способ охлаждения плавки в конвертере

Формула изобретения

1. Способ охлаждения плавки в конвертере, включающий присадку на перегретый металл со шлаком углеродсодержащего материала для охлаждения металла до заданной температуры выпуска плавки, отличающийся тем, что содержание углерода в углеродсодержащем материале составляет 40-95%, а его расход 0,3-3,0 кг/т стали.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в период охлаждения плавки осуществляют донное перемешивание металла нейтральным газом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к производству стали в кислородных конвертерах.

Известен способ охлаждения плавки в конвертере, включающий присадку в конвертер охладителя в виде мелкого чистого лома, извести или известняка (Кудрин В.А. Металлургия стали, изд. 2-е. М.: Металлургия, 1989, с. 282).

Недостатком данного способа является сложность в организации охлаждения плавки при использовании мелкого лома. В этом случае задействуются краны, которые в режиме ожидания держат на весу многотонные совки с находящимися в них малым количеством лома для охлаждения, при этом вес лома - охладителя составляет обычно 2,50 - 3,75% от веса металлозавалки в конвертере. В результате это оказывается нетехнологично по условиям организации производства, приводит к потере производительности конвертера из-за сбоя ритма подачи совков с ломом и их загрузки, в связи с создающимся дефицитом свободных совков.

Использование в качестве охладителя извести или известняка также оказывается неэффективным способом охлаждения плавки, так как приводит к значительному увеличению времени на охлаждение, что увеличивает цикл плавки, снижает производительность конвертеров, стойкость футеровки и ведет к экономически необоснованному перерасходу присаживаемых материалов в конвертер, что повышает себестоимость стали.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ охлаждения плавки, включающий присадку на перегретый металл со шлаком углеродсодержащего материала для охлаждения металла до заданной температуры выпуска плавки (Технологическая инструкция ТИ-230-К320-89 "Выплавка, внепечная обработка и разливка конвертерной стали", г. Днепродзержинск, 1989, с. 8 - 12).

Недостатком данного способа является неэффективность процесса охлаждения вследствие низкой скорости охлаждения, что приводит к увеличению времени на процесс охлаждения и снижению при этом производительности конвертеров и снижению стойкости футеровки. Вследствие нерегламентированного режима использования углеродсодержащего материала снижается выход металла, остается высокая окисленность шлака, что приводит к повышенному расходу раскислителей и легирующих, вынужденному повышенному расходу сыпучих материалов в виде охладителей.

Технический результат изобретения заключается в увеличении производительности конвертеров, стойкости футеровки, увеличении выхода металла, снижении расхода раскислителей, легирующих и сыпучих материалов.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе охлаждения плавки в конвертере, включающем присадку на перегретый металл со шлаком углеродсодержащего материала для охлаждения металла до заданной температуры выпуска плавки, согласно изобретению содержание углерода в углеродсодержащем материале составляет 40 - 95%, а его расход 0,3 - 3,0 кг/т стали.

Кроме того, в период охлаждения плавки осуществляют донное перемешивание плавки нейтральным газом.

Сущность заявляемого предложения заключается в следующем.

В условиях охлаждения плавки в диапазоне температур, превышающих заданные значения на 10 - 20^oC, регламентированный режим присадки углеродсодержащих материалов приводит к вспениванию шлака.

В самом шлаке на границе шлак-углеродсодержащий материал интенсивно протекает эндотермическая реакция взаимодействия углерода, присаживаемого материала, с окислами шлака, сопровождаемая поглощением теплоты из шлакового расплава, а именно из зон, где осуществляется реакция раскисления и близлежащим к ним. Вследствие снижения температуры шлакового расплава в тепловой системе шлак-металл происходит ее выравнивание по температуре и перерасход избыточного количества тепла от более горячего металла к более холодному шлаку.

В результате температура металла снижается.

Для эффективной реализации предлагаемого технического решения перед присадкой охладителя необходимо иметь готогенный, жидкоподвижный шлак.

Кроме охлаждения плавки, при регламентированном режиме использования углеродсодержащего материала, происходит эффективное снижение окисленности шлака, что сопровождается увеличением выхода металла, повышается вязкость шлака, что в итоге благоприятно сказывается на снижении скорости износа футеровки конвертера и расходе присаживаемых в ковш на плавку раскислителей и легирующих. Отсутствие использования на охлаждение извести и известняка приводит к их экономии.

Расход присаживаемых углеродсодержащих материалов в регламентированном режиме для охлаждения плавки определяется в зависимости от содержания в нем углерода и необходимой температуры охлаждения. Так, при использовании материалов, имеющих высокое содержание углерода, приближающееся к максимальным значениям отраженных в заявляемом техническом решении, наиболее целесообразно осуществлять расход охладителя ориентируясь на минимальные значения. При использовании материалов с минимальными значениями углерода расход следует осуществлять приближаясь к максимальным значениям.

Как показали многочисленные промышленные эксперименты, для достижения высоких показателей конечных технологических параметров необходимо строгое выполнение регламентированных значений заявляемого технического решения.

Так, при использовании углеродсодержащих материалов с содержанием углерода менее 40% приводило к увеличению времени охлаждения плавки, увеличению цикла плавки и скорости износа футеровки конвертера.

Использование углеродсодержащих материалов с содержанием углерода более 95% не приводило к существенному или дополнительному повышению скорости охлаждения плавки.

Присадка углеродсодержащих материалов с расходом менее 0,3 кг/т приводила к увеличению времени охлаждения плавки, цикла плавки, повышению скорости износа футеровки.

Присадка углеродсодержащих материалов с расходом более 3,0 кг/т не приводила к существенному или дополнительному повышению скорости охлаждения плавки и лишь повышала себестоимость стали.

Таким образом, принципиальным отличием заявляемого технического решения является использование углеродсодержащего материала с регламентированным содержанием углерода (содержание углерода 40 - 95%), с его регламентированным расходом (расход углеродсодержащего материала 0,3 - 3,0 кг/т) и осуществлением в процессе охлаждения плавки технологической операции: донное перемешивание металла нейтральным газом.

Для оценки данного способа была проведена серия опытных плавок в соответствии с заявляемым предложением и прототипом.

Пример осуществления предлагаемого способа (соответствует в таблице примеру 1).

В 350-т конвертере выплавили металлический полупродукт для производства стали 3 сп следующего химического состава, %: углерод 0,07; марганец 0,07; сера 0,020; фосфор 0,010.

Температура металла на повалке конвертера 1670^oC, что составляло превышение на 20^oC от заказанной перед продувкой.

Для охлаждения плавки в конвертер присадили коксик (содержание углерода 90%) в количестве 188 кг (1 кг/т стали). Через 1,5 мин осуществили замер температуры металла. Температура металла составила 1650^oC. Слили плавку, присадив 0,3 т коксика; 1,8 т силикомарганца и 0,7 т ферросилиция, алюминия 0,48 т.

Результаты опытных плавок в 350-т конвертере в соответствии с заявляемым способом охлаждения плавки, а также плавки в соответствии с технологией прототипа приведены в таблице, при охлаждении металла, перегретого на 20^oC от заданной температуры на повалке.

Сравнительный анализ двух способов показал, что при осуществлении предлагаемой технологии с соблюдением заявляемых технологических параметров обеспечивалось скоростное охлаждение плавок, что приводило к сокращению цикла плавки, снижению скорости износа футеровки, повышению выхода металла, сокращению расхода извести, известняка, ферросплавов и раскислителей.