Способ выплавки низкоуглеродистой стали в конвертере
СПОСОБ ВЬШЛАВКЙ НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ В КОНВЕРТЕРЕ, включающий завалку лома, заливку чугуна, продувку газообразным окислителем с переменным положением фурмы, ввод шлакообразных и карбонатной марганцевой руды в процессе продувки, отличающийся тем, что, с целью улучшения техникб-экономи ческих показателей и качества стали, карбонатную марганцевую руду вводят при содержании углерода в металле 0,03-0,97% в количестве 1,0-15 кг/т. О)
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
4(51) С 21 С 5/28!
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3592407/22-02 (22) 19.05.83 (46) 15.01.85. Бюл. Ф 2 (72) Ю.А. Пак, П.И. Югов, В.A. Синельников, С.Д. Зинченко, Л.П. Климов, О.Е. Молчанов, I
В.Я. Тишков, Ю.И. М(аворонков, Г.В. Парфенов и Б.Н. Катенин (71) Центральный ордена Трудового
Красного Знамени научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина (53) 669.184.244(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
Ф 391181, кл. С 21 С 5/28, 1971.
2. Патент США К - 3412781, кл. 164-76, 1968.
3. Труды НИИЧМ. Т. 2, 1966, Изд. 1969, с. 145-155.
„SU, 1134608 А (54)(57) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ НИЗКОУГЛЕРОЛИСТОЙ СТАЛИ В КОНВЕРТЕРЕ, включающий завалку лома, заливку чугуна, продувку газообразным окислителем с переменным положением фурмы, ввод шлакообразных и карбонатной марганцевой руды в процессе продувки, о т л и ч а. ю шийся тем, что, с целью улучшения техникб-экономи.ческих показателей и качества стали, карбонатную марганцевую руду вводят при содержании углерода s металле
0,03-0,$77 в количестве 1,0-15 кг/т.. номических показателей процесса в результате повьппения качества марганцевистого шлака, являющегося сырьем для производства марганцевых ферросплавов f3) .
Известный способ характеризуется низкой производительностью конвертера из-за недостаточной скорости обезуглероживания в заключительный период продувки при выплавке ниэкоуглеродистых.сталей с содержанием 0,037 углерода и менее вследствие резкого снижения скорости массообменнык процессов в конвертерной ванне.
Целью изобретения является улучшение технико-экономических показателей и качества стали, Поставленная цель достигается тем, что согласно способу выплавки низкоуглеродистой стали в конвертере, включающему завалку лома, заливку чугуна, продувку газообразным окислителем с переменным положением фурмы, ввод шлакообраэных и карбонатной марганцевой руды в процессе продувки, карбонатную марганцевую руду вводят при содержании углерода в металле
0,03-0,07 в количестве 1,0-15,0 кг/т.
При создании изобретения исхо30 дили из положения во-первых необ9 9 ходимости ускорения массообменных процессов в конвертерной ванне в заключительный период продувки при выплавке низкоуглеродистых сталей и, во-вторых, ввода марганцовистых материалов для увеличения степени усвоения извести при переделе низкомарганцовистого чугуна. Необходимость ь ускорения массообменных процессов связана с тем, что реакция обезуглероживания при низких концентрациях углерода в конвертерной ванне лимитируется его массопереносом к месту реакции. Резкое снижение скорости окисления углерода в заключительный период продувки (0,077. углерода и менее) приводит к уменьшению интенсивности перемешивания ванны за счет обезуглероживания и дальнейшему снижению скорости обезуглероживания. Повышение степени усвоения извести обеспечивает получение шлака в конвертере более высокой основности и снижение содержания фосфора и серы в стали.
Поэтому для интенсификации обезуглероживания, получения более низких концентраций углерода и повышения основности конечности шлака ввод
»34e0a 2
Изобретение относится к черной металлургии, а именно к способам выплавки в конвертерах низкоуглеродистых сталей иэ специальных чугунов, например низкомарганцевистых.
Известен способ получения стали в конвертере с содержанием углерода менее 0,03 ер в котором, с целью ускорения процесса обезуглероживания и увеличения производительности, металл продувают до содержания
0,2-0904% углерода кислородом сверху с применением в качестве охладителя лома в завалку, окатьппей, железной руды в таком количестве, которое обеспечивает к .моменту достижения указанных концентраций углероо да температуры 1600-1630 С. Во второй период плавки ванну продувают смесью кислорода с углекислотой с соотношением углекислоты к кислороду . (1-1, 5): У -3, 5) $1j .
Однако необходимость производства углекислоты, подвод ее и введе ние в конвертер требует больших капитальных вложений и обусловливает ухудшение технологичности процесса.
Известен способ выплавки низкоуглеродистой стали в конвертере, в котором для обеспечения остаточного содержания марганца на выпуске
0,107 в шихту добавляют марганцевую руду или жидкий чугун с достаточно высоким содержанием марганца (2) .
Недостатком данного способа— низкая скорость обезуглероживания в заключительный период продувки, когда содержание углерода в ванне ниже критических 0,20-0,257. и скорост, окисления углерода резко снижается.
Добавка марганцевой руды в шихту не оказывает влияния на скорость обезуглероживания в заключительный период продувки при выплавке низкоуглеродистых сталей.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ выплавки стали в конвертере, включающий завалку лопа, заливку чугуна, продув. ку газообразным окислителем с переменным положением фурмы, ввод шлакообразующих и карбонатной марганцевой руды в процессе продувк г.- Согласно известному способу ввод карбонатной марганцевой руды осуществляют в начальный период плавки. Основной целью указанного технологического приема является улучшение технико-эко з 113 карбонатной марганцевой руды осуществляют при содержании 0,03-0,07% углерода в металле. Необходимо вводить именно карбонатные марганцевые руды, так как их присадка в ванну конвертера, когда скорость обезуглероживания низка, позволяет интенсифицировать массоперенос и процесс обезуглероживания за счет С02, образующейся при разложении МпСО .
Образующаяся СО при температурах конвертерного процесса является активным окислителем углерода. Кроме того, это снижает парциальное давление азота в полости конвертера в момент, когда поглощение азота и его усвоение металлом протекает наиболее интенсивно, что в конечном итоге снижает концентрацию азота в металле по окончании продувки и в готовой стали.
Температура разложения карбоната марганца равна 650 С. о
Карбонаты марганца, попадая в конвертер, от термического удара растрескиваются, быстро разлагаются и усваиваются ванной. Молекулы М00, образующиеся от разложения МпС0 способствуют более полному усвоению извести шлаком, увеличению основности шлака и снижению содержания фосфора и серы в стали.
Ввод обычной окисной руды в конвертер, вместо карбонатной марганцевой руды, хотя и повышает степень усвоения извести за счет ввода в ее составе окислов марганца, однако не может обеспечить интенсивное обезуглероживание в заключительном периоде продувки при выплавке низкоуглеродистых марок сталей и получение более низких концентраций углерода в металле по окончании про. дувки.
Карбонатные марганцевые руды необходимо вводить в конвертер при содержании 0,03-0,07% углерода в металле.
Ввод карбонатной марганцевой руды при содержании углерода в металле менее 0,03 не рекомендуется вследствие того, что не обеспечивается эффективное снижение концентрации углерода в конце продувки.
Ввод карбонатной марганцевой руды при содержании углерода более 0,07 нецелесообразен, так как скорость обезуглероживания еще достаточно велика и ввод руды не приводит
4608 4
5
10 5
50 к снижению содержания углерода в металле.
Для получения низких концентраций углерода в металле (менее 0,03%) необходимо продувать кислородом менее
4 мин после ввода карбонатной марганцевой руды, так как в противном случае резко повышается окисленность шлака в конвертере и потери металла со шлаком, что приводит к снижению. выхода стали. Кроме того, повышенная окисленность металла приводить к увеличению угара раскислителей, повышению неметаллических включений в стали и ухудшению качества выплавляемой стали.
Расход карбонатной марганцевой ру. ды должен быть в пределах 1,015,0 кг/т. Расход капбонатной марганцевой руды менее 1,0 кг/т не обеспечивает эффективного снижения содержания углерода в металле вследствие недостаточного его воздействия на процессы массопереноса и скорость обезуглероживания. При расходе карбонатной марганцевой руды более
15 кг/т эффективность ее использования резко снижается при одновременном увеличении количества шлака и, следовательно, угара железа в шлак, а также ухудшением тепловогс баланса плавки вследствие эндотермической реакции разложения карбоната марганца.
Таким образом, принципиальным отличием предлагаемого способа выплавки стали от известных является ввод карбонатной марганцевой руды при содержании 0,03-0,07 углерода в металле в количестве 1,015,0 кг/т, что позволяет интенсифицировать процесс обезуглероживания в заключительный период продувки как вследствие ускорении массопереноса в конвертерной ванне, так и действия С02 как сильного окислителя углерода, а окислы марганца повьппают степень усвоения извести и основанность шлака. Кроме того; ввод карбонатной марганцевой руды приводит к снижению окисленности металла и шлака и уЮеньшению концентрации азота в готовой стали.
Интенсификация процесса обезуглероживания в заключительный период продувки и снижение потерь металла со шлаком приводит к увеличению производительности, а снижение содержания углерода в низкоуглеродистой
1134 стали и повышение основности конечного шлака приводит к улучшению качества выплавляемой низкоуглеродистой стали, например электротехнической, за счет повышения магнитных
5 свойств.
Опробование способа выплавки низкоуглеродистой стали в конвертере проводили в 350-тонных конвертерах
Череповецкого металлургического заво- )O да, при этом использовали низкомарганцовистый чугун с содержанием марганца 0,25Х. Продувку проводили
4-х сопловой фурмой с переменным положением ее над уровнем спокойной ванны и расходом кислорода 700800 нмз /мин.
Пример 1. В 350-тонный конвертер присаживали 5 т извести, заваливали 130 т лома, присаживали еще 8 т извести и сливали 270 .т чугуна с содержанием 0,25Х марганца и температуре 1400 С, после чего
9 начинали продувку. В процессе продувки порциями по 2- 4 т на 2 4,6,8-й минутах продувки присадили 16 т извести. При содержании 0,05Х угле. рода в металле присадили 3,5 т карбонатной марганцевой руды (10 кг/т) с содержанием,X: МпСО 56, 5102 12
Н О 14, F е20 3, А1<0> 5", СаО 8, Ng0 2. После ввода карбонатной марганцевой руды расплав продули
2,5 мин и закончили продувку при содержании, Х: углерод 0,015, марганец 0,08, сера 0,010; фос35 фор 0,004, азот 0,002 при 1640 С.
При содержании еО в шлаке 18,0Х основность составила 4,2.
Раскисление проводили в ковше присадками 1,6 т металлического марганца, 3,0 т ферросилиция и 0,5 т алюминия. Полученную сталь продували 10 мин аргоном и разливали на
ИНЛЗ. Получили электротехническую
45 сталь с магнитными свойствами, соответствующими" стали марки 2012, следующего химического состава,X: углерод 0,016 марганец 0,36, кремний 0,39, фосфор 0„006, се50 ра 0,010, алюминий 0,008, медь 0,05 хром 0,02", никель 0 06 и азот 0,003.
608 6
Магнитные свойства стали:
Удельные потери P1 = 5,9 вт/кг
МагHHTHBH индукция В2 = 1, 63
Общий расход на плавку составил:
29 т извести, 130 т лома, 270 т чугуна, 3,5 т карбонатной марганцевой руды (10 кг/т), 21300 нт кислорода, Выход стали 91,3Х. е В таблице приведены технологичес1 кие показатели плавок, проведенных по предложенному способу выплавки стали, аналогично примеру 1, но с изменением количества и момента присадки карбонатной марганцевой руды в процессе продувки, а также текущих плавок в конвертерном цехе при выплавке электротехнических-. сталей, технология которой выбрана как базовый объект для расчета эффективности предложенного способа выплавки низкоуглеродистой стали в конвертере. !
Опробование предложенного способа выплавки стали из низкомарганцовистого чугуна в кислородных конвертерах показывает, что ввод карбонатной марганцевой руды при достижении 0,03-0,07Х углерода в металле в количестве 1,Р-15,0 кг/т позволит повысить производительность и. качество стали за счет ускорения рафинировочных процессов и повышения магнитных свойств выплавляемой стали вследствие получения более низких содержаний углерода, серы и азота в стали.
Результаты проведенных плавок по предложенному способу, в сравнении с действующей в конвертерном цехе
ЧерМЗ технологией, выплавки динамной стали показывают (см. табл.), что внедрение предлагаемого способа позволяет повысить выход стали на 1,0%, снизить содержание углерода и азота соответственно на 0 018 и 0,003Х и за счет этого повысить уровень магнитных свойств стали.
Общий экономический эффект в расчете на каждую тонну выплавляемой стали составит 44,9 руб.
1134608
1
1
1 о о
И о О
° \ о л
О м
С»4
Х ccj х K
4 Д
О Ф с О
in л « сО м
С 4
1 1 с
cd х
Э
1 о и
p, »»
С0 л
Z o а СО
° \ л а С1
С4
СЯ л О
4 Х
О Д
Ц 4 о м\ О м
СМ
I«»» 2 хo
Д л хо
О О л
ch м
С«4
Э I
Е 1
1 Е
1 и
I Х
ОЬ л о
E I
Э Ф 1
E" и у х
Ц о
»»о
О о х о
Д л
4О о
О
»О м
Г4
С4 СО л л
СО М
С4
С-)
В . х с 4 О! х o l
Д Ф
4O Z
I Е !
М о
I
E !
1 Х
СЧ
jjj
1:(О
>х о
ljj
Э
«Х х
cd
О
cd .Е о ю О
С Ъ
СЧ
С4 л л м
С4 с :
Ц
Э
Е I
Е»»»
CO хо
Д
L Ю о м\ О
c»j о г
О» сО 3
С»4
С 4 л
»О
>х о х
cd х о
Ю
О
cd
М
В о сс!
Е»
Х
1 о
I
1 E" !
I ЕС
I л
CV о о
С»!
СМ
00 м
° »
Ch Ф
О\ л
I I
I сб I
f (jj 1
Е Э I
I
О о
С»4
С»4 å л хo
Д л
4» O
М С1 л
СО
1 Е о о
c»j с»с
СсЪ
О1 О
° » л а с4 Ф л л л
СЧ м с л
Ф СО
jd е с
f» и ф » .о х о
Е» о
И
С4
<Ю РЪ
f» Е-» х л
4 э х
K «7
Щ
cd
Х о а
Ф 3»
О Н
cjJ А х х v
Са О
М
О. щ
Э О х о и и о л
Щ
L( о
О о
Ц и х
Х
t( о х и
Щ
О»
О
ЮЪ
iC»
Р»
Э В х о х
Й
D. 4
Ф î
Ц л о х
u j=
1 1
u g
Е» О Э Ф 1 жо ЕЦ I
Д I
4o jjj
1 .!с3 1 о
»» м
ОC е о Е о и л О о о о о м л л ° » л о о о о
an
o e e м о
o o o a л л л л
o o o o (. Ь о и а а сч о о о î е л л о о о о
О1 м
o л м
О О О О л л л о о о о
О1
О Ю а сч о о с о л ° » л о o o o
С!1
3/Ъ
oo а сч — o
О Î О О л л л л о о о о (:Ь о
e o cn
О С4 о о о м
° » л л л
o o o
О1
С 4 м м о с о о с м
6» л л л о о о
Ch м о м т» o м
О О О с1 л л л л о о о
СЬ
° л л с6 х
jjj Д
f Э
CJ f е о
М О И
° !С! х cj Ф
cjj x
3 A и х ц
Д O Е Ф
Ф I5 1-Е Х с:(u < о х;.
Са X сО л ь
ЧЭ
° » о
»О
° »
»О л о О л