Спосіб виробництва конвертерної сталі

1 Спосіб виробництва конвертерної сталі, що включає часткове введення на дно конвертера шлакоутворюючої добавки, наступну завалку металевого брухту, заливання чавуну, продування Винахід відноситься до металургії чорних металів і стосується удосконалення технології виплавки сталі в конвертері Відомий спосіб виробництва кисневоконвертерної сталі, в якому задля покращення протікання технологічного процесу, підвищення якісних характеристик метало-шлакового розплаву, уповільнення фізичного та ХІМІЧНОГО руйнування футерівки на дно конвертера перед заливанням рідинного чавуну присаджують вапно /ас СРСР №1013489 А кл С21С5/28, 1983/ Практичне використання цього способу на певному рівні забезпечує необхідні характеристики технології конвертерної плавки, що втілюється в задовільну якість метал о-ш лакового розплаву перед випуском із конвертера в сталерозливний ківш При цьому виробляють сталі з середнім рівнем вимог до їх 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 За цих умов ЯКІСНІ та основні техніко-економічні показники оцінюються задовільно Але у відомому способі у випадках виплавки сталей з високим рівнем якісних вимог /наприклад леговані, ВИСОКОЯКІСНІ/, ЯКІ потребують специфічно високих температур виплавки /до 1710-1730°С/, ванни киснем з присадженням в період продування шлакоутворюючої та інших добавок, випускання і розкиснення розплаву у ковші, який відрізняється тим, що як шлакоутворюючу добавку використовують брухт оксидомагнієвих вогнетривів, який присаджують, не менше як два рази, із розрахунку одержання в шлаку в період виплавки 6,5-8,5 % оксиду магнію 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що як брухт оксидомагнієвих вогнетривів використовують фракції не більше 50 мм 3 Спосіб за пп 1 і 2, який відрізняється тим, що брухт оксидомагнієвих вогнетривів вводять у ванну під час продування на 3-4 хв , у випадках після проміжного скачування шлаку, та за 3-5 хв до кінця загального продування додаткових технологій доводки після конвертерної виплавки /наприклад обробка і доводка в стальковий на УКДС, в "ПІЧ-КОВШІ'У, розливання на МБЛЗ, значно ускладнюються умови експлуатації футерівки конвертерів За цих умов при виплавці сталей в конвертерах кінцевих необхідних параметрів досягають переважно за рахунок додаткових додувок розплаву киснем до вмісту вуглецю в металі на рівні 0,02-0,04% і, ВІДПОВІДНО З ЦИМ, утворюється ерозійно-корозійно високоосновний шлак, що руйнує контактну поверхню футерівки конвертера В цілому, з урахуванням комплексного негативного впливу такого розплаву та інших характеристик /наприклад додатковий вигар заліза, легуючих матеріалів/ кінцеві техніко-економічні показники значно погіршуються При усуненні за повних умов цих недоліків собівартість сталі повинна знизитись на 2-бгрнл" Найбільш близьким по технічній суті і здобутому ефекту до запропонованого є спосіб виплавки сталі, що значно усуває недоліки попереднього технічного рішення Це за рахунок того, що для покращення протікання технологічного процесу, підвищення якісних характеристик металошлакового розплаву, зменшення фізичного та ХІМІЧНОГО руйнування футерівки на дно конвертера присаджують вапно, потім завалюють металобрухт, заливають чавун, продувають ванну киснем з присадженням в період продувки вапна сумісно з (О (О ю 59661 талевого брухту, заливання чавуну, пробування доломитизованим вапном та мяковипаленим дованни киснем з присадженням в період продуванломітом, випускають і розкислюють розплав у ня шлакоутворюючої та інших добавок, випускання ковшів Типова технологічна інструкція по виплавці і розкислення розплаву у ковші, згідно з винаходом сталі в конвертерах, ТТІ-1 3 -15-22-86, Інститут як шлакоутворюючу добавку присаджують брухт чорної металурги, МЧМ СРСР, м Дніпропетровськ, оксидомагнієвих вогнетривів не менше як два рази 1986, с 2-9/ Основу матеріалів, задіяних для доіз розрахунку одержання в шлаці в період виплавсягнення позитивних фізико-хімічних властивостей ки 6,5-8,8% оксиду магнію метало-шлакового розплаву в конвертері і особливо шлаку, складають змішані матеріали з неПри цьому використовують брухт оксидообхідною КІЛЬКІСТЮ вапно- і магнезіальновмісних магнієвих вогнетривів фракції не більше 60мм, Наявність в кінцевому гомогенному шлаці рекоякий ще вводять у ванну під час продування на 3мендованого ТТІ вмісту оксиду магнію в цей період 4хв , після проміжного скачування шлаку та за 3позитивно впливає на ЯКІСНІ характеристики мета5хв до кінця загального продування металоло-шлакового розплаву і, водночас, на шлакового розплаву у конвертері уповільнення зношення контактної поверхні фуТехнічна сторона винаходу сконцентрована в терівки конвертера створенні оптимальних умов в конвертері, що відповідають вимогам основних задач максимальноАле незважаючи на позитивні ознаки відомого му збереженню і відновленню контактної робочої способу, вищезгадане технічне рішення під час поверхні футерівки конвертера протягом всього реалізації характеризується недоліком, усунення циклу плавки з повторенням в наступних, прискоякого підвищило б ефективність виробництва старенню насиченості конвертерного шлаку МдО до лі Присадка вапна на дно конвертера крім позитирівня 6,5-8,8% і підтриманню цього рівня, трансвних вищезгаданих ознак, не забезпечує досягформуванню ефекту взаємодії вище перелічених нення значних, якісних змін по всій внутрішній задач при їх реалізації в оптимальний фізикоробочій поверхні футерівки конвертера зі сталими ХІМІЧНИЙ стан метал о-ш лакового розплаву конверпоказниками, які б трансформувалися в суттєве терної плавки, при якому надійно протікають кінепідвищення ефективності виробництва конвертертичні, тепло-, масообмінні, термодинамічні, дифуної сталі сумісно виражене, зокрема, через значне зійні процеси, що сприяє зростанню якісних, зростання СТІЙКОСТІ футерівки без зниження фізитехніко-економічних показників виробництва сталі КО-ХІМІЧНИХ властивостей метал о-ш лакового розПри дотриманні регламентованих параметрів доплаву Це зумовлюється тим, що після присадки сягають послідовного накопичення позитивних вапняку на дно конвертера, проплавлення і змін у ванні конвертера за рахунок постадійного з'єднання його переважно з оксидами магнію і введення в неї високо концентрованого некремнію утворюються недостатньо вогнетривкі дефіцитного брухту оксидомагнієвих вогнетривів сполуки /наприклад ЗСаО МдСЬ S1O2, 2СаОМдо, протягом всього циклу плавки 2S1O2/ Температура плавлення подібних сполук при певному ВМІСТІ кожної із складових може досяЗапропонований спосіб пройшов випробувангати низьких значень/до 1320°С/ ня в дослідно-промислових умовах діючого киснево-конвертерного цеху Працювали два конвертеВиходячи з цього, футерівка конвертера в ра ємністю по 250 тонн кожний, з верхньою донній і придонній частинах руйнується і змивапродувною газоподібним киснем Досліди провоється, через що виникає необхідність в додаткових дили в умовах підготовки і використання оборотнопроміжних гарячих ремонтах /підварка футерівки/ го сухого брухту оксидомагнієвих вогнетривів марЦе потребує зупинки конвертера і значних матенівського, конвертерного, прокатного і теріальних, технічних і трудовитрат Взагалі, всі ці вапновипалювального виробництв Відсортований недоліки призводять до значного погіршення завід металошлакових та інших сторонніх матеріалів гальних техніко-економічних показників, що оксидомагнієвий брухт після транспортування і збільшує собівартість сталі на 2-Згрнл" завантаження в щокові дробарки відділення В основу винаходу поставлена задача удоскопідготовки матеріалів для конвертерного цеху, налення способу виробництва сталі, при якому на дробили /до 0 50мм/ і завантажували через сисоснові використання не дефіцитних високо контему транспортерів в робочі бункери для конверцентрованих оксидомагнієвих матеріалів досягатерів Звідти В необхідній КІЛЬКОСТІ В регламентоють протягом всього циклу плавки прискореного вані періоди присаджували в конвертер КІЛЬКІСТЬ насичення конвертерного шлаку оксидом магнію, визначали з урахуванням технологічних факторів в що дозволяє в умовах маловуглецевих розплавів, даний період експлуатації конвертерів /наприклад високотемпературних, високоосновних, висоз урахуванням залишку в конвертері оксидоковмісних залізистих шлаків досягти суттєвого магнієвих матеріалів від попереднього ремонту зниження його ерозійно-корозійного впливу на сталевипускного отвору, від торкретування фуфутерівку конвертера, зберігаючи при цьому на терівки, з урахуванням плавочних попередніх рівні рафінуючі властивості Це забезпечує аналізів шлаку на вміст оксиду магнію, оксидів підвищення СТІЙКОСТІ футерівки, зниження заліза Таким чином, при виробництві сталі по собівартості сталі, покращення екологічної ситузапропонованому способу після випуску продуктів ації, що в цілому забезпечує підвищення ефективпопередньої плавки і огляду футерівки конвертера ності сталевиробництва в нього, на дно, завантажували 0,3-0,5т брухту Рішення поставленої задачі досягають тим, що оксидомагнієвих вогнетривів Що стосується воу способі виробництва конвертерної сталі, що гнетривів робочої Футерівки конвертера, то вони включає часткове введення на дно конвертера термічно необроблені, виготовленні з магнезитошлакоутворюючої добавки, наступну завалку ме 59661 вого випаленого порошку Ці вогнетриви мають характеристики пористість 6,5-8,5%, МІЦНІСТЬ - 40т 3 45Мпа, густина - 2,82-2,92 /м , вміст, не менше МдО-85%, С-3% Брухт вогнетривів, що використовувався при виплавці сталі і комплексно пов'язаному з нею збереженню футерівки конвертера, практично мав такі ж та нижчі характеристики Введений брухт вогнетривів на першому етапі, на дно, частково відновлював футерівку з певним підправленням і змивом уведеної маси, з переходом до шлаку Після ЦЬОГО у конвертер завантажували металевий брухт /55-65т/, заливали чавун / 205-215т/ Виплавку сталі і загальне підтримування в робочому стані футерівки конвертера Агоркретування, ошлаковку/ проводили ВІДПОВІДНО з вимогами діючих інструкцій Друге введення брухту вогнетривів у конвертер /0,3-0,5т/ виконували на 3-4хв продувки шихтових матеріалів, практично за стандартним введенням шлакоутворюючих матеріалів /переважно вапна, в тому числі доломитизованого/ Присадка брухту ексидомагнієвих вогнетривів в цей період, за рахунок високого вмісту магнезії в ньому, забезпечує зростання її концентрації в шлаці з наближенням до регламентованого вмісту Подальше, третє введення брухту вогнетривів у конвертер /0,10,3т/, виконували після проміжного скачування шлаку Це дозволило скоректувати вміст магнезії в шлаці без суттєвих втрат тепла у конвертері Остання стадія вводу брухту вогнетривів /0,1-0,Зт/ виконувалася за 3-6хв до кінця загальної продувки плавки /з урахуванням останньої повалки/, в тому числі у випадках ошлаковки футерівки конвертера Цією присадкою брухту оксидомагнієвих вогнетривів остаточно коректували ХІМІЧНИЙ склад конвертерного шлаку, виходячи на оптимальні фізико-хімічні його властивості При виконанні ошлаковки футерівки конвертера, особливо у випадках отримання маловуглецевих металошлакових розплавів /С-0,02-0,04%/, присадка брухту вогнетривів для досягнення вмісту магнезії в шлаці на рівні верхньої межі /8,5%/ дуже важлива Ця концентрація дозволила значно нейтралізувати ерозійно-корозійний вплив конвертерного шлаку на футерівку конвертера при додатковому високому ВМІСТІ оксидів заліза /SFeO до 35%/, при температурі до 1740° С, пов'язаного з умовами виробництва і розливання сталей на машинах БЛЗ Крім того, такий шлак позитивно впливає на рафінування металу від шкідливих домішок, втому числі, певній мірі, і на десульфурацю Основні технологічні характеристики досліднопромислового опробування запропонованого способу виробництва конвертерної сталі, а також відомого представлені у таблиці 1 Окремі ЯКІСНІ та техніко-економічні показники наведені у таблиці 2 Аналіз даних /габл 1,2/ свідчить про досягнення рішення поставленої задачі Так установлено що при реалізації запропонованого способу прискорюють насичення конвертерного шлаку магнезією до оптимального рівняв з одночасним початковим прилипанням до дна футерівки введеного брухту оксидомагнієвих вогнетривів, що захищає основну футерівку від механічного і ХІМІЧНОГО пошкодження При циклічному повто ренні запропонованого способу досягнутий ефект закріплюється Збагачення конвертерного шлаку магнезією до 6,5-8,5% в умовах експлуатації футеровки конвертера при додатковому ВМІСТІ в шлаці оксидів заліза до 38% і високих температурах до 1740°С /гальмує перехід MgO із вогнетривів футерівки в шлак, в наслідок зміни перепаду концентрації MgO в шлаці/ наближення до межі розчинення магнезії в шлаці/, а також деякого покращення шлакоутворення, зменшення активності оксидів заліза і кремнію Таким чином, утворений при запропонованому способі виплавки сталі конвертерний шлак характеризується значно вищими якісними фізико-хімічними властивостями в порівнянні з відомим А сам спосіб виробництва конвертерної сталі по технічним та економічним показникам переважає відомий Це підтверджується, підвищенням СТІЙКОСТІ футерівки на 149 плавок і зниженням собівартості сталі на 1,12грнлЗазначені у формулі запропонованого способу параметри оптимальні і сприяють досягненню максимального ефекту /габл 2/ Використання в запропонованому способі брухту оксидомагнієвих вогнетривів, наприклад при введенні на дно конвертера фракції 40-45мм, призводить до прискорення їх плавлення і збільшення переходу оксидів магнію в шлак, що недостатньо захищає футерівку дна від механічного пошкодження Збільшення фракції брухту оксидомагнієвих вогнетривів, наприклад до 55-бОмм, призводить до зниження швидкості під плавлення цього матеріалу, що гальмує збагачення шлаку оксидом магнію Концентрація MgO в шлаці на рівні 6,5-8,5% в сукупності з іншими параметрами оптимальна Зниження цього параметру, наприклад до 6%, в умовах високозакисного шлаку негативно впливає, перш за все, на СТІЙКІСТЬ футерівки Середня СТІЙКІСТЬ футерівки за кампанію знижується на 57% Підвищення MgO в шлаці, наприклад до 9,0%, погіршує ЯКІСНІ фізико-хімічні властивості шлаку, зокрема, підвищується в'язкість, через що уповільнюються тепло-масообмінні і дифузійні процеси, що суттєво впливає, окрім всього, на десульфурацію металу Вищезазначені параметри вмісту MgO в шлаці невід'ємно пов'язані з оптимальним рівнем основності шлаку - 2,8 Цей рівень в науково-практичній ДІЯЛЬНОСТІ загальновідомий При цій межі основності в киснево-конвертерній плавці починають позитивно проходити фізико-хімічні процеси, зокрема, дефосфорація і десульфурація Введення у ванну брухту оксидомагнієвих вогнетривів під час продування шихтових матеріалів на 3-4хв також оптимальне Введення таких матеріалів, наприклад на 2хв після початку продувки, призводить до певного гальмування проплавлення брухту оксидомагнієвих вогнетривів, оскільки в цей період фізико-хімічні умови у ванні конвертори на низькому рівні /недостатньо тепла і оксидів заліза багато оксидів кальцію, недостатні кінетично-дифузійні умови/ Введення брухту оксидомагнієвих вогнетривів, наприклад на бхв після початку продувки шихтових матеріалів, призводить до запізнення проплавлення введених матеріалів і, як наслідок, уповільнюється швидкість насичення шлаку окси 59661 дами магнію В таких випадках швидше проходить ерозійно-корозійне руйнування футерівки конвертера, що призводить додатково до зниження СТІЙКОСТІ футерівки на 1-3 плавки за кампанію Наступне введення брухту оксидомагнієвих вогнетривів після проміжного скачування шлаку/через 510с після повернення конвертера до робочого режиму/ також оптимальне, оскільки зі скачуванням шлаку значна КІЛЬКІСТЬ ОКСИДІВ магнію залишає ванну і необхідно компенсувати їх втрату Без цього етапу введення брухту оксидомагнієвих вогнетривів у ванну виникає зниження концентрації МдО в шлаці до 6%, що негативно впливає на техніко-економічні показники плавок і, зокрема, визиває значне /на 5-9% абс / зниження СТІЙКОСТІ футерівки конвертерів Четвертий /а у випадках відсутності проміжного скачування шлаку - третій / етап введення брухту оксидомагнієвих вогнетривів відбувається за 3-8хв до кінця загальної продувки /включаючи випадки вимушених додувок/ Ці параметри також оптимальні Так, введення цих матеріалів, наприклад, за 2хв до кінця продування ванни призводить до запізнення проплавлення і асиміляції їх іншими специфічними оксидами шлаку Введення цих матеріалів раніше, наприклад за бхв до кінця продувки, не технологічно, оскільки в цей період асиміляційні ознаки конвертерного шлаку на середньому рівні, що відповідає вмісту 8 вуглецю в металі на рівні >0,08% ВІДПОВІДНО вмісту оксидів заліза в шлаці на рівні 12-14% Тобто за цих обставин гальмується динамічний процес нагрівання, розплавлення і розчинення брухту оксидомагнієвих вогнетривів в металошлаковому розплаві, що впливає на якість гомогенного шлаку Особливо це стосується кінцевого шлаку, оскільки його специфічні фізико-хімічні властивості ЦІННІ у випадку ошлаковки футерівки конвертера Запропонований спосіб простий і технологічний Для впровадження Його у виробництво непотрібно додаткових капітальних витрат Промислове випробування і наступне впровадження його у виробництво забезпечило високу ефективність в умовах роботи конвертерів з продуванням шихтових матеріалів киснем до вмісту оксидів заліза в шлаці до 35% і температурою шлаку на випуску до 1740°С Практичне використання цього способу дозволило підняти СТІЙКІСТЬ футерівки в середньому на 149 плавок і знизити собівартість сталі тільки за рахунок його на 1,12грн/г Запропонований спосіб дає можливість працюючи на середньоякісних вогнетривах для футерівки конвертерів /з використанням печеної, а не електроплавленної магнезії/ достатньо рентабельно проводити виробничо-фінансову ДІЯЛЬНІСТЬ металургійних підприємств Таблиця 1 Присадка шлакоутворюючих матеріалів на дно конвертера Варіант способу Найменування Компоненти, мас % 2 Вапно 1 Відомий Запропонований МдО 3 90,0 Присадка шлакоутворюючих матеріалів по ходу плавки Компоненти, Найменування мас % МдО СаО+МдО 5 6 7 Вапно 90,0 Вапно доломитизоване 92,0 Вапно Вапно долометизоване Брухт оксидомагнієвих вогнетривів /СаО75,0 Таблиця 2 Основні характеристики умов експСередня СТІЙКІСТЬ луатації футерівки конвертерів Рівень деФутерівки конвер- Середня сульфурацм Вміст Температура тера з невипале- вартість Вміст Основність металу в конвуглецю них вогнетривів на футерівки Варіант способу МдО в Додатковий конвертерного вертері І КОВШІ в металі шлаку шлаку перед пекопериклазовій на 1 т шлаці,% ВМІСТ В до станції доперед основі за період сталі, грн шлаці,% випуском плавводки, % випуском 4-х компаній ки, °С у ківш,% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ВІДОМИЙ 6,0 0,02-0,04 до 35,0 до 1740 2,8-4,6 25-33 585 5,54 Запропонований 6,5-8,5 0,02-0,04 до 35,0 до 1740 2,8-4,6 24-35 734 4,42 Комп'ютерна верстка М Мацело Підписано до друку 06 10 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна