Спосіб ведення конвертерного плавлення і пристрій для його здійснення

1. Способ ведения конвертерной плавки с продувкой ванны (шлако-металлического расплава) кислородными струями через фурму и наложением электрической разности потенциалов между ванной и фурмой, отличающийся тем.что на период продувки в объеме конвертерной ванны создают дополнительное магнитное поле с направлением вектора магнитной индукции по радиусу конвертера 2. Устройство для ведения конвертерной плавки, содержащее конвертер, футерованный огнеупор ным материалом, с фурмой и элек тродом, вы ве денным в объем через е го футеро вк у, исто чник электрического тока, проводниками соединенный с фурмой и электродом, отличающееся тем, что в футеровке по периметру размещения ванны шла ко-металлического расплава устано влена катушка-осоленоид, 3. Устройство по п .2 отлича ющееся тем, что ка тушка-соленоид выполнена в виде спирали. см О Изобретение относится к металлургии стали и предназначено для использования в конвертерном производстве с верхней продувкой расплава кислородными струями. Известен способ ведения конвертерной плавки, включающий загрузку в агрегат шихтовых материалов и продувку ванны через верхнюю водоохлаждаемую фурм у [1]. Данный способ, один из наиболее эффективных с точки зрения его производительности, не обеспечивает необходимого уровня стойкости огнеупорной футеровки конвертера, а также заданного уровня удельного расхода чугуна на плавку, что объясняется высокой агрессивной способностью переокисленных шлаков по отношению к материалу футеровки, и низкой тепловой возможностью процесса. Наиболее близким по технической сущности к достигаемому результату является способ ведения конвертерной плавки, предусматривающий верхнюю продувку ванны кислородом через фурму и наложение электрической разности потенциалов между конвертерной ванной и электроизолированной продувочной фурмой [2]. В этом случае для наложения разности потенциалов используют постоянный ток. Отрицательный потенциал. прикладывают к фурме, а положительный - к конвертерной ванне. В рез ульта те использования этого те хнического решения проявляется эффект существенного удаления из расплава примесей, таких как сера, фосфор, кислород, азот, без значительного увеличения окисленности конвертерного шлака, что повышает срок службы футеровки конвертера. В то же время из-за низкой эффективности взаимодействия кислородных стр уй с конвертерной ванной, степень усвоения металлической ванной кислорода продувки остается недостаточной, а тепловые возможности способа ограничены недостаточным использованием моноокиси углерода в ходе продувки, что не позволяет регулировать удельный расход чугуна на плавку, при этом скорость износа футеровки остается достаточно высокой. В связи с этим, задачей настоящего изобретения является повышение эффективности взаимодействия кислородных струй с конвертерной ванной и срока службы футер овки конве ртера (при снижении удельного расхода чугуна на плавку) за счет синхронизации газодинамических и электродинамических воздействий. Что касается см со ю см со < 32562 способа, предлагаемого в заявке, поставленная задача решается тем, что при ведении конвертерной плавки с продувкой ванны кислородом через верхнюю фурм у и наложении разности потенциалов между конвертерной ванной и фурмой на период продувки в объеме конвертера создают дополнительное магнитное поле с направлением вектора магнитной индукции вдоль радиуса конвертера. Предпочтительным местом создания электромагнитного поля является объем размещения конвертерной ванны (металлический и шлаковый расплавы). В конвертере любой емкости точно известно место расположения этого объема Известно устройство ведения конвертерной плавки, содержащее конвертер, футерованный огнеупорным материалом, с продувочной фурмой и электродом, введенным в полость конвертера через его футеровку, источник тока, электрически связанный с фурмой и контактным электродом [3] Данная конструкция устройства не решает поставленную изобретением задачу, поскольку предназначена для создания электрического потенциала, а не специально организуемого магнитного поля, а индуцируемое по известным физическим законам при прохождении электрического тока между фурмой и конвертерной ванной магнитное поле имеет низкую напряженность, непостоянно во времени и практически не поддается регулированию, т.е. оно непригодно для синхронизации газодинамических и электродинамических воздействий. Отсутствие специально организованного за счет дополнительных внешних источников магнитного поля не позволяет получить повышения срока службы огнеупоров при одновременном снижении удельного расхода жидкого чугуна. Для решения задачи изобретения в данном устройстве, конкретнее в футеровке конвертера напротив объема размещения шлако-металлического расплава, устанавливают катушку соленоида Наиболее целесообразным местом размещения катушек является поверхность раздела арматурного и рабочего слоев футеровки конвертера. Сердечником в этом соленоиде является как шлаковая, так и металлическая ванна. Часть магнитного поля, образуемого соленоидом, направленного в сторону металлического корпуса, экранируется им. Катушка-соленоид выполняется по форме спирали ("угштки"), располагается предпочтительно охватывая объем шлако-металлической ванны. Рациональное число витков катушки соленоида 1 ..12 штук, при этом 1...5 витков относится к конвертерам емкостью 150.. 350 тонн, а 3...12 витков - к конвертерам емкостью 10... 100 т. Нижний виток катушки соленоида не может располагаться на высоте от донной части конвертера менее 0,01 и более 0,25 высоты его рабочего пространства. Это объясняется тем, что в первом случае магнитное поле, преимущественно размещено в толще металлического расплава и не воздействует на шлак, во втором случае магнитное поле соленоида выходит за границу воздействия на металлический расплав. Контактный электрод может быть выполнен, как вариант, в виде участка футеровки конвертера, проводящего электрический ток, например, путем установки углеродсодержащего огнеупора. Описание устройства, а также сущность способа поясняется чертежом На чертеже представлен общий вид устройства и электрической схемы. Устройство содержит конвертер 1 с арматурным 2 и рабочим 3 слоями футеровки, с верхней продувочной фурмой 4, контактным электродом 5, а также источник тока 6, электрический проводник 7, связанный с продувочной фурмой и соленоидом 9. Электрод выведен в полость 8 конвертера (в объем размещения конвертерной ванны) Устройство работает следующим образом: После загрузки ши хты и заливки чугуна в конвертер (1) с арматурным (2) и рабочим (3) слоями футеровки производится продувка конвертерной ванны (8) (шлако-металлического расплава) свер ху кислородными струями с помощью фурмы (4) На время подачи кислорода между фурмой (4) и конвертерной ванной (8) создается источником тока (б) разность электрических потенциалов с использованием контактных электродов (5) и кабельной продувки (7). Электрический ток, возникающий в цепи, фурма-расплав, протекая по линии наименьших сопротивлений, создает свое собственное магнитное поле, которое, взаимодействуя с жидким расплавом, приводит его в движение, закручивая вок-, р уг оси прохождения токов (как результат сложения сил Лоренца). Создание в рабочем объеме конвертера (1) дополнительного магнитного поля от заложенного в футеровку конвертера (по оси цапф) соленоида (9), с направленностью магнитной индукции вдоль радиуса рабочего объема, способствует организации движения шлако-металлического (высокоперегретого и переокисленного кислородными струями) расплава в направлении, перпендикулярном наиболее незащищенным участкам футеровки конвертера. Таким образом, организуется магнитогидродинамическая защита футеровки конвертера Кроме этого, за счет усиления гидродинамики конвертерной ванны, повышается эффективность взаимодействия кислородных стр уй с расплавом, что приводи т к снижению переокисления конвертерного шлака с соответствующим увеличением выхода годного металла и степени дожигания моноокиси углерода по ходу продувки. Серию экспериментов по проверке способа и работы устройства проводили предварительно на 1,5-тонном конвертере лабораторного типа с последующим вы ходом на 60-ти тонный промышленный конвертер. Как вытекает из результатов промышленных и лабораторных опытов, при реализации способа заметно снижены выносы и выбросы металла и шлака из конвертера, повышен выход годного металла, увеличилась полнота усвоения кислорода при продувке конвертерной ванны в совмещенном электромагнитном поле, что привело к сокращению удельного расхода кислорода на плавку. В зоне контакта шлака повышена стойкость футеровки за счет снижения окисленности конвертерного шлака и оптимизации газодинамического воздействия на огнеупор. Кроме этого, лабораторные опыты показали, что в новом способе заметно возрастает степень дожигания моноокиси углерода в 32562 рабочем объеме конвертера, увеличивая тепловые возможности процесса. Заводские эксперименты в 60- тонном конвертере показали возмож ность заметного снижения удельного расхода чугуна на плавку. Результаты экспериментов, проведенных в конвертерном цехе завода им. Петровского на конвертере N 3,приведены в таблице. Как видно из таблицы, в заявляемом способе при синхронизации газо- и электродинамических воздействий кислородных струй и электромагNBN»пп Способ 12 3 Прототип 12 3 Заявляемый Кампании по Удельный футеровке расход чугуна, КГЛ" 1 3 5 2 46 998 987 983 980 976 973 нитных воздействий на конвертерную ванну снижен удельный расход чуг уна в среднем на 10-11 кг/т, увеличена стойко сть футеровки конвертера на 18-29 плавок, что получено в результате сокращения чи сла плавок с додувками на заданную температуру и снижения окисленности конечного шлак а, несмотр я н а установив шуюся тенденцию по повышению уровн я содерж ания кремния в и сходном чугуне на проводимых кампаниях. Все это говорит о решении поставленной задачи. Стойкость футеровки, (плавок) Количество додувок на dt,% Содержание (FeO) в конечном шлаке [SIJ чугуна, % 220 221 210 245 236 239 6,0 15,0 48,0 8,0 5,0 15,9 18,2 19,5 14,6 14,9 16,0 0,83 0,91 1.21 0,82 0,96 1,24 32562 Тира ж 50 екз. Відкрите акці оне рне това риство «Пате нт» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гага рі на, 101 ( 0 3 1 2 2 ) 3 - 7 2 - 8 9 ( 03 1 2 2 ) 2 - 5 7 - 0 3