RU2818100C1

RU2818100C1 - Liquid iron refining method

Info

Publication number: RU2818100C1
Application number: RU2023120102A
Authority: RU
Inventors: Футоси ОГАСАВАРА; Хидэмицу НЭГИСИ; Кэндзи НАКАСЭ; Сёта АМАНО; Юми МУРАКАМИ; Рэй ЁКОМОРИ; Юдай ХАТТОРИ; Рё КАВАБАТА; Наоки КИКУТИ
Original assignee: ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН
Priority date: 2021-01-26
Filing date: 2021-12-21
Publication date: 2024-04-24

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: invention relates to refining of liquid iron. Auxiliary material is used, and the oxidising gas is supplied through the upper blowing tuyere to the pig iron and molten iron, which are contained or supplied to the converter. Before refining process, pig iron is preloaded, which is loaded completely immediately before loading liquid iron into converter, in an amount not exceeding 0.15 of the amount of pre-loaded pig iron and loading liquid iron, or is not loaded. Pig iron added to the top, which is part or all of the pig iron, is fed during the refining process. During part of the period of the refining process, the powdered auxiliary material or the auxiliary material processed into powder is blown inside so that it passes through the flame formed by the burner.

EFFECT: invention prevents preservation of pig iron in non-melted form in conditions of high proportion of pig iron in mixture without increasing the number of heat sources for its melting.

8 cl, 3 dwg, 5 tbl, 5 ex

Description

Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates

Настоящее изобретение относится к способу, в котором добавляют вспомогательный материал, а окисляющий газ подают через фурму верхней продувки к чушковому чугуну и жидкому чугуну, которые находятся или подаются в аппарат типа конвертера, и жидкий чугун подвергают процессу рафинирования, и относится, в частности, к способу осуществления процесса с использованием большого количества чушкового чугуна.The present invention relates to a method in which an auxiliary material is added and an oxidizing gas is supplied through a top-blow lance to pig iron and liquid iron that are in or supplied to a converter-type apparatus, and the liquid iron is subjected to a refining process, and relates in particular to a method of carrying out the process using a large amount of pig iron.

Известный уровень техникиPrior Art

До настоящего времени разработан способ выплавки стали, при котором осуществляют процесс дефосфорации на стадии жидкого чугуна (далее называемый как предварительный процесс дефосфорации) для снижения концентрации фосфора в жидком чугуне до некоторой степени, а затем выполняют обезуглероживающую продувку в конвертере. В этом предварительном процессе дефосфорации источник кислорода, такой как газообразный кислород, добавляют в жидкий чугун вместе с флюсом на основе извести, так что источник кислорода реагирует с углеродом и кремнием в дополнение к реакции с фосфором в жидком чугуне и тем самым повышает температуру жидкого чугуна. Поскольку более низкие температуры термодинамически выгодны для реакции дефосфорации, температуру жидкого чугуна после процесса регулируют на уровне около 1300 - 1400°С за счёт добавления охлаждающего материала. Когда технологический аппарат представляет собой ковш или ковш сигарообразной формы, перемешивание слабое, и фурма погружается в жидкий чугун, что накладывает ограничения на форму и количество используемого скрапа. Печь типа конвертера, с другой стороны, имеет высокую интенсивность перемешивания нижним дутьём и не имеет погруженной фурмы, и поэтому является предпочтительной для плавления скрапа.Until now, a steelmaking method has been developed in which a dephosphorization process is carried out at the liquid iron stage (hereinafter referred to as a preliminary dephosphorization process) to reduce the phosphorus concentration in the liquid iron to a certain extent, and then decarburization purging is performed in a converter. In this preliminary dephosphorization process, an oxygen source such as oxygen gas is added to the liquid iron along with a lime-based flux, so that the oxygen source reacts with carbon and silicon in addition to reacting with phosphorus in the liquid iron and thereby increases the temperature of the liquid iron. Since lower temperatures are thermodynamically favorable for the dephosphorization reaction, the temperature of the liquid iron after the process is controlled at about 1300 - 1400°C by adding a cooling material. When the process apparatus is a ladle or cigar-shaped ladle, mixing is weak and the lance is immersed in liquid iron, which imposes restrictions on the shape and quantity of scrap used. The converter type furnace, on the other hand, has a high intensity bottom-blown mixing and does not have a submerged lance, and is therefore preferred for scrap melting.

В последние годы, для предотвращения глобального потепления, сталелитейная промышленность также предпринимала усилия по сокращению выбросов CO₂ путём сокращения потребления ископаемого топлива. На интегрированных металлургических заводах жидкий чугун производят путём восстановления железной руды углеродом. Производство этого жидкого чугуна требует около 500 кг источника углерода на тонну жидкого чугуна для восстановления железной руды и других процессов. С другой стороны, производство жидкой стали с использованием чушкового чугуна, такого как железный лом, в качестве сырья для конвертерного рафинирования не требует источника углерода, необходимого для восстановления железной руды. В этом случае, с учётом энергии, необходимой для плавления чушкового чугуна, замена одной тонны жидкого чугуна на одну тонну чушкового чугуна приводит к сокращению выбросов CO₂ примерно на 1,5 тонны. Таким образом, в конвертерном способе производства стали с использованием жидкого чугуна увеличение в смеси доли чушкового чугуна приводит к снижению выбросов CO₂. Здесь жидкий чугун относится к расплавленному чугуну и источнику расплавленного чушкового чугуна.In recent years, to prevent global warming, the steel industry has also made efforts to reduce CO ₂ emissions by reducing fossil fuel consumption. In integrated smelters, liquid iron is produced by reducing iron ore with carbon. The production of this liquid iron requires about 500 kg of carbon source per ton of liquid iron for iron ore reduction and other processes. On the other hand, the production of liquid steel using pig iron, such as scrap iron, as a raw material for BOF refining does not require the carbon source needed to reduce iron ore. In this case, taking into account the energy required to melt the pig iron, replacing one ton of liquid pig iron with one ton of pig iron results in a reduction in CO ₂ emissions of approximately 1.5 tons. Thus, in the converter method of steel production using liquid iron, an increase in the proportion of pig iron in the mixture leads to a decrease in CO ₂ emissions. Here, liquid iron refers to molten pig iron and the source of molten pig iron.

Увеличение количества используемого чушкового чугуна требует подачи количества тепла, необходимого для расплавления чушкового чугуна. Как упоминалось выше, теплота плавления чушкового чугуна обычно компенсируется теплотой реакции углерода и кремния, содержащихся в жидком чугуне в качестве примесных элементов. Однако, когда доля в смеси чушкового чугуна увеличивается, количества тепла, полученного только от углерода и кремния, содержащихся в жидком чугуне, недостаточно.Increasing the amount of pig iron used requires supplying the amount of heat required to melt the pig iron. As mentioned above, the heat of fusion of pig iron is usually compensated by the heat of reaction of carbon and silicon contained in liquid iron as impurity elements. However, when the proportion of pig iron in the mixture increases, the amount of heat obtained from the carbon and silicon contained in the liquid iron alone is not enough.

Например, патентный документ 1 предлагает технологию компенсации тепла, необходимого для плавления чушкового чугуна, путём подачи нагревающего агента, такого как ферросилиций, графит или кокс, в печь и подачи газообразного кислорода вместе с нагревающим агентом.For example, Patent Document 1 proposes a technology to compensate for the heat required to melt pig iron by supplying a heating agent such as ferrosilicon, graphite or coke into a furnace and supplying oxygen gas along with the heating agent.

Температура после процесса вышеупомянутого предварительного процесса дефосфорации составляет около 1300 - 1400°C, что ниже температуры плавления железного скрапа, используемого в качестве чушкового чугуна. Таким образом, при предварительной продувке для дефосфорации углерод, содержащийся в жидком чугуне, диффундирует в поверхностную часть скрапа, так что температура плавления науглероженной части снижается, и плавление скрапа продолжается. Таким образом, содействие массопереносу углерода, содержащегося в жидком чугуне, важно для ускорения плавления железного скрапа.The temperature after the above pre-dephosphorization process is about 1300 - 1400°C, which is lower than the melting point of scrap iron used as pig iron. Thus, during pre-purge for dephosphorization, the carbon contained in the liquid iron diffuses into the surface part of the scrap, so that the melting temperature of the carburized part is reduced, and the melting of the scrap continues. Therefore, promoting the mass transfer of carbon contained in liquid iron is important to accelerate the melting of scrap iron.

Например, в патентном документе 2 предлагается технология, которая способствует перемешиванию жидкого чугуна внутри конвертера за счёт подачи газа с нижней продувкой и тем самым способствует плавлению чушкового чугуна.For example, Patent Document 2 proposes a technology that promotes mixing of liquid pig iron inside a converter by supplying bottom-flush gas, thereby promoting the melting of pig iron.

Кроме того, в патентном документе 3 предлагается способ, в котором для проведения процесса дефосфорации жидкого чугуна с использованием печи типа конвертера, имеющей функцию верхней и нижней продувки, весь скрап или его часть добавляют из колошника. к жидкому чугуну во время стадии продувки, и время добавления скрапа, добавляемого во время стадии продувки, определено так, чтобы оно находилось в пределах первой половины периода стадии продувки.In addition, Patent Document 3 proposes a method in which all or part of scrap is added from the top to carry out a liquid iron dephosphorization process using a converter-type furnace having top and bottom blowing functions. to the liquid iron during the blowing stage, and the addition time of scrap added during the blowing stage is determined to be within the first half of the period of the blowing stage.

Список цитированных источниковList of cited sources

Патентная литератураPatent literature

Патентный документ 1: JP-2011-38142A.Patent Document 1: JP-2011-38142A.

Патентный документ 2: JP-S63-169318A.Patent Document 2: JP-S63-169318A.

Патентный документ 3: JP-2005-133117A.Patent Document 3: JP-2005-133117A.

Краткое изложение существа изобретенияBrief summary of the invention

Техническая проблемаTechnical problem

Однако эти традиционные технологии имеют следующие проблемы.However, these traditional technologies have the following problems.

Одна проблема способа, описанного в патентном документе 1, заключается в том, что, поскольку термическая компенсация осуществляется путём подачи газообразного кислорода, необходимого для окисления и сжигания углерода и кремния подаваемого нагревающего агента, время процесса в конвертере увеличивается, а производительность становится ниже. Другая проблема заключается в том, что при сжигании кремния образуется SiO₂, что увеличивает количество выгружаемого шлака.One problem of the method described in Patent Document 1 is that since thermal compensation is carried out by supplying oxygen gas required to oxidize and burn the carbon and silicon of the supplied heating agent, the process time in the converter increases and the productivity becomes lower. Another problem is that when silicon is burned, SiO ₂ is produced, which increases the amount of slag discharged.

Как описано выше, плавление скрапа в качестве чушкового чугуна происходит по мере увеличения концентрации углерода в его поверхностной части и снижения температуры плавления вследствие науглероживания. В этом случае, чем ниже температура жидкого чугуна, тем выше должна быть концентрация углерода в науглероженной части поверхности скрапа. Таким образом, науглероживание требует времени, так что плавление скрапа требует времени. В частности, когда температура жидкого чугуна рядом со скрапом снижается примерно до температуры затвердевания жидкого чугуна, науглероживание происходит до тех пор, пока концентрация углерода в поверхностном слое скрапа не станет сравнимой с требуемой концентрацией углерода в жидком чугуне, что вызывает значительные перебои в плавке. Поэтому увеличение интенсивности перемешивания, как описано в патентном документе 2, оказывает незначительное стимулирующее действие на плавление чушкового чугуна.As described above, melting of scrap as pig iron occurs as the concentration of carbon in its surface part increases and the melting temperature decreases due to carburization. In this case, the lower the temperature of the liquid cast iron, the higher the carbon concentration in the carburized part of the scrap surface should be. Thus, carburization takes time, so melting scrap takes time. In particular, when the temperature of the liquid iron near the scrap is reduced to approximately the solidification temperature of the liquid iron, carburization occurs until the carbon concentration in the surface layer of the scrap becomes comparable to the required carbon concentration in the liquid iron, causing significant melting interruptions. Therefore, increasing the stirring intensity as described in Patent Document 2 has little stimulating effect on the melting of pig iron.

Когда чушковый чугун и жидкий чугун загружают в конвертер, температура жидкого чугуна снижается из-за теплоты нагрева чушкового чугуна, а температура жидкого чугуна внутри печи остаётся близкой к температуре затвердевания жидкого чугуна в течение периода, пока чушковый чугун внутри печи полностью не расплавится в первой половине процесса дефосфорации. Поэтому, когда доля в смеси чушкового чугуна увеличивается, температура жидкого чугуна внутри печи остаётся близкой к температуре затвердевания жидкого чугуна в течение более длительного времени.When the pig iron and liquid iron are loaded into the converter, the temperature of the liquid iron decreases due to the heating heat of the pig iron, and the temperature of the liquid iron inside the furnace remains close to the solidification temperature of the liquid iron for a period until the pig iron inside the furnace is completely melted in the first half dephosphorization process. Therefore, when the proportion of pig iron in the mixture increases, the temperature of the liquid iron inside the furnace remains close to the solidification temperature of the liquid iron for a longer time.

Способ, описанный в патентном документе 3, позволяет избежать перебоев при плавлении чушкового чугуна из-за снижения температуры жидкого чугуна в течение первой половины процесса дефосфорации. Однако существует опасение, что, если чушковый чугун не будет подан в течение первой половины стадии продувки, он может не полностью расплавиться во время продувки и остаться нерасплавленным. Таким образом, количество чушкового чугуна, которое может быть подано в течение практического времени продувки, ограничено, а доля в смеси чушкового чугуна ограничено приблизительно 10%. Фактически, в патентном документе 2 говорится, что, когда процесс обескремнивания выполнялся с использованием 300-тонного аппарата типа конвертера со временем продувки, принимаемым равным 10 - 12 минут, самая низкая доля в смеси жидкого чугуна составляла 90,9% (т.е. доля чушкового чугуна составила 9,1%). В условиях, когда доля в смеси чушкового чугуна дополнительно увеличивается, количество чушкового чугуна, подаваемого из колошника в течение первой половины процесса дефосфорации, становится слишком большим, и температура жидкого чугуна в течение первой половина процесса дефосфорации становится ниже. В результате чушковый чугун остаётся нерасплавленным.The method described in Patent Document 3 avoids interruptions in the melting of pig iron due to a decrease in the temperature of the liquid iron during the first half of the dephosphorization process. However, there is a concern that if the pig iron is not fed during the first half of the blowing stage, it may not completely melt during blowing and remain unmelted. Thus, the amount of pig iron that can be supplied during the practical purge time is limited, and the proportion of pig iron in the mixture is limited to approximately 10%. In fact, Patent Document 2 states that when the desiliconization process was carried out using a 300 ton converter type apparatus with a purge time set at 10 to 12 minutes, the lowest proportion of liquid iron in the mixture was 90.9% (i.e. the share of pig iron was 9.1%). Under conditions where the proportion of pig iron in the mixture is further increased, the amount of pig iron supplied from the top during the first half of the dephosphorization process becomes too large, and the temperature of the liquid iron during the first half of the dephosphorization process becomes lower. As a result, the pig iron remains unmelted.

Разработанное с учётом этих обстоятельств, настоящее изобретение направлено на предложение способа рафинирования жидкого чугуна, который предотвращает сохранение чушкового чугуна нерасплавленным даже в условиях высокой доли в смеси чушкового чугуна, избегая при этом увеличения количества источника тепла, подаваемого для компенсации тепла, необходимого для плавления чушкового чугуна, и количества образующегося шлака, а также увеличения времени процесса.Developed in view of these circumstances, the present invention is directed to providing a method for refining liquid iron that prevents the pig iron from remaining unmelted even in the presence of a high proportion of pig iron in the mixture, while avoiding increasing the amount of heat source supplied to compensate for the heat required to melt the pig iron , and the amount of slag formed, as well as an increase in process time.

Решение проблемыSolution

Первый способ рафинирования жидкого чугуна в соответствии с настоящим изобретением, который преимущественно решает вышеописанные проблемы, представляет собой способ, в котором добавляют вспомогательный материал и окислительный газ подают через фурму верхней продувки к чушковому чугуну и жидкому чугуну, которые находятся или подаются в аппарат типа конвертера, и жидкий чугун подвергается процессу рафинирования. Перед процессом рафинирования предварительно загружаемый чушковый чугун, который является частью чушкового чугуна, загружается сразу весь в аппарат типа конвертера перед загрузкой жидкого чугуна в аппарат типа конвертера, в количестве не более 0,15 от суммы предварительно загружаемого чушкового чугуна и количества загрузки жидкого чугуна, или не загружается. Чушковый чугун, добавленный в колошник, который является частью или всем чушковым чугуном, и добавляется из колошника аппарата типа конвертера, подаётся в аппарат типа конвертера во время процесса рафинирования. Кроме того, используется горелка, расположенная на переднем конце фурмы верхней продувки или на переднем конце второй фурмы, установленной отдельно от фурмы верхней продувки, и имеющая инжекционные отверстия, через которые подаётся топливо и поддерживающий горение газ. В течение по меньшей мере части периода времени процесса рафинирования порошкообразный вспомогательный материал или вспомогательный материал, переработанный в порошок, который является по меньшей мере частью вспомогательного материала, вдувают внутрь так, чтобы он проходил через пламя, формируемое горелкой. Первый способ рафинирования жидкого чугуна в соответствии с настоящим изобретением может быть предпочтительным решением, когда самый большой линейный размер чушкового чугуна, добавляемого в колошник, не превышает 100 мм.The first method for refining liquid iron according to the present invention, which advantageously solves the above-described problems, is a method in which an auxiliary material is added and oxidizing gas is supplied through an overhead lance to the pig iron and liquid iron that are in or supplied to a converter-type apparatus, and the liquid cast iron undergoes a refining process. Before the refining process, the pre-loaded pig iron, which is part of the pig iron, is loaded all at once into the converter-type apparatus before loading liquid iron into the converter-type apparatus, in an amount not exceeding 0.15 of the sum of the pre-loaded pig iron and the amount of liquid iron loading, or is not downloading. Pig iron added to the top, which is part or all of the pig iron, and added from the top of the converter type apparatus, is fed into the converter type apparatus during the refining process. In addition, a burner located at the front end of the top blowing tuyere or at the front end of a second tuyere mounted separately from the top blowing tuyere and having injection holes through which fuel and combustion support gas is supplied is used. During at least part of the time period of the refining process, powdered auxiliary material or auxiliary material processed into powder, which is at least part of the auxiliary material, is blown inward so that it passes through a flame generated by the burner. The first method for refining liquid iron according to the present invention may be a preferred solution when the largest linear dimension of the pig iron added to the top does not exceed 100 mm.

Второй способ рафинирования жидкого чугуна в соответствии с настоящим изобретением, который преимущественно решает вышеописанные проблемы, представляет собой первый способ рафинирования жидкого чугуна, в котором процесс рафинирования представляет собой процесс обезуглероживания жидкого чугуна. Второй способ рафинирования жидкого чугуна в соответствии с настоящим изобретением может быть предпочтительным решением, когда процесс рафинирования представляет собой процесс обезуглероживания, который осуществляется с помощью аппарата типа конвертера, в который загружают предварительно дефосфорированный жидкий чугун.The second method for refining liquid iron according to the present invention, which advantageously solves the problems described above, is the first method for refining liquid iron, in which the refining process is a process for decarburizing the liquid iron. The second method of refining liquid iron in accordance with the present invention may be a preferred solution when the refining process is a decarburization process, which is carried out using a converter type apparatus into which pre-dephosphorized liquid iron is charged.

Третий способ рафинирования жидкого чугуна в соответствии с настоящим изобретением, который преимущественно решает вышеописанные проблемы, представляет собой первый способ рафинирования жидкого чугуна, в котором процесс рафинирования представляет собой процесс дефосфорации жидкого чугуна. Третий способ рафинирования жидкого чугуна в соответствии с настоящим изобретением может быть предпочтительным решением, когда соблюдаются одно или оба из следующих условий: концентрация углерода, содержащегося в чушковом чугуне, загружаемом в колошник, не ниже 0,3% масс., а температура жидкого чугуна по окончании процесса дефосфорации не ниже 1380°С.The third method for refining liquid iron according to the present invention, which advantageously solves the problems described above, is the first method for refining liquid iron, in which the refining process is a process for dephosphorizing liquid iron. The third method of refining liquid iron in accordance with the present invention may be the preferred solution when one or both of the following conditions are met: the concentration of carbon contained in the pig iron loaded into the top is not less than 0.3% by weight, and the temperature of the liquid iron is at the end of the dephosphorization process, not lower than 1380°C.

Четвёртый способ рафинирования жидкого чугуна в соответствии с настоящим изобретением, который преимущественно решает вышеописанные проблемы, представляет собой первый способ рафинирования жидкого чугуна, в котором процесс рафинирования представляет собой процесс дефосфорации-обезуглероживания, в котором стадию дефосфорации жидкого чугуна, промежуточную стадию удаления шлака и стадию обезуглероживания жидкого чугуна выполняют как ряд процессов в одном и том же аппарате типа конвертера; перед стадией дефосфорации жидкого чугуна предварительно загружаемый чушковый чугун загружают в количестве, не превышающем 0,15 от количества предварительно загруженного чушкового чугуна и количества загружаемого жидкого чугуна, или не загружают; добавленный в колошник чушковый чугун добавляют к расплавленному чугуну во время одной или обеих стадий дефосфорации жидкого чугуна и обезуглероживания жидкого чугуна; и, кроме того, в течение по меньшей мере части периода одной или обеих стадий дефосфорации жидкого чугуна и обезуглероживания жидкого чугуна порошкообразный вспомогательный материал или вспомогательный материал, переработанный в порошок, вдувают так, чтобы он проходил через пламя, формируемое горелкой. Четвёртый способ рафинирования жидкого чугуна в соответствии с настоящим изобретением может быть более предпочтительным решением, когда соблюдаются одно или оба из следующих условий: концентрация углерода, содержащегося в чушковом чугуне загруженном в колошник, который добавляется во время стадии дефосфорации жидкого чугуна не ниже 0,3% масс., и температура жидкого чугуна по завершении стадии дефосфорации жидкого чугуна не ниже 1380°С.The fourth method for refining liquid iron according to the present invention, which advantageously solves the above-described problems, is the first method for refining liquid iron, in which the refining process is a dephosphorization-decarburization process, in which a liquid iron dephosphorization step, an intermediate slag removal step, and a decarburization step liquid cast iron is performed as a series of processes in the same apparatus such as a converter; before the stage of dephosphorization of liquid cast iron, pre-loaded pig iron is loaded in an amount not exceeding 0.15 of the amount of pre-loaded pig iron and the amount of loaded liquid iron, or not loaded; the pig iron added to the top is added to the molten iron during one or both of the stages of liquid iron dephosphorization and liquid iron decarburization; and further, during at least a portion of the period of one or both of the liquid iron dephosphorization and liquid iron decarburization steps, powdered auxiliary material or auxiliary material processed into powder is blown so as to pass through a flame generated by the burner. The fourth method of refining liquid iron in accordance with the present invention may be a more preferable solution when one or both of the following conditions are met: the concentration of carbon contained in the pig iron loaded into the top, which is added during the dephosphorization stage of liquid iron, is not less than 0.3% mass., and the temperature of liquid cast iron upon completion of the dephosphorization stage of liquid cast iron is not lower than 1380°C.

Положительные эффекты изобретенияPositive effects of the invention

В соответствии с настоящим изобретением установлен верхний предел количества чушкового чугуна, загружаемого перед началом процесса рафинирования жидкого чугуна в аппарат типа конвертера, который является частью общего количества чушкового чугуна (количество всего чушкового чугуна), используемого для процесса рафинирования, и чушковый чугун добавляется из колошника на стадии, когда температура жидкого чугуна достаточно повысилась. Таким образом, время, в течение которого температура жидкого чугуна остаётся низкой на начальной стадии процесса рафинирования, может быть сокращено, и даже при условии, что отношение количества всего чушкового чугуна к количеству загрузки жидкого чугуна увеличивается, можно предотвратить перебои в плавлении чушкового чугуна. Даже в том случае, когда чушковый чугун подаётся из колошника на стадии, когда температура жидкого чугуна достаточно возросла, т.е. во второй половине процесса рафинирования, и период до конца процесса является коротким, чушковый чугун, такой как восстановленное железо, содержащее углерод в количестве 0,3% масс. или выше, имеет низкую температуру плавления и плавится быстрее по сравнению со скрапом, и, таким образом, можно предотвратить состояние, когда он остаётся нерасплавленным. Регулирование температуры после дефосфорации до 1380°C или выше также может предотвратить то, что чушковый чугун останется нерасплавленным.According to the present invention, an upper limit is set on the amount of pig iron charged before starting the liquid iron refining process into a converter type apparatus, which is part of the total amount of pig iron (the amount of total pig iron) used for the refining process, and the pig iron is added from the top to stage when the temperature of the liquid iron has risen sufficiently. In this way, the time during which the temperature of the liquid iron remains low in the initial stage of the refining process can be shortened, and even though the ratio of the total pig iron to the liquid iron charge is increased, interruptions in the melting of the pig iron can be prevented. Even in the case when pig iron is fed from the top at a stage when the temperature of the liquid iron has increased sufficiently, i.e. in the second half of the refining process, and the period until the end of the process is short, pig iron such as reduced iron containing carbon in an amount of 0.3% by mass. or higher, has a low melting point and melts faster compared to scrap, and thus the condition where it remains unmelted can be prevented. Regulating the temperature after dephosphorization to 1380°C or higher can also prevent the pig iron from remaining unmelted.

Кроме того, горелка с инжекционными отверстиями для впрыска топлива и газа, поддерживающего горение, предусмотрена на переднем конце фурмы, с помощью которой сверху подают окислительный газ, или на переднем конце фурмы, установленной отдельно от этой фурмы верхней продувки, и порошкообразный вспомогательный материал или вспомогательный материал, переработанный в порошок, вдувают внутрь так, чтобы он проходил через пламя, формируемое горелкой. Таким образом, порошкообразный вспомогательный материал или переработанный в порошок вспомогательный материал нагревается пламенем горелки и служит теплоносителем, который может передавать тепло жидкому чугуну внутри аппарата типа конвертера. В результате повышается эффективность теплопроводности, и требуется подавать меньше углерода и кремния в качестве теплоносителя, так что можно избежать значительного увеличения времени процесса и увеличения количества образующегося шлака.In addition, a burner with injection holes for injecting fuel and combustion support gas is provided at the front end of the tuyere by which oxidizing gas is supplied from above, or at the front end of a tuyere installed separately from this top-blowing tuyere, and powdered auxiliary material or auxiliary the powdered material is blown in so that it passes through the flame generated by the burner. Thus, the powdered auxiliary material or the powdered auxiliary material is heated by the burner flame and serves as a heat transfer medium that can transfer heat to the liquid iron inside the converter type apparatus. As a result, the thermal conduction efficiency is improved and less carbon and silicon need to be supplied as heat transfer fluid, so that a significant increase in process time and an increase in the amount of slag generated can be avoided.

Краткое описание чертежейBrief description of drawings

Фиг. 1 представляет схематический вид в вертикальном разрезе, показывающий общий вид аппарата типа конвертера, используемого в осуществлении настоящего изобретения.Fig. 1 is a schematic vertical sectional view showing an overall view of a converter type apparatus used in carrying out the present invention.

Фиг. 2 представляет схематический вид горелки, используемой в осуществлении настоящего изобретения, где (а) представляет вид в вертикальном разрезе переднего конца фурмы и (б) представляет вид снизу выпускных отверстий.Fig. 2 is a schematic view of a burner used in the practice of the present invention, wherein (a) is a vertical sectional view of the front end of the tuyere and (b) is a bottom view of the outlet ports.

Фиг. 3 представляет схематический вид, показывающий последовательность операций способа рафинирования жидкого чугуна в соответствии с одним осуществлением настоящего изобретения.Fig. 3 is a schematic view showing a flowchart of a liquid iron refining method according to one embodiment of the present invention.

Описание осуществленийDescription of implementations

Осуществление настоящего изобретения будет конкретно описано ниже. Фигуры являются схематичными и могут отличаться от реальности. Следующее осуществление иллюстрирует устройство и способ реализации технической идеи настоящего изобретения и не предназначено для ограничения конфигурации, описанной ниже. Таким образом, в техническую идею настоящего изобретения могут быть внесены различные изменения в рамках технического замысла, описанного в формуле изобретения.The implementation of the present invention will be specifically described below. The figures are schematic and may differ from reality. The following embodiment illustrates an apparatus and method for implementing the technical idea of the present invention and is not intended to limit the configuration described below. Thus, various changes can be made to the technical idea of the present invention within the technical concept described in the claims.

Фиг. 1 представляет схематический вид в вертикальном разрезе аппарата 1 типа конвертера, имеющего функции верхней и донной продувки, который используется для способа рафинирования жидкого чугуна в соответствии с одним из осуществлений настоящего изобретения. Фиг. 2 представляет схематический вид переднего конца фурмы, показывающий конструкцию горелки, имеющей функцию подачи порошка, фиг. 2(а) представляет вид в вертикальном разрезе, и фиг. 2(b) представляет вид сечения А-А. Фиг. 3 представляет схематический вид, показывающий один пример способа рафинирования жидкого чугуна в соответствии с осуществлением.Fig. 1 is a schematic vertical sectional view of a converter type apparatus 1 having top and bottom blowing functions, which is used for a liquid iron refining method according to one embodiment of the present invention. Fig. 2 is a schematic view of the front end of a tuyere showing the structure of a burner having a powder feeding function; FIG. 2(a) is a vertical sectional view, and FIG. 2(b) is a sectional view of A-A. Fig. 3 is a schematic view showing one example of a liquid iron refining method according to an embodiment.

Например, на фиг. 3(а), сначала железный лом в качестве чушкового чугуна 20 для предварительного размещения в печи загружают в аппарат 1 типа конвертера по жёлобу 6 для скрапа. Затем, на фиг. 3(b), жидкий чугун 21 загружают в аппарат 1 типа конвертора с помощью загрузочного ковша 7. Количество чушкового чугуна, загружаемого по жёлобу 6, принимают равным 0,15 от суммы количества чушкового чугуна и количества загружаемого жидкого чугуна, или чушковый чугун предварительно не загружают. Чушковый чугун 22, подаваемый из колошника, накапливают в бункере 8 колошника. В качестве чушкового чугуна 22, подаваемого из колошника, можно использовать железный лом малого диаметра (сыпучий лом), резаный железный лом (измельчённый лом, дроблёный лом), мелкие куски восстановленного железа и т.п. Предпочтительно, чтобы железный лом, куски восстановленного железа и т.п. большого размера перерабатывались до размера не более 100 мм (размер, который помещается в ящик с внутренними размерами 100 мм × 100 мм × 100 мм) путём резки, дробления и т.д., чтобы их можно было использовать в бункере колошника и транспортировочном оборудовании, например, конвейере.For example, in FIG. 3(a), first, scrap iron as pig iron 20 for preliminary placement in the furnace is loaded into a converter type apparatus 1 through the scrap chute 6. Then, in FIG. 3(b), liquid cast iron 21 is loaded into a converter type apparatus 1 using a loading ladle 7. The amount of pig iron loaded through chute 6 is taken equal to 0.15 of the sum of the amount of pig iron and the amount of liquid cast iron loaded, or the pig iron is not previously loading. Pig iron 22 supplied from the top is accumulated in hopper 8 of the top. Small-diameter scrap iron (bulk scrap), cut scrap iron (crushed scrap, crushed scrap), small pieces of reduced iron, etc. can be used as pig iron 22 fed from the top. Preferably, scrap iron, pieces of reduced iron, etc. large sizes have been processed to a size of no more than 100 mm (the size that fits in a box with internal dimensions of 100 mm × 100 mm × 100 mm) by cutting, crushing, etc., so that they can be used in the flue hopper and transport equipment, for example, a conveyor belt.

На фиг. 3(с), после загрузки жидкого чугуна газообразный кислород вдувается сверху в направлении жидкого чугуна 3 через одну фурму 2, выполненную с возможностью продувки окисляющего газа сверху. Инертный газ, такой как аргон или N₂, подают в качестве перемешивающего газа через фурму 4, установленную в нижней части печи, для перемешивания жидкого чугуна 3. Добавляют вспомогательные материалы, такие как теплоноситель и шлакообразующий агент, и жидкий чугун 3 внутри аппарата 1 типа конвертера подвергают процессу дефосфорации. В этом случае порошкообразный вспомогательный материал или вспомогательный материал, переработанный в порошок (далее оба вместе будут называться порошкообразным вспомогательным материалом), такой как порошкообразный известняк, подают с использованием газа-носителя через предусмотренную трубу для подачи порошка в одной фурме 2, по которой продувается сверху окисляющий газ, или через трубу подачи порошка, предусмотренную в другой фурме 5, установленной отдельно от одной фурмы. Здесь на переднем конце одной фурмы 2 или на переднем конце другой фурмы 5, установленной отдельно от одной фурмы 2, дополнительно предусмотрена горелка, имеющая инжекционные отверстия для впрыска топлива и поддерживающего горение газа. В течение по меньшей мере части периода процесса дефосфорации порошкообразный вспомогательный материал, подаваемый через трубу для подачи порошка, вдувается, чтобы пройти через пламя, формируемое этой горелкой. Фиг. 2 представляет схематический вид переднего конца фурмы 5 в случае, когда фурма 5 расположена отдельно от одной фурмы 2, а горелка расположена на переднем конце фурмы 5. Труба 11 для подачи порошка расположена в центре, а труба 12 подачи топлива и труба 13 подачи поддерживающего горение газа, имеющая инжекционные отверстия, расположены в этом порядке вокруг трубы 11 подачи порошка. На внешней стороне этих труб находится внешняя оболочка, имеющая каналы 14 для охлаждающей воды. Топливный газ 16 и газ 17, поддерживающий горение, подают через инжекционные отверстия, предусмотренные на внешней периферийной части трубы 11 подачи порошка, для формирования пламени горелки. Порошкообразный вспомогательный материал (порошок 15) нагревается в пламени этой горелки. Таким образом, порошкообразный вспомогательный материал служит теплоносителем, что позволяет повысить эффективность теплопередачи к жидкому чугуну. В результате можно уменьшить количество используемого нагревающего агента, такого как углерод и кремний, и можно предотвратить увеличение времени процесса дефосфорации. Для эффективной передачи тепла порошку важно обеспечить время, в течение которого порошок 15 удерживается внутри пламени горелки. В качестве окисляющего газа, отличного от чистого кислорода, можно использовать смесь кислорода и СО₂ или инертного газа. В качестве поддерживающего горение газа можно использовать воздух, воздух, обогащённый кислородом, и окисляющий газ. В качестве подаваемого топлива могут использоваться топливный газ, такой как сжиженный природный газ (СПГ) или сжиженный нефтяной газ (СНГ), жидкое топливо, такое как мазут, и твёрдое топливо, такое как коксовый порошок, но топливо, содержащее небольшое количество углерода, предпочтительнее с точки зрения снижения выбросов СО₂.In fig. 3(c), after loading the liquid iron, gaseous oxygen is blown from above towards the liquid iron 3 through one lance 2 configured to blow oxidizing gas from above. An inert gas such as argon or N ₂ is supplied as a stirring gas through a lance 4 installed at the bottom of the furnace to mix the liquid iron 3. Auxiliary materials such as a coolant and a slag-forming agent are added and the liquid iron 3 inside the apparatus 1 type The converter is subjected to a dephosphorization process. In this case, powdered auxiliary material or auxiliary material processed into powder (hereinafter both will be collectively referred to as powdered auxiliary material), such as powdered limestone, is supplied using a carrier gas through a provided powder supply pipe in one tuyere 2, which is blown from above oxidizing gas, or through a powder supply pipe provided in another tuyere 5 installed separately from one tuyere. Here, at the front end of one tuyere 2 or at the front end of another tuyere 5, installed separately from one tuyere 2, a burner is additionally provided, having injection holes for injecting fuel and combustion support gas. During at least part of the period of the dephosphorization process, powdered auxiliary material supplied through the powder supply pipe is blown to pass through the flame generated by this burner. Fig. 2 is a schematic view of the front end of the tuyere 5 in the case where the tuyere 5 is located separately from one tuyere 2 and the burner is located at the front end of the tuyere 5. The powder supply pipe 11 is located in the center, and the fuel supply pipe 12 and combustion support supply pipe 13 gas, having injection holes, are located in this order around the powder supply pipe 11. On the outside of these pipes there is an outer shell having channels 14 for cooling water. Fuel gas 16 and combustion support gas 17 are supplied through injection holes provided on the outer peripheral portion of the powder supply pipe 11 to form a burner flame. The powdered auxiliary material (powder 15) is heated in the flame of this burner. In this way, the powdered auxiliary material serves as a coolant, which improves the efficiency of heat transfer to the liquid iron. As a result, the amount of heating agent such as carbon and silicon used can be reduced, and the dephosphorization process time can be prevented from increasing. To effectively transfer heat to the powder, it is important to ensure that the powder 15 is retained within the burner flame. As an oxidizing gas other than pure oxygen, a mixture of oxygen and CO ₂ or an inert gas can be used. Combustion support gases include air, oxygen-enriched air, and oxidizing gas. Fuel gas such as liquefied natural gas (LNG) or liquefied petroleum gas (LPG), liquid fuel such as heavy fuel oil and solid fuel such as coke powder can be used as feed fuel, but fuel containing a small amount of carbon is preferable from the point of view of reducing CO ₂ emissions.

Используя аппарат 1 типа конвертера, авторы настоящего изобретения провели испытание нагрева порошка извести горелкой с изменением расхода газа-носителя и высоты фурмы в различных диапазонах. В результате авторы установили, что высокая эффективность теплопроводности была достигнута, когда время удержания внутри пламени горелки задавалось равным около 0,05 - 0,1 секунды. Чтобы обеспечить время удержания внутри пламени, следует эффективно увеличить время, необходимое порошку для достижения поверхности жидкого чугуна после распыления. В частности, эффективно снизить скорость потока порошка. Однако транспортировка порошка внутри трубы требует подачи газа-носителя с постоянной скоростью потока. В условиях практической эксплуатации скорость потока порошка находится в диапазоне 40 - 60 м/с. Поэтому для обеспечения времени удержания внутри пламени, отверстие для выпуска порошка желательно располагать на уровне около 2 - 4 м над поверхностью жидкого чугуна. Предпочтительно, чтобы количество подаваемого материала для нагрева, такого как углерод и кремний, было уменьшено в расчёте на увеличение количества тепла, подводимого в результате добавления порошкообразного вспомогательного материала при нагревании горелкой.Using converter type apparatus 1, the present inventors tested heating lime powder with a burner by varying the carrier gas flow rate and tuyere height in different ranges. As a result, the authors found that high thermal conductivity efficiency was achieved when the retention time inside the burner flame was set to about 0.05 - 0.1 seconds. To ensure retention time within the flame, the time required for the powder to reach the surface of the liquid iron after spraying should be effectively increased. In particular, it is effective to reduce the powder flow rate. However, transporting the powder inside the pipe requires a carrier gas supply at a constant flow rate. Under practical operating conditions, the powder flow speed is in the range of 40 - 60 m/s. Therefore, to ensure retention time inside the flame, it is advisable to place the hole for releasing the powder at a level of about 2 - 4 m above the surface of the liquid cast iron. It is preferable that the amount of heating material supplied, such as carbon and silicon, be reduced in order to increase the amount of heat supplied by adding the powdered auxiliary material when heated by the burner.

На фиг. 3(с), чушковый чугун 22 подается из колошника в то время, когда скрап 20, загруженный по жёлобу 6, плавится, и температура жидкого чугуна начинает повышаться по мере прохождения процесса дефосфорации. Если чушковый чугун 22 подаётся из колошника после момента времени, когда температура жидкого чугуна начинает повышаться, т.е. подаётся во время второй половины процесса дефосфорации, период от начала подачи чушкового чугуна 22 к концу процесса становится короче, а чушковый чугун может остаться нерасплавленным. Однако, когда чушковый чугун, такой как восстановленное железо, содержащее углерод в количестве 0,3% масс. или выше, используется в качестве чушкового чугуна с подачей из колошника, можно предотвратить ситуацию, когда чушковый чугун оставался нерасплавленным, даже если он подаётся во второй половине процесс дефосфорации. Также, когда скрап, содержащий меньшее количество углерода, подаётся из колошника, использование горелки фурмы или подобного устройства и регулирование температуры после дефосфорации на уровне 1380°C или выше может предотвратить ситуацию, когда чушковый чугун останется нерасплавленным. После завершения процесса дефосфорации осуществляют слив расплавленного металла или промежуточного шлака (фиг. 3(d)) и проводят процесс обезуглероживания (фиг. 3(e)). В этом процессе обезуглероживания добавление чушкового чугуна 22 из колошника и его нагрев горелкой могут выполняться совместно, как и во второй половине процесса дефосфорации.In fig. 3(c), pig iron 22 is fed from the top at the time when scrap 20 loaded through chute 6 melts and the temperature of the liquid iron begins to rise as the dephosphorization process proceeds. If pig iron 22 is fed from the top after the point in time when the temperature of the liquid iron begins to rise, i.e. supplied during the second half of the dephosphorization process, the period from the start of feeding pig iron 22 to the end of the process becomes shorter, and the pig iron may remain unmelted. However, when pig iron, such as reduced iron, containing carbon in an amount of 0.3 wt.% or higher, used as pig iron fed from the top, it can prevent the situation where the pig iron remains unmelted even if it is fed in the second half of the dephosphorization process. Also, when scrap containing less carbon is fed from the top, using a lance burner or similar device and controlling the post-dephosphorization temperature at 1380°C or higher can prevent a situation where the pig iron remains unmelted. After completion of the dephosphorization process, the molten metal or intermediate slag is drained (Fig. 3(d)) and the decarburization process is carried out (Fig. 3(e)). In this decarburization process, adding pig iron 22 from the top and heating it with a burner can be done together, as in the second half of the dephosphorization process.

В вышеописанном примере показан способ рафинирования жидкого чугуна, который загружают, и в котором подают чушковый чугун во время процесса дефосфорации, а затем выполняют процесс обезуглероживания. Однако настоящее изобретение также применимо как к процессу рафинирования жидкого чугуна, в котором независимо осуществляется только процесс обезуглероживания, так и к способу рафинирования жидкого чугуна, в котором осуществляют процесс обезуглероживания жидкого чугуна, предварительно дефосфорированного. Настоящее изобретение, конечно, может быть применено к способу рафинирования жидкого чугуна, в котором независимо осуществляется только процесс дефосфорации. Кроме того, его также можно применять только к одной из стадии дефосфорации и стадии обезуглероживания, которые выполняются последовательно.The above example shows a method for refining liquid iron that is charged and in which pig iron is supplied during the dephosphorization process, and then the decarburization process is performed. However, the present invention is also applicable to both a liquid iron refining process in which only a decarburization process is independently carried out, and a liquid iron refining method in which a decarburization process of liquid iron that has previously been dephosphorized is carried out. The present invention can, of course, be applied to a liquid iron refining process in which only the dephosphorization process is carried out independently. In addition, it can also be applied to only one of the dephosphorization step and the decarburization step, which are performed sequentially.

В случае, когда процесс рафинирования в настоящем изобретении представляет собой процесс дефосфорации-обезуглероживания, в котором стадия дефосфорации жидкого чугуна, стадия промежуточного шлакоудаления и стадия обезуглероживания жидкого чугуна выполняются как ряд процессов в одном и том же сосуде типа конвертера, время добавления чушкового чугуна добавляемого из колошника аппарата типа конвертера приходится на период так называемой продувки, при которой окислительный газ подаётся в печь на стадии дефосфорации или стадии обезуглероживания, период после завершения стадии дефосфорации до временного прекращения подачи окисляющего газа и начала стадии обезуглероживания, а также период промежуточного шлакоудаления.In the case where the refining process in the present invention is a dephosphorization-decarburization process in which the molten iron dephosphorization step, the intermediate slag removal step and the molten iron decarburization step are carried out as a series of processes in the same converter type vessel, the addition time of the pig iron added from The top of the converter-type apparatus falls during the so-called purge period, during which oxidizing gas is supplied to the furnace at the dephosphorization stage or the decarburization stage, the period after completion of the dephosphorization stage until the supply of oxidizing gas is temporarily stopped and the decarburization stage begins, as well as the period of intermediate slag removal.

Жидкий чугун не ограничивается расплавленным чугуном, выпускаемым из доменной печи. Настоящее изобретение также применимо, когда жидкий чугун представляет собой жидкий чугун, полученный в отражательной печи, индукционной плавильной печи, дуговой печи и т.д., или жидкий чугун, полученный путём смешивания такого жидкого чугуна с расплавленным чугуном, выгруженным из доменной печи.Liquid iron is not limited to the molten iron coming out of a blast furnace. The present invention is also applicable when the liquid iron is liquid iron produced in a reverberatory furnace, induction melting furnace, arc furnace, etc., or liquid iron obtained by mixing such liquid iron with molten iron discharged from a blast furnace.

ПримерыExamples

Пример 1Example 1

С использованием жидкого чугуна, выгруженного из доменной печи, и чушкового чугуна (скрапа) проводят процесс дефосфорации в конвертере с верхней и донной продувкой вместимостью 330 тонн (верхней продувки кислородом и донной продувкой аргоном). Количество жидкого чугуна, количество чушкового чугуна, подаваемого по жёлобу для скрапа, и количество чушкового чугуна, подаваемого из колошника, изменялись различных интервалах. Железный лом используют в качестве чушкового чугуна, подаваемого по жёлобу для скрапа, а резаный лом используют в качестве чушкового чугуна, подаваемого из колошника, при этом чушковый чугун имел концентрацию углерода 0,1% масс. Результат показан в таблице 1.Using liquid cast iron unloaded from a blast furnace and pig iron (scrap), the dephosphorization process is carried out in a converter with top and bottom blowing with a capacity of 330 tons (top blowing with oxygen and bottom blowing with argon). The amount of liquid iron, the amount of pig iron fed through the scrap chute, and the amount of pig iron fed from the top were varied at various intervals. The scrap iron is used as pig iron fed through the scrap chute, and the cut scrap is used as pig iron fed from the top, and the pig iron had a carbon concentration of 0.1 wt%. The result is shown in Table 1.

В процессах №№ 1-5 весь скрап в качестве чушкового чугуна загружают в конвертер по жёлобу для скрапа перед загрузкой жидкого чугуна и выполняют процесс дефосфорации. Температуру после дефосфорации доводят до 1350°С. Только в процессе № 5 во время процесса дефосфорации на переднем конце второй фурмы, установленной отдельно от фурмы верхней продувки, была предусмотрена горелка, имеющая инжекционные отверстия для впрыска топлива и поддерживающего горение газа, и в печь добавляют пять тонн порошка извести так, чтобы он проходил через пламя, формируемое этой горелкой. Вторая фурма установлена на уровне 3,5 м, а скорость потока газа для подачи порошка, который представлял собой газообразный азот, задают равной 25 Нм³/мин. В качестве топливного газа используют пропан с расходом 15 Нм³/мин. Газообразный кислород в качестве газа, поддерживающего горение, подают со скоростью 75 Нм³/мин.In processes No. 1-5, all scrap as pig iron is loaded into the converter through the scrap chute before loading liquid iron and the dephosphorization process is performed. The temperature after dephosphorization is brought to 1350°C. Only in process No. 5, during the dephosphorization process, a burner having injection holes for injecting fuel and combustion support gas was provided at the front end of the second tuyere, installed separately from the top blowing tuyere, and five tons of lime powder was added to the furnace so that it passed through the flame generated by this burner. The second lance was set at 3.5 m and the gas flow rate for supplying the powder, which was nitrogen gas, was set to 25 Nm ³ /min. Propane is used as fuel gas with a flow rate of 15 Nm ³ /min. Oxygen gas as combustion support gas is supplied at a rate of 75 Nm ³ /min.

В процессах № 6 и 7 количество чушкового чугуна, загружаемого по жёлобу для скрапа перед загрузкой жидкого чугуна, задают равным не более 0,15 суммы количества загрузки жидкого чугуна и количества загружаемого скрапа, т.е. доля чушкового чугуна, загружаемого по жёлобу для скрапа перед загрузкой жидкого чугуна («доля предварительно загруженного чушкового чугуна» в таблице 1; далее упоминается как «доля чушкового чугуна») задают равной не выше 15% от суммы количества чушкового чугуна и количества жидкого чугуна, а затем резаный лом или восстановленное железо подают из колошника во время процесса дефосфорации, начатого после загрузки жидкого чугуна. Температуру после дефосфорации доводят до 1350°С. Концентрация углерода, содержащегося в чушковом чугуне, подаваемом из колошника, составляет 0,1% масс. Далее в тех же условиях, что и в процессе № 5, в процессе дефосфорации используют горелку.In processes No. 6 and 7, the amount of pig iron loaded through the scrap chute before loading liquid iron is set equal to no more than 0.15 of the sum of the amount of loading liquid iron and the amount of loaded scrap, i.e. the proportion of pig iron loaded through the scrap chute before loading liquid iron (“preloaded pig iron share” in Table 1; hereinafter referred to as “pig iron share”) is set to not exceed 15% of the sum of the quantity of pig iron and the quantity of liquid iron, and then the cut scrap or reduced iron is fed from the top during the dephosphorizing process begun after the liquid iron is charged. The temperature after dephosphorization is brought to 1350°C. The concentration of carbon contained in pig iron supplied from the top is 0.1 wt%. Next, under the same conditions as in process No. 5, a burner is used in the dephosphorization process.

В процессе № 8 доля чушкового чугуна, загружаемого по жёлобу для скрапа перед загрузкой жидкого чугуна, задают равной не выше 15% от суммы количества чушкового чугуна и количества загружаемого жидкого чугуна, а резаный лом подавался из колошника во время процесса дефосфорации, который начинался после загрузки жидкого чугуна. Температуру после дефосфорации доводили до 1350°С. Концентрация углерода в резанном ломе составила 0,1% масс. Горелка не использовалась.In process No. 8, the proportion of pig iron loaded through the scrap chute before loading liquid iron is set equal to no more than 15% of the sum of the amount of pig iron and the amount of liquid iron loaded, and the cut scrap was fed from the top during the dephosphorization process, which began after loading liquid cast iron. The temperature after dephosphorization was brought to 1350°C. The carbon concentration in the cut scrap was 0.1 wt%. The burner has not been used.

В условиях, когда порошкообразная известь добавлялась через пламя горелки (процессы № 5-7), порошкообразная известь служила теплоносителем и передавала тепло пламени горелки расплавленному чугуну и шлаку, так что количество подведённого тепла было больше, чем в сравнительных примерах, в которых горелка не использовалась (процессы №№ 1 - 4 и 8). Таким образом, условия, в которых использовалась горелка, позволили уменьшить количество используемого источника нагрева, такого как углерод и кремний. В результате были достигнуты преимущества, заключающиеся в уменьшении количества кислорода, необходимого для сжигания источника тепла, и сокращении времени процесса дефосфорации. Кроме того, были получены результаты, согласно которым количество SiO₂, образующегося при сжигании кремния, было уменьшено и количество образовавшегося шлака было снижено. В сравнительных примерах, в которых горелка не использовалась (процессы №№ 1 - 4 и 8), количество поданного источника тепла для компенсации тепла, необходимого для плавления чушкового чугуна, время процесса дефосфорации и количество выгружаемого шлака увеличивалось по мере увеличения доли чушкового чугуна. Здесь показатель количества подаваемого источника тепла, показатель времени процесса дефосфорации и показатель количества выгружаемого шлака являются, соответственно, значениями, полученными путём деления количества тепла, генерируемого подаваемым материалом источника тепла, таким как угольный материал или ферросилиций, времени процесса рафинирования (время процесса дефосфорации), и количество выгружаемого шлака на фактические значения процесса №1.Under the conditions where powdered lime was added through the burner flame (Processes No. 5-7), the powdered lime served as a heat transfer medium and transferred the heat of the burner flame to the molten iron and slag, so that the amount of heat supplied was greater than in the comparative examples in which the burner was not used (processes No. 1 - 4 and 8). Thus, the conditions under which the burner was used allowed the amount of heating source, such as carbon and silicon, to be reduced. As a result, the benefits of reducing the amount of oxygen required to burn the heat source and reducing the time of the dephosphorization process were achieved. In addition, results were obtained that the amount of SiO ₂ generated by combustion of silicon was reduced and the amount of slag generated was reduced. In comparative examples in which a burner was not used (Process Nos. 1 - 4 and 8), the amount of heat source supplied to compensate for the heat required to melt the pig iron, the dephosphorization process time, and the amount of slag discharged increased as the proportion of pig iron increased. Here, the heat source supply quantity index, the dephosphorization process time index, and the slag discharge quantity index are, respectively, values obtained by dividing the heat amount generated by the heat source feed material, such as coal material or ferrosilicon, by the refining process time (dephosphorization process time), and the amount of unloaded slag to the actual values of process No. 1.

Однако в условиях, когда отношение предварительно загруженного чушкового чугуна к общему количеству загрузки (жидкий чугун + предварительно загруженный чушковый чугун) превышало 15% (процессы № 3, 4 и 5), скрап оставался нерасплавленным независимо от того, использовалась горелка или нет.However, under conditions where the ratio of precharged pig iron to total charge (liquid iron + precharged pig iron) exceeded 15% (processes No. 3, 4 and 5), the scrap remained unmelted regardless of whether the torch was used or not.

Пример 2Example 2

В процессах № 9 и 10 при проведении процесса дефосфорации, как в примере 1, доля чушкового чугуна, загружаемого по жёлобу для скрапа перед загрузкой жидкого чугуна, задавал равной не выше 15% суммы количества чушкового чугуна и количества загрузки жидкого чугуна. Кроме того, чушковый чугун подавался из колошника во время процесса дефосфорации, который начинался после загрузки жидкого чугуна. Концентрация углерода в чушковом чугуне была изменена с 0,1% масс. на 0,31% масс. Температуру жидкого чугуна после дефосфорации регулировали на уровне 1350 - 1380°C. Кроме того, горелку использовали во время процесса дефосфорации при тех же условиях, что и в процессе № 5. Условия и результат показаны вместе в таблице 2.In processes No. 9 and 10, when carrying out the dephosphorization process, as in example 1, the proportion of pig iron loaded through the scrap chute before loading liquid iron was set equal to no more than 15% of the sum of the amount of pig iron and the amount of loading liquid iron. In addition, pig iron was fed from the top during the dephosphorization process, which began after loading the liquid iron. The carbon concentration of pig iron was changed from 0.1% wt. by 0.31% wt. The temperature of liquid cast iron after dephosphorization was regulated at 1350 - 1380°C. In addition, the burner was used during the dephosphorization process under the same conditions as in process No. 5. The conditions and result are shown together in Table 2.

Как видно из таблицы 2, когда концентрация углерода, содержащегося в чушковом чугуне, подаваемом из колошника, составляла 0,3% масс. или выше (процесс №9), или температура по завершении процесса дефосфорации 1380°С или выше (процесс № 10), чушковой чугун не оставался нерасплавленным даже при условии ещё более высокой доле всего чушкового чугуна, чем в процессе № 6 или 7 примера 1. Здесь доля всего чушкового чугуна представляет массовый процент чушкового чугуна от всего чугуна, включая загруженный или подаваемый жидкий чугун.As can be seen from Table 2, when the concentration of carbon contained in the pig iron supplied from the top was 0.3 wt%. or higher (Process No. 9), or a temperature at the end of the dephosphorization process of 1380°C or higher (Process No. 10), the pig iron did not remain unmelted even if the proportion of total pig iron was even higher than in Process No. 6 or 7 of Example 1 Here, the percentage of total pig iron represents the mass percentage of pig iron of the total pig iron, including the loaded or supplied liquid iron.

Пример 3Example 3

Процесс дефосфорации проводят в тех же условиях, что и в примере 1. В процессах № 11 - 13 доля чушкового чугуна, загружаемого по жёлобу для скрапа перед загрузкой жидкого чугуна, задают равной не выше 15% от суммы количества чушкового чугуна и количества загрузки жидкого чугуна, а также восстановленного железа, подаваемого из колошника в процессе дефосфорации, начатой после загрузки жидкого чугуна. Концентрация углерода в восстановленном железе составляет 0,5% масс. Температуру после дефосфорации поддерживают на уровне 1350°С. Кроме того, в процессе дефосфорации используют горелку в тех же условиях, что и в процессе № 5. В результате изменения размеров кусков восстановленного железа в различных интервалах получен результат, показанный в таблице 3. Установка самого большого линейного размера 100 мм или менее позволила стабильно подавать восстановленное железо из колошника, не вызывая проблем в системе транспортировки, такой как конвейер.The dephosphorization process is carried out under the same conditions as in example 1. In processes No. 11 - 13, the proportion of pig iron loaded through the scrap chute before loading liquid iron is set equal to no more than 15% of the sum of the amount of pig iron and the amount of liquid iron loading , as well as reduced iron supplied from the top during the dephosphorization process, which began after loading the liquid cast iron. The carbon concentration in reduced iron is 0.5 wt%. The temperature after dephosphorization is maintained at 1350°C. In addition, the dephosphorization process uses a burner under the same conditions as in process No. 5. By varying the sizes of the reduced iron pieces at various intervals, the result shown in Table 3 was obtained. Setting the largest linear size to 100 mm or less allowed the stable feeding recovered iron from the top without causing problems in a transport system such as a conveyor.

Пример 4Example 4

С использованием жидкого чугуна, выгружаемого из доменной печи, и чушкового чугуна (скрап) выполняют процесс обезуглероживания в конвертере с верхней и донной продувкой вместимостью 330 тонн (верхней продувкой кислородом и донной продувкой аргоном). Количество жидкого чугуна, количество чушкового чугуна, подаваемого по жёлобу для скрапа, и количество чушкового чугуна, подаваемого из колошника, изменялись в различных интервалах. В качестве чушкового чугуна, подаваемого по жёлобу для скрапа, используют скрап, а в качестве чушкового чугуна, подаваемого из колошника, используют скрап или восстановленное железо, при этом чушковый чугун имеет концентрацию углерода 0,10% масс. Температура после обезуглероживания составляла 1650°С. Кроме того, для процесса № 15 горелку использовали во время процесса обезуглероживания при тех же условиях, что и в процессе № 5. Результат показан в таблицах 4 - 1 и 4 - 2.Using liquid iron discharged from the blast furnace and pig iron (scrap), the decarburization process is carried out in a converter with top and bottom blowing with a capacity of 330 tons (top blowing with oxygen and bottom blowing with argon). The amount of liquid iron, the amount of pig iron fed through the scrap chute, and the amount of pig iron fed from the top were varied at different intervals. Scrap is used as the pig iron fed through the scrap chute, and scrap or reduced iron is used as the pig iron fed from the top, wherein the pig iron has a carbon concentration of 0.10 wt%. The temperature after decarburization was 1650°C. In addition, for process No. 15, the burner was used during the decarburization process under the same conditions as in process No. 5. The result is shown in tables 4 - 1 and 4 - 2.

Таблица 4-1Table 4-1 NoNo ПредзагрузкаPreload Добавление из колошникаAdding from the top ПостдефосфорацияPost-dephosphorization Количество жидкого чугунаLiquid iron quantity Количество чушкового чугунаQuantity of pig iron Доля чушкового чугунаShare of pig iron Количество чушкового чугунаQuantity of pig iron Концентрация углеродаCarbon concentration Температура жидкого чугунаTemperature of liquid cast iron Доля всего чушкового чугунаShare of total pig iron тT тT %% тT % масс.% wt. °C°C %% 1414 264264 4646 14.814.8 2020 0,100.10 16501650 20,020.0 1515 264264 4646 14.814.8 2020 0,100.10 16501650 20,020.0

Таблица 4-2Table 4-2 NoNo Чушковый чугунPig iron ГорелкаBurner Показатель количества теплоносителяCoolant quantity indicator Показатель времени процесса обезуглероживанияDecarburization process time indicator Показатель количества выгрузки шлакаSlag discharge quantity indicator ПримечанияNotes Нерасплавленный/
ЖидкийUnmelted/
Liquid Используют/
Не ис-пользуютUse/
Do not use -- -- -- 1414 ЖидкийLiquid Не используютDo not use 1,41.4 1,41.4 1,41.4 Сравнительный примерComparative example 1515 ЖидкийLiquid ИспользуютUse 1,01.0 1,01.0 1,01.0 Пример изобретенияExample of an invention

Когда применялись условия настоящего изобретения (№15), чушковый чугун не оставался нерасплавленным, и не было увеличения количества теплоносителя, времени процесса обезуглероживания и количества выгружаемого шлака. Здесь показатель количества подаваемого теплоносителя, показатель времени процесса обезуглероживания и показатель количества выпускаемого шлака являются, соответственно, значениями, полученными путём деления количества тепла, генерируемого подаваемым теплоносителем, таким как уголь или ферросилиций, времени процесса рафинирования (время процесса обезуглероживания) и количество выходящего шлака на фактические значения процесса № 15.When the conditions of the present invention (No. 15) were applied, the pig iron did not remain unmelted, and there was no increase in the amount of coolant, the time of the decarburization process, and the amount of slag discharged. Here, the heat transfer fluid input quantity index, the decarburization process time index, and the slag output quantity index are, respectively, values obtained by dividing the amount of heat generated by the heat transfer fluid input such as coal or ferrosilicon, the refining process time (decarburization process time), and the output slag amount by actual values of process No. 15.

Пример 5Example 5

С использованием жидкого чугуна, выгружаемого из доменной печи, и чушкового чугуна (скрап) проводят процесс дефосфорации, а после промежуточного шлакоудаления обезуглероживающую продувку в конвертере с верхней и донной продувкой вместимостью 330 тонн (верхней продувкой кислорода и донной продувкой аргона). Количество жидкого чугуна, количество чушкового чугуна, подаваемого по жёлобу для скрапа, и количество чушкового чугуна, подаваемого из колошника, изменяются в различных интервалах. В качестве чушкового чугуна, подаваемого по жёлобу для скрапа, используют скрап, а в качестве чушкового чугуна, подаваемого из колошника, используют скрап или восстановленное железо, при этом чушковый чугун имеет концентрацию углерода 0,10 - 0,80% масс. Температуру после дефосфорации меняли от 1350 до 1385°С. Кроме того, для процессов № 21 - 25 горелка использовалась во время процесса обезуглероживания в тех же условиях, что и в процессе № 5. Результат показан в таблицах 5-1 и 5-2.Using liquid cast iron unloaded from a blast furnace and pig iron (scrap), the dephosphorization process is carried out, and after intermediate slag removal, decarbonizing blowing is carried out in a converter with top and bottom blowing with a capacity of 330 tons (top blowing of oxygen and bottom blowing of argon). The amount of liquid iron, the amount of pig iron supplied through the scrap chute, and the amount of pig iron supplied from the top are varied at different intervals. Scrap is used as the pig iron supplied through the scrap chute, and scrap or reduced iron is used as the pig iron supplied from the top, while the pig iron has a carbon concentration of 0.10 - 0.80% by weight. The temperature after dephosphorization was changed from 1350 to 1385°C. In addition, for processes No. 21 to 25, the burner was used during the decarburization process under the same conditions as in process No. 5. The result is shown in Tables 5-1 and 5-2.

Когда применяли настоящее изобретение (процессы №№ 21-25), чушковый чугун не оставался нерасплавленным, и не было увеличения количества теплоносителя, времени процесса рафинирования и количества выпускаемого шлака. В условиях, когда концентрация углерода, содержащегося в чушковом чугуне, подаваемом из колошника при дефосфорационной продувке, составляла 0,3% масс. и выше, или когда температура после дефосфорации была не ниже 1380°С (процессы № 23 и 25), была достигнута ещё более высокая доля всего чушкового чугуна. Здесь показатель количества подаваемого теплоносителя, показатель времени процесса обезуглероживания и показатель количества выпускаемого шлака являются, соответственно, значениями, полученными путём деления количества тепла, генерируемого подаваемым нагревательным материалом, таким как угольный материал или ферросилиций, время процесса рафинирования (время процесса обезуглероживания), и количество выпускаемого шлака на фактические значения процесса № 21.When the present invention was applied (Process Nos. 21 to 25), the pig iron was not left unmelted, and there was no increase in the amount of coolant, the refining process time, and the amount of slag produced. Under conditions when the concentration of carbon contained in pig iron supplied from the top during dephosphorization blowing was 0.3 wt%. and higher, or when the temperature after dephosphorization was not lower than 1380°C (processes No. 23 and 25), an even higher proportion of total pig iron was achieved. Here, the heat transfer fluid supply quantity index, the decarburization process time index, and the slag discharge quantity index are, respectively, values obtained by dividing the amount of heat generated by the supplied heating material such as carbon material or ferrosilicon, the refining process time (decarburization process time), and the quantity produced slag to the actual values of process No. 21.

Хотя в вышеописанных примерах были показаны примеры, в которых процесс рафинирования осуществляется в аппарате типа конвертера с использованием жидкого чугуна, выгружаемого из доменной печи, и чушкового чугуна (скрапа и т.д.), подтвердили, что настоящее изобретение также применимо, когда жидкий чугун представляет собой жидкий чугун, полученный в вагранке, индукционной плавильной печи, дуговой печи и т.д., или жидкий чугун, полученный путём смешивания такого жидкого чугуна с расплавленным чугуном, выгружаемым из доменной печи.Although the above examples have shown examples in which the refining process is carried out in a converter type apparatus using liquid iron discharged from a blast furnace and pig iron (scrap, etc.), it is confirmed that the present invention is also applicable when liquid iron is liquid iron produced in a cupola furnace, induction melting furnace, arc furnace, etc., or liquid iron obtained by mixing such liquid iron with molten iron discharged from a blast furnace.

Промышленная применимостьIndustrial applicability

Способ рафинирования жидкого чугуна в соответствии с настоящим изобретением может использовать значительно большее количество чушкового чугуна, требует меньшее количество подаваемого углерода и кремния в качестве теплоносителя и позволяет избежать значительного увеличения времени процесса и увеличение количества образующегося шлака, что делает этот метод пригодным для промышленных целей.The method for refining liquid iron in accordance with the present invention can use a significantly larger amount of pig iron, requires less carbon and silicon feed as a heat transfer fluid, and avoids a significant increase in process time and an increase in the amount of slag generated, which makes this method suitable for industrial purposes.

Список ссылочных позицийList of reference items

1. Аппарат типа конвертера.1. Converter type device.

2. Фурма верхней продувки для окислительного газа.2. Top blow lance for oxidizing gas.

3. Жидкий чугун.3. Liquid cast iron.

4. Фурма донной продувки.4. Bottom blowing lance.

5. Горелка.5. Burner.

6. Лоток для скрапа.6. Tray for scrap.

7. Загрузочный ковш.7. Loading bucket.

8. Воронка колошника.8. Flute funnel.

10. Горелка на переднем конце фурмы.10. Burner at the front end of the tuyere.

11. Труба подачи порошка.11. Powder supply pipe.

12. Труба подачи топлива.12. Fuel supply pipe.

13. Труба подачи поддерживающего горение газа.13. Combustion gas supply pipe.

14. Канал охлаждающей воды.14. Cooling water channel.

15. Порошок.15. Powder.

16. Топливо.16. Fuel.

17. Вспомогательный газ.17. Auxiliary gas.

18. Охлаждающая вода.18. Cooling water.

20. Предварительно загруженный скрап.20. Pre-loaded scrap.

21. Жидкий чугун.21. Liquid cast iron.

22. Чушковый чугун, добавляемый из колошника.22. Pig iron added from the top.

23. Шлак.23. Slag.

Claims

1. A method for refining liquid iron, in which an auxiliary material is added, and oxidizing gas is supplied through an overhead lance to the pig iron and molten iron that are in or which are fed into the converter, and the liquid iron is subjected to the refining process,

characterized by the fact that:

before the refining process, pre-loaded pig iron, which is a part of pig iron and which is completely loaded into the converter before loading liquid iron into the converter, is loaded in an amount of no more than 0.15 of the amount of pre-loaded pig iron and the amount of liquid iron charged, or not loaded ;

pig iron, which is part or all of the pig iron loaded into the converter top, is supplied from the converter top to the converter during the refining process;

further using a burner which is provided at the front end of the top blowing tuyere or at the front end of a second tuyere mounted separately from the top blowing tuyere, and which has injection holes through which fuel and combustion supporting gas are supplied; And

During at least part of the period of the refining process, powdered auxiliary material or auxiliary material processed into powder, which is at least part of the auxiliary material, is blown into the flame generated by the burner.

2. The method of refining liquid cast iron according to claim 1, in which the largest linear dimension of pig iron loaded from the top does not exceed 100 mm.

3. The method of refining liquid iron according to claim 1 or 2, in which the refining process is a process of decarburization of liquid iron.

4. The method for refining liquid iron according to claim 3, in which the refining process is a decarburization process, which is carried out in a converter into which pre-dephosphorized liquid iron is loaded.

5. The method for refining liquid iron according to claim 1 or 2, in which the refining process is a process for dephosphorizing liquid iron.

6. The method for refining liquid cast iron according to claim 5, in which one or both of the following conditions are met: the concentration of carbon contained in the pig iron loaded from the top is not lower than 0.3% by weight, and the temperature of the liquid cast iron at the end of the dephosphorization process not lower than 1380°C.

7. The method for refining liquid iron according to claim 1 or 2, in which the refining process is a dephosphorization-decarburization process, in which the liquid iron dephosphorization stage, the intermediate slag removal stage and the liquid iron decarburization stage are performed as a sequence of processes in the same converter;

before the stage of dephosphorization of liquid cast iron, pre-loaded pig iron is loaded in an amount not exceeding 0.15 of the amount of pre-loaded pig iron and the amount of liquid iron loaded, or not loaded;

the top-loaded pig iron is added to the molten iron during one or both of the liquid iron dephosphorization steps and the liquid iron decarburization step; And

further, during at least a portion of the period of one or both of the liquid iron dephosphorization steps and the liquid iron decarburization step, powdered auxiliary material or auxiliary material processed into powder is blown so that it passes through a flame generated by the burner.

8. The method for refining liquid iron according to claim 7, in which one or both of the following conditions are met: the concentration of carbon contained in the pig iron loaded from the top, which is added during the dephosphorization stage of liquid iron, is not lower than 0.3 wt%. , and that the temperature of the liquid cast iron upon completion of the dephosphorization stage of the liquid cast iron is not lower than 1380°C.