Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В КОНВЕРТЕРЕ

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к выплавке стали в кислородном конвертере.

Известен способ выплавки стали в конвертере, включающий завалку лома, заливку чугуна, загрузку флюсов, продувку расплава металла газообразным окислителем, отбор пробы металла и шлака на химический анализ, замер температуры металла, анализ, корректировку того или иного параметра плавки при необходимости, выпуск металла, слив шлака, осмотр и подготовку конвертера к очередной плавке [Бигеев A.M., Бигеев В.А. Металлургия стал. Теория и технология плавки стали. Учебник для вузов, 3-е изд., перераб. и доп. - Магнитогорск: МГТУ, 2000. - 544 с.]. Сыпучие материалы - известь, плавиковый шпат, железорудные или комплексные, предварительно подготовленные шлакообразующие материалы подают по ходу продувки, обычно в первой ее половине. В ряде случаев часть извести (20-40%) загружают после завалки лома. Данный способ по технической сущности и получаемым результатам является наиболее близким аналогом (прототипом) к предлагаемому способу. Недостатком прототипа является пониженная стойкость рабочего слоя футеровки и шлакового гарнисажа, повышенные потери металла со шлаком, ограниченные показатели по удалению серы и фосфора, а также образование металлических настылей на кислородных фурмах.

Задача изобретения состоит в улучшении шлакового режима конвертерной плавки, повышении износоустойчивости гарнисажного слоя футеровки.

Технический результат, достигаемый в заявленном изобретении, состоит в обеспечении стабилизации процесса шлакообразования, увеличении стойкости футеровки конвертера, предотвращении образования металлических настылей на кислородных фурмах, улучшении дефосфорации и десульфурации металла.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе выплавки стали в конвертере, включающем завалку лома, заливку чугуна, загрузку флюсов, продувку расплава металла газообразным окислителем, отбор пробы металла и шлака на химический анализ, замер температуры металла, анализ, выпуск металла, слив шлака, осмотр и подготовку конвертера к очередной плавке, согласно изобретению, в качестве одного из флюсов в конвертер присаживают смесь из серпентинита и магнезита, содержащую компоненты при следующем соотношении (мас. %): MgO≥40; СаО≤5; SiO₂≤40; Fe₂O₃≤8; Аl₂O₃≤1; Н₂O≤2; потери при прокаливании ≤47%, крупностью 4-60 мм, при этом расход флюса составляет 1-50 кг/т стали, а содержание MgO в конвертерном шлаке по окончании продувки металла составляет 8-15%.

Кроме того, флюс из смеси серпентинита и магнезита в конвертер присаживают перед завалкой лома, и/или после завалки лома, и/или перед началом продувки расплава металла газообразным окислителем, и/или в процессе продувки расплава металла газообразным окислителем.

Поставленная задача решается за счет формирования в основное время продувки ванны конвертера гомогенных основных шлаков, близких к насыщению MgO, и конечных высокомагнезиальных шлаков, находящихся в области пересыщения, с высокой концентрацией высокотемпературных ферритных фаз (магнезиовюстит и магнезиоферрит) за счет внесения в конвертер магнезиального флюса в виде кусков аморфного непрокаленного магнезита. Сущность изобретения заключается в том, что в конвертер присаживают частично магнезиальный материал виде смеси из серпентинита и кусков аморфного непрокаленного магнезита крупностью 4-60 мм в количестве 1-50 кг/т стали, обеспечивающем формирование в основное время продувки ванны конвертера жидкоподвижных гомогенных магнезиальных шлаков с высокими рафинирующими свойствами и низким агрессивным воздействием на футеровку конвертера.

Попадая на поверхность расплава, куски аморфного магнезита, входящего в состав флюса, вследствие резкого термического удара и реакции декарбонизации, рассыпаются на мелкие части с большой удельной поверхностью и пористостью. Выделение углекислого газа и водорода, происходящее при разложении содержащихся во флюсе магнезита и серпентинита, ускоряет процесс перемешивания и формирования жидкоподвижного магнезиального шлака. Образующиеся при этом окись магния, форстерит и энстатит обладают высокой химической активностью и интенсивно взаимодействуют с оксидами железа, кальция и кремния конвертерного шлака с получением легкоплавких соединений, имеющих низкую химическую активность по отношению к магнезиальной футеровке, что приводит к уменьшению взаимодействия шлака с магнезиальной футеровкой и повышению эффективности зашиты этой футеровки. Образующийся в результате жидкоподвижный гомогенный магнезиальный шлак имеет повышенную рафинирующую способность, а также обеспечивает снижение потерь металла со шлаком в виде корольков. При этом оптимальный размер кусков смеси серпентинита и аморфного магнезита составляет от 4 до 60 мм.

Количество вводимого в конвертер флюса составляет 1-50 кг/т стали и определяется в каждом конкретном случае в зависимости от содержания во флюсе MgO, количества шлака в конвертере, выплавляемой марки стали, текущего состояния футеровки конвертера, других технологических параметров плавки, при условии получения в конвертерном шлаке по окончании продувки металла содержания оксидов магния 8-15%. При этих значениях содержания в шлаке MgO затрудняется переход этих оксидов из огнеупоров в шлак, вследствие изменения условий массопереноса MgO в шлаке (приближения к пределу растворимости оксидов магния в шлаке) и условий шлакообразования плавки. Если количество вводимого в конвертер флюса составит величину, при которой содержание MgO в конечном шлаке составит величину менее 8%, то вследствие ненасыщенности шлака оксидами магния произойдет переход MgO из футеровки в шлак, что увеличит расход огнеупоров футеровки. Если расход флюса составит величину, при которой содержание MgO в конечном шлаке превысит величину 15%, то ухудшится шлакообразование плавки и, вследствие этого, снизятся процессы десульфурации и дефосфорации металла.

Ввод в конвертер флюса из смеси серпентинита и магнезита данного химического состава и крупности целесообразно производить перед завалкой лома, и/или после завалки лома и/или перед началом продувки расплава металла газообразным окислителем, и/или в процессе продувки расплава металла газообразным окислителем.

Способ осуществляют следующим образом.

В конвертер заваливают металлический лом. Затем осуществляют заливку чугуна в требуемом количестве, известного химического состава и температуры в один прием при помощи чугуновозных ковшей соответствующей вместимости. Перед заливкой из ковша скачивают шлак для уменьшения поступления серы в процесс. Далее конвертер после 2-3 покачиваний устанавливают в вертикальное положение, вводят в него фурму и начинают продувку расплава металла газообразным окислителем, например кислородом, для обеспечения окислительного рафинирования и нагрева металла. По ходу продувки, обычно в первой ее половине, в конвертер подают сыпучие материалы - известь, плавиковый шпат, железорудные или комплексные, предварительно подготовленные шлакообразующие материалы через специальную автоматизированную систему. Часть извести (20-40%) могут загружать в конвертер после завалки лома. В качестве одного из флюсов в конвертер присаживают смесь из серпентинита и магнезита, содержащую компоненты при следующем соотношении (мас. %): MgO≥40; СаО≤5; SiO₂≤40; Fe₂O₃≤8; Аl₂O₃≤1; Н₂O≤2; потери при прокаливании ≤47%, крупностью 4-60 мм, при этом расход флюса составляет 1-50 кг/т стали, а содержание MgO в конвертерном шлаке по окончании продувки металла составляет 8÷15%. Количество вводимого магнезиального флюса в конвертер определяется в каждом конкретном случае в зависимости от содержания MgO во флюсе, количества шлака в конвертере, марки выплавляемой стали, состояния футеровки конвертера, других технологических параметров плавки, с условием получения в конвертерном шлаке по окончании продувки металла содержания оксидов магния 8-15%. Во время продувки ванны конвертера формируется жидкоподвижный гомогенный магнезиальный шлак с высокими рафинирующими свойствами и низким агрессивным воздействием на футеровку конвертера. В конце продувки производят отбор пробы металла и шлака на химический анализ, а также измерение температуры металла. После анализа, при необходимости, принимают меры по корректировке того или иного параметра плавки, учитывая характер отклонения от нормы. Затем осуществляют выпуск металла в сталеразливочный ковш через специальное сталевыпускное отверстие. Выпуск металла совмещают с его раскислением-легированием. Слив шлака осуществляют в шлаковую чашу через горловину конвертера, повернув его в противоположную от выпуска металла сторону. Далее производят осмотр и подготовку конвертера к очередной плавке. Флюс из смеси серпентинита и магнезита в конвертер присаживают перед завалкой лома, и/или после завалки лома, и/или перед началом продувки расплава металла газообразным окислителем, и/или в процессе продувки расплава металла газообразным окислителем.

Конкретный пример осуществления способа.

Выплавляли сталь 08Ю. В конвертер емкостью 350 т (по годному) после завалки металлического лома загрузили 30% извести и залили чугун. Конвертер после 2-3 покачиваний установили в вертикальное положение, ввели в него фурму и провели продувку расплава металла кислородом. В первой половине продувки в конвертер подали оставшуюся часть извести и плавиковый шпат. Кроме извести в конвертер присаживали смесь из серпентинита и магнезита, содержащую компоненты при следующем соотношении (мас. %): MgO≥40; СаО≤5; SiO₂≤40; Fe₂O₃≤8; Аl₂O₃≤1; Н₂O≤2; потери при прокаливании ≤47%, крупностью 4-60 мм, при этом расход флюса составлял 5,54 кг/т стали, а содержание MgO в конвертерном шлаке по окончании продувки металла составляло 8÷15%. По окончании продувки, замера температуры и отбора проб металла и шлака осуществляли выпуск стали в ковш, совмещая его с раскислением-легированием, а в шлаковую чашу сливали шлак. Затем производили осмотр и подготовку конвертера к очередной плавке. Флюс из смеси серпентинита и магнезита в конвертер присаживали в процессе продувки расплава металла газообразным окислителем. По окончании продувки металла содержание оксидов магния в конвертерном шлаке составило 10%. Количество растворенной футеровки конвертера за плавку составило 78 кг против 115 кг, степень дефосфорации металла увеличилась на 4%, а степень десульфурации металла увеличилась на 7,8% относительно известного способа, при этом обеспечивалась стабилизация процесса шлакообразования и исчезли металлические настыли на кислородных фурмах.

Применение предлагаемого способа позволит обеспечить стабилизацию процесса шлакообразования, увеличить стойкость футеровки конвертера, улучшить дефосфорацию и десульфурацию металла.