Спосіб продування конвертерної плавки

Винахід відноситься до металургії, переважно до киснево-конвертерного виробництва сталі. Відомий спосіб продування плавки в кисневому конвертері з верхнім продуванням [1, стор. 236] при якому витрата кисню через фурму VO 2 під час продування підтримується поблизу постійного значення, а управління дуттьовим режимом плавки здійснюється за допомогою зміни положення (висоти) фурми над рівнем ванни - Нф . Недоліком відомого способу продування конвертерної плавки є обмежені можливості управління плавкою і неоптимальний розподіл інтенсивності продування киснем VO 2 по основних періодах плавки. Відомий спосіб продування конвертерної плавки [2, стор. 13,14]. - прототип, з регламентованою інтенсивністю дуття по ходу продування, при якому інтенсивність дуття в першому періоді продування (до початку інтенсивного окиснення вуглецю розплаву) визначається по залежності i' O 2 = 0. 47 + 4.17 × i O2 + 0.22, м 3 / (т × хв ), де іO 2 - робоча (базова) в основний період продування інтенсивність кисневого дуття м 3/(т. хв). У відомому способі продування плавки регламентується (змінюється) інтенсивність дуття по періодах продування, причому інтенсивність дуття в 1-ому періоді продування вище, ніж в 2-ому періоді (основному періоді - періоді інтенсивного окиснення вуглецю розплаву в конвертері). Це дозволяє стабілізувати процес зневуглецювання розплаву (за рахунок збільшення швидкості окиснення вуглецю n C в 1-ому періоді продування), зменшити вірогідність викидів шлакометалевої емульсії з конвертера і скоротити тривалість продування плавки при обмеженій пропускній спроможності (котла-охолоджувача конвертерних газів - ОКГ, газоочистки і димососа). Проте, відомий спосіб має наступні недоліки: 1) при використовуванні відомого виразу для визначення i' O 2 з [2] величина i' O 2 виходить надмірно великою. Так, наприклад, для умов роботи 160-т конвертера при VO 2 = 380 м 3/хв ( іO 2 = 2,375 м 3/(т.хв)) отримаємо, що іO 2 = 3,652 м 3/(т. хв)), тобто V' O 2 = 584 м 3/хв, що більш ніж на 50% вище за базову витрату кисню! Таку витрату кисню на продування не зможуть забезпечити ні кисневий блок, ні киснева траса, ні киснева фурма. Крім того, як показує практика, при дуже великому збільшенні VO 2 в 1-ий період продування (більш ніж на 15-20% від номінального (базового)) мають місце виноси металу з конвертера, погіршуються процеси шлакоутворення, десульфурації і дефосфорації металу, не встигає асимілюватися шлаком вапно, погіршується засвоєння кисню ванною. При цьому також виникає необхідність тривало підтримувати високе положення фурми над ванною, що негативно позначається на футерівці конвертера; 2) неоптимально регламентується (змінюється) витрата кисню в заключний 3-ій період (період після закінчення інтенсивного окиснення вуглецю) продування плавки. Оскільки при незмінному (базовому) значенні VO 2 в цей період різко знижується n C і витрата відхідних конвертерних газів, то погіршується перемішування ванни, що приводить до зростання неоднорідності по складу та температурі розплаву в конвертері, погіршенню якості металу і збільшенню його угару; не використовуються можливості інтенсифікації плавки, що знижує продуктивність агрегатів та ін.; 3) при значній зміні VO 2 в процесі продування плавки (при переході від 1-го до 2-го періодів) сопла фурми працюватимуть в істотно нерозрахунковому режимі: або в режимі «перерозширення» (в 2-ому періоді), що викличе відрив потоку від стін дифузорів сопел і швидкий їх знос, або в режимі сильного «недорозширення» (в 1ому періоді), що викличе додаткові втрати енергії потоку кисню в соплах, В обох випадках знизиться ефективність продування розплаву киснем в конвертері. В основу винаходу поставлена задача удосконалити спосіб продування конвертерної плавки з регламентованою (змінюваною) інтенсивністю дуття по періодах продування, в якому за рахунок оптимального розподілу інтенсивності дуття (витрати кисню) по періодах продування плавки поліпшуються процеси асиміляції вапна і шлакоутворення в цілому, дефосфорації і десульфурації металу в конвертері, перемішування ванни, стабілізується дуттьовий режим плавки (зменшується вірогідність появи як викидів, так і виносів з конвертера), поліпшуються тепловий баланс плавки і умови служби футерівки конвертера, підвищується ефективність продування, унаслідок чого знижуються питомі витрати металошихти, чавун у, кисню, шлакоутворюючих матеріалів, конвертерних вогнетривів, зменшується угар і окисненність металу, і, зрештою, знижується собівартість і підвищується якість сталі, яка виплавляється. Для вирішення поставленої задачі пропонується спосіб продування конвертерної плавки з регламентованою (змінюваною) інтенсивністю кисневого дуття по періодах продування, в якому інтенсивність подачі дуття в 1-ому (до початку періоду інтенсивного окиснення вуглецю розплаву в конвертері) і в 3-ому (після закінчення періоду інтенсивного окиснення вуглецю розплаву в конвертері) періодах продування плавки підтримують в діапазоні (1,05 ¸ 1,15 ) × іP O2 , м3 /( т × хв ), де і P O 2 - робоча інтенсивність подачі дуття (кисню) в основний період продування (в період інтенсивного окиснення вуглецю розплаву), м 3/(т. хв). Збільшена (на 5 ¸ 15% від і P O 2 ) інтенсивність дуття в 1-ому ( і IO 2 ) і в 3ому ( і IIIO2 ) періодах продування плавки дозволяє здійснити весь процес продування з максимальною ефективністю, оскільки ступінь нерозрахунковості кисневих стр умин, що витікають із сопел, зміниться при цьому (за рахунок регулювання іO 2 ) не більше ніж на 10%, тобто весь процес продування протікатиме поблизу розрахункового режиму витікання кисню: при максимальному перетворенні потенційної енергії тиску кисню перед соплами в кінетичну енергію дуттьових стр уменів і енергію перемішування конвертерної ванни. При цьому буде виключено явище відриву потоку кисню від стін дифузорів сопел і зменшиться ерозія останніх при регулюванні VO 2 в процесі продування плавки. Збільшена на 5 ¸ 15% i I O2 дозволяє підвищити продуктивність конвертерів (оскільки в 1-ий період виділяється менший ніж в основний період об'єм відхідних газів) і, разом з тим, швидко навести первинний шлак при високих ступенях асиміляції вапна шлаком, дефосфорації і десульфурації металу в конвертері. При цьому також забезпечується плавне збільшення n C і стабільний перехід до 2-го періоду продування плавки. При i I O2 1,05 і P O 2 надмірно швидшає процес окиснення вуглецю розплаву: починається інтенсивне горіння вуглецю при ще несформованому первинному шлаку, збільшується вірогідність виносів металу з конвертера, заметалення фурми і нижньої частини ОКГ, погіршуються процеси асиміляції вапна шлаком, дефосфорації і десульфурації металу. Процес витікання кисневих стр уменів з сопел фурми значно відхиляється від розрахункового. Виникає необхідність надмірно збільшувати висоту фурми Нф , що погіршує умови служби футерівки конвертера. Збільшення на 5 ¸ 15% i IIIO 2 дозволяє підвищити інтенсивність перемішування ванни і продуктивність конвертерів (оскільки в 3-ій період виділяється об'єм відхідних газів менший, ніж в основний період) і, разом з тим, навести (спінити) кінцевий шлак, забезпечити повторну десульфурацію металу і недопустити його рефосфорацію при високих температурах кінця плавки. При i IIIO 2 1,15 і P O 2 процес витікання кисневих струменів з сопел фурми значно відхиляється від розрахункового, знижується ефективність продування; ускладнюється формування кінцевого шлаку (спіннення останнього), погіршується процес десульфурації металу і може мати місце процес рефосфорації. Спосіб здійснюється таким чином. В процесі продування плавки в кисневому конвертері з верхнім продуванням через багатосоплову фурму в 1-ий період продування (до початку періоду інтенсивного окиснення вуглецю розплаву) підтримують інтенсивність подачі кисню в конвертер в діапазоні (1,05 ¸ 1,15)· і P O 2 , м 3/(т . хв)). При цьому поступово знижують висоту фурми над рівнем розплаву Н ф до значення робочої висоти фурми і досаджують вапно, плавиковий шпат і інші шлакоутворюючі матеріали (згідно діючої в конвертерному цеху технологічної інструкції). В цей період формується первинний шлак, окиснюються Si, Μn, Ρ, S. Після початку періоду інтенсивного окиснення вуглецю (зростання n C ) зменшують інтенсивність подачі кисню до робочої величини і P O 2 і протягом цього періоду величини і P O 2 і Hф підтримують поблизу постійних значень. В цей період окиснюється переважно вуглець. Після закінчення інтенсивного окиснення вуглецю (початок зниження n C) збільшують інтенсивність подачі кисню і підтримують її в діапазоні (1,05 ¸ 1,15)· і P O 2 , м 3/(т. хв)). При цьому, при необхідності, також дещо зменшують Hф для поліпшення перемішування ванни). Закінчення 1-го періоду продування плавки, тобто початок періоду інтенсивного окиснення вуглецю розплаву і закінчення 2-го періоду продування плавки, тобто закінчення періоду інтенсивного окиснення вуглецю розплаву в конвертері машиніст дистрибутора (оператор конвертера) визначає або за станом факела над горловиною конвертера (по відомих і використовуваних на практиці ознаках - зміні розміру, форми і світимості факела), або по показаннях газоаналізатора (хімічного складу та витраті відхідних конвертерних газів), або по показаннях АСУ конвертерної плавки (по зміні значення n C ). Залежно від початкових умов конвертерної плавки тривалість 1-го періоду продування знаходиться в межах від 20 до 40%, а тривалість 3-го періоду від 15 до 30% від сумарної тривалості продування плавки. При регулюванні іO 2 по періодах продування плавки доцільно змінювати VO 2 не різко, (не стрибкоподібне), а плавно, зробивши 2-3 проміжні сходинки відповідно у бік зменшення (перехід від 1-го до 2-го періодів) або збільшення (перехід від 2-го до 3-го періодів продування) VO 2 . Тривалість вказаних перехідних періодів може складати від декількох секунд до 1 ¸ 2 хв. Величина і P O 2 вибирається виходячи із забезпечення стабільного ходу процесу продування плавки в період інтенсивного окиснення вуглецю (без викидів і виносів з конвертера, без «згортання» шлаку) залежно від шихтови х умов плавки (хімскладу і температури чавуна, частки лому в металошихті), стан у футерівки конвертера, типу фурми, що використовується, і заданої тривалості продування плавки в цілому. Вона знаходиться в діапазоні 2,0 ¸ 4,0), м 3/(т. хв), звичайно і P O 2 = 2,5-3,5 м 3/(т. хв). Приклади конкретної реалізації способу продування конвертерної плавки в 160-т кисневому конвертері верхнього дуття ВАТ «Маріупольський металургійний комбінат ім. Ілліча» (м. Маріуполь, Україна) через 5-ти соплову кисневу фурму (діаметр мінімального і вихідного перерізу сопел 30,5 і 40 мм відповідно, кут нахилу сопел до осі фурми 20,5°). Робоча інтенсивність і P O 2 склала 2,25 м 3/(т.хв) при V P O 2 = 360 м 3/хв. В 1-ому періоді плавки (в кількості 5 штук) продували з витратою кисню 400 м 3/хв ( і P O 2 = 2,5 м 3/(т . хв)). Тривалість першого періоду (визначали двома відомими методами: формою і світимістю факела над горловиною конвертера і по динаміці температури охолоджуючої води на виході з фурми) склала 7 ¸ 8 хв. Потім Го2 зменшували до робочого значення (до 360 м 3/хв). На 16-17 хвилинах починала помітно знижуватися величина n C (почався 3-ій період продування) і величину VO 2 збільшували до 390-400 м 3/хв ( іO 2 =2,44 ¸ 2,5 м 3/(т. хв)). Загальна тривалість продування плавок склала від 20 хв 20 сек до 21 хв 5 сек. Всі плавки протікали стабільно без викидів і виносів в порівнянні з існуючим на конвертері режимом продування (при VO 2 = V P O 2 = conts), на дослідних плавках поліпшився процес шлакоутворення, ступінь асиміляції вапна шлаком збільшився в середньому на 5%, ступені дефосфорації і десульфурації металу в конвертері збільшилися на 5,5 і 8% відповідно, зменшилися питомі витрати: плавикового шпату на 0,3 кг/т, чавуна на 2,5 кг/т, металошихті на 0,8 кг/т, зменшилася кількість додувань «на шлак», «на фосфор» і «на сірку». При спробі реалізувати спосіб продування конвертерної плавки у відповідності з прототипом в 1-ий період продування не змогли забезпечити вимагаєму по [2] величину VO 2 (> 500 м 3/хв) через об'єктивні умови. Але навіть при продуванні з інтенсивністю VO 2 = 430-440 м 3/хв ( i' O 2 = 2,75 м 3/(т. хв)), що в 1,22 раз більше, ніж 3 . i P O 2 =2,25 м /(т хв), почалися виноси металу з конвертера. Погіршилося шлакоутворення, що вказало на недоцільність використовування способу продування плавки за прототипом. Джерела інформації. 1. Якушев A.M. Справочник конвертерщика.- Челябинск : Металлургия, 1990.- 448с. 2. Старов Р.В. Развитие теории и разработка оптимальной технологии конвертерного процесса на базе исследования окисненности шлака по ходу продувки. Авториферат на соискание ученой степени доктора технических наук. - Днепропетровск: ГМетАУ, 1995.- 50с.