Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ В КИСЛОРОДНОМ КОНВЕРТЕРЕ

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам производства стали в конвертерах

Известен способ производства стали в конвертере, включающий слив конечного шлака от предыдущей плавки в миксер, обеспечивающий полное погружение лома в шлак, погружение металлолома в виде пакета размером 400×800×1200 мм и массой 1200 кг, выдержку его, необходимую для намораживания на металле расчетной массы шлака, извлечение его и завалку металлолома вместе со шлаком в конвертер, заливку чугуна, ввод шлакообразующих и продувку ванны кислородом (USSR, 1832725 кл. С21С 5/28).

К недостаткам известного способа следует отнести малую производительность технологии намораживания шлака на лом, необходимость использования миксера для хранения жидкого шлака, невозможность точного дозирования соотношений лома и шлака и соответственно невозможность точного определения количества вносимых компонентов шлака, в частности оксида магния, что ведет к перерасходу магнийсодержащих компонентов для получения требуемого содержания оксида магния в шлаке и соответственно к снижению стойкости конвертеров.

Наиболее близким к заявляемому является (RU, 2169197, кл С21С 5/58, опубл. 20.06.2001) способ производства стали в кислородном конвертере, включающий загрузку металлолома, железосодержащего продукта переработки отвальных шлаков, извести, заливку чугуна, продувку ванны газообразным окислителем, железосодержащий продукт состоит из металлической - 60% и шлаковой - 40% составляющих, шлаковая составляющая содержит окислы кальция, кремния, магния, алюминия, марганца и железа, расход извести определяют из выражения:

Q_изв=12,5+([Si]_чуг×2,14×Q_чуг×В)×0,01×0,1×Q_шл, где

[Si]_чуг - содержание кремния в чугуне, %;

Q_чуг - расход жидкого чугуна,т;

В - основность шлака, необходимая для получения выплавляемой марки стали;

Q_шл - расход железосодержащего продукта переработки отвальных шлаков,

12.5, 2.14, 0.01, 0.1 - эмпирические коэффициенты, полученные опытным путем.

Известный способ не обеспечивает получение требуемого технического результата по следующим причинам.

Реализация способа приводит к снижению стойкости кислородного конвертера, увеличению количества экзогенных неметаллических включений, снижается выход годного металла, производство.

Введение железосодержащего продукта переработки отвальных шлаков приводит к затягиванию процесса шлакообразования, снижается содержание оксида магния в шлаке и соответственно стойкость кислородного конвертера из-за нестабильного фракционного состава, возникают трудности с растворением его в конвертерной ванне, поскольку сначала на кусок продукта намораживается вновь образовавшийся шлак и только после достижения определенной температуры начинается его растворение.

В то же время, содержание оксида магния в железосодержащем продукте переработки отвальных шлаков нестабильно и может колебаться от 3 до 12%, что приводит к неэффективному использованию материала и снижению стойкости футеровки кислородного конвертера.

Признаки ближайшего аналога, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения: загрузка металлолома, извести, продукта содержащего окислы кальция, кремния, магния, алюминия и железа, заливка чугуна, продувка ванны газообразным окислителем.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа производства стали в кислородном конвертере, при котором получается требуемое содержание оксида магния в шлаке, при наименьших затратах, увеличивается стойкость футеровки кислородных конвертеров, снижается количество экзогенных неметаллических включений, увеличивается объем производства и выход годного металла.

Ожидаемый технический результат - получение требуемого содержания оксида магния в шлаке при наименьших затратах, увеличение стойкости кислородных конвертеров, снижение количества экзогенных неметаллических включений, повышение качества стали, повышение выхода годного и увеличение производства.

Для решения указанной задачи в способе, включающем загрузку металлолома, шлакообразующего материала, флюса, заливку чугуна, продувку ванны газообразным окислителем, согласно изобретению при этом определяют массу шлакообразующего материала и содержание оксида магния в нем и по ходу продувки загружают в качестве флюса брикетированный магнезиальный углерод- и железосодержащий продукт с расходом, определяемым из выражения:

G_фм=((0,025×G_ст+0,05×Si_чуг×Q_чуг+ΣG_i)×(MgO)_шл-ΣG_i×(MgO)_i)/80, где

Q_фм - масса флюса магнезиального брикетированного углерод и железосодержащего, т;

G_ст - средняя масса жидкой стали, т;

Si_чуг - содержание кремния в чугуне, %;

Q_чуг - масса чугуна, т;

G_i - масса шлакообразующего материала, т;

(MgO)_шл - требуемое содержание оксида магния в шлаке, %. (Mg0)i - содержание оксида магния в шлакообразующем материале, %.

0,025; 0,05; 80 - эмпирические коэффициенты, полученные опытным путем.

Технический результат достигается за счет того, что в качестве продукта, присаживают флюс - магнезиальный брикетированный углерод- и железосодержащий в зависимости от содержание кремния в чугуне, массы чугуна, массы шлакообразующих материалов и содержания оксида магния в шлакообразующем материале.

Сущность заявляемого технического решения заключается во вводе в конвертерную ванну флюса с высоким содержанием оксида магния, который благодаря имеющимся в его составе оксидам железа и углероду быстро растворяется в шлаке, практически не влияет на тепловой баланс плавки и повышает концентрацию оксида магния выше равновесного значения, тем самым предотвращая переход оксида магния из футеровки конвертера в шлак. Флюс магнезиальный брикетированный углерод- и железосодержащий согласно ТУ 0750-001-34533009-2007 содержит не менее 70% MgO, не более 5% SiO₂, Fe₂O₃ 4,0-8,0%, С 4,0-8,0%. Расчет расхода массы шлакообразующего материала производят в зависимости от массы заливаемого чугуна, содержания в нем кремния, содержания СаО в извести

Данный способ иллюстрируется примером.

В 370 тонном кислородном конвертере с верхней продувкой выплавлялась сталь марки S235JR по СТО ММК 209-2006. Расход жидкого передельного чугуна - 307 т, лома 103 т. Содержание в чугуне кремния 0,55%, марганца 0,26%, серы 0,025% и фосфора 0,051%. Температура чугуна 1386°С. Требуемое содержание оксида магния в шлаке 13%. Расчетное количество флюса магнезиального брикетированного углерод- и железосодержащего определяли согласно формуле:

Q_фм=((0,025×370+0,05×0,55×307+10,0+16,2)×13-(10,0x5+16,2×28)/80=1,08 т

Флюс магнезиальный брикетированный углерод- и железосодержащий в количестве 1 т был отдан в конвертер до заливки чугуна совместно с 1,4 т извести (содержание оксида магния 5%) и 8,8 т ожелезненного доломита (содержание оксида магния 28%). Затем залили жидкий чугун и завалили металлический лом.

Продувку вели через шестисопловую фурму с расходом кислорода 1150-1200 м³/мин. Во время продувки было отдано 8,6 т извести и 7,4 т ожелезненного доломита. Расход кислорода на плавку составил 21557 м³.

После окончания продувки произвели измерение температуры металла, которая составила 1667°С, отобрали пробы металла и шлака. Спектральным методом определили химический состав металла, рентгеноспректральным - шлака. Металл содержал: углерода 0,034%, марганца 0,05%, серы 0,026%, фосфора 0,010%, шлак - 32,8% СаО, 13,62% SiO₂, 30,32% FeO, 13,1% MgO, 2,2% Al₂O₃, 0,062% S и 0,75% P₂O₅.

Внепечная обработка плавки производилась на установке печь-ковш.

Готовая сталь содержала 0,15% углерода, 0,02% кремния, 0,50% марганца, 0,012% фосфора и 0,010% серы.

Ввод в конвертерную ванну флюса с высоким содержанием оксида магния позволяет получать требуемое содержание оксида магния в шлаке, увеличить стойкость кислородных конвертеров, снизить количество экзогенных неметаллических включений, повысить качество стали, выхода годного и увеличить производство.