RU1770373C - Технологическа лини получени стали - Google Patents

Abstract

Использование: металлурги  черных металлов при выплавке стали как непрерывным процессом так и периодическим способом в кислородных конвертерах, электроду- говых и подовых печах. Сущность изобретени : технологическа  лини  включает последовательно расположенные доменную печь, миксер дл  .чугуна, аппараты десульфурации, окислительные аппараты и аппараты обезуглероживани , металлопри- емник доводки и машину непрерывного лить  заготовок. Лини  содержит шлаковый миксер дл  нагрева, усреднени  и окислительного рафинировани  сталеплавильного шлака, а также шлаковый реактор дл  восстановительного рафинировани  последнего , расположенные между аппаратами обезуглероживани  и металлоприемником доводки. 1 ил. 1 табл.

Description

Изобретение относитс  к металлургии черных металлов и может быть использовано при выплавке углеродистой и легированной сталей, как непрерывным процессом, так и периодическим (традиционным) способом - в кислородных конвертерах, электродуговых и подовых печах.

Известна технологическа  лини  производства стали, включающа  доменную печь, миксер дл  чугуна, установку его десульфурации , кислородный конвертер, шлакопла- вильную печь, ковш дл  раскислени , легировани  и внепечной обрг.ботки стали жидким синтетическим шлаком, установку доводки плавки в ковше и маиину непрерывного лить  заготовок (МНЛЗ). 1.

Лини  предусматривает внепечную обработку стали, шлаком, полученным в ковше

перед сливом металла путем раскислени  конверторного шлака алюминием.

Однако реализаци  получени  стали на данной линии св зана со значительным расходом шлакообразующих и рафинирующих материалов (магний, известь, плавиковый шпат, и т.д.) дл  выплавки и внепечной обработки чугуна и стали. Кроме того, выход жидкой стали на линии сравнительно невысок из-за низкой эффективности раскислени  шлака в ковше дл  обработки стали и невозможности качественной подготовки его дл  многократного использовани  на других стади х(обработки чугуна, выплавки стали). Между тем. окислительный сталеплавильный шлак содержит более 70% полезных компонентов (оксидов железа, марганца, алюмини , кальци ), а также меSJ VI

О OJ VI CJ

таллической фазы в виде корольков и скра- пин.

Наиболее близкой к изобретению по совокупности признаков и технической сущности  вл етс  технологическа  лини  получени  стали Дж.Эллиота, включающа  последовательно расположенные доменную печь, миксер дл  чугуна, установки де- сульфации, предварительного окислени , обезуглероживани , доводки металла и машину непрерывного лить  заготовок 2.

При этом предусматриваетс  использование отработанного окислительного стале- плавильного шлака из аппаратов обезуглероживани  дл  рафинировани  расплава от кремни , марганца и фосфора в окислительных аппаратах. Наличие такой технологической цепочки способствует повышению сквозного выхода железа на данной линии, и, соответственно, жидкой стали, сокращению расхода шлакообразую- щих материалов.

Недостатком данной технологической линии  вл етс  то обсто тельство, что высокожелезистые шлаки из окислительных аппаратов идут в отвал. Лини  не обеспечивает возможность рафинировани , подогрева, миксеровани  шлаков, их повторного использовани  на других стади х процесса, например, при десульфации высокоуглеродистых расплавов. В аппаратах десульфации используютс  дефицитные рафинирующие присадки магни , цианамида кальци  и т.п. Довольно значителен расход извести и в окислительных аппаратах.

Таким образом известна  технологическа  лини  не обеспечивает многократное использование сталеплавильного шлака при выплавке и внепечной обработке чугуна и стали, что снижает суммарный выход жидкой стали и приводит к увеличению расхода шлакообразующих и рафинирующих материалов .

Цель изобретени  - повышение выхода жидкой стали и сокращени  расхода шлакообразующих и других материалов.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в технологическую линию получени  стали, содержащую доменную печь, миксер дл  чугуна , установки десульфурации, предварительного окислени , обезуглероживани , доводки металла и машину непрерывного лить  заготовок, дополнительно ввод т шлаковый миксер дл  нагрева, усреднени  и окислительного рафинировани  и шлаковый реактор дл  восстановительного рафинировани  сталеплавильного шлака, расположенные между установками обезуглероживани  и доводки металла.

Таким образом, описываема  технологическа  лини  отличаетс  от известных наличием шлаковых миксера и реактора, позвол ющих осуществл ть накопление и

подготовку к многократному использованию отработанных жидких сталеплавильных шлаков на стади х выплавки и внепечной обработки железоуглеродистых расплавов. При этом решаютс  задачи су0 щественного повышени  выхода жидкой стали и сокращени  расхода шлакообразующих и рафинирующих материалов за счет сведени  к минимуму потерь железа с отвальными шлаками и резкого сокращени 

5 количества последних.

Дополнительное введение в технологическую линию шлаковых миксера и реактора позвол ет за счет многократного использовани  сталеплавильного шлака повысить

0 выход жидкой стали на 5% и снизить суммарный расход шлакообразующих и рафинирующих материалов с 8,0 до 2,59% от массы стали (табл.). При этом расход извести уменьшаетс  с 7,0 до 1,8%, боксита с 0,5

5 до 0,36%, карбида кальци  от 0,5 до 0%. На за вл емой линии расход плавикового шпата , кокса и алюмини , весьма невелик и составл ет соответственно 0,23; 0; 1; 0,1 (суммарно 0,43%) от массы стали (табл.).

0 На чертеже показана технологическа  лини  получени  стали, работающа  практически в замкнутом по сталеплавильному шлаку цикле.

Чугун из доменных печей 1 подают в

5 миксер 2 чугуна и далее в печь 3 плавлени  скрапа, подогреваемого до 900-1100°С в печах 4. Расплав, содержащий 2-2,5% углерода , десульфурируют в аппаратах десульфурации 5 сталеплавильным шлаком.

0 подаваемым из шлакового миксера, после чего через буферный металлоприемник 6 заливают в окислительные аппараты 7. В них производ т форфришевание расплава (окисление кремни , марганца, фосфора и.

5 частично, углерода) путем продувки кислородом с подачей извести и сталеплавильного шлака из шлакового миксера 10. Затем полупродукт через металлоприемник 8 подаетс  в аппараты обезуглероживани  9, а

0 шлаки из аппаратов 5, 7, 9 и металлоприем- ника доводки 12 направл ютс  в шлаковый миксер 10. В нем сталеплавильный шлак нагреваетс  газокислородными или плазменными горелками,усредн етс  по соста5 ву и температуре за счет перемешивани  отход щими газами погружных горелок или путем продувки через донные фурмы, а также корректируетс  по составу присадками извести, боксита, плавикового шпата и других материалов. Одновременно удал ютс  в

газовую фазу сера, и, частично, фосфор. Подготовленный в миксере 10 сталеплавильный шлак подаетс  в аппараты десуль- фурации 5, окислительный 7 и обезуглероживани  9, а также з шлаковый реактор 11. В реакторе синтезируетс  рафинировочный (синтезированный шлак) путем восстановлени  оксидов железа, марганца, фосфора и частично кремни  с вводом рафинирующих присадок извести, плавикового шпата и-других реагентов. Из реактора периодически выпускаетс  попутный Fe-P сплав. На желобе перед металлоприемни- ком доводки 12 и в самом металлорприем- никеметаллическийрасплав

обрабатываетс  раскислител ми, легирующими и модификаторами, а также аргоном и жидким синтезированным шлаком, полученным в реакторе 11. При этом готова  сталь окончательно рафинируетс  от серы и докристаллизациоиных неметаллических включений.

Разливка производитс  на МНЛЗ 13, при этом синтезированный в реакторе шлак подаетс  в промковши и кристаллизатор с вводом необходимых присадок в процессе подачи его из реактора к МНЛЗ.

Регенераци  шлака в шлаковом миксере после использовани  в аппаратах де- сульфации,окислительноми

обезуглероживани , а также в металлопри- емнике доводки с последующим возвращением его дл  выплавки и впечной обработки железоуглеродистых расплавов (кругооборот шлака) способствует значительному снижению потерь полезных компонентов со шлаками, повышению выхода жидкой стали и сокращению расхода шлакообразующих рафинирующих материалов. При этом дл  некоторого обновлени  шлака и предотвращени  в р де случаев накоплени  в нем оксидов фосфора и кремни  часть его направл ют в отвал.

Размещение шлакового миксера и шлакового реактора наиболее целесообразно между аппаратами обезуглероживани  и установками доводки металла. Это св зано с тем, что образующиес  в этих агрегатах (поз. 9 и 12, фиг. 1) высокоосновный сталеплавильный шлак с низким содержанием Si02 после регенерации наиболее пригоден дл  повторного использовани  в аппаратах 5, 7, 9 и 12 дл  десульфурации и наведени  нового шлака. Использование повторно шлаков из аппаратов десульфурации и окислительных ограничено из-за повышенного содержани  в них двуокиси кремни , т.к. в процессе обработки высокоуглеродистого расплава протекает его десиликонизаци .

Шлаковый реактор должен быть расположен вблизи шлакового миксера дл  снижени  тепловых потерь и соответственно расхода алюмини , необходимого не только

дл  восстановлени  оксидов, но и дл  повышени  температуры шлака в ходе экзотермической реакции. При этом часть алюмини  может быть заменена коксом. Таким образом, расположение шлакового миксера и шлакового реактора между аппаратами обезуглероживани  и металло- приемником доводки св зано с тем, что именно из этих устройств поступает больша  часть шлаков дл  их регенерации. Использование этих шлаков способствует повышению выхода жидкой стали и снижение расхода шлакообразующих и других материалов .

С другой стороны, нельз  полностью отказыватьс  от повторного использовани  шлаков, образующих при десульфации и форфришевании высокоуглеродистого расплава , поскольку они содержат оксиды железа и марганца, металлическую фазу, а

также дефицитный плавиковый шпат. Соотношение масс шлаков, поступающих из отдельных агрегатов выбирают, исход  из решени  задач повышени  выхода жидкой стали и снижени  расхода материалов.

Представленна  в материалах за вки

таблица позвол ет сравнить расход таких материалов, как известь и боксит в обеих технологических лини х (за вленной и прототипа ), состо щих из одинаковых агрегатов , за исключением дополнительно введенных шлаковых миксера и реактора, по четырем выбранным операци м, осуществл емым в установках десульфурации (а), окислительном (б), обезуглероживании (в) и

в доводки металла (г).

Может использоватьс  дефицитный плавиковый шпат на двух операци х, однако его суммарное количество весьма неве- леко и составл ет в приведенном примере

0,23% от массы стали (табл.). При этом в аппарате десульфурации вместо плавикового шпата может быть применен боксит.

В качестве рафинирующих материалов в описываемой технологической линии используют алюминий (отходы), кокс, а также другие восстановители, используемые в шлаковом реакторе дл  рафинировани  шлака от фосфора, железа и марганца. В прототипе используют в аппаратах десульфурации такие материалы, как карбид кальци , магний, сода и др. Расходы рафинирующих материалов, как следует из таблицы, а в предложенном техническом решении в 2,5 раза ниже, чем в прототипе, и

составл ют соответственно 0,2 (кокс и алюминий ) и 0,5 (карбид кальци ), %.

Приведенный пооперационный выход жидкой стали, а также приход (расход) железа и марганца в металл из шлака свидетельствует о том, что использование регенерированных шлаков в каждой из операционной способствует увеличению массы металла и выхода жидкой стали (табл.). Так, суммарно в за вленной линии приход железа и марганца из шлака составил 1,72 + 0,26 1,98% от массы стали, тогда как в прототипе эти элементы перешли в шлак в количестве 2,54 + 0,23 2,77% (табл.), за счет перераспределени  их между металлом и шлаком, наведенным из свежих материалов .

Здесь прин то, что из шлакового миксера в агрегаты 5, 7. 9 и 11 (фиг. 1) поступает шлак, в котором содержитс  14% Fe и 5% Мд в виде оксидов, а также 5% металлической фазы (железо). Кроме того, прин то, что из оксидов шлака на операци х А, б, в и г в металл переходит 70, О, О и 95% железа от общего его количества в шлаке. Железо металлической фазы шлака на всех операци х усваиваетс  металлом на 80%. Соответственно переход марганца из его оксидов в металл на операци х а, б, в и г составил 50, О, 0 и 80%.

Повторное использование шлаков из аппарата обезуглероживани  в окислитель- номаппараге в прототипе ограничено 2% от массы стали, поскольку из-за отсутстви  ШЛГКОБЫХ миксера и реактора его рафинирование от серы и фосфора не производитс , тогда как в за вл емой технологической линии его вводили в количестве 4-7% на всех операци х

Это способствовало повышению выхода жидкой стали на 4,75% и снижению расхода материалов с 8,0 до 2,59% (табл.). Приход железа и марганца в количестве

0,69 и 0,16% от массы стали соответственно при восстановительной регенерации шлака в реакторе дл  удобства сопоставлени  показателей отнесен к стадии (г).

Качество стали Зсп, полученной согласно изобретению, выше, чем по технологии, реализуемой в прототипе, что выражаетс  в повышении на 25 - 40% пластических свойств и на 40-70% ударной в зкости (Ка +20°С) стали. Отмеченное улучшение

свойств св зано с наличием шлакового миксера и шлакового реактора, в которых осуществл ют глуковое рафинирование шлаков от вредных примесей, а затем при помощи регенерированных шлаков производ т обработку стали.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Технологическа  лини  получени  стали , содержаща  последовательно расположенные доменную печь, миксер дл  чугуна, установки десульфуркции, предварительного окислени , обезуглероживани  доводки металла и машину непрерывного лить  заготовок , отличающа с  тем, что, с целью повышени  выхода жидкой стали, сокращени  расхода шлакообразующих и других материалов , она дополнительно снабжена шлаковым миксером дл  нагрева, усреднеим  и окислительного рафинировани  сталеплавильного шлака и шлаковым реактором дл  восстановительного рафинировани  последнего,, расположенными между установками обезуглероживани  и

   доводки металла.

   Расходыматериалов, используемых в аппаратах десульфурации (а), окислительных (6), обезуглероживани  (в), иеталлоприемнике доводки (г) и показатели, характеризующие выход жидкой стали Зсп при ее получении на за вл емой технологической линии (числитель) и согласно прототипа (знаменатель) Количество материалов, % массы стали

   прин то, что снижение массы металлической ванны за счет окислени  углерода и кремни , а также угара железа и выноса его с отход щими газами одинаково в за вленной линии и в прототипе

   г

   -Ч Ч

   Г

   I