Спосіб киснево-конверторної виплавки сталі

1. Спосіб киснево-конверторної виплавки сталі, що включає завантаження металобрухту в конвертор, заливання чавуну, порціонну присадку в конвертор з розплавом шлакоутворюючих матеріалів, продувку киснем, який відрізняється тим, 3 18174 4 Якість одержуваного кінцевого продукту в різКрім того, зазначена композиція містить оксид них процесах виробництва сталі визначається тикремнію SiO2. пом використовуваних шлакоутворюючих матеріаПри використанні цієї композиції рівень в'язколів, а також застосовуваних композицій для сті шлаку залишається досить високим, що у свою оптимізації шлакоутворюючого режиму виплавки чергу приводить до погіршення умов плавлення сталі, їх складом і фізико-хімічними властивостякомпозиції і зниженню ефективності шлакового ми. Одним із широко розповсюджених способів є режиму виплавки сталі. киснево-конверторна виплавка сталі. Звичайно в В основу корисної моделі поставлена задача цьому способі виплавки сталі в якості шлакоутвостворення способу киснево-конверторної виплавки рюючого матеріалу використовують вапно, плависталі, у якому за рахунок застосування композиції ковий шпат і боксит, що порціонно присаджують по для оптимізації шлакового режиму виплавки сталі ходу технологічного циклу плавки. Недоліком вибуде забезпечена оптимізація хімічного складу і користання таких шлакоутворюючих матеріалів є підвищення рафінувального потенціалу розплавскладність визначення оптимальної кількості шлаленої шлакової фази, а також буде забезпечене коутворюючих матеріалів для забезпечення необприскорення активізації основних хімічних компохідної якості одержуваного продукту. У результаті нентів шлакового розплаву. поведінка шлакової фази в процесі засвоєння вапПоставлена задача вирішується тим, що спона стає невизначеною, що вимагає коректування сіб киснево-конверторної виплавки сталі включає складу шлаку для кожної конкретної плавки по завантаження металобрухту в конвертор, залиходу технологічного процесу, що ускладнює і сповання чавуна, продувку киснем, порціонну присадвільнює процес виплавки сталі. Виходячи з цього, ку в конвертор з розплавом шлакоутворюючих у сучасній металургії є актуальна потреба в компоматеріалів, при цьому разом з металевим брухтом зиціях для оптимізації шлакового режиму виплавки у конвертор подають композицію для оптимізації сталі, що будуть мати такий хімічний і фракційний шлакового режиму виплавки сталі, що включає, склад, при якому мінімізуються агресивний вплив мас.%: компонентів композиції на металургійне обладкарбід кремнію SiC 5-15 нання, підвищується якість одержуваних продуктів оксиди лужноземельних металів за рахунок більш глибокого очищення розплаву KaO+Na2O 1-3 заліза від небажаних домішок, а також спрощуєтьметалевий алюміній Аlmet 15-30 ся та прискорюється процес виплавки сталі. металевий кремній Simet 5-15 Відома композиція для оптимізації шлакового оксид алюмінію Аl2О3 37-74. режиму виплавки сталі, що включає оксид алюміПрисутній у композиції для оптимізації шлаконію Аl2О3 [патент України №18705, 1997p.]. Крім вого режиму виплавки сталі карбід кремнію SiC оксиду алюмінію зазначена композиція включає при розплавлюванні композиції взаємодіє з рідким плавиковий шпат CaF2, оксид кальцію (вапно) залізом по реакції: СаО, оксид кремнію SіO2, залізо Fe, вуглець С, SiCтв+[Fe] [Si][Fe]+[C][Fe], сірку S, фосфор Р і оксид титана TiO2. с асиміляцією кремнію і вуглецю розплавлеОсновними недоліками зазначеної композиції ним металом сталевої ванни. є відносно високий вміст фосфору, що виключає Зазначена особливість взаємодії карбіду креможливість її використання при виробництві тугопмнію впливає на механізм розподілу кисню між лавких сплавів через «забруднення» сплаву фосметалевою і шлаковою фазами і регулює швидфором. Суміш також не забезпечує високого стукість зневуглецювання металевої ванни, а також пеня витягу тугоплавких елементів. Крім того, блокує процес переокислювання металу в період суміш містить у собі велику кількість різних компоокислювання вуглецю. Наявність карбіду кремнію нентів, що значно підвищує її вартість і складність в композиції створює також достатній розкиснюваїї виготовлення і застосування. льний ефект. Зниження вмісту карбіду кремнію в Відомий спосіб киснево-конверторної виплавки композиції нижче 5% недоцільно, оскільки на почасталі, [патент РФ №2228366, 2004р.], який вклютку окисного періоду плавки спостерігається актичає завантаження металобрухту в конвертор, порвізація окислювання заліза до FeO. Підвищення ціонну присадку в конвертор з розплавом шлаковмісту карбіду кремнію в композиції понад 15% утворюючих матеріалів, заливання чавуна і також є недоцільним, оскільки це приводить до продувку киснем. При цьому в якості шлакоутвоблокування процесу окислювання вуглецю. Це рюючих матеріалів використовують алюмінієвмісні може викликати необхідність введення додаткових відходи, а також вуглецевмісні матеріали. окислювачів, приводить до перегріву сталевої Основним недоліком способу є те, що зазнаванни і негативно діє на футерівку печі, а також чений склад шлакоутворюючих матеріалів не зазбільшує час виплавки сталі, що у свою чергу прибезпечує підвищення рафінувального потенціалу водить до збільшення витрат на виробництво старозплавленої шлакової фази і прискорення активілі. зації основних хімічних компонентів шлакового Металевий алюміній являє собою власне розплаву, що у свою чергу не забезпечує високої алюміній у технічно чистому виді. Алюміній розкиякості одержуваного продукту. слює рідкий розплав, тобто видаляє кисень, а наяНайбільш близьким аналогом композиції, що вність оксиду алюмінію сприяє як прискоренню заявляється, є композиція для оптимізації шлакозасвоєння вапна, так і асиміляції неметалічних вого режиму виплавки сталі, що включає карбід включень, що у свою чергу сприяє зниженню вміскремнію SiC, металевий алюміній Аlmet і оксид ту шкідливих домішок, наприклад сірки і кисню в алюмінію Аl2О3 [патент України №18995, 1997p.]. сталі. За рахунок вибору різних співвідношень 5 18174 6 алюмінію та оксиду алюмінію можна регулювати ження температури розплаву в зоні реакції і знипроцес шлакоутворення. Зниження вмісту алюміженню ефективності його обробки шлакоутворююнію в композиції нижче 15% недоцільно, оскільки чими матеріалами, що містять композицію для приводить до зниження рафінувальних властивосоптимізації шлакового режиму виплавки сталі. тей шлаку, тобто до зниження здатності шлаку до Для виключення виникнення пожежонебезпечочищення розплаву від небажаних або шкідливих них ситуацій при виготовленні, збереженні і трансдомішок. Крім того, при вмісті металевого алюміпортуванні композиції необхідно, щоб її вологість нію менш ніж 15% не досягається істотного присне перевищувала 2%. корення шлакоутворення через недостатнє надхоОптимальність зазначеного вище співвіднодження тепла реакції окислювання алюмінію в шення компонентів у композиції була підтверджезону активного шлакоутворення. Підвищення вмісна багаторазовими експериментами, виконаними ту алюмінію в суміші понад 30% також є недоцільяк у лабораторних, так і у виробничих умовах. ним, оскільки приводить до протікання процесу Переважним є виконання композиції для опшлакоутворення з піротехнічним ефектом, підвитимізації шлакового режиму виплавки сталі з нащення температури шлаку в реакційній зоні, що у ступним фракційним складом компонентів, %: свою чергу приводить до тимчасового уповільнен20,0мм і менше 90 ня протікання основних сталеплавильних процесів більш 20,0мм решта. і зниженню рафінувальної здатності шлакового Такий діапазон фракційних складів компоненрозплаву. тів композиції пояснюється фізико-хімічними закоВміст у композиції оксиду алюмінію менш ніж номірностями ефективності їх використання і за37% не забезпечує зниження в'язкості шлаку до своєння при проведенні основних технологічних значень, при яких відбувається істотне прискоренпроцесів виплавки сталі. Відхилення фракційного ня шлакоутворення. При вмісті в суміші оксиду складу убік збільшення вмісту дрібнодисперсних алюмінію понад 74% в'язкість шлаку не тільки не часток недоцільно, тому що вимагає додаткових знижується, але навіть підвищується за рахунок витрат, але не дає помітного ефекту. Збільшення насичення шлаку тугоплавким глиноземом (Аl2О3). вмісту великодисперсних часток приводить до Таким чином, включення до складу композиції збільшення часу наведення шлаку, тобто також є для оптимізації шлакового режиму виплавки сталі невиправданим. металевого алюмінію Аlmet і оксиду алюмінію Аl2О3 Застосування в цьому способі такої композиції у встановлених межах дозволяє забезпечити видля оптимізації шлакового режиму виплавки сталі соку швидкість протікання реакцій шлакоутворення дозволяє знизити витрату чавуна, збільшити виз одночасним підтримуванням рідкорухливості трату металевого брухту, знизити витрату вапна і шлакового розплаву в умовах тривалого періоду плавикового шпату, які звичайно використовуютьчасу і широкого діапазону температур процесів ся в якості шлакоутворюючих матеріалів, знизити виплавки сталі, що дозволяє забезпечити ефективитрату навуглецьовувателя, забезпечити розрівність металургійних процесів і знизити виробничі дження конверторного шлаку і його рідкорухливитрати. вість, за рахунок чого значно підвищується ефекМеталевий кремній Simet широко застосовуєтьтивність шлакового режиму плавки, знизити ся в металургії як одна з основних розкиснюючих і окисненість кінцевого конверторного шлаку, досяглегуючих добавок. Металевий кремній - це кремній ти встановлення більш спокійного ходу плавки, технічної чистоти (96-99% Si), що одержується у зменшити імовірність викидів і виносів шлакорудовідновних електропечах відновленням кварметалевої емульсії, збільшити основність шлаку і циту вуглецевими відновниками (деревне вугілля, знизити вміст у шлаку Mg і SiO2, збільшити вміст нафтовий кокс і ін.). Присутність у суміші металесірки в шлаку, що свідчить про підвищення ефеквого кремнію Simet у зазначених межах дозволяє тивності десульфурації металу. Крім того, зменшустабілізувати вплив на шлако-металевий розплав ється виділення агресивних до футерівки конверметалевого алюмінію Almet, за рахунок чого підвитора сполук, що сприяє зниженню витрат на щується загальний технологічний ефект від викоутримання обладнання. ристання композиції. Зниження вмісту кремнію Експериментально встановлено, що найбільш нижче 5% є недоцільним, тому що приводить до оптимальний ефект при реалізації способу з викоприскорення реакції окислювання металевого ристанням зазначеної композиції досягається при алюмінію Almet і зниження рафінувального потенцівведенні композиції в кількості 4-5кг/т сталі при алу шлакової фази. Збільшення вмісту кремнію вологості не більш 2%. понад 15% є недоцільним, оскільки може привести Реалізація способу киснево-конверторної видо уповільнення реакції окислювання металевого плавки сталі ілюструється наступним прикладом. алюмінію Аlmet і зниження рафінувального потенціПриклад. Киснево-конверторна виплавка сталі алу шлакової фази. Здійснюють завантаження металобрухту в Для одержання рідкорухливого шлаку до конвертор. Одночасно з розрахунковою кількістю складу композиції введені легкоплавкі компоненти: металобрухту в конвертор здійснюють завантаоксид натрію та оксид калію в кількості 1-3% мас. ження композиції для оптимізації шлакового режиЗниження вмісту в композиції оксидів натрію і каму виплавки сталі в м'якому одноразовому контейлію нижче 1% приводить до небажаного збільшеннері типу «Біг-Бег». Композиція включає, мас.%: ня в'язкості шлаку, погіршенню умов плавлення карбід кремнію SiC 8 композиції і зниженню ефективності шлакового оксиди лужноземельних металів режиму виплавки сталі. Введення в композицію K2O+Na2O 1,7 більш 3% оксидів натрію і калію приводить до зниметалевий алюміній Аlmet 21 7 18174 8 металевий кремній Simet 5 вуна. оксид алюмінію Аl2О3 64,3. Далі здійснюють продувку розплаву киснем. Компоненти композиції, що завантажується, Подачу в конвертор шлакоутворюючих матеріалів, мають наступний фракційний склад: у якості яких використовують вапно і плавиковий 20,0мм і менше 92,5% шпат, здійснюють за встановленою технологією. більш 20,0мм решта. Кількість композиції, що вводиться, варіювали Потім у конвертор здійснюють заливання чавід 2,5 до 5,5кг/т сталі. Таблиця 1 Показники використання композиції в киснево-конверторній плавці (чисельник без використання композиції/знаменник з використанням композиції) Витрати Витрати Витрати Витрата плаВитрата навуглечавуна, композиції, вапна, кг/т виковoго шпацьовувача, кг/т сталі кг/т сталі кг/т сталі сталі ту, кг/т сталі 867/859 -/2,5 72,0/71,7 0,80/0,78 4,5/4,25 867/860 -/2,8 71,7/71,5 0,79/0,75 4,2/4,0 866/862 -/3,0 71,85/71,5 0,81/0,79 4,65/3,85 865/859 -/4,1 71,8/71,2 0,79/0,65 4,12/2,25 865/862 -/4,25 72,1/71,5 0,78/0,61 4,87/2,15 868/862 -/4,5 72,0/70,6 0,79/0,60 5,11/2,65 870/858 -/4,5 71,85/71,2 0,81/0,58 4,23/2,11 867/862 -/4,7 71,8/70,9 0,81/0,57 4,78/2,35 864/859 -/5,5 71,6/71,8 0,79/0,81 4,62/3,85 865/858 -/5,5 71,8/71,8 0,78/0,79 4,98/3,97 866/859 -/4,85 71,85/70,8 0,80/0,62 5,2/2,53 865/858 -/5,0 72,1/70,9 0,80/0,66 5,15/2,51 870/857 -/5,1 71,8/71,7 0,79/0,75 4,65/2,22 871/862 -/4,25 71,75/71,55 0,80/0,60 4,70/2,15 869/859 -/4,75 72,0/70,85 0,79/0,60 4,67/2,15 867/861 -/4,1 72,1/71,8 0,81/0,65 4,56/2,35 Аналіз отриманих даних показує, що у всіх плавках використання композиції для оптимізації шлакового режиму киснево-конверторної плавки забезпечує стабільне зниження витрати рідкого чавуна, вапна, плавикового шпату і навуглецьовувача при хорошому рівні десульфурації металу. При цьому найбільш помітно ефект застосування композиції виявляється при завантаженні приблизно 4,0-5,0кг/т сталі. Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко Тем-ра повалки, С 1612/1610 1610/1608 1611/1610 1612/1605 1615/1608 1614/1606 1610/1608 1612/1608 1616/1614 1612/1610 1610/1605 1613/1606 1611/1606 1612/1609 1610/1605 1613/1606 Масова часОсновність тка сірки в шлаку металі, % 0,047/0,046 2,48/2,42 0,042/0,042 2,47/2,46 0,041/0,040 2,47/2,48 0,044/0,040 2,51/2,58 0,042/0,039 2,53/2,60 0,044/0,041 2,49/2,61 0,046/0,043 2,45/2,64 0,043/0,040 2,48/2,60 0,046/0,044 2,44/2,47 0,042/0,041 2,45/2,45 0,041/0,038 2,58/2,64 0,040/0,038 2,59/2,67 0,042/0,039 2,47/2,50 0,044/0,040 2,42/2,56 0,041/0,037 2,57/2,63 0,042/0,039 2,45/2,58 Таким чином, корисна модель, що заявляється, за рахунок використання композиції для оптимізації шлакового режиму виплавки сталі з оптимально підібраним складом компонентів має високу ефективність виплавки сталі, підвищений рафінувальний потенціал розплавленої шлакової фази, а також прискорену активізацію основних хімічних компонентів шлакового розплаву. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601