Спосіб шлакоутворення в кисневому конвертері

Спосіб шлакоутворення в кисневому конвертері, що включає введення в конвертер по ходу плавки вапна з витратою, що забезпечує задане значення величини основності кінцевого шлаку, який відрізняється тим, що величину основності кінцевого шлаку задають залежно від вмісту кремнію в чавуні і визначають із співвідношення: Корисна модель відноситься до металургії, переважно до кисневого конвертерного виробництва сталі. Відомий спосіб шлакоутворення в кисневому конвертері [1, стор.79], ідо включає введення в конвертер у процесі плавки вапна в кількості, що забезпечує задану величину основності кінцевого шлаку Вш, яка знаходиться в діапазоні 2,5-2,8. Проте, у відомому способі величина Вш є малою для отримання високоякісних сталей. При цьому погіршуються процеси дефосфорації та десульфурації металу в конвертері, знижується стійкість футерівки конвертера (унаслідок хімічної дії на неї агресивного шлаку), зменшується теплоізоляційна здатність шлаку і, як наслідок, погіршується тепловий баланс плавки. Відомий спосіб шлакоутворення в кисневому конвертері [1, стор.79, 80], що включає введення в конвертер у процесі плавки вапна в кількості, що забезпечує задану величину основності кінцевого шлаку Вш, яка знаходиться в діапазоні 3,2-4,0. Проте, у відомому способі величина Вш також не є оптимальною. При величині Вш більшої ніж 3,5-3,6 помітно знижується ступінь асиміляції вапна шлаком і істотно збільшується вірогідність «згортання» та затвердіння (переходу в ге терогенний стан) останнього. Це призводить до уповільнення конвективного та дифузійного перенесення у шлаку та на межі «шлак-метал», погіршенню процесів дефосфорації та десуль фурації металу в конвер тері, посиленню виносу металу з конвертера, зниженню виходу гідного металу. Крім того, при цьому має місце перевитрата вапна і плавикового шпату, або його замінників. Погіршується тепловий баланс плавки, має місце перевитрата чавуну і металошихти, збільшується угар і окисність металу в конвертері. Відомий спосіб шлакоутворення в кисневому конвертері [2, стор. 51, 234, 265] -прототип, що включає введення в конвертер у процесі плавки вапна в кількості, що забезпечує задану величину основності кінцевого шлаку Вш, яка знаходиться в діапазоні 2,8-3,5. У відомому способі величина Вш близька до оптимальної, що дозволяє забезпечувати достатньо високі ступені дефосфорації та десульфурації металу в конвертері, а також стійкість футерівки агрегату. Проте, у відомому способі не враховується залежність величини Вш від вмісту кремнію в чавуні [%Si]чав - одного з головних чинників, що визначають процес шлакоутворення в конвертері. При малих значеннях [%Si]чав і Вш має місце мала маса шлаку. Як відомо, величини ступенів дефосфорації та десуль фурації металу в конвертері визначаються не тільки величиною основності шлаку, але і його масою (поглинаючою здатністю). Навіть при достатньо високих значеннях Вш, але при малій масі шлаку досягти високих ступенів 2,70 + 0,273(1,5 - [%Si ]чав ) £ Вш £ 3,10 + + 0,456(1,5 - [%Si ]чав ), (19) UA (11) 37219 (13) U де Вш - основність кінцевого шлаку; [%Si]чав - вміст кремнію в чавуні, % мас. 3 37219 4 дефосфорації та десуль фурації металу в конвервеличину основності кінцевого шлаку залежно від торі досить складно. При цьому також має місце значення вмісту кремнію в чавуні. При цьому (за мала товщина шлаку, збільшуються тепловтрати інших рівних умов) забезпечуються одночасно: від металу та погіршується тепловий баланс плаввисокі ступені асиміляції вапна шлаком, дефосфоки, збільшуються втрати металу з виносами (за рації та десульфурації металу в конвертері, оптирахунок бризкоуносу). мальний тепловий баланс плавки та максимальна ефективність використання шлакоутворюючих При великих значеннях [%Si]чав і Вш має місматеріалів (вапна, плавикового шпату та його заце надмірно велика маса шлаку, зростання велимінників) та мінімальні втрати заліза (з бризкоуночини якої вже практично не поліпшує процеси десом, з пилом газів що відходять, з «корольками» фосфорації та десульфурації металу. Навпаки, та оксидами заліза шлаку). при великих витратах вапна і високих значеннях При значеннях величини основності кінцевого Вш істотно знижується ступінь асиміляції вапна шлаку Вш менших, ніж мінімальна величина із зашлаком, збільшується кількість нерозчиненого явленого діапазону вапна, підвищується вірогідність «згортання» і за= 2,70 + 0,273(1,5 - [%Si]чав ) не забезпечуВш , min твердіння шлаку. Це призводить до погіршення процесів дефосфорації та десульфурації металу в ються необхідні значення ступенів дефосфорації конвертері. При цьому також має місце перевитрата десульфурації металу в конвертері, особливо та вапна, збільшуються втрати металу зі шлаком при виплавці високоякісних марок сталей. При (у вигляді оксидів заліза та «корольків») і втрати цьому також погіршуються теплоізоляційні, бризкотеплоти (зі шлаком). Крім того, при високих знаі пиловловлюючі властивості шлаку (унаслідок малої маси і товщини покривного шлаку, а також ченнях [%Si]чав унаслідок збільшення оксидів SiO2 зміни його в'язкості та теплопровідності), збільшув шлаку і утворення на поверхні шматків вапна ються тепловтрати від металу і погіршується тептугоплавкої «скориночки» ортосилікату кальція ловий баланс плавки, збільшуються втрати металу сповільнюється процес асиміляції вапна шлаком. з виносами (за рахунок бризкоуносу та пилеуносу), Надмірна витрата вапна в цих умовах (при необпогіршуються умови служби футерівки конвертера хідності забезпечення високих значень Вш) при(при малих значеннях основності шлаку збільшузводить до значної перевитрати шлакоутворюючих ється швидкість розчинення футерівки в шлаку в матеріалів (вапна, плавикового шпату та ін.) і погіпроцесі продування плавки). ршення процесу шлакоутворення в цілому. При значеннях величини основності кінцевого В основу корисної моделі поставлено завданшлаку Вш більших, ніж максимальна величина із ня вдосконалити спосіб шлакоутворення в киснезаявленого діапазону вому конвертері, в якому за рахунок забезпечення = 3,10 + 0,456(1,5 - [%Si]чав ) істотно знижуВш , max оптимальної величини основності кінцевого шлаку залежно від значення вмісту кремнію в чавуні поється ступінь асиміляції вапна шлаком, збільшуліпшуються процеси асиміляції вапна і шлакоутвоється кількість нерозчиненого вапна, особливо при рення в цілому, дефосфорації та десульфурації погіршенні якості шлакоутворюючих матеріалів, металу в конвертері, стабілізується дуттьовий репідвищується вірогідність «згортання» і затвердінжим плавки (зменшується вірогідність появи як ня шлаку, погіршується рідкорухомість шлаку, сповикидів шлако-металевої емульсії, так і виносів вільнюються всі тепло-масообмінні процеси в металу з конвертера), поліпшуються тепловий шлаковій фазі і на межі «шлак-метал», погіршубаланс плавки і умови служби футерівки конверються процеси дефосфорації та десульфурації тера, внаслідок чого знижуються питомі витрати металу. Має місце перевитрата вапна, плавиковометаллошихти, чавуну, кисню, шлакоутворюючих го шпату, його замінників та інших шлакоутворююматеріалів (вапна, матеріалів що містять MgO, чих матеріалів, збільшуються втрати металу (з плавикового шпату та його замінників), конвертершлаком у вигляді оксидів заліза і «корольків») і них вогнетривів, зменшується угар і окисність метеплоти (зі шлаком). талу та кількість неметалічних включень у ньому, і, Спосіб здійснюється таким чином. З викорисзрештою, знижується собівартість і підвищується танням заявленого співвідношення для визначенйого якість. ня діапазону оптимальних значень основності кінДля вирішення поставленого завдання в споцевого конвертерного шлаку (в залежності від собі шлакоутворення в кисневому конвертері, що вмісту кремнію в чавуні, що подається на плавку), включає введення в конвертер по ходу плавки для зручності заздалегідь розраховуються всі вавапна з витратою, що забезпечує задане значення ріанти, що використовуються на практиці, і визнавеличини основності кінцевого шлаку, величину чається кількість вапна, яку необхідно завантажиосновності кінцевого шлаку задають залежно від ти в конвертер у процесі плавки для того, щоб вмісту кремнію в чавуні і визначають з співвіднозабезпечити отримання оптимального значення шення: величини основності кінцевого шлаку в залежності від змісту кремнію в чавуні, що подається на плав2,70 + 0,273(1,5 - [%Si ]чав ) £ Вш £ 3,10 + ку. При цьому використовуються також відомі ем+ 0,456(1,5 - [%Si ]чав ) , піричні дані (для кожного конкретного цеху свої) по де Вш - основність кінцевого шлаку; хімічному складу, усередненого ступеня засвоєння [%Si]чав - вміст кремнію в чавуні % мас. вапна шлаком і т.п. Результати розрахунків для зручності користування узагальнюють у вигляді Реалізація вказаного способу шлакоутворення зведеної таблиці (чи номограми). В процесі провев кисневому конвертері забезпечує оптимальну 5 37219 дення конвертерної плавки до початку продування машиністу дистрибутора передається інформація про масу налитого на плавку чавун у, його температур у і хімічний склад, у тому числі - про вміст кремніюу ньому. На основі отриманої інформації з використанням вказаної зведеної таблиці машиніст дистрибутора визначає кількість вапна, яку необхідно завантажити в конвертер по ходу плавки для того, щоб забезпечити отримання оптимального значення величини основності кінцевого шлаку. При цьому в межах заявленого діапазону оптимальних значень величини основності кінцевого шлаку величину Вш слід вибирати ближче до верхньої межі при виплавці високоякісних та найвідповідальніших марок сталей і ближче до нижньої межі - при виплавці рядових марок сталей. При використовуванні системи автоматизованого управління конвертерною плавкою (АСУ) всі вказані вище операції виконує комп'ютер, а заявлене співвідношення для визначення діапазону оптима 6 льних значень основності кінцевого конвертерного шлаку в залежності від вмісту кремнію в чавуні використовується в основі прикладної програми для управління шлаковим режимом конвертерної плавки. Приклад конкретної реалізації способу шлакоутворення в кисневому конвертері в 160-т кисневому конвертері верхнього дуття ВАТ « Маріупольський металургійний комбінат ім. Ілліча» (м. Маріуполь, Україна). З використанням заявленого співвідношення для визначення діапазону оптимальних значень основності кінцевого конвертерного шлаку розрахували зведену таблицю для визначення кількості вапна, яку необхідно завантажити в конвертер по ходу плавки для того, щоб забезпечити отримання оптимального значення величини основності кінцевого шлаку в залежності від вмісту кремнію в чавуні, що подається на плавку. Вказана таблиця має вигляд: Таблиця Необхідна кількість вапна на плавку (т) в залежності від технологічних параметрів Вміст кремнію у чавуні, % масс. Масова витрата чавун у, т 120-125 126-130 131-135 136-140 Варіант а б в а б в а б в а б в 0,46-0,55 0,56-0,650,66-0,75 0,76-0,85 0,86-0,950,96-1,05 1,06-1,151,16-1,25 1,26-1,35 6,9 7,3 7,8 7,0 7,4 7,9 7,1 7,5 8,0 7,2 7,6 8,1 7,9 8,4 8,9 8,1 8,6 9,1 8,2 8,8 9,3 8,3 8,9 9,4 9,0 9,5 10,0 9,2 9,7 10,2 9,4 9,9 10,4 9,5 10,1 10,6 Примітки до таблиці: 1) Варіант «а» відповідає основності кінцевого шлаку 2,9-3,1 (в середньому 3,0) при виплавці сталей зі вмістом фосфору не більше 0,030% і сірки не більше 0,030% ; 2) варіант «б» відповідає основності кінцевого шлаку 3,0-3,3 (в середньому 3,1) при виплавці сталей зі вмістом фосфору не більше 0,020% і сірки не більше 0,020%; 3) варіант «в» відповідає основності кінцевого шлаку 3,1-3,5 (в середньому 3,2) при виплавці сталей зі вмістом фосфору не більше 0,010% і сірки не більше 0,010%; 4) варіанти «а», «б», «в» вибираються за «найжорсткішою» вимогою по вмісту сірки або фосфору у гото вій сталі; 5) вказані в таблиці значення витрати вапна відповідають вмісту (CaO+MgO) у вапні 93%; у випадках, коли вміст (CaO+MgO) у вапні менше 93%, необхідна кількість вапна на плавку 9,9 10,6 11,0 10,2 10,9 11,3 10,4 11,1 11,5 10,6 11,3 11,8 10,9 11,6 12,0 11,2 11,9 12,3 11,4 12,2 12,6 11,6 12,4 12,9 11,8 12,6 13,0 12,1 13,0 13,3 12,5 13,3 13,7 12,8 13,6 14,0 12,7 13,6 13,9 13,1 14,0 14,3 13,5 14,4 14,7 13,8 14,8 15,0 13,6 14,6 14,7 14,0 15,0 15,1 14,5 15,5 15,6 14,8 15,8 16,0 14,4 15,5 15,5 14,9 16,0 16,0 15,4 16,5 16,5 15,8 16,9 16,9 MB (т ) визначати із співвідношення: МВ = (МВ )ТАБЛ * 93 / (CaO + MgO ) , де (MB )ТАБЛ - необхідна кількість вапна на плавку згідно з таблицею (т). У процесі роботи перед черговою конвертерною плавкою (перед заваленням металобрухту в конвертер) машиніст дистрибутора одержує інформацію про марку сталі що буде виплавлятися, про кількість (масу) і хім. состав, у тому числі за змістом кремнію, поданого (налитого у чавунозаливочний ківш) на плавку чавуна. Наприклад, плавка .на сталь марки Х70 (вміст сірки у готовій сталі - не більше 0,010% - за регламентом), маса чавуну - 135т, вміст кремнію в чавуні - 0,7%. Користуючись даними зведеної таблиці, машиніст дистрибутора визначає, що оптимальна кількість вапна, яку необхідно віддати в конвертер в процесі плавки складає 10,4т. Заздалегідь уявно розділивши отриману масу вапна на порції, машиніст дистри 7 37219 бутора, користуючись автоматичною системою завантаження сипких матеріалів в конвертер, послідовно набирає і зважує порції вапна в завантажувальні бункери та віддає їх в конвертер по ходу плавки. Наприклад, 3т - на металобрухт перед початком продування плавки, 3т - на 1-й хвилині продування (після стійкого «запалення » плавки), 2т - на 3-їй хвилині, 1,4т - на 5-й хвилині і 1т - на 7й хвилині продування. Всього за плавку віддано 10,4т вапна. При цьому величина основності кінцевого шлаку склала 3,4, що є оптимальним значенням для розглянутого випадку. Використання запропонованого способу за рахунок забезпечення оптимальної величини основності кінцевого шлаку в залежності від значення вмісту кремнію у чавуні дозволить покращити процеси асиміляції вапна шлаком та шлакоутворення у цілому, дефосфорації та десульфурації металу у конвертері, стабілізувати дуттьовий режим плавки Комп’ютерна в ерстка Л. Купенко 8 (зменшити вірогідність з'явлення викидів шлакометалевої емульсії та виносів металу з конвертера), покращити тепловий баланс плавки та умови служби футерівки конвертера, внаслідок чого зменшити питомі витрати металошихти (на 0,7-2,5кг/т сталі), чавун у (на 1-3кг/т сталі), кисню (на 0,51,0м 3/т сталі), вапна (на 1-4кг/т сталі), а також плавикового шпату, його замінників та інших шлакоутворюючих матеріалів, конвертерних вогнетривів, зменшити окисність металу та кількість неметалевих включень у ньому та, у кінцевому рахунку, покращити якість та знизити собівартість конвертерної сталі. Джерела інформації: 1. Третьяков Е. В., Дидковский В. К. Шлаковый режим кислородно-конвертерной плавки. - М.: Металлургия, 1972. - 144с. 2. Якушев A. M. Справочник конвертерщика. Челябинск: Металлургия, 1990. - 448с. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601