Способ выплавки конвертерной стали

(51) 21 7/00 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ плавки в зависимости от стойкости футеровки конвертера (период кампании начало-серединаконец), что позволяет обеспечить безопасный ход ведения продувки, требуемые расходы основных и дополнительных материалов и достижение к концу продувки заданных параметров металла. На основании расчтов материального и теплового баланса конвертерной плавки,результатов балансовых плавок построена номограмма для расчта расхода шихтовых материалов конвертерной плавки. Шихтовка плавки в соответствии с разработанной номограммой позволяет стабилизировать вес плавки, увеличить выход годного металла, снизить расходы основных материалов и повысить стойкость футеровки конвертеров на 20-25 (для конвертеров садкой 300 т - от 1800-2000 плавок до 2500).(72) Берг Андрей Александрович Золин Андрей Николаевич Цымбал Виктор Павлович Кутдусова Халифа Ширьяздановна Романов Виктор Иванович(73) Акционерное общество АрселорМиттал Темиртау(54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ КОНВЕРТЕРНОЙ СТАЛИ(57) Изобретение относится к области черной металлургии, в частности, к конвертерному производству. Целью изобретения является повышение выхода годного металла и достижение к концу продувки заданных параметров металла. Поставленная цель достигается за счт оптимизации технологических примов шихтовки Изобретение относится к области чрной металлургии, в частности, к конвертерному производству. Общим принципом формирования шихтовки конвертерной плавки является сбалансирование теплосодержания металлической ванны,позволяющее обеспечить безопасный ход ведения продувки, требуемые расходы основных и дополнительных материалов и достижение к концу продувки заданных параметров металла. Известен способ получения стали, включающий выплавку жидкого металла в кислородном конвертере с увеличенной долей металлолома в металлошихте, осуществляемую с присадкой шлакообразующих и продувкой жидкого металла кислородом, и выпуск жидкого металла в ковш,отличающийся тем, что на каждую тонну увеличения расхода металлолома снижают температуру выпускаемого из конвертера жидкого металла на 3-5 С, а расход кислорода снижают на 0,85 - 0,97 м 3/т при снижении температуры на каждые 10 С, по ходу продувки присаживают ожелезннный доломит, жидкий металл выпускают в предварительно нагретый ковш, во время выпуска в жидкий металл подают ферросплавы и алюминий,а также известь с расходом 5-8 кг/т и плавиковый шпат с расходом 1,3-2 кг/т, при этом 40-60 извести и плавикового шпата подают на зеркало металла в ковше, а после выпуска жидкий металл подвергают электрическому нагреву в ковше до температуры,необходимой для внепечной обработки и последующего непрерывного литья.(Патент 2 272 078 С 21 С 5/28 (2006.01 Бюл.8, 2006) Данный способ получения стали обеспечивает сокращение продолжительности плавки, повышение производительности процесса, снижение расхода кислорода, топлива и шлакообразующих, а также снижение себестоимости стали и повышение стойкости футеровки. Этому способу присущи недостатки повышение затрат на электроэнергию из-за необходимости электрического нагрева металла в коше до температуры, необходимой для внепечной обработки и не учитывается химический состав чугуна (содержание кремния и фосфора) при шихтовке плавки. Известен способ производства стали,включающий, оставление в ванне части расплава предыдущей плавки, завалку металлолома, заливку чугуна, продувку кислородом, наведение шлака,выпуск расплава, скачивание шлака, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода годного и стойкости футеровки,уменьшения расхода ферросплавов, металлолом заваливают в ванну и расплавляют после окончания продувки кислородом расплава при температуре,превышающей температуру выпуска плавки, а количество оставляемого расплава предыдущей плавки определяют по следующему выражению ч - количество чугуна в плавке, кгиз - удельное избыточное тепло ванны, ккал/кг чугуна С - тепломкость расплава, ккал/кг- максимальная допустимая температура расплава после продувки, Спл температура выпуска расплава, С(А. с. СССР 1786094, С 21 С 5/28 Бюл 1,1993 г) Этот способ производства стали позволяет увеличить выход годного и повысить стойкость футеровки, поскольку металлолом расплавляют не кислородом, а теплом перегрева ванны. К недостаткам этого способа относится увеличение длительности плавки из-за дополнительной продувки расплава и повышение затрат на подогрев металлолома вне конвертера. Этот способ производства стали не учитывает химический состав чугуна (содержание кремния и фосфора) для оптимизации технологического процесса. Известен способ производства стали в кислородном конвертере, включающий завалку лома, заливку чугуна, присадку шлакообразующих,определение износа футеровки по ходу эксплуатации, корректирование рабочего положения фурмы относительно зеркала металла, продувку металла кислородом, опускание фурмы на рабочий уровень, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода металла, корректировку высоты фурмы производят непрерывно от плавки к плавке после опускания фурмы на рабочий уровень, при этом высоту фурмы Н определяют по зависимости Где - рабочая высота фурмы на первой плавке в приведенных калибрах Н 20-40 - изменение высоты фурмы за кампанию в приведенных калибрахф , - количество плавок за кампанию- номер плавки(А. с. СССР 1617001, С 21 С, 5/28, БИ 48,1990 г) Корректировка положения фурмы в зависимости от степени износа футеровки позволяет увеличить выход стали в среднем на 0,87. Данный способ производства стали не учитывает содержание кремния и фосфора в чугуне и баланс основных материалов (чугун, металлолом, шлакообразующие),а также продолжительности межплавочных простоев конвертера. Этот способ производства стали является наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту и взят в качестве прототипа. Целью изобретения является повышение выхода годного металла и достижение к концу продувки заданных параметров металла (окисленность - не более 800 ррм, температура - в пределах 16301640 С, содержание углерода в пределах 0,040,07) и повышение стойкости футеровки конвертера без дополнительных затрат. Предлагается способ выплавки конвертерной стали, включающий оставление жидкого шлака предыдущей плавки в конвертере, завалку лома,заливку чугуна, продувку кислородом, присадки шлакообразующих материалов, определение износа футеровки по ходу эксплуатации, отличающийся тем, что в зависимости от стойкости футеровки конвертера производится корректировка шихтовки плавки (соотношение расход чугуна/ расход лома). Поставленная цель достигается за счт оптимизации технологических примов шихтовки плавки в зависимости от стойкости футеровки конвертера,теплосодержания металлической ванны (периода кампании конвертера начало-середина-конец). Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ выплавки конвертерной стали, отличается от прототипа тем,что в зависимости от стойкости футеровки конвертера (периода кампании), производится Период кампании Доля плавок по стойкости,конвертера Применение режима шихтовки плавки с учтом теплосодержания футеровки конвертера, которое зависит от периода кампании конвертера, позволяет получить максимальный выход годного металла и стабильные параметры металла после продувки. В начале кампании максимальный выход годного металла получен при использовании металлошихты,состоящей из 72,3-73,8 чугуна и 27,7-26,2 лома соответственно. Доля чугуна составила в среднем 73. Для начала кампании данный режим шихтовки является оптимальным с точки зрения сбалансирования теплосодержания плавки. Снижение доли чугуна ведт к необходимости компенсировать недостающее тепло увеличением степени передува для достижения необходимой температуры металла после продувки. Это приводит к повышенному угару железа из металлической ванны и резкому снижению выхода годного металла. При повышенной доле чугуна увеличивается теплосодержание ванны, излишнее тепло необходимо снимать дополнительными присадками охладителей, в качестве которых применяют доломит, агломерат, железорудные окатыши, что усложняет технологию ведения плавки и приводит к увеличению вероятности выбросов шлакометаллической эмульсии из конвертера и, как следствие, снижению выхода годного металла. Для середины кампании наибольший выход годного металла (88,9) получен при доле чугуна в металлошихте на уровне 74,1-75,7. Это значение является максимальным для всей кампании конвертера. Так как при стойкости конвертера выше 30 и до 80 плавок, футеровка конвертера полностью аккумулировала тепло и дополнительного тепла на нагрев футеровки не затрачивается, разгар футеровки очень незначителен 3 корректировка шихтовки плавки (соотношение расход чугуна/расход лома) с учтом химического состава чугуна (содержание фосфора и кремния) и продолжительности межплавочных простоев Это позволяет сделать вывод, что заявляемый способ выплавки конвертерной стали отвечает критерию новизна. Все описания по заявке относятся к технологии производства стали в кислородных конвертерах садкой 300 т, работающих на чугуне переменного химического состава по содержанию основных элементов (кремния и фосфора). Доля чугуна в металлошихте должна изменяться в пределах от 72 до 77 в зависимости от периода кампании конвертера (начало-середина-конец). Соотношения расхода чугуна и лома на плавку представлены в таблице 1. Таблица 1 Доля лома в металлошихте, 27,7-26,2 25,9-24,3 24,0 - 22,5 и потери тепла через горловину конвертера и его корпус невелики. Увеличение потерь тепла в конце кампании(более 80 плавок) вызывает необходимость компенсации потерь за счт увеличения доли чугуна в ме-таллошихте до 76 и более. С точки зрения сохранения теплового баланса плавки и получения максимального выхода годного металла, в конце кампании доля чугуна должна составлять 76-77,5. Выход годного металла при этом составляет 88,2. Выделены наиболее значимые контролируемые параметры, учитывать которые необходимо при шихтовке плавки. Такими параметрами являются-Расход извести Количественная оценка влияния каждого из вышеназванных параметров получена на основании расчтов материального и теплового баланса конвертерной плавки, результатов балансовых плавок, анализа опыта работы родственных предприятий. На основании этого построена номограмма для расчта расхода шихтовых материалов конвертерной плавки. Количество параметров,оказывающих влияние на расход чугуна в конвертерной плавке значительно больше, чем охватывает данная номограмма. Однако, выделение наиболее значимых факторов по характеру изменения которых можно реально корректировать расход чугуна и лома на плавку, обеспечивая нормальный ход технологического процесса выплавки стали и получение стабильных от плавки к плавке выходных параметров в оптимальных пределах (окисленность - не более 800 ррм,температура - 1630-1640 С, содержание углерода 0,04-0,07) и повышение выхода годного металла позволяет обеспечить практическое применение номограммы при формировании шихтовки плавки. Все необходимые, для построения номограммы показатели, фиксируются в технологических документах. Масса жидкого шлака, оставшегося от предыдущей плавки оценивается визуально и составляет 20-30 т на плавку.В номограмме отражено влияние на расход чугуна теплового состояния футеровки конвертера - период кампании конвертера в процентах от продолжительности кампании (количество плавок от начала кампании до остановки на перефутеровку). От начала кампании (до 30 плавок) к середине кампании (3080 ) и к концу кампании (свыше 80 ) шихтовка плавки изменяется в сторону увеличения расхода чугуна на 5 т на плавку. Содержание фосфора в чугуне учитывается в номограмме через расход извести на плавку, который выбирается в соответствии с данными таблицы 2. Общий расход металло-шихты (расход чугунарасход лома) составляет 325 т. Таблица 2 Необходимо определить шихтовку плавки при выплавке стали марки 08 кп при использовании чугуна с температурой 1340 С следующего химического состава -0,80 -0,60 0,027(Р)-0,320. Стойкость футеровки конвертера более 30 и до 80 плавок,продолжительность межплавочного простоя до 30 мин. Расход извести - 20 т на плавку (Таблица). Известно, что металл оптимальной окисленности получается при содержании углерода после продувки 0,04-0,07. По шкале содержание углерода после продувки выбираем желаемое значение, например 0,05 углерода. Проводим горизонтальную линию через точку 0,05 углерода до пересечения с линией, соответствующей значению кремния -0,8, получаем точку А. Затем через точку А проводим вертикальную прямую до пересечения с линиями межплавочных простоев, в примере продолжительность простоя до 3 Омин, получаем точку В. Далее действуем аналогично при следующем чередовании полей номограммы температура чугуна (С) - период кампании- расход извести (Е) - расход чугуна. Расход чугуна, в примере, соответствует 241 т на плавку. При сумме металлошихты 325 т,расход лома составит 325-24184 т. Таким образом,соотношение расхода чугуна и лома при шихтовке плавки составляет 241 т (74,2) чугуна и 84 т(25,8) лома соответственно. Шихтовка плавки в соответствии с разработанной номограммой позволяет увеличить выход годного металла до 88,9, стабилизировать вес плавки и повысить стойкость футеровки конвертеров на 20-25 (для конвертеров садкой 300 т). ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ выплавки конверторной стали,включающий оставление жидкого шлака предыдущий плавки в конверторе, завалку лома,заливку чугуна, продувку кислородом, присадки шлакообразующих, определение износа футеровку по ходу эксплуатации, отличающийся тем, что в зависимости от стойкости футеровки конвертора производится корректировка шихтовки плавки соотношение расход чугуна/расход лома, а расход чугуна и шлакообразующих по ходу кампании определяется по номограмме.