Патент на изобретение №2169197

(54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ В КИСЛОРОДНОМ КОНВЕРТЕРЕ

(57) Реферат:

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам производства стали в конвертерах с использованием в металлозавалке различного вида скрапа. Технический результат – повышение стойкости футеровки конвертера, снижение расхода извести и повышение скорости шлакообразования. Способ включает загрузку металлолома, извести, заливку чугуна, продувку ванны газообразным окислителем и загрузку железосодержащего продукта переработки отвальных шлаков (ЖСППОШ), состоящего из металлической – 60% и шлаковой – 40% составляющей (ш. с). Расход извести определяют из выражения Q_изв = 12,5 + ([Si] _чуг 2,14 Q_чуг B) 0,01 – 0,1 Q_шл, где [Si]_чуг – содержание кремния в чугуне, %; Q_чуг – расход жидкого чугуна, т; Q_шл – расход (ЖСППОШ), т; В – основность шлака, необходима для получения выплавляемой марки стали (ш.с), содержит оксиды Ca, Si, Mg, Al, Mn и Fe.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам производства стали в конвертерах с использованием в металлозавалке различного вида скрапа.

Известен способ производства стали в конвертере, включающий слив конечного шлака от предыдущей плавки в миксер, обеспечивающий полное погружение лома в шлак, погружение металлолома, в виде пакета размером 400х800х1200 мм и массой 1200 кг, выдержка его, необходимая для намораживания на металле расчетной массы шлака, извлечение его и завалку металлолома вместе со шлаком в конвертер, заливку чугуна, ввод шлакообразующих и продувку ванны кислородом (А.с. 1832725).

К недостаткам известного способа следует отнести малую производительность технологии намораживания шлака на лом, необходимость использования миксера для хранения жидкого шлака, невозможность точного дозирования соотношений лома и шлака и, соответственно, невозможность точного определения количества вносимой извести, что ведет к перерасходу извести, ухудшению шлакообразования.

Наиболее близким к заявляемому является способ выплавки стали, включающий загрузку скрапа, извести, заливку чугуна и продувку ванны газообразным топливом, где в качестве материала, ускоряющего шлакообразование, используют красный шлам глиноземного производства при соотношении его расхода к расходу извести, равном 0,2-0,5 (779395, C 21 C 5/28, 15.11.1980).

Недостатками данного способа является низкая стойкость футеровки за счет большого содержания кремния не в связанном состоянии и, следовательно, дополнительный расход извести для связывания кремнезема в прочные соединения, а также недостаточная скорость шлакообразования.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение скорости шлакообразования, стойкости футеровки конвертора, снижение расхода извести.

Для решения указанной задачи в способе, включающем загрузку металлолома, извести, заливку чугуна, продувку ванны газообразным окислителем, дополнительно производят загрузку железосодержащего продукта переработки отвальных шлаков, состоящего из металлической – 60% и шлаковой 40% составляющих, причем шлаковая составляющая содержит оксиды кальция, кремния, магния, алюминия, марганца и железа, при этом расход извести определяют из выражения
Q_изв = 12,5 + ([Si]_чуг 2,14 Q_чуг B) 0,01 – 0,1 Q_шл,
где [Si]_чуг – содержание кремния в чугуне, %;
Q_чуг – расход жидкого чугуна, т;
В – основность шлака, необходимая для получения выплавляемой марки стали;
Q_шл – расход железосодержащего продукта переработки отвальных шлаков, т;
12.5, 2.14, 0.01, 0.1 – эмпирические коэффициенты, полученные опытным путем.

Расход извести определяют с учетом количества заваливаемого железосодержащего продукта переработки отвальных шлаков, шлаковая составляющая которого содержит CaO. Процесс шлакообразования улучшается за счет использования в начальный период продувки сформированного высокоосновного шлака, содержащегося в шлаковой составляющей железосодержащего продукта переработки отвальных шлаков. Более быстрое формирование шлака, повышенное содержание окислов магния снижают вредное воздействие шлака на огнеупорную футеровку, повышая стойкость конвертера. Применение железосодержащего продукта переработки отвальных шлаков более 9,9% от веса металлошихты приводит к образованию увеличенного объема шлака и вызывает необходимость производить остановку продувки для промежуточного скачивания шлака. Продувка плавки с увеличенным количеством шлака и проведение промежуточного скачивания шлака затрудняет точное определение необходимого расхода кислорода на продувку и приводит к увеличению количества плавок с додувками для повышения температуры или с охлаждением, а при расходе менее 9,4% от веса металлошихты, для наведения высокоосновного шлака требуется повышенный расход извести.

Предлагаемый способ реализуют следующим образом: определяют химический состав жидкого чугуна для определения содержания в нем кремния. Затем выбирают необходимую основность шлака в зависимости от марки выплавляемой стали. После чего определяют расход извести на плавку с учетом доли заваливаемого продукта переработки отвальных шлаков по формуле
Q_изв = 12,5 + ([Si]_чуг 2,14 Q_чуг В) 0,01 – 0,1 Q_шл.

Процесс продувки ведут известными способами.

Данный способ иллюстрируется следующими примерами:
Пример 1. Выплавлялась сталь марки 3ПС, ГОСТ-380. На плавку требуется 293 т жидкого чугуна. По отобранной пробе определили состав чугуна: 0,52% Si, 0,23% Mn, 0,027% S. Затем для данной марки стали выбирают необходимую основность шлака B = 3,2. На дно конвертера завалили скрап, состоящий из 70 т металлолома и 40 т продукта переработки отвальных шлаков фракции 50-350 мм, отвальный шлак состоял из металлической (60%) и шлаковой (40%) составляющей, шлаковая составляющая имела следующий состав: CaO – 40,5%; SiO₂ – 11,5%; MgO – 5,8%; Al₂O₃ – 3,5; MnO – 2,2%; Fe_общ – 19,7%. Затем рассчитывают расход извести на плавку
Q_изв = 12,5 + (0,52 2,14 293 3,2) 0,01 – 0,1 40 = 19 т.

Процесс продувки вели известными способами. Во время повалки конвертера температура составила 1658^oC, а химический состав металла и шлака следующий, %:
металл: C – 0,05; Mn – 0,06; S – 0,027;
шлак: CaO – 45,2; SiO₂ -14,1; MnO – 2,7; FeO – 24,6.

Расход извести на 4 т меньше, чем по прототипу.

Пример 2. Выплавлялась сталь марки 08пс ГОСТ 9045. На плавку необходимо 300 т жидкого чугуна, состав которого по отобранной пробе следующий: 0,54% Si; 0,13% Mn; 0,026% S. Затем для данной марки стали выбирают необходимую основность шлака, в данном случае B-3,5. На дно конвертера заваливали скрап, состоящий из 93 т металлолома и 20 т продукта переработки отвальных шлаков фракции 50-350 мм. Отвальный шлак состоял из металлической (60%) и шлаковой (40%) составляющих, шлаковая составляющая имела состав: CaO – 38,4%; SiO₂ – 10,7%; MgO – 6,4%; Al₂O₃ – 2,9%; MnO – 3,1%; Fe_общ – 21,4%. Затем рассчитали расход извести на плавку
Q_изв = 12,5 + (0,54 2,14 300 3,5) 0,01 – 0,1 20 = 22,5 т.

Процесс продувки вели известными способами. Во время повалки конвертера произвели измерение температуры, которая составила 1663^oC, и отобрали пробы металла и шлака. Химический состав металла: C – 0,03%; Mg – 0,05%; S – 0,023%; шлака CaO – 46,8%; SiO₂ – 13,1%; MnO – 3%; FeO – 25,4%. Расход извести на 2 т меньше, чем по прототипу.

Опытные плавки показали, что при данном способе выплавки стали стойкость конвертера повышается до 5% за счет повышенного содержания окислов магния, которые снижают вредное воздействие шлака на огнеупорную футеровку. Кроме того, улучшается экологическая обстановка за счет переработки отвальных шлаков, улучшается процесс шлакообразования за счет использования в начальный период продувки сформированного высокоосновного шлака, содержащегося в шлаковой составляющей продукта переработки отвальных шлаков.

Формула изобретения

Способ производства стали в кислородном конвертере, включающий загрузку металлолома, извести, заливку чугуна, продувку ванны газообразным окислителем, отличающийся тем, что дополнительно производят загрузку железосодержащего продукта переработки отвальных шлаков, состоящего из металлической – 60% и шлаковой – 40% составляющих, причем шлаковая составляющая содержит оксиды кальция, кремния, магния, алюминия, марганца и железа, при этом расход извести определяют из выражения
Qизв = 12,5 + ([Si]чуг x 2,14 x Qчуг x В) х 0,01 – 0,1 х Qшл,
где [Si]чуг – содержание кремния в чугуне, %;
Qчуг – расход жидкого чугуна, т;
В – основность шлака, необходимая для получения выплавляемой марки стали;
Qшл – расход железосодержащего продукта переработки отвальных шлаков,
12.5, 2.14, 0.01, 0.1 – эмпирические коэффициенты, полученные опытным путем.