлаком