RU2034037C1

RU2034037C1 - Oxygen steel-making converter method

Info

Publication number: RU2034037C1
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Ганошенко; Евгений Анатольевич Иванов; Михаил Александрович Поживанов; Сергей Григорьевич Мельник; Виктор Григорьевич Конопля; Петр Андреевич Плохих; Александр Васильевич Гнедаш; Игорь Леонидович Бузун; Николай Николаевич Сапелкин; Сергей Дмитриевич Ромадыкин; Михаил Викторович Бусько
Original assignee: Мариупольский металлургический институт
Priority date: 1990-07-02
Filing date: 1990-07-02
Publication date: 1995-04-30

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: molten metal and slag formed as a result of production of synthetic slag are introduced into converter as heat-transfer agents. Oxygen lancing is performed in two phases, with slag flushing in between. Scrap and lime are introduced in portions depending on the oxygen lancing period. In the first oxygen lancing period a 80-90 % of all scrap used in the melting is introduced. Lime is introduced by portions: the first portion - 28-29 % of the whole amount introduced onto the bottom of converter, the second portion (28-29 %) after 12-15 % of the total time of oxygen lancing, and the third portion (28-29 %) after 40-45 % of the lancing time. During the second period of lancing, 10-20 % of scrap is introduced and 13-16 % of the whole amount of lime is added after 70-75 % of the whole time of oxygen lancing. The total amount of scrap is in a 3 to 1 relation to the molten metal. In the first period of lancing the amount of lime introduce is cut down to a 2 to 1 proportion of the mass of accompanying slag. The silica slag is removed after 65-70 % time lapse from the start of the whole of lancing process. To reduce the amount of slag and metal flushed from the converter, the initial period of lancing should be 12-15 % of the total time of lancing. EFFECT: higher efficiency. 2 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам выплавки стали в кислородных конвертерах, мартеновских и дуговых печах. The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to methods for steel smelting in oxygen converters, open-hearth furnaces and arc furnaces.

Известны различные способы выплавки стали, в которых с целью снижения расхода жидкого чугуна используют кусковые углеродсодержащие теплоносители: кокс, антрацит, графитовый бой и другие. Эти способы позволяют за счет тепла экзотермического окисления углерода повысить расход металлического лома из расчета 2,0-2,5 кг/кг вводимого теплоносителя, что при расходе последнего 8-10 кг/т стали позволяет снизить расход жидкого чугуна на 16-25 кг/т стали. There are various methods of steelmaking in which, in order to reduce the consumption of molten iron, lumpy carbon-containing coolants are used: coke, anthracite, graphite fight and others. These methods allow, due to the heat of exothermic oxidation of carbon, to increase the consumption of scrap metal at the rate of 2.0-2.5 kg / kg of input heat carrier, which, when the flow rate of the latter is 8-10 kg / t of steel, allows to reduce the consumption of molten iron by 16-25 kg / t steel.

Известны способы выплавки стали, в которых с целью снижения расхода жидкого чугуна используют карбид кремния, карбид кальция и карбид кремния, углеродоксикарбидный материал, алюминий и алюмосодержащие отходы. Known methods of steel smelting, in which in order to reduce the consumption of molten iron use silicon carbide, calcium carbide and silicon carbide, carbonoxycarbide material, aluminum and aluminum-containing waste.

К недостаткам существующих способов следует отнести высокую стоимость, специальное их производство или подготовку, кроме того вводятся в конвертер в холодном состоянии и они недостаточно эффективны. Химические теплоносители не являются металлошихтой, разжижающим материалом, следовательно, не улучшают шлакообразование и технологичность процесса по ходу продувки. При этом отмечается недостаточная степень усвоения теплоносителей и потери их с конечным шлаком. The disadvantages of the existing methods include the high cost, their special production or preparation, in addition, they are introduced into the converter in a cold state and they are not effective enough. Chemical coolants are not a metal charge, a fluidizing material, therefore, they do not improve slag formation and technological process in the course of purging. At the same time, there is an insufficient degree of assimilation of coolants and their loss with the final slag.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемым результатом является способ выплавки стали в кислородном конвертере, в котором с целью снижения расхода жидкого чугуна (повышения доли лома в шихте) используют твердое топливо, 70-90% твердого топлива фракцией 6-25 мм от его общего расхода вводят в конвертер до начала продувки, а остальную часть вводят в интервале 10-40% продолжительности продувки при общем расходе топлива 0,5-3,5% от веса металлошихты. The closest to the proposed technical essence and the achieved result is a method of steelmaking in an oxygen converter, in which, in order to reduce the consumption of molten iron (increase the proportion of scrap in the charge), solid fuel is used, 70-90% of solid fuel with a fraction of 6-25 mm from it the total flow rate is introduced into the converter before the start of purging, and the rest is introduced in the range of 10-40% of the purge duration with a total fuel consumption of 0.5-3.5% of the weight of the metal charge.

Недостатком этого способа выплавки стали является использование в нем недостаточно эффективного химического и физического теплоносителя, который является твердым, следовательно, физически холодным материалом. Кроме того, он не является металлической частью шихты, не улучшает шлакообразование и рафинирование металла по ходу продувки конвертерной ванны. Следовательно, не улучшает технологичность процесса. The disadvantage of this method of steelmaking is the use of an insufficiently effective chemical and physical heat carrier, which is a solid, therefore physically cold material. In addition, it is not the metal part of the charge, does not improve slag formation and metal refining during the purge of the converter bath. Therefore, it does not improve the processability.

Целью изобретения является сокращение расхода жидкого чугуна за счет технологичности процесса, улучшения шлакообразования и рафинирования металла. The aim of the invention is to reduce the consumption of molten iron due to the manufacturability of the process, improving slag formation and metal refining.

Поставленная цель достигается тем, что в способе выплавки стали в кислородном конвертере, включающем загрузку металлолома, теплоносителей, шлакообразующих, заливку жидкого чугуна и продувку кислородом при фиксированном положении фурмы над уровнем расплава, в качестве теплоносителя используют попутный металл и попутный шлак, полученные при производстве синтетического шлака, которые заливают в конвертер совместно с жидким чугуном, а продувку кислородом ведут в два периода с промежуточным скачиванием шлака, причем в первом периоде продувки фурму поднимают над ее фиксированном положением относительно уровня расплава в течение 12-15% времени от общей продолжительности продувки, а загрузку металлолома и шлакообразующих осуществляют порциями, при этом первую порцию шлакообразующих в количестве 28-29% от их общего расхода присаживают на дно конвертера, после чего загружают первую порцию металлолома в количестве 80-90% от его общего расхода, и заливают жидкий чугун совместно с попутным металлом и попутным шлаком, а вторую и третью порции шлакообразующих в количестве, равном 28-29% каждая от их общего расхода, присаживают в первый период продувки в течении 12-15 и 40-45% времени общей продолжительности продувки, соответственно, при этом вторую порцию металлолома в количестве 10-20% от общего расхода вводят в конвертер после промежуточного скачивания шлака, которое производят после 60-75% времени продувки, а последнюю порцию шлакообразующих в количестве 13-16% вводят во втором периоде продувки в течении времени, равном 70-75% от всей продолжительности продувки. Соотношение количества общей порции металла к расходу попутного металла на плавку, поддерживают равным 3:1. В первом периоде продувки при вводе попутного металла и попутного шлака, расход шлакообразующих определяют в зависимости от массы попутного шлака в соотношении 2-1. This goal is achieved by the fact that in the method of steelmaking in an oxygen converter, which includes loading scrap metal, coolants, slag-forming materials, pouring molten iron and blowing oxygen with a fixed tuyere position above the melt level, the heat-transfer material is used as an accompanying metal and associated slag obtained from the production of synthetic slag, which is poured into the converter together with molten iron, and oxygen purge is carried out in two periods with intermediate slag downloading, moreover, in the first period woks of the tuyere are lifted above its fixed position relative to the melt level for 12-15% of the total blowing time, and scrap and slag-forming are loaded in portions, while the first portion of slag-forming in the amount of 28-29% of their total consumption is seated at the bottom of the converter, then load the first portion of scrap metal in an amount of 80-90% of its total consumption, and pour molten iron together with associated metal and associated slag, and the second and third portions of slag-forming in an amount equal to 28-29% waiting for their total consumption, they are seated in the first purge period for 12-15 and 40-45% of the total purge time, respectively, while a second portion of scrap metal in the amount of 10-20% of the total consumption is introduced into the converter after intermediate loading of slag, which is produced after 60-75% of the purge time, and the last portion of slag-forming materials in the amount of 13-16% is introduced in the second purge period for a time equal to 70-75% of the entire purge duration. The ratio of the total portion of metal to the consumption of associated metal for melting is maintained equal to 3: 1. In the first purge period when entering the associated metal and associated slag, the consumption of slag-forming materials is determined depending on the mass of associated slag in a ratio of 2-1.

Химический состав попутного металла, получаемого при производстве синтетического шлака, мас.я: Железо 35-67 Марганец 3-44 Кремний 14-44 Титан 1-14 Хром 1-20 Алюминий 0,2-6,0 Медь 0,3-1,5 Никель 0,1-0,7 Углерод 0,1-1,8 Сера 0,005-0,030 Фосфор 0,02-0,25
При выпуске ПМ из печи в заливочный ковш, как правило, попадает и попутный шлак (ПШ) в количестве 0,6-1,0 т/т ПМ, химический состав которого близок к составу синтетического шлака (СШ).The chemical composition of the associated metal obtained in the production of synthetic slag, wt.ya: Iron 35-67 Manganese 3-44 Silicon 14-44 Titanium 1-14 Chromium 1-20 Aluminum 0.2-6.0 Copper 0.3-1, 5 Nickel 0.1-0.7 Carbon 0.1-1.8 Sulfur 0.005-0.030 Phosphorus 0.02-0.25
When PM is discharged from the furnace into the casting bucket, as a rule, associated slag (PS) in the amount of 0.6-1.0 t / t PM, whose chemical composition is close to the composition of synthetic slag (SS), also enters.

Химический состав попутного шлака, получаемого при производстве синтетического шлака, мас. СаО 40-48 Al₂O₃ 35-45 SiO₂ 4-12 MgO 3-8 (FeO + MnO + Fe₂O₃) 1-3
Для определения тепловых потенциальных возможностей ПМ был выполнен сравнительный расчет теплосодержания ПМ и чугуна (табл. 1). При этом принят средний состав чугуна, С 4,1; Si 0,75; Mn 0,2. Средняя температура чугуна 1315^оС.The chemical composition of the associated slag obtained in the production of synthetic slag, wt. CaO 40-48 Al ₂ O ₃ 35-45 SiO ₂ 4-12 MgO 3-8 (FeO + MnO + Fe ₂ O ₃ ) 1-3
To determine the thermal potential of PM, a comparative calculation of the heat content of PM and cast iron was performed (Table 1). In this case, the average composition of cast iron, C 4.1; Si 0.75; Mn 0.2. The average temperature of cast iron is 1315 ^о С.

Из табл. 1 следует, что теплосодержание ПМ значительно выше чугуна. Так, химическое тепло от окисления примесей из ПМ больше в 13,8 раз, а физическое в 1,5 раза. Основным источником химического тепла является кремний 50,7% Титан, алюминий и хром дают около 25% Общее теплосодержание ПМ превышает теплосодержание чугуна и 6,5 раз, что позволяет переплавлять на 1 т попутного металла 3 т лома, вместо 0,35 т на 1 т чугуна. Таким образом, ПМ может успешно использоваться в качестве металлошихты, физического и химического теплоносителя конвертерной плавки. From the table. 1 it follows that the heat content of PM is significantly higher than cast iron. So, chemical heat from the oxidation of impurities from PM is 13.8 times greater, and physical 1.5 times. The main source of chemical heat is silicon 50.7% Titanium, aluminum and chromium give about 25%. The total heat content of PM exceeds the heat content of cast iron and 6.5 times, which allows 3 tons of scrap to be melted per 1 ton of associated metal, instead of 0.35 tons per 1 t of cast iron. Thus, PM can be successfully used as a metal charge, a physical and chemical coolant of converter smelting.

Высокая температура ПШ (1650-1700^оС) и наличие в нем 40-48% CaO и 35-45% Al₂O₃ позволяет использовать его в качестве высокоэффективного шлакообразующего и разжижающего материала, что ускоряет формирование плавильного шлака по ходу продувки и позволяет исключить применение вредного для экологии и здоровья человека фтористого кальция (CaF₂).The high temperature of PS (1650-1700 ^о С) and the presence of 40-48% CaO and 35-45% Al ₂ O _{3 in} it allows using it as a highly efficient slag-forming and thinning material, which accelerates the formation of melting slag during the purge and eliminates the use of calcium fluoride (CaF ₂ ), which is harmful to the environment and human health.

П р и м е р 1. На дно конвертера (емкость 375 т) загружают первую порцию извести, в количестве 28,5% (10,1 т), на первую порцию извести загружают первую порцию лома, в количестве 85% (118 т). PRI me R 1. At the bottom of the Converter (capacity 375 tons) load the first portion of lime, in the amount of 28.5% (10.1 tons), the first portion of lime load the first portion of scrap, in the amount of 85% (118 tons )

К этому времени в дуговой печи при плавке синтетического шлака накопилось достаточное количество ПМ. Для его сплава под желоб дуговой плавильной печи подают порожний заливочный чугуновозный ковш, в который сливается 20 т ПМ и 10 т ПШ. Ковш с ПМ и ПШ транспортируется в миксерное отделение, где на ПМ и ПШ сливается 226 т чугуна. Затем груженный чугуновозный ковш транспортируется в конвертерное отделение, где чугун, ПМ и ПШ сливаются в конвертер на 1-ю порцию извести и 1-ю порцию лома. Состав попутного металла: 49% Fe, 15,9% Mn, 19,2% Si, 6,8% Ti, 5,3% Cr, 1,8% Al, 1,1% Cu, 0,3% Ni, 0,5% С, 0,012% S и 0,13% Р. Состав попутного шлака: 45% СаО, 40% Al₂O₃, 8% SiO₂, 5% MgO, 2% (FeO + +MnO + Fe₂O₃). Затем конвертер устанавливают в рабочее (вертикальное) положение и начинают первый период продувки металла кислородом. Интенсивность продувки 1250 нм³/мин. Положение фурмы в (первом периоде) начале продувки следующее:
Время, 0 3 6 9 12 15 18
Высота фурмы, м 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 1,9 1,9
По ходу продувки в конвертер присаживают вторую порцию извести, в количестве 28,5% (10,1 т) в течение 12-15% (на 2-3 мин продувки) времени от общей продолжительности продувки; третью порцию извести, в количестве 28,5% (10,1 т), присаживают в конвертер в течение 40-45% времени (на 7-8 мин продувки).By this time, a sufficient amount of PM was accumulated in the arc furnace during the melting of synthetic slag. For its alloy, an empty cast-iron ladle is fed under the trough of the arc melting furnace, into which 20 tons of PM and 10 tons of PS are merged. The bucket with PM and PS is transported to the mixing compartment, where 226 tons of cast iron are discharged to the PM and PS. Then, the loaded pig-iron ladle is transported to the converter compartment, where cast iron, PM and PS are merged into the converter for the first portion of lime and the first portion of scrap. The composition of the associated metal: 49% Fe, 15.9% Mn, 19.2% Si, 6.8% Ti, 5.3% Cr, 1.8% Al, 1.1% Cu, 0.3% Ni, 0.5% C, 0.012% S and 0.13% P. Composition of associated slag: 45% CaO, 40% Al ₂ O ₃ , 8% SiO ₂ , 5% MgO, 2% (FeO + + MnO + Fe ₂ O ₃ ). Then the converter is installed in the working (vertical) position and the first period of purging the metal with oxygen begins. Purge intensity 1250 nm ³ / min. The position of the lance in the (first period) start of the purge is as follows:
Time, 0 3 6 9 12 15 18
Lance height, m 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 1.9 1.9
In the course of purging, a second portion of lime is planted in the converter in an amount of 28.5% (10.1 t) for 12-15% (for 2-3 minutes of purging) of the total duration of purging; the third portion of lime, in the amount of 28.5% (10.1 tons), is planted in the converter for 40-45% of the time (for 7-8 minutes of purging).

На 65-70% времени (11,0-11,5 мин) фурму поднимают с одновременным прекращением подачи кислорода. Первый период продувки завершился, наклонили конвертер и слили 85% кремнеземистого шлака. Загрузили в конвертер вторую порцию лома, в количестве 15% (21 т). Конвертер установили снова в рабочее (вертикальное) положение и начали второй период продувки. В течение 70-75% времени (на 12-13 минуте продувки) присадили в конвертер четвертую порцию извести в количестве 14,5% от общего расхода (5,1 т). По завершению всей продувки, 100% времени (на 18-19 мин) подняли фурму с прекращением подачи кислорода. Завершился второй период продувки. Суммарный расход кислорода на плавку составил 20500 нм³. При комбинированной продувке кислородом расход его сверху составляет 80-90% снизу 10-20 от общего расхода.At 65-70% of the time (11.0-11.5 min), the lance is raised while the oxygen supply is stopped. The first purge period was completed, the converter was tilted and 85% silica slag was drained. The second portion of scrap was loaded into the converter in an amount of 15% (21 tons). The converter was set back to the operating (vertical) position and the second purge period began. Within 70-75% of the time (at 12-13 minutes of purging), a fourth portion of lime was added to the converter in the amount of 14.5% of the total consumption (5.1 t). Upon completion of the entire purge, 100% of the time (for 18-19 minutes) raised the lance with the cessation of oxygen supply. The second purge period has ended. The total oxygen consumption for melting was 20500 nm ³ . With a combined oxygen purge, its flow rate from above is 80-90% from below 10-20 of the total flow rate.

Другие примеры по прототипу и заявляемому способу выплавки стали в конвертере с включением всех других отличительных признаков приведены в табл. 2. В таблице приводятся изменения, как правило, одного или двух параметров, если они между собой взаимосвязаны. Остальные параметры приняты равными:
продувку ведут в два периода τ_1п (0,65-0,70) τ_пр;τ_2п (0,30-0,35) τ_пр;
масса попутного металла 20 т;
масса попутного шлака 10 т;
расход извести на I-III и IV порциях 28,5 и 14,5% соответственно;
присадки I, II, III и IV порций извести во времени производят в течение 0,12-15, 40-45; 70-75% времени во всей продолжительности продувки;
первая и вторая порции лома составляют 85 и 15% от его общего расхода на плавку;
соотношение М_л М_пм 3 1,
соотношение М_пш М_изв 2 1,
слив промежуточного кремнеземистого шлака производят по завершению 1-го периода продувки;
длительность продувки с повышенным положением фурмы 14% времени от всей продолжительности продувки. Приведенные в табл. 1 данные показывают, что попутный металл и шлак являются высокоэффективным химическим и физическим теплоносителями по сравнению с приведенными в прототипах. Они позволяют значительно увеличить долю лома в металлошихте, следовательно, существенно снизить расход дефицитного чугуна, улучшить процесс шлакообразования конвертерной плавки, исключив из плавки плавиковый шпат, повысить технологичность процесса, в результате чего успешно достигается поставленная цель изобретения.Other examples of the prototype and the claimed method of steelmaking in a converter with the inclusion of all other distinctive features are given in table. 2. The table shows the changes, as a rule, of one or two parameters, if they are interconnected. The remaining parameters are taken equal:
purging is carried out in two periods: τ _1p (0.65-0.70) τ _pr ; τ _2p (0.30-0.35) τ _pr ;
mass of associated metal 20 t;
mass of slag 10 t;
lime consumption in I-III and IV servings of 28.5 and 14.5%, respectively;
additives of I, II, III and IV servings of lime in time produce within 0.12-15, 40-45; 70-75% of the time in the entire duration of the purge;
the first and second portions of scrap account for 85 and 15% of its total consumption for smelting;
the ratio of M _l M _pm 3 1,
the ratio of M _PSH M _tw 2 1,
the discharge of intermediate silica slag is performed at the end of the 1st purge period;
purge duration with increased tuyere position 14% of the time of the entire purge duration. Given in the table. 1, the data show that the associated metal and slag are highly efficient chemical and physical heat carriers in comparison with those given in the prototypes. They can significantly increase the share of scrap in the metal charge, therefore, significantly reduce the consumption of scarce cast iron, improve the process of slag formation of converter smelting, eliminating fluorspar from the smelting, increase the processability, as a result of which the goal of the invention is successfully achieved.

Claims

1. METHOD OF MELTING STEEL IN AN OXYGEN CONVERTER, including loading scrap metal, coolants, slag-forming materials, pouring molten iron and purging with oxygen at a fixed tuyere position above the melt level, characterized in that, in order to reduce the consumption of molten iron due to the technological process and improve slag formation metal refining, associated metal and associated slag obtained from the production of synthetic slag, which are poured into the converter together with liquid iron, are used as a heat carrier unit, and oxygen is purged in two periods with intermediate slag downloading, while in the first purge period, the tuyere is raised above its fixed position relative to the melt level for 12 15% of the total purge time, and scrap and slag-forming are charged in batches, the first a portion of slag-forming materials in an amount of 28 29% of their total consumption is planted at the bottom of the converter, after which the first portion of scrap metal is loaded in an amount of 80 - 90% of its total consumption and pour liquid cast iron together It is natural with associated metal and associated slag, and the second and third portions of slag-forming materials in an amount equal to 28 29% each of their total consumption are planted in the first purge period for 12 15 and 40 45% of the total purge time, respectively, while the second portion scrap metal in an amount of 10 - 20% of the total consumption is introduced into the converter after an intermediate slag download, which is produced after 60 to 75% of the purge time, and the last portion of slag-forming materials in the amount of 13 16% is introduced in the second purge period for a period of 7 0 75% of the total purge time.

2. The method according to claim 1, characterized in that the ratio of the total amount of scrap metal and the consumption of associated metal for melting is maintained equal to 3 1.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that in the first purge period when entering the associated metal and associated slag, the consumption of slag-forming is determined depending on the mass of associated slag in relation to 2 1.