Спосіб ведення конвертерної плавки

1. Спосіб ведення конвертерної плавки, що включає завантаження шихти у конвертер, продування одержаної ванни рідкого металу киснем через верхню фурму, створення між верхньою фурмою і ванною рідкого металу різниці потенціалів, який відрізняється тим, що величину різниці потенціалів на момент початку продування встановлюють 12-60 В, при цьому до корпусу верхньої фурми підключають позитивний полюс джерела струму, а до електрода, що контактує з ванною рідкого металу, - негативний, причому в інтервалі від 25 % до 75 % тривалості продування ванни до верхньої фурми підключають негативний полюс джерела струму, а до електрода - позитивний. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що в інтервалі 60-75 % тривалості продування плавки у конвертер додають марганцевмісні матеріали, наприклад марганцеву руду, в кількості 10-20 кг/т. Винахід відноситься до області чорної металургії, зокрема до сталеплавильного виробництва, і призначено для використання в сталеплавильному агрегаті з продуванням розплаву технологічними газами. Відомий спосіб [1], що полягає в накладанні постійним струмом різниці потенціалів між корпусом верхньої фурми і ванною рідкого металу в межах 12-60В із зміною полярності потенціалу на фурмі з негативної на позитивну в інтервалі 0,300,40 тривалості продування плавки. Недоліком відомого способу є те, що він не дозволяє достатньо повно рафінувати метал від небажаних домішок, оскільки електрична потужність потенціалу, що підводиться, витрачається на розчищення корпусу фурми від щільного настилю і практично не впливає на поліпшення показників по рафінуванню металу, перш за все, по сірці. Крім того, інтервал зміни полярності і вибрана негативна полярність потенціалу на фурмі на початку плавки не сприяє поліпшенню показників рафінування металу. Відомий спосіб виплавки металу [2], що взятий як найближчий аналог, включає завантаження шихти, продування ванни рідкого металу киснем через верхню фурму, створення між верхньою фурмою і ванною рідкого металу різниці потенціалів величиною 0,5-2,5В, шляхом підключення негативного полюса джерела струму до корпусу верхньої фурми, а позитивного до електроду, що контактує з ванною рідкого металу. Недоліком відомого способу є те, що рівень створюваної різниці потенціалів (0,5-2,5В) при негативній полярності на верхній фурмі протягом всієї плавки не дозволяє додатково розігріти ванну рідкого металу до рівня, що потребує ефективне відновлення марганцю із шлакового розплаву в металевий при його рафінуванні по сірці. Завданням способу, що заявляється, є ресурсо- і енергозбереження і створення умов для ефективного відновлення марганцю зі шлаку в метал з одночасним поліпшенням процесу рафінування металевого розплаву по сірці. Поставлене завдання вирішується тим, що проміж верхньої фурмою і ванною рідкого металу (19) UA (11) 89339 (13) (21) a200902266 (22) 16.03.2009 (24) 11.01.2010 (46) 11.01.2010, Бюл.№ 1, 2010 р. (72) КІЯШКО ТЕТЯНА СЕРГІЇВНА, СЕМИКІН СЕРГІЙ ІВАНОВИЧ, ПОЛЯКОВ ВОЛОДИМИР ФЕДОРОВИЧ, СЕМИКІНА ОЛЕНА ВОЛОДИМИРІВНА, ПИЩИДА ВАЛЕРІЙ ІВАНОВИЧ, ОНАЦЬКИЙ СЕРГІЙ МИХАЙЛОВИЧ, ШИБКО ОЛЕКСАНДР ВАСИЛЬОВИЧ (73) ІНСТИТУТ ЧОРНОЇ МЕТАЛУРГІЇ ІМ.З.І.НЕКРАСОВА НАН УКРАЇНИ (56) UA, 78898, C2, 15.01.2007 UA, 78890, C2, 25.04.2007 SU, 658180, 26.04.1979 SU, 1600332, A1, дата подання 17.06.1988 RU, 2069706, C1, 27.11.1996 JP, 2182821, A, 17.07.1990 C2 1 3 утворюють різницю потенціалів величиною на момент початку продування 12-60В, причому до корпусу верхньої фурми підключають позитивний полюс джерела струму, а до електроду, що контактує з ванною рідкого металу, - негативний, в інтервалі з 25% до 75% тривалості продування плавки до верхньої фурми підключають негативний полюс джерела струму, а до електроду - позитивний, при цьому в інтервалі 60-75% тривалості продування плавки додають марганецьвмісні матеріали (наприклад, марганцеву руду) в кількості 10-20кг/т. Технічний результат, що досягається при використанні способу, що заявляється, полягає в підвищенні вмісту залишкового марганцю та зменшенні вмісту сірки в металі. Протиставлення технічного рішення, що заявляється та найближчого аналога показує, що воно відрізняється тим, що проміж верхньої фурмою і ванною рідкого металу утворюють різницю потенціалів величиною на момент початку продування 12-60В, причому до корпусу верхньої фурми підключають позитивний полюс джерела струму, а до електроду, що контактує з ванною рідкого металу, - негативний, в інтервалі з 25% до 75% тривалості продування плавки до верхньої фурми підключають негативний полюс джерела струму, а до електроду - позитивний, при цьому в інтервалі 60-75% тривалості продування плавки додають марганецьвмісні матеріали (наприклад, марганцеву руду) в кількості 10-20кг/т. Отже, спосіб, що заявляється, відповідає критерію «новизна». Порівняння технічного рішення, що заявляється, з іншими технічними рішеннями в даній області техніки не дозволило виявити в них ознаки, що відрізняють технічне рішення, що заявляється, від найближчого аналога. Отже, воно має відповідність критерію «винахідницький рівень». Спосіб ведення конвертерної плавки, що заявляється, включає завантаження шихти, продування ванни рідкого металу киснем через верхню фурму, створення між верхньою фурмою і ванною рідкого металу різниці потенціалів величиною 1260В на момент початку продування, шляхом підключення до корпусу верхньої фурми позитивного полюса джерела струму, а до електроду, що контактує з ванною рідкого металу, - негативного, а в інтервалі з 25% до 75% тривалості продування плавки до верхньої фурми підключають негативний полюс джерела струму, а до електроду - позитивний. По ходу продування плавки в інтервалі 6075% її тривалості додають марганецьвмісні матеріали (наприклад, марганцеву руду) в кількості 1020кг/т. Сутність способу, що заявляється, полягає в наступному: Підведення до корпусу верхньої фурми позитивного полюса джерела струму на початку продування (до 25% тривалості) і в кінці продування (75-100% тривалості) при величині різниці потенціалів на момент початку продування 12-60В сприяє значному збільшенню тепломісткості ванни за рахунок електричних дій, що стимулює процес утворення шлаку з високими рафінувальними показниками (основність шлаку, сіркопоглинаюча здатність, його активність і рідинорухомість). В період інтенсивного окислення вуглецю (25-75% 89339 4 тривалості продування) активний рідинорухомий шлак з вищеописаними властивостями, як показали спеціальні дослідження, можна підтримувати тільки при підведенні негативного полюса джерела струму до верхньої фурми. Підведення позитивного полюса джерела струму до верхньої фурми в інтервалах 0-25% і 75-100% тривалості продування плавки сприяє розвитку електрохімічного процесу відновлення марганцю з шлакового розплаву в метал з одночасним підвищенням ефекту рафінування металу по сірці, що в звичайному процесі (без електричних дій) маловірогідно. Граничні значення тимчасових інтервалів підключення до фурми полюсів джерела струму певної полярності, що заявляються, а також порядок їх слідування визначені, виходячи з результатів спеціально проведених досліджень. Підключення до верхньої фурми негативного полюса джерела струму в часовому інтервалі раніше 25% тривалості плавки не дає можливості сформувати достатньої кількості шлаку з необхідними властивостями, а підключення позитивного полюса джерела струму до верхньої фурми в інтервалі пізніше 75% тривалості продування скорочує час допоміжного розігрівання ванни при підключенні позитивного полюса джерела струму, що знижує тепломісткість ванни, а, отже, погіршує умови для повнішого відновлення марганцю. Величина створення різниці потенціалів величиною 12-60В між верхньою фурмою і ванною рідкого металу на момент початку продування встановлена експериментально. Так різниця потенціалів величиною менше 12В не забезпечує додаткового підвищення температури розігріву ванни рідкого металу, що необхідно для відновлення марганцю, а більш 60В є недоцільним, тому що супроводжується значним підвищенням витрат електроенергії без подальшого відновлення марганцю. Підвищення вмісту залишкового марганцю у металі можливо за рахунок додавання марганецьвмісного матеріалу (наприклад, марганцевої руди) під час продування ванни киснем із застосуванням електричних впливів. Додавання марганецьвмісного матеріалу в інтервалі 60-75% тривалості продування плавки в кількості 10-20кг/т підвищує електропровідність шлаку на завершальному інтервалі продування, підвищуючи коефіцієнт використання електричної енергії, що дозволяє без додаткових заходів, направлених на компенсацію тепла, що поглинається рудними матеріалами, забезпечити рідинорухомість шлаку і достатню температуру ванни для протікання рафінувальних і відновних процесів. Кількість марганецьвмісних матеріалів, що додаються, і раціональний час їх додавання визначені дослідницьким шляхом. Кількість марганецьвмісних матеріалів менше 10кг/т мало впливає на електропровідність шлакового розплаву, а, отже, практично не змінює коефіцієнт використання електричної енергії; додавання більше 20кг/т обмежено тепловими можливостями способу. Виконання присадки раніше, ніж 60% тривалості продування, недоцільно у зв'язку з можливістю порушення процесу шлакоутворення, а пізніше 75% 5 89339 тривалості продування - не раціонально з позиції повного її засвоєння. Приклад виконання способу Спосіб, що заявляється, був реалізований в умовах 1,5т конвертера лабораторії ІЧМ з подачею кисню зверху, обладнаного пристроєм накладення низьковольтних електричних потенціалів на рідку ванну. При цьому один з полюсів джерела струму сполучали з корпусом продувальної фурми, а інший підводили до металевого розплаву. Для забезпечення умов експерименту близьких до промислових для продування використовували 3-х соплову фурму з діаметром сопел (dc)=6мм (радіальний кут нахилу 15 градусів), яка забезпечувала розосереджену подачу кисню з витратою 3 3 (qO2)=4,5м /хв., з інтенсивністю 3,0м /т хв., відстань від кінця фурми до рівня розплаву складала 0,3м. Перед плавкою конвертер підігрівали факелом до температури 1300-1350°С і заливали рідкий переробний чавун складу (мас.%): 4,03-4,08 С; 0,76-0,82 Si; 0,50-0,56 Мn; 0,03-0,035 S; 0,1280,130 Р, температура чавуну 1310-1350°С. Далі через горловину агрегату вводять продувальну фурму і починають подачу через неї кисню. Для наведення шлакового розплаву на початку продування і на 6 хвилині проводили додавання шлакотворних матеріалів, в даному випадку вапна в кількості 60 і 30кг відповідно часу додавання з розрахунку отримання основності кінцевого шлаку порядку 3-х одиниць при вмісті кремнію в чавуні на рівні 0,80мас.%. Відбір проб метала і шлаку, а також вимір температури проводили кожні 3 хвилини без зупинки продування. Загальна тривалість продування складала 18 хвилин (100%). Дослідницькі плавки проводили при напрузі на джерелі струму, що утворював різницю потенціалів проміж верхньою фурмою та ванною рідкого металу на момент початку продування величиною 8-80В з послідовністю та часом підключення полюсів джерела струму до фурми та електроду, що контактує з ванною рідкого металу, згідно пропонованому способу по п. 1. Частину плавок проведено з додаванням марганецьвмісних матеріалів по ходу продування плавки на 12 хвилині (67% тривалості плавки) за п.2. 6 Результати перевірочних дослідів показали, що при різниці потенціалів проміж фурмою та електродом величиною 8-10В не відбувалось помітного ефекту відновлення марганцю під час продування, а при різниці потенціалів більше 60В не встановлено подальшого збільшення відновлення марганцю. Для порівняння з найближчим аналогом в таблиці вказані дані оціночних експериментів при утворенні різниці потенціалів проміж верхньою фурмою та ванною рідкого металу на момент початку продування величиною 40В. Як видно з таблиці, ступінь десульфурації металу і рівень залишкового марганцю в металі, отримані в способі, що заявляється, значно вище, ніж в дослідах по найближчому аналогу. Так, за способом за п.1 при підключенні негативного полюса джерела струму до верхньої фурми в інтервалі 25-75% тривалості продування плавки ступінь десульфурації металу в порівнянні з найближчим аналогом збільшено на 28,7% абс., а за способом за п.2 збільшено на 24,0% абс. При цьому залишковий марганець в металі в порівнянні з найближчим аналогом (0,06мас.%) підвищився до 0,20 і 0,33мас.% відповідно способу за п.1 і за п.2. При цьому ступінь окислення марганцю знизився відповідно на 25,3 і 52,2% абс. При виборі порядку підключення негативного полюса джерела струму до верхньої фурми в інтервалі 20-75% тривалості продування і 25-80% тривалості продування в першому випадку знизився ступінь рафінування металу по сірці, а в другому випадку - погіршало відновлення марганцю зі шлаку в метал. Таким чином, в способі, що заявляється, вирішується поставлене завдання по ефективному відновленню марганцю зі шлаку в метал при одночасному поліпшенні процесу рафінування металу по сірці із забезпеченням ресурсо- і енергозбереження за рахунок підвищення вмісту залишкового марганцю в металі та економії теплової енергії на розплавлення рудних марганецьвмісних матеріалів і економії феросплавів, що містять марганець, які додають в ківш для отримання заданої кількості марганцю у вироблюваній сталі. Таблиця Результати оціночних дослідів випробування способу, що заявляється, за п.1 і п.2 № п/п Параметри Склад чавуну, мас.% Si Мn S Температура чавуну, °С Добавки марганецьвмісної руди, кг/т Склад металу, мас.% С Спосіб, що заявляється, за п.1 Найближчий Спосіб, що заяаналог України Інтервали зміни полярності потенціалів % вляється, за п.1 №1253 і п.2 20-75 25-75 25-80 0,76 0,53 0,030 1315 0,78 0,52 0,031 1310 0,80 0,53 0,032 1315 0,79 0,53 0,030 1310 0,78 0,50 0,033 1310 10 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 7 89339 8 Продовження таблиці Мn S Температура металу, °С Ступінь окислення сірки, % (dS) Ступінь окислення марганцю, % (dMn) 0,06 0,023 1650 0,18 0,022 1660 0,20 0,015 1670 0,10 0,016 1640 0,33 0,017 1650 26,80 32,2 55,46 (28,7) 49,0 50,80 (24,0) 89,2 67,0 63,9 (25,3) 82,0 37,0 (52,2) При реалізації в промислових умовах спосіб дозволить забезпечити економію на рівні 5 доларів на тонну сталі, що виплавляється. Комп’ютерна верстка Т. Чепелева Підписне Тираж 26 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