Спосіб виплавки сталі в конвертері

Реферат: Винахід належить до металургії, зокрема до виплавки сталі в кисневих конвертерах. Відповідно до винаходу до конвертера присаджують магнезійний флюс, який містить оксид водню і має наступний хімічний склад, мас. %: оксид кальцію - 0,5-6,0, оксид кремнію - 0,5-7,0, оксид заліза 0,1-1,5, оксид водню - 25,0-40,0, оксид магнію - решта і складається з мінералогічних фаз бруситу, серпентину і оливину. Технічний результат: збільшення стійкості гарнісажного покриття футерування конвертера, тепловмісту конвертерної плавки. UA 107540 C2 (12) UA 107540 C2 UA 107540 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до металургії, зокрема до виплавки сталі в кисневих конвертерах. Відомий спосіб виплавки сталі з присадкою в конвертер як шлакоутворюючого матеріалу озалізненого вапняно-магнезійного флюсу, що містить оксид магнію 26-35 %, оксид кальцію 4660 %, оксид заліза 5-15 %, оксид кремнію 0,5-7,0 % і оксид алюмінію 0,3-7,0 % [1]. Істотним недоліком використання озалізненого вапняно-магнезійного флюсу є низьке насичення шлакового розплаву оксидами магнію в період продування плавки та досить висока витрата цього флюсу, що вимагає значних витрат тепла. Окрім цього, високий вміст в озалізненому вапняно-магнезійному флюсі оксидів кальцію, призводить під впливом вологи атмосфери в процесі транспортування і зберігання до утворення значної кількості сполук Са(ОН) 2, що сприяє підвищеному вмісту водню у відхідних газах у процесі продування, що може призвести до утворення вибухонебезпечної суміші. Відомий спосіб виплавки сталі в кисневому конвертері [2], що включає введення в період плавки флюсу, виготовленого методом брикетування спечених в обертовій печі дрібнодисперсних матеріалів, що містять оксиди магнію, заліза, кальцію, кремнію і алюмінію, з використанням для зв'язування органічних і/або мінеральних сполук з додаванням вуглевмісних матеріалів. Флюс вводиться в конвертер у процесі продування металу киснем, на шлак, що залишився після зливу металу з конвертера і перед і/або після завалки металобрухту. Недоліком вказаного способу є сумісний вміст у складі отриманих брикетів оксидів заліза і вуглецю, що значно уповільнює розчинення цього флюсу, оскільки при присадці такого флюсу на плавку відбувається взаємодія вуглецю та оксидів заліза з протіканням ендотермічної реакції з поглинанням тепла, зі збільшенням часу розчинення флюсу. Окрім цього, цей флюс при тривалому транспортуванні і зберіганні руйнується під дією атмосфери з утворенням значної кількості пилу та дріб'язку, який в процесі присадки в конвертер в період нанесення гарнісажу на футерування під дією азотного струменя високого тиску виноситься в газовідвідний тракт і не приймає участі в процесі підвищення оксидів магнію в шлаку, що роздувається. Найбільш близьким за технічною суттю й отримуваним результатам до пропонованого способу є спосіб виплавки сталі в конвертері з присадкою в конвертер флюсу, який містить, мас. %: оксид магнію 40-95; оксид кальцію 0,5-45; оксид кремнію 1,0-20; оксид алюмінію 0,1-30,0; оксид заліза - решта [3]. Флюс виробляється шляхом спільного випалення в обертовій печі сирого магнезиту і залізовмісних матеріалів. Температура матеріалів у зоні випалення досягає приблизно 1500 °C з отриманням флюсу, який містить спечений периклаз, просочений оксидами заліза. У конвертер флюс може вводитися на шлак, що залишився після зливу металу в процесі нанесення гарнісажного покриття на футерування, в період завалки в конвертер металобрухту і в процесі кисневого продування металу. Недоліком відомого способу виплавки сталі є отримання гарнісажного покриття низької стійкості в період роздування шлаку, а також швидке розчинення цього покриття в початковий період продування металу киснем при присадці флюсу в процесі завалки металобрухту, що спричиняє за собою низьку стійкість футерування конвертера. Пояснюється недолік відомого способу повільним розчиненням флюсу в шлаковому розплаві конвертерної ванни. Швидкість його розчинення в шлаку складає в середньому 1,05 г/хв, що не дозволяє отримати необхідний вміст оксидів магнію в шлаку для досягнення межі насиченості шлаку цим оксидом, як у період роздування шлаку, тривалість якого складає не більше 5 хв., так і в шлаках початкового періоду продування металу киснем (перші 6-8 хв. продування киснем) при присадці флюсу під час завалки металу. Повільне розчинення в шлаковому розплаві спеченого флюсу обумовлене структурою, сформованою в процесі його виробництва. Спечений периклаз, просочений оксидами заліза, утворює в структурі флюсу тугоплавкі фази озалізненого периклазу. У той же час при температурах 1200-1500 °C магнезіоферит, прискорює зростання зерен периклазу, що сприяє ще більшому спіканню флюсу. Враховуючи цю обставину, для розриву хімічних зв'язків і розчинення флюсу необхідно витратити значну кількість теплової енергії близько 800-850 Дж/г на його прогрівання в шарі металобрухту і подальше розчинення в шлаку початкового періоду продування металу, що призводить до зниження швидкості розчинення флюсу і зменшення тепловмісту конвертерної плавки. Розрахунками встановлено, що охолоджувальний ефект 1 т флюсу для 130-160 т конвертерів складає 16 °C, для 350-400 т - 7 °C. У запропонованому способі поставлена задача збільшити стійкість гарнісажного покриття футерування конвертера за період продування металу киснем, підвищити вміст в гарнісажному покритті футерування оксидів магнію до рівня або вище за межу насиченості шлаку цим оксидом, і збільшити тепловміст конвертерної плавки. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у відомому способі виплавки сталі в конвертері, що включає залишення в конвертері шлаку після зливу металу, подання азоту на шлак, нанесення на футерівку конвертера шлакового гарнісажу, завалку лому і присадку 1 UA 107540 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 магнезійного флюсу, що містить оксиди магнію, кальцію, кремнію і заліза, відповідно до винаходу, до конвертеру присаджують магнезійний флюс, який додатково містить оксид водню і має наступний хімічний склад, мас. %: оксид кальцію - 0,5-6,0; оксид кремнію - 0,5-7,0; оксид заліза - 0,1-1,5; оксид водню - 25,0-40,0; оксид магнію - решта, і складається з мінералогічних фаз бруситу, серпентину і олівіну. Магнезійний флюс можуть присаджувати в конвертер в період нанесення шлакового гарнісажу на футерівку в процесі подання азоту на шлак у кількості 0,5-10,0 кг/т рідкої сталі при вмісті кисню в металі 300-2000 p.p.m. з одночасним введенням в конвертер вуглевмісних матеріалів у кількості 0,1-5,0 кг/т рідкої сталі. Також можливе додаткова присадка магнезійний флюс в конвертер до або після завалки металевого лому у кількості 1,015,0 кг/т рідкої сталі. Виготовлення флюсу відбувається методом збагачення бруситового концентрату гідрооксидом магнію з використанням рентгено-радіометричного просвічування гідратної форми магнезіальновмісної руди з метою зниження домішок мінералів кальциту, серпентину і олівіну, з подальшим розсіванням по хімічному і фракційному складу отриманого концентрату. Флюс є концентратом фракцією 10-30 мм, збагачений гідрооксидом магнію. При введенні в конвертер флюсу в період нанесення гарнісажного покриття, внаслідок нижчої температури дегідратації Mg(OH)2 в порівнянні з температурою шлаку (1500-1700 °C) розкладання флюсу відбувається з високою швидкістю в шлаковому розплаві. У результаті шлаковий розплав швидко насичується оксидами магнію, утворюючи в шлаку фази периклазу, які реагуючи з оксидами заліза шлаку, утворюють тугоплавкі фази магнезіофериту і магнезовюститу, що мають температуру плавлення відповідно до 1730 °C і 1830 °C. Наявність у складі флюсу серпентину і олівіну, дозволяє, завдяки оксидам кремнію, що містяться в них, утворювати з оксидами кальцію двох і трикальцієві силікати (ларніт і аліт), що мають високу температуру плавлення: 2130 °C і 2070 °C відповідно. Утворені в шлаковому розплаві тугоплавкі сполуки при нанесенні шлаку азотом на футерування конвертера дозволяють отримати на ній міцне шлакостійке гарнісажне покриття. При присадці в конвертер на металевий лом флюсу дегідратації гідрооксиду магнію не відбувається через низьку температуру лому (