Способ выплавки стали в конвертере

 

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к выплавке стали в конвертере из ванадиевого чугуна. Технический эффект при использовании изобретения заключается в повышении производительности и упрощения процесса выплавки стали и получения пятиокиси ванадия. Способ выплавки стали в конвертере включает подачу металлолома в конвертер, заливку в него ванадиевого чугуна, продувку расплава кислородом сверху через погружную многосопловую фурму, изменение расхода кислорода и времени продувки расплава, определение содержания углерода в расплаве, а также слив расплава из конвертера с оставлением в нем шлака. При сливе расплава в конвертере оставляют весь шлак и определяют содержание углерода в расплаве. После слива расплава в конвертер заливают следующую порцию ванадиевого чугуна на оставшийся шлак. Расход кислорода и длительность продувки расплава в период следующей плавки уменьшают от соответствующих значений в период первой плавки в конвертере на величину Q_n= K₁Q₁C_нач/nC_кон, _n= K₂₁C_нач/nC_кон, где Q_n - уменьшение расхода кислорода в n-й плавке после первой, м³/мин т расплава; _n - уменьшение времени продувки в n-й плавке после первой минуты; Q₁ - расход кислорода в первой плавке, м³/мин т расплава; ₁ - время продувки первой плавки, мин; С_нач - содержание углерода в заливаемом чугуне, %; С_кон - содержание углерода в сливаемом расплаве после n-й плавки,% ; n - число последовательно выплавляемых плавок в конвертере, n = 1...6, безразмерное; К - эмпирический коэффициент, характеризующий физико-химические закономерности процесса выплавки стали, равный 0,007 - 0,22 при n 2, безразмерный; К - эмпирический коэффициент, характеризующий физико-химические закономерности окисления углерода, содержащегося в чугуне, равный 0,01 - 0,7 при n 2, безразмерный. 1 табл.

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к выплавке стали в конвертере из ванадиевого чугуна.

Наиболее близким по технической сущности является способ выплавки стали в конвертере, включающий подачу металлолома в конвертер, заливку в него ванадиевого чугуна, продувку расплава кислородом сверху через погружную многосопловую фурму, а также слив полупродукта в сталеразливочный ковш. Шлак сливают в шлаковозный ковш. Затем полупродукт заливают в другой конвертер, в котором выплавляют сталь необходимого химического состава посредством продувки полупродукта кислородом сверху через погружную многосопловую фурму. При этом в слитом шлаке получают пятиокись ванадия V₂O₅.

(См. "Технология производства стали в современных конвертерных цехах". С.В. Колпаков и др. М.: Машиностроение, 1991, с. 150 - 152).

Недостатком известного способа является сложность процесса выплавки стали. Это объясняется необходимостью повторной продувки расплава или полупродукта в другом конвертере, на что требуется дополнительное время. Кроме того, для определения необходимого содержания углерода в полупродукте необходимо несколько повалок конвертера. При этом не обеспечивается необходимое содержание пятиокиси ванадия V₂O₅ в сливаемом шлаке. Сказанное приводит к снижению производительности процесса выплавки стали и получения пятиокиси ванадия.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в повышении производительности и упрощении процесса выплавки стали и получения пятиокиси ванадия.

Указанный технический эффект достигается тем, что способ выплавки стали в конвертере включает подачу металлолома в конвертер, заливку в него ванадиевого чугуна, продувку расплава кислородом сверху через погружную многосопловую фурму, изменение расхода кислорода и времени продувки расплава, определение содержания углерода в расплаве, а также слив расплава из конвертера с остановлением в нем шлака.

При сливе расплава в конвертере оставляют весь шлак и определяют содержание углерода в расплаве. После слива расплава в конвертер заливают следующую порцию ванадиевого чугуна на оставшийся шлак, а расход кислорода и длительность продувки расплава в период следующей плавки уменьшают от соответствующих значений в период первой плавки в конвертере на величину: Q_n= K₁Q₁C_нач/nC_кон, _n= K₂₁C_нач/nC_кон, где Q_n - уменьшение расхода кислорода в n-й плавке после первой, м³/минт расплава; _n - уменьшение времени продувки в n-й плавке после первой, мин; Q₁ - расход кислорода в первой плавке, м³/минт расплава; ₁ - время продувки первой плавки, мин; C_нач - содержание углерода в заливаемом чугуне, %; C_кон - содержание углерода в сливаемом расплаве после n-й плавки, %; n - число последовательно выплавляемых плавок в конвертере, n = 1 ... 6, безразмерное;
K₁ - эмпирический коэффициент, характеризующий физико-химические закономерности процесса выплавки стали, равный 0,007 - 0,22 при n 2, безразмерный;
K₂ - эмпирический коэффициент, характеризующий физико-химические закономерности окисления углерода, содержащегося в чугуне, равный 0,01 - 0,7 при n 2, безразмерный.

Повышение производительности и упрощение процесса выплавки происходят вследствие устранения необходимости перелива расплава в другой конвертер и связанных с этим потерь теплосодержания расплава. При этом устраняется необходимость нескольких повалок конвертера для определения содержания углерода в расплаве. Сказанное приводит к сокращению времени процесса выплавки стали и повышению его производительности.

Последовательная заливка ванадиевого чугуна на оставшийся весь шлак от предыдущих плавок приводит к повышению содержания в нем пятиокиси ванадия до необходимых повышенных значений. При этом вследствие наличия кислорода в виде оксидов в шлаке от предыдущих плавок снижается расход кислорода на продувку в первом периоде, что в свою очередь обуславливает сокращение длительности продувки.

Число последовательно выплавляемых плавок в конвертере в пределах 1 - 6 объясняется тем, что при больших значениях количество шлака, остающегося в конвертере, будет превосходить допустимые пределы.

Указанный диапазон устанавливают в прямой зависимости от емкости конвертера.

Диапазон значений эмпирического коэффициента K₁ в пределах 0,007 - 0,22 объясняется физико-химическими закономерностями выплавки стали в конвертере из ванадиевого чугуна. При меньших значениях не будет обеспечиваться необходимая интенсивность окисления углерода и сгорание CO и CO₂. При больших значениях будет происходить угар железа в конвертере.

Указанный диапазон устанавливают в прямой зависимости от емкости конвертера.

Диапазон значений эмпирического коэффициента K₂ в пределах 0,01 - 0,7 объясняется физико-химическими закономерностями окисления углерода до CO и далее до CO₂. При меньших значениях содержание углерода в сливном расплаве будет превосходить допустимые значения. При больших значениях будут происходить угар железа и выбросы шлака и расплава из конвертера.

Указанный диапазон устанавливают в прямой зависимости от емкости конвертера.

Анализ научно-технической и патентной литературы показывает отсутствие совпадения отличительных признаков заявляемого способа с признаками известных технических решений. На основании этого делается вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

Ниже дан вариант осуществления изобретения, не исключающий другие варианты в пределах формулы изобретения.

Способ выплавки стали в конвертере осуществляют следующим образом.

Пример. В конвертер подают металлолом и заливают в него ванадиевый чугун, продувают расплав кислородом сверху через погружную многосопловую фурму. При этом изменяют расход кислорода и время продувки расплава. После продувки производят одну повалку конвертера и определяют содержание углерода в расплаве, сливают расплав из конвертера в сталеразливочный ковш и оставляют в конвертере весь шлак.

После слива расплава в конвертер заливают следующую порцию ванадиевого чугуна необходимого количества на оставшийся шлак. В период следующей плавки уменьшают от соответствующих значений в период первой плавки в конвертере расход кислорода и время продувки на величину.

Q_n= K₁Q₁C_нач/nC_кон,
_n= K₂₁C_нач/nC_кон,
где Q_n - уменьшение расхода кислорода в n-й плавке после первой, м³/минт расплава;
_n - уменьшение времени продувки в n-й плавке после первой, мин;
Q₁ - расход кислорода в первой плавке, м³/минт расплава;
₁ - время продувки первой плавки мин;
С_нач - содержание углерода в заливаемом чугуне, %;
С_кон - содержание углерода в заливаемом расплаве после n-й плавки, %;
n - число последовательно выплавляемых плавок в конвертере, n = 1 ... 6, безразмерное;
K₁ - эмпирический коэффициент, характеризующий физико-химические закономерности процесса выплавки стали, равный 0,007 - 0,22 при n 2, безразмерный;
K₂ - эмпирический коэффициент, характеризующий физико-химические закономерности окисления углерода, содержащегося в чугуне, равный 0,01 - 0,7 при n 2, безразмерный.

В процессе последующих плавок, несмотря на последовательное увеличение объема накапливаемого шлака, достигается предлагаемыми приемами повышение содержания пятиокиси ванадия V₂O₅ в шлаке.

В таблице приведены примеры осуществления способа с различными технологическими параметрами.

Применение изобретения позволяет получать шлак с увеличенным до необходимых пределов содержанием в нем пятиокиси ванадия в условиях одноразовой продувки и повалки конвертера, что приводит, кроме того, к повышению производительности процесса выплавки стали.

Формула изобретения

Способ выплавки стали в конвертере, включающий подачу металлолома в конвертер, заливку в него ванадиевого чугуна, продувку расплава кислородом сверху через погружную многосопловую фурму, определение содержания углерода в расплаве, а также слив стали из конвертера с оставлением в нем шкала, отличающийся тем, что при сливе расплава в конвертере оставляют весь шлак и определяют содержание углерода в расплаве, после слива расплава в конвертер заливают следующую порцию ванадиевого чугуна на оставшийся шлак, а расход кислорода и длительность продувки расплава в период следующей плавки уменьшают от соответствующих значений в период первой плавки в конвертере на величину
Q_n= K₁Q₁C_нач/nC_кон,
_n= K₂₁C_нач/nC_кон,
где Q_n - уменьшение расхода кислорода в n-й плавке после первой, м³/мин т расплава;
_n - уменьшение времени продувки в n-й плавке после первой мин;
Q₁ - расход кислорода в первой плавке, м³/мин т расплава;
₁ - время продувки первой плавки, мин;
C_нач - содержание углерода в заливаемом чугуне, %;
C_кон - содержание углерода в сливаемом расплаве после n-й плавки, %;
n - число последовательно выплавляемых плавок в конвертере, n = 1 ... 6, безразмерное;
K₁ - эмпирический коэффициент, характеризующий физико-химические закономерности процесса выплавки стали, равный 0,007 - 0,22 при n 2, безразмерный;
K₂ - эмпирический коэффициент, характеризующий физико-химические закономерности окисления углерода, содержащегося в чугуне, равный 0,01 - 0,7 при n 2, безразмерный.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2