способ выплавки стали в кислородном конвертере с верхней продувкой

Формула изобретения

Способ выплавки стали в кислородном конвертере с верхней продувкой, включающий завалку металлической шихты, содержащей стальной лом, заливку жидкого чугуна, продувку кислородом, введение дополнительного количества тепла и выпуск металла, отличающийся тем, что введение дополнительного количества тепла осуществляют путем ввода вертикально направленного на ванну металла лазерного луча, при этом при выплавке нелегированной стали в случае завалки стального лома в количестве более 25% от массы металлической шихты введение лазерного луча осуществляют одновременно с продувкой металла кислородом, а при выплавке высоколегированной стали с добавкой в конвертер после окончания продувки металла кислородом порций твердых легирующих материалов - после ввода каждой порции твердых легирующих материалов для их расплавления.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при производстве стали в кислородно-конвертерных цехах.

Наиболее близким по технической сути к предлагаемому способу является способ выплавки стали в кислородном конвертере (Кудрин В.А. Теория и технология производства стали: Учебник для вузов. - М.: Мир, ООО «Издательство ACT», 2003. - с.217).

Способ заключается в завалке твердого стального лома в количестве до 24-25% от массы шихты, заливке жидкого чугуна и продувке ванны кислородом сверху через многосопловую фурму, причем в начале продувки происходит плавление лома. При необходимости увеличения расхода лома проводят его предварительный подогрев в конвертере или вводят в конвертер теплоносители (уголь, кокс, газообразное топливо), которые сгорают в ходе продувки. В ОАО «Западно-Сибирский металлургический комбинат» в качестве теплоносителя используют отработанные автомобильные шины (Комшуков В.П. и др. // Сталь, 2004, №5, с.27-28).

К недостаткам указанного способа следует отнести загрязнение металла продуктами сгорания теплоносителя и невозможность выплавки высоколегированной стали, так как нельзя вводить в конвертер большое количество холодных добавок после окончания продувки.

Задачей изобретения является выплавка стали, в том числе высоколегированной, в кислородном конвертере с верхней продувкой, и при необходимости увеличение расхода стального лома.

Поставленная задача решается за счет того, что в предлагаемом способе выплавки стали в кислородном конвертере с верхней продувкой, включающем завалку металлической шихты, содержащей стальной лом, заливку жидкого чугуна, продувку кислородом, введение дополнительного количества тепла и выпуск металла, причем введение дополнительного количества тепла осуществляют путем ввода вертикально направленного на ванну металла лазерного луча, при этом при выплавке нелегированной стали в случае завалки стального лома в количестве более 25% от массы металлической шихты введение лазерного луча осуществляют одновременно с продувкой металла кислородом, а при выплавке высоколегированной стали с добавкой в конвертер после окончания продувки металла кислородом порций твердых легирующих материалов - после ввода каждой порции твердых легирующих материалов для их расплавления.

Изобретение обладает новизной, что следует из сравнения с прототипом, и изобретательским уровнем, так как явно не следует из существующего уровня техники, практически осуществимо в действующих кислородных конвертерах.

Способ выплавки стали осуществляется следующим образом.

После выпуска из конвертера предыдущей плавки производят осмотр футеровки и в случае удовлетворительного ее состояния в конвертер загружают стальной лом. Загрузку осуществляют одним или двумя совками, расход лома составляет 21-25% от массы металлической шихты и может быть большим: 25-30%. Далее производят заливку жидкого чугуна, его температура должна быть 1260-1400°С, а химический состав обычно находится в пределах, мас.%: С=3,9-4,S; Si=0,3-0,8; Mn=0,1-0,5; P 0,20; S 0,04. Затем в конвертер сверху вводят кислородную фурму и ведут продувку кислородом с чистотой >99,6% и интенсивностью 2,0-4,5 м³/мин·т). Продувку заканчивают при достижении заданного содержания углерода в металле. Длительность продувки составляет 14-18 минут, расход кислорода 52-58 м ³/т жидкой стали. Температура металла в конце продувки составляет 1620-1650°С и иногда достигает 1700°С (это зависит от химического состава стали, способа разливки стали (в изложницы или непрерывным способом), а также от применяемого в данном цехе способа внепечной обработки жидкого металла в ковше). После начала продувки в конвертер загружают первую порцию шлакообразующих (известь с плавиковым шпатом) и далее по ходу продувки еще вводят эти материалы одной-тремя порциями. Общий расход извести составляет 5-8% от массы металла, плавикового шпата - до 0,5% от массы металла. В случае, когда температура металла ниже требуемой, а содержание углерода равно заданному, подогрев металла осуществляют лазерным лучом, обладающим высокой мощностью излучения. После получения заданного содержания углерода в металле и требуемой температуры продувку заканчивают, и металл выпускают в ковш. Предпочтительнее использовать лазер с активной средой на основе стекла, активированного Nd. В этом лазере при мощности «накачки» (первичной мощности возбуждения лазера) в десятки киловатт, мощность генерированного излучения может достигать сотен мегаватт (Физическая энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия, 1990, том 2. - с.549). Если в конвертер загружено стального лома более 25% от массы металлической шихты, то одновременно с продувкой осуществляют дополнительный нагрев металла направленным на ванну лазерным лучом. При выплавке высоколегированной (легированной) стали в конвертер после окончания продувки при заданном содержании углерода загружают порциями твердые легирующие материалы и после ввода каждой порции нагревают металл лазерным лучом, расплавляя добавки. В качестве легирующих добавок используют ферромарганец, феррохром, силикомарганец, металлический алюминий, феррованадий и др. Таким образом, предлагаемый способ выплавки стали позволяет получать заданные температуру и химический состав металла при повышенном (более 25%) расходе металлического лома и выплавлять легированные стали с введением твердых легирующих материалов непосредственно в конвертер.