Спосіб виробництва сталі

Спосіб виробництва сталі, що включає часткове введення на дно конвертера шлакоутворюючої добавки, наступну завалку металевого брухту, заливання чавуну, продування ванни киснем з одночасним присадженням шлакоутворюючої добавки та зливання готової сталі, який відрізняється тим, що як шлакоутворюючую добавку, яку присаджують під час продування кон вертера киснем, використовують залізовмісні брикети з наступним хімічним складом і співвідношенням компонентів, мас. %: Fe 3 a r 45-69 FeO 40-72 Fe 2 O 3 10-80 CaO 1,5-20 MgO 0-15 MnO 0-20 SiO 2 0,01-0,7 AI 2 O 3 0-10 С 0-20. Корисна модель належить до металургії, а саме - до способів виплавки сталі у конвертерах. Процес виробництва киснево-конвертерної сталі супроводжується зносом футеровки конвертера, що пов'язано з впливом на вогнетриви високотемпературних продуктів згорання, а також допаленням монооксиду вуглецю до діоксиду внаслідок підсосу деякої кількості повітря. Останній дає додаткове підвищення температури відходячих газів та посилює їх дію на хімічну і фізичну стійкість футеровки конвертера. В способі виплавки сталі у конвертері [див. авт. свід СРСР № 101348, МПІС С21С 5/28, опубл. 23.04.83, Бюл. № 15] задля покращення протікання технологічного процесу, підвищення якісних характеристик метало- шлакового розплаву та уповільнення фізичного і хімічного руйнування футеровки на дно конвертера перед заливанням чавуну присаджують вапно. Практичне використання цього способу забезпечує задовільну якість сталі з середнім рівнем вимог до її експлуатаційних характеристик, з оптимальними температурами на випуску (не більше 1650°С), з зупинкою продувки при вмісті вуглецю в металі на рівні 0,08%, з розливанням сталі у виливниці. Але у відомому способі у випадках виробництва сталей з високим рівнем вимог до якості, які потребують високих температур виплавки (до 1730°С), додаткових технологій доводки, значно ускладнюються умови експлуатації футеровки конвертера. За цих умов необхідних характеристик сталей досягають переважно за рахунок додаткових продувок розплаву киснем до вмісту вуглецю в металі на рівні 0,02-0,04% і, відповідно до цього, утворюється ерозійно-корозійний високоосновний шлак, що руйнує контактну поверхню футеровки конвертера. Найбільш близьким за технічною сутністю до рішення, що заявляється, є спосіб виробництва конвертерної сталі, що описаний в патенті України № 59661 А, МПК 7 С21С 5/28, %/32, опубл. 15.09.2003, Бюл. № 9. Спосіб включає часткове введення на дно конвертера шлакоутворюючої добавки, наступну завалку металевого брухту, заливання чавуну, продування ванни киснем з присадженням в період продування шлакоутворюючої та інших добавок, випускання і розкислення розплаву у ковші. В якості шлакоутворюючої добавки використовують брухт оксидомагнієвих вогнетривів не менше як два рази із розрахунку одержання в шлаку в період виплавки 6,5-8,8% оксиду магнію. При цьому використовують брухт фракції не більше 50 мм. Наявність в кінцевому гомогенному шлаку вмісту оксиду магнію позитивно впливає на якісні характеристики метало-шлакового розплаву і, водночас, на уповільнення зношення контактної О) со Ю О) 5390 поверхні футеровки конвертера Проте, незважаючи на позитивні ознаки способу, він має обмежені можливості десульфураци металевого напівпродукту, що пояснюється наступним чином Здатність шлаку поглинати сірку збільшується шляхом його оновлення в процесі плавки Для цього під час проміжної завалки конвертера шлак виливають в шлакову чашу, а при цьому повного оновлення шлаку не відбувається Розташування металевого напівпродукту нижче рівня шлаку обмежує видалення шлаку, тому витрати шлакоутворюючих матеріалів на формування нового шлаку вище оптимальних В свою чергу це призводить до уповільнення процесу шлакоутворення, зниження температури і зменшення ступеня десульфураци За ІНШИХ рівних умов якість сталі погіршується Збільшення витрат шлакоутворюючих матеріалів погіршує техніко- економічні показники процесу А додатковий час для формування нового шлаку зменшує продуктивність процесу виробництва сталі В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення способу виробництва сталі шляхом покращення процесу шлакоутворення, яке забезпечить одержання шлаку високої основності на ранніх стадіях процесу виплавки сталі і СТІЙКІСТЬ футеровки конвертера Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в способі виробництва сталі, що включає часткове введення на дно конвертера шлакоутворюючої добавки, наступну завалку металевого брухту, заливання чавуну, продування ванни киснем з одночасним присадженням шлакоутворюючоі добавки та зливання готової сталі, ВІДПОВІДНО до корисної моделі, як шлакоутворюючую добавку, яку присаджують під час продування конвертера киснем, використовують залізовмісні брикети з наступним ХІМІЧНИМ складом і співвідношенням компонентів, мас % Fe 3ar - 45-69, FeO - 40-72, Fe 2 O 3 - 10-80, CaO 1,5-20, MgO - 0-15, MnO - 0-20, SiO 2 - 0,01-0,7, АІ2О3-О-Ю, С-0-20 Застосування в якості шлакоутворюючої добавки залізовмісних брикетів заявленого складу дає можливість за рахунок високого процентного вмісту оксидів заліза прискорити процес шлакоутворення Ця обставина пов'язана з тим, що температура плавлення брикетів близько 1200°С, і брикети, потрапивши в конвертер, одразу починають розплавлятись При цьому оксиди заліза, які знаходяться в брикеті, негайно вступають в процес розчинення вапна, створюючи шлак необхідної основності на більш ранніх стадіях сталеплавильного процесу, ніж у відомих аналогах і в прототипі, зокрема Висока основність отриманого шлаку забезпечує необхідну ступінь десульфатацн, ВІДПОВІДНО, високу якість сталі В зв'язку з тим, що шлакоутворення відбувається значно раніше і є стійким, відпадає необхідність присадки плавикового шпату як прискорювача розчинення вапна Важливим позитивним фактором застосування залізовмісних брикетів є скорочення часу продувки і витрати кисню, що дає економію кисню і зростання продуктивності виробництва Крім цього, економиться металева частина шихти (металобрухт, чавун, феросплави), тому що непотрібно гнати оксиди заліза в шлак Наявність у складі брикетів оксидів марганцю і магнію сприяє насиченню ними шлаку, зменшуючи витрати феросплавів, магнезіальновмісних матеріалів і сирого доломіту на одиницю готової продукції Відомо, ЩО продукти руйнування футеровки конвертера, які потрапляють в шлак, змінюють його ХІМІЧНИЙ склад Як наслідок - нестабільна десульфуруюча здатність шлаку Вищезгадана ознака, а також раннє і стійке шлакоутворення забезпечують високу СТІЙКІСТЬ футеровки конвертера, перешкоджаючи вимиванню MgO з футеровки Вміст СаО в складі брикетів дозволяє зменшити витрати вапна (вапняку) під час плавки Взаємодія перелічених ознак в зазначених у формулі параметрах реалізується в оптимальний фізико-хімічний стан металошлакового розплаву, при якому надійно та ефективно протікають кінетичні, тепло-, масообмінні, термодинамічні, дифузійні процеси В цілому зростають ЯКІСНІ І техніко- економічні показники виробництва сталі Запропонований спосіб виробництва сталі здійснюється наступним чином На дно конвертера присаджують вапно, потім завалюють металобрухт, заливають чавун, продувають ванну киснем з одночасним присадженням в якості шлакоутворюючої добавки залізовмісні брикети, далі зливають готову сталь Приклад Виробництво сталі на ВАТ "ДМЗ їм Петровського", починаючи з червні 2003 р, здійснюють із застосуванням залізовмісних брикетів з розрахунку 17 кг/т сталі Для досліднопромислової кампанії брикети виготовляли, в основному, з прокатної окалини, що зменшує вміст сірки як в брикетах, так і в готовій сталі в порівнянні з результатами, отриманими раніше ХІМІЧНИЙ склад брикетів систематично контролювався Результати аналізів наведені в таблиці 1 Оцінка технологічної і економічної ефективності нової технології здійснювалась за наступною методикою 1 Вивчення шлакового режиму плавок із застосуванням залізовмісних брикетів і за традиційною схемою 2 Аналіз техніко-економічних показників плавок з брикетами і без них 3 Аналіз техніко-економічних показників плавок за місячними калькуляціями собівартості сталі за період січень-вересень 2003 р Дослідження провадились на трьох плавках з подачею залізовмісних брикетів та на двох плавках за звичайною технологією Проби шлаку відбирали на 5, 10, 15-й хвилинах і в КІНЦІ продувки ХІМІЧНИЙ склад шлаків надано в таблиці 2 У плавки 1-3 присаджували брикети, плавки 45 - без брикетів На плавках 1,3 залізовмісні брикети в конвертер присаджували з першою добавкою шихтових матеріалів, на плавці 2 третину брикетів присаджували у першу добавку, решта - в ДРУГУ Дані таблиці свідчать про те, що режим шлакоутворення на плавках з брикетами в перший період продувки кращій, ніж за традиційною технологією Так, якщо на 5-1 хвилині продувки се 5390 редня основність шлаку (CaO/SiOl) на плавках з брикетами складає 1,3, то на звичайних - тільки 1,05 або на 23% нижче Це є результат підвищеного вмісту оксидів заліза в первинному шлаку на плавках з брикетами (« 5%) і прискореного розчинення і ассиміляцн вапна шлаком, що створює передумови для зменшення негативної ди малоосновного шлаку в перший період продувки № проби 1 2 3 4 5 6 7 8 SiO 2 2,44 2,96 4,52 3 76 3,64 3,56 5,02 4,00 Fe 3 a r 68,70 65,25 57,22 62,68 63,40 66,82 61,19 62,46 CaO 4,77 4,00 8,03 7,17 6,40 6,17 6,66 5,61 6 на футеровку конвертера і наступне зниження м СТІЙКОСТІ Практичне використання способу виробництва сталі із застосуванням залізовмісних брикетів дає можливість покращити процес шлакоутворення, скоростивши час його протікання і час продувки з одночасним скороченням витрат основних матеріалів для виплавки якісної сталі Таблиця 1 Склад брикетів, мас % MnO S 0,55 0,18 1,30 0,21 1,32 0,35 0,52 0,18 0,54 0,21 0,54 0,15 0,76 0,12 0,40 0,15 FeO 55,30 62,57 48,76 49,20 61,77 61 28 50,95 45,12 С 1,43 1,23 3,26 2,09 2,97 1,71 2,01 4,17 Таблиця 2 № плавки 1 2 3 4 5 Час відбору проб, хв 5 10 15 Кін пр 5 10 15 Кін пр 5 10 15 Кін пр 5 10 15 Кін пр 5 10 15 Кін пр ХІМІЧНИЙ склад, мас СаО SiO 2 гвзаг 34,62 35,17 41,32 53,00 37,06 34,11 42,04 49,85 33,04 34,21 41,27 47,20 35,52 34,24 42,15 50,54 35,04 36,76 44,78 52,12 26,75 25,35 25,58 18,76 28,24 26,05 28,96 19,91 25,94 27,34 28,28 25,15 35,54 27,57 27,83 21,51 31,76 27,58 25,66 20,59 23,80 25,10 19,03 19,19 16,43 22,58 13,37 15,98 23,64 21,47 14,28 14,83 13,80 20,95 14,62 13,84 18,51 20,50 16,86 16,00 Комп ютерна верстка М Клюкін % МдО 4,60 5,38 5,52 3,88 5,38 5,26 6,94 4,83 6,28 5,90 6,77 5,56 3,74 3,74 4,62 4,24 3,94 3,74 3,68 3,46 Підписне СаО SiO 2 1,30 1,39 1,62 2,82 1,31 1,31 1,45 2,51 1,28 1,25 1,46 1,88 1,00 1,24 1,52 2,34 1,10 1 34 1,74 2,53 Основність СаО + МдО SiO 2 1,46 1,60 1,83 3,04 1,50 1,51 1,69 2,75 1,52 1,46 1,70 2,10 1,10 1,38 1,68 2,54 1,22 1,47 1,89 2,70 Тираж 28 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