Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В КОНВЕРТЕРЕ

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

Известен способ выплавки стали в кислородном конвертере, включающий завалку лома, заливку чугуна, продувку металла кислородом. В период возраста футеровки менее 25% компании начинают продувку металла кислородом при положении фурмы относительно спокойной ванны 50-55 калибров и давлении кислородной струи на металл 4,7-7,0 ГПа. Через 3-6% времени продувки давление кислородной струи увеличивается и далее увеличивается каждые 1-3% времени продувки по формуле Δ_D=0,0153·τ^2,2715+13,075, где Δ_D - величина увеличения давления по отношению к предыдущему значению, %; τ - время кислородной продувки. После израсходования кислорода 8-12 м³/т фурму устанавливают в рабочее положение [Патент RU 2126840, МПК С21С 5/28, С21С 5/32, 1999].

Недостатками данного способа являются: высокий уровень потерь железа со шлаком, повышенный расход кислорода, а также высокое количество переокисленных плавок (содержание кислорода в металле более 1000 ppm) из-за отсутствия контроля содержания углерода в металле в конце продувки.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ выплавки стали в конвертере, включающий загрузку в конвертер шихты, содержащей жидкий чугун и лом, продувку расплава кислородом, снижение интенсивности подачи кислорода в конце продувки, ввод измерительной фурмы (ИФ), доводку при необходимости плавки по температуре и содержанию углерода. ИФ вводят для измерения температуры металла и содержания углерода. Момент ввода ИФ определяют по формуле: А=(60,0-62,5)+В, где А - количество израсходованного кислорода на плавку, %; В - доля лома в шихте плавки, %; (60,0-62,5) - эмпирические коэффициенты [Патент RU 2125100, МПК С21С 5/35, 1999].

Недостатками данного способа являются: высокий уровень потерь железа со шлаком, повышенный расход кислорода, увеличенное время выплавки стали из-за затрат времени на изменение давления кислорода регулирующим клапаном и проведения дополнительных операций при сниженном расходе кислорода, а также невысокая точность производимого замера температуры и содержания углерода из-за непрекращающейся подачи кислорода.

Технический результат изобретения - уменьшение потерь железа со шлаком, снижение расхода кислорода, уменьшение количества переокисленных плавок.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе производства стали в кислородном конвертере, включающем загрузку в конвертер шихты, содержащей жидкий чугун и лом, продувку металла кислородом через фурму, изменение интенсивности подачи кислорода по ходу продувки, ввод измерительной фурмы и осуществление ею измерения температуры металла и содержания в нем углерода при необходимости доводку плавки по температуре и содержанию углерода, согласно изобретению во время продувки измеряют состав отходящих газов, ввод измерительной фурмы осуществляют при прекращенной продувке расплава кислородом, а момент ввода измерительной фурмы определяют по снижению содержания в отходящих газах монооксида углерода со скоростью не менее 1% в секунду и увеличению содержания в отходящих газах кислорода со скоростью не менее 0,3% в секунду.

Продувку металла кислородом начинают при положении фурмы относительно уровня спокойной ванны 2,8-2,2 метра и интенсивности продувки расплава кислородом 1100-1200 м³/мин, затем после израсходования кислорода в количестве 15-17,5 тыс.м³ фурму опускают до уровня 2,2-1,6 метра от уровня спокойной ванны, а интенсивность продувки расплава кислородом устанавливают 1200-1300 м³/мин.

Сущность предложенного способа заключается в следующем.

Ввод измерительной фурмы осуществляют при прекращенной продувке расплава кислородом для повышения точности замера температуры и содержания углерода.

Экспериментально установлено, что снижение содержания в отходящих газах монооксида углерода со скоростью не менее 1% в секунду при одновременном увеличении содержания в отходящих газах кислорода со скоростью не менее 0,3% в секунду свидетельствует о том, что в расплаве достигнуто требуемое содержание углерода (порядка 0,05-0,07%).

Продувка металла кислородом при положении фурмы относительно уровня спокойной ванны более 2,8 метра или снижении интенсивности продувки ниже уровня 1100 м³/мин не позволяет обеспечить стабильное усвоение кислорода расплавом. Продувка металла кислородом при положении фурмы относительно уровня спокойной ванны менее 2,2 метра или повышении интенсивности продувки выше 1200 м³/мин приводит к повышенному угару железа.

Снижение положения уровня фурмы после израсходования кислорода в количестве 15-17,5 тыс.м³ относительно уровня спокойной ванны менее 2,2 метра и увеличение интенсивности продувки до значений в диапазоне 1200-1300 м³/мин необходимо для интенсификации процесса окисления углерода при его пониженном содержании на завершающей стадии продувки.

Понижение фурмы ниже уровня 1,6 метра повышает риск ее заметалливания и прогара. Продувка при положении фурмы более 2,2 метра приводит к снижению степени усвоения кислорода.

Интенсивность продувки расплава кислородом на завершающей стадии в диапазоне 1100-1200 м³/мин позволяет получить необходимое по площади пятно входа кислорода и требуемый уровень погружения его струи в расплав.

Пример реализации способа

Предложенный способ выплавки стали был реализован в кислородно-конвертерном цехе.

В кислородный конвертер загружали лом, заливали чугун, производили продувку указанным способом. Опираясь на показания газоанализатора по составу отходящих газов (содержание монооксида углерода и кислорода), производили отсечку кислорода и замер температуры и содержания углерода измерительным зондом. В 55% случаев полученные результаты замеров позволяли сразу осуществлять выпуск металла в сталь-ковш. По существующей ранее технологии выпуск металла в сталь-ковш без додувок производился лишь в 35% случаев.

Проведенные эксперименты показали, что содержание FeO в шлаке после реализации данного технического решения было снижено на 2%, а расход кислорода снизился на 1,4 м³/т стали.

Таким образом, предложенный способ производства стали в кислородном конвертере позволяет уменьшить потери железа со шлаком, снизить расход кислорода и тем самым уменьшить количество переокисленных плавок.