Спосіб виплавки сталі в основній мартенівській печі

Спосіб виплавки сталі в основній мартенівській печі, який включає завантаження у піч металобрухту, окисників і суміші конвертерного шлаку із вапняком перед завалкою брухту, плавлення і доведення, який відрізняється тим, що насамперед засипають окремою порцією окисники, а після них - суміш конвертерного шлаку із вапняком у співвідношенні 1 (1,5-2,5), при цьому співвідношення між масами вапняку, конвертерного шлаку і окисників становить (7,5 - 4,5) 3 1 Винахід відноситься до чорної металурги, зокрема до виплавки сталі в основній мартенівській печі Відоме застосування конвертерних шлаків при виплавці сталі в основній мартенівській печі див Применение конвертерных шлаков при выплавке стали в мартеновских печах / Мясников А Л , Боровков А Н , Алымов А А и др // Сб Переработка и использование шлаков черной металлургии Свердловск Уралниичермет, 1987 — с 57 - 61 НОГО аналізу металу на вміст сірки і фосфору на розплаві й у ківшевій пробі Найбільш близьким технічним рішенням до пропонованого способу, що заявляється по сукупності ознак і результату, який досягається, є спосіб виплавки сталі в основній мартенівській печі, що включає завалку конвертерного шлаку перед завалкою брухту на подину печі в суміші з вапняком і окислювачами при співвідношенні компонентів суміші 3 2 1 див Авт свид б СРСР № 1409666 МКИ6 21 С 5/04 от 23 03 86 Відомий спосіб у порівнянні зі способом, при якому заміняють 60% вапняку мартенівським шлаком, дозволяє заощадити при використанні 1т конвертерного шлаку при виплавці стали в основній мартенівській печі 400кг вапняку, 250кг окислювачів і 26кг феромарганцю Однак, відомий спосіб має обмежене застосування внаслідок того, що ефективність його застосування в значній мірі залежить від складу чавуну й інших умов виробництва Заміна вапняку конвертерним шлаком приводить до збільшення маси первинного шлаку і зниженню КІЛЬКОСТІ дюксіду вуглецю, що виділяється при розкладанні вапняку Масу шлаку, що утвориться при використанні 1кг суміші вапняку з конвертерним шлаком, можна визначити з обліком того, що при розкладанні 1кг вапняку в шлак переходить 1-(%СаС03)-Мсао/Мсасоз = 1-95-56/(100-100) ВІДПОВІДНО ДО ВІДОМОЇ технології присадку тве рдих конвертерних шлаків проводили в період завалки і плавлення з метою забезпечення вмісту (FeO) у шлаку в межах 8,3 - 10,6% і основності до 3,2 при відношенні (CaO)/(FeO) до 5,4 до кінця повного розплавлювання У результаті застосування такої технології досягається низький зміст фосфору до кінця періоду розплавлювання, часткова економія вапняку Разом з тим, при використанні відомого способу має місце знижений вміст вуглецю у металі у КІНЦІ періоду повного розплавлювання, що приводить до необхідності коригування концентрації вуглецю шляхом додавання рідкого чавуну чи інших вугл є це во містких продуктів Додаткове коригування приводить до підвищення питомої витрати чавуну чи інших вугл є це во містких матеріалів, тривалості плавки і нестабільному плину процесу доведення, що підтверджується результатами ХІМІЧ О ю СО Ю 53501 = 0,53кг оксиду кальцію, а конвертерний шлак засвоюється шлаком повністю Тому маса шлаку, що утвориться, визначиться з рівняння т ш л = 0,53-гґівп + т к ш , (1) де т в п - маса вапняку в суміші, кг, ткш - маса конвертерного шлаку, кг Поділивши обидві частини рівняння на масу вихідної суміші, яка рівна 1кг, знайдемо питому витрату шлаку на 1 кг суміші Єшл = 0,53-двп+ д ш л , (2) Де д в п і Э л - частки вапняку і конвертерного ш шлаку в суміші ВІДПОВІДНО ЗВІДСИ випливає С ш л = 0,53+ 0,47 д ш л (3) і, отже з підвищенням частки конвертерного шлаку в суміші загальна КІЛЬКІСТЬ шлаку, що утвориться, пропорційно зростає Розрахунок витрати тепла на нагрівання і розплавлювання суміші в залежності від частки конвертерного шлаку в суміші показав, що з урахуванням утрат тепла зі шлаком, що збігає, загальні втрати тепла зі збільшенням частки конвертерного шлаку в суміші також зростають З огляду нате, що 1кг вапняку, який надходить у шлак, містить 0,522кг СаО і 0,005 S1O2, а конвертерний шлак - 0,493кг СаО і 0,181 S1O2, флюсуюча здатність вапняку складе h Bn = 0,522 - 0,005-В, (4) а конвертерного шлаку гікш = 0,493 -0,181 -В, (5) де В - основність шлаку Тоді m кг вапняку внесе СаО в КІЛЬКОСТІ М = твгг(0>522 - 0,005-В), а суміш вапняку і конвертерного шлаку (M-Y/гПвп) + N-X= M, (6) де Y та Х-маси вапняку і конвертерного шлаку в суміші ВІДПОВІДНО, N-маса СаО, яка внесена 1кг конвертерного шлаку, N = 1-(0,493 - 0,181-В) Розрахунки з використанням рівняння (6) показують, що питома витрата суміші зростають, якщо підвищується у складі суміші співвідношення між конвертерним шлаком і вапняком, що приводить до зростання КІЛЬКОСТІ шлаку, який утворюється із суміші Таблиця 1 Залежність питомої витрати суміші від співвідношення між масами вапняку та конвертерного шлаку Співвідношення Основність В = Питома витрата % СаО/ % SiO2 суміші, кгл" Y/X X/Y 0,5 2 1,45 84 1 2 3 0,5 1 2 3 1 0,5 73 65 51 0,33 2 1 0,5 0,33 1,9 99,3 81,6 69,0 54,0 Приведені у таблиці дані свідчать про те, що при підвищенні основності шлаку зріст питомої витрати суміші найбільше підвищується коли ве личина співвідношення Y/X починає перевищувати величину, рівну 2/1 Якщо основність В = 1,45, то з вираження (6) співвідношення (Y/X), що забезпечує одержання даної основності при малих витратах суміші, дорівнює (2/1) і при ЗМІНІ основності до 1,9 не в значній мірі відрізняється від цієї величини, в той час як при співвідношенні (1 2) витрата суміші помітно підвищується Слід зазначити, що при підвищенні вмісту кремнію в чавуні, а також сірки в шихті загальна витрата шлакоутворюючих збільшується, що приводить до значно великих утрат тепла і металу при збільшенні частки конвертерного шлаку в шихті Крім того, на дослідно-промислових плавках спостерігалося зниження вмісту сірки на розплаві на 6% при збільшенні частки конвертерного шлаку до ЗО - 40% і збільшення вмісту сірки на 8 - 10%,а також фосфору більш, ніж на 35% при подальшому підвищенні частки конвертерного шлаку до 52 87% Недоліком відомого способу є також використання конвертерного шлаку в суміші з окислювачами в завалку, що збільшує трудомісткість готування сумішей і утрудняє операцію закладення випускного отвору, створює небезпеку значного спінювання шлаків і викидів металу і шлаку В основу винаходу поставлена задача розробити спосіб виплавки сталі в основній мартенівській печі, у якому використання нових умов здійснення операцій дозволить розширити галузь застосування способу і за рахунок цього підвищити вихід придатного при зниженні матеріальних витрат Для вирішення поставленої задачі в способі, що включає завалку металевого брухту, окислювачів, суміші конвертерного шлаку з вапняком, плавлення і доведення, ВІДПОВІДНО ДО винаходу перед завалкою брухту окислювачі завантажуються окремою порцією, а потім суміш конвертерного шлаку з вапняком у співвідношенні 1 (1,5 2,5) при співвідношенні між масами вапняку, конвертерного шлаку й окислювачів (7,5 - 4,5) 3 1 Потім завантажують металеву частину шихти і далі ведуть плавку ВІДПОВІДНО до відомого способу Суть пропонованого способу полягає в тому, що спочатку завалки присаджують мульду руди під випускний отвір для забезпечення якісного його закладення, а потім завантажують суміш вапняку і конвертерного шлаку У результаті усувається додаткова і трудомістка операція змішування вапняку і конвертерного шлаку з рудою і скорочується тривалість завалки З іншої сторони при наявності вологи в окислювачах остання встигає перейти в газову фазу при завалці наступних порцій суміші шлаку і вапняку Процес змішування вапняку і шлаку спрощується, тому що здійснюється одночасно з двох окремих бункерів в одну мульду Крім того, зниження витрати окислювача в завалку дозволяє виключити бурхливе реагування окислювача з рідким вугл є це во містким металом, що супроводжується викидами При недоліку окислювача в завалку процес легко регулюється присадками окислювача або продувкою розплаву киснем 53501 Пропоноване співвідношення компонентів є оптимальним забезпечує найбільший вихід придатного металу, зниження питомих витрат палива і вапна або вапняку в період доведення Пропонована частка конвертерного шлаку, рівна 3, є оптимальною, тому що збільшення частки конвертерного шлаку, що завантажується в завалку, є нераціональним у зв'язку зі збільшенням його виходу, зниженням виходу придатного і підвищенням витрати вапна і палива, а зменшення КІЛЬКОСТІ шлаку приводить до зниження окислювальної здібності первинного шлаку і його реакційної здатності При збільшенні частки наданого в завалку вапняку збільшується його витрата і погіршуються умови дефосфорації металу, а при зменшенні частки вапняку збільшується КІЛЬКІСТЬ шлаку, і втрати тепла зі шлаком, що збігає, а також за рахунок зниження його КІЛЬКОСТІ СОг, який виділяється, знижується інтенсивність перемішування металу і шлаку і погіршується теплопередача від факела до металу Пропонована ПОСЛІДОВНІСТЬ операцій оптимізує умови використання конвертерного шлаку в завалку, тому що знижується трудомісткість і тривалість операції змішування компонентів і стабілізуються процеси взаємодії флюсів з металом Приклад здійснення пропонованого способу Іспити пропонованого і відомого способів проводили в мартенівських печах садкою 650, 750 і 900т меткомбінату їм Ілліча Технологічні параметри виплавки стали в основній мартенівській печі приведені в таблиці 2 Техніко-економічні показники плавок за пропонованим і відомим способами використання конвертерного шлаку в завалку приведені в таблиці З Таблиця 2-ТехнологІчнї параметри дослідних плавок Ь використанням конвертерного шлаку за пропонованим І відомим вариантами Спосіб КільВитрата, Додано у викорис- кість т завалку, тання плакг/т конвер- вок, чаву- брух- вап- кон- окитерного ну ту няк вер- слюшлаку тервашт. ний чив шлак Разом Основність шлаку Тривалість періодов плавки, гоя. ших- зап- завая- злив чавути, равка к а ї прог- ну і рів плавт лення Пропонований 45 545 339 35,3 17,7 5,9 943 0,35 4 Г 97 2,83 Відомий 7 489 347 21,2 31,8 10,6 900 0,33 4,17 дове- виуся ПІСЛЯ леред дення пуск плав- поввиі розка ного пускисрозком лення тілавлення 2Д7 0,58 10,9 1,43 2,1 3,66 2,34 0,50 11,0 1,26 1,9 Таблиця 3 - Техніко-економічні показники плавок при використанні конвертерного шлаку у завалку за пропонованим і ВІДОМИМ вариантами Спосіб виплавка сталі у мартенівській печі Співвідношення компонентів, у частках Питома витрата матеріалів на плавку, кг/т ВІДОМИЙ 3 2 1 31,8 21,2 10,6 99,2 0,034 93 15 39 178 43 Вихід при датного, % 92,2 Про 1 3 7,5 1 15,4 38,4 5,1 93,4 0,0328 113 12 35 140 34 94,6 75,9 2 3 6,0 1 17,7 35,3 5,9 93,2 0,0327 111 8 35 146 32 94,9 77,0 3 3 4,5 1 20,8 31,2 6,9 93,4 0,0326 102 10 36 155 33 94,4 71,6 4 2,9 7,7 0,9 15,7 38,6 4,6 94,0 0,326 100 14 36 139 36 94,0 70 8 5 3,1 4,2 1,2 20,0 30,4 8,3 95 0,033 99 12 38 156 39 93,3 70,0 конвертерний шлак вапняк окислювачі ко»вертер ний шлак вапняк окислювачі умовне паливо Вміст елементів у металі, % заправні матеріали вуглець, фосфор, £С]*10' Кіль КІСТЬ шлаку, кг/т Витрата вапна, кг/т [Р]*іЄ! сірка. ПродуктивНІСТЬ, т/год. 70,2 ЇЇОНО ванїій Опти мальний Вихід за межі 7 53501 Порівняльний аналіз результатів проведення дослідних плавок показав, що пропонований варіант у порівнянні з відомим забезпечує зниження витрат палива на 10 - 15%, заправних матеріалів на 0,0012 - 0,0014кгл~ сталі, вапна на 9 - Юкгл" або 8 додатково вапняку на 10 - 15%, вмісту сірки в металі по розплавлюванню шихти на 0,003 - 0,004%, трудомісткості підготовки матеріалів до завалки, підвищення виходу придатного на 2,2 - 2,7% і продуктивності печі на 6,6% ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24