4 Особенности ведения плавки

4.1 Шлаковый режим

В зависимости от состояния днища и качества шихтовых материалов первая порция извести (25-50% от общего расхода) присаживается на днище до завалки лома или на лом до заливки чугуна.

Вторая и третья порции извести (45-50%) присаживаются с интервалом в 2-3 минуты с таким расчетом, чтобы присадка извести была закончена до восьмой минуты продувки, причем вторая порция извести присаживается после устойчивого загорания плавки.

Оставшаяся часть извести (20-30% от общего расхода) присаживается не позднее 3-х минут до окончания плавки. При использовании легковесного лома и в начале кампании конвертера по футеровке (первые 100 плавок) допускается задержка присадки второй и третьей порции извести на 2-3 минуты.

Плавиковый шпат присаживается при необходимости со второй порцией извести или в период свертывания шлака, или за 2-3 минуты до окончания продувки.

При содержании кремния в чугуне более 1,0%, на 6-й минуте продувки производится промежуточное скачивание шлака. Количество извести, отданной до промежуточного скачивания, не должно превышать 10 т, из них не менее 5 т отдается на лом до заливки чугуна.

4.2 Режим ведения плавки

Продувка металла производится через верхнюю шестисопловую фурму кислородом и инертным газом (аргоном или азотом) .

Продувка металла кислородом производится:

– с частичным дожиганием отходящих газов в охладителе конвертерных газов с расходом кислорода от 900 м³/мин до 1200 м³/мин;

– с полным дожиганием отходящих газов в охладителе конвертерных газов с расходом кислорода от 600 м³/мин до 700 м³/мин.

4.3 Продувка

Кислород в конвертерный цех подводится по кислородопроводу. Фурма соединяется с кислородопроводом через гофрированый шланг из нержавеющей стали.Чистота технического кислорода 1 сорта для продувки должна быть не менее 99,7%. Массовая концентрация водяных паров при 20˚С и 101,3кПа (760 мм рт.ст.) не более 0,05 г/м³.

Давление кислорода в магистрали должно быть 1,8-2,0 МПа (18-20 кг/см²). Содержание азота в кислороде должно быть не более 0,1%. Ежесуточно производится контроль содержания азота в кислороде. Для продувки сверху используют водоохлаждаемую фурму. Строение фурмы изображено на рисунке 4.1. Каждый конвертер оснащен двумя фурмами, которые устанавливаются на продувку при помощи специальных возков.

Фурма состоит из трех концентрических цельноутянутых стальных труб, в зазорах между которыми течет вода. Наконечник фурмы изготавливается из меди высокой чистоты, которая обеспечивает высокий коэффициент теплопроводности и уменьшает опасность прогара.

Кислород подается по центральной трубе и вытикает через сопла наконечника, а вода – по зазору между центральной и промежуточной трубой. Отводится вода по внешнему зазору. Перепад температуры воды на входе и выходе не должен превышать 20⁰С.

Для улучшения охлаждения наконечника в нем устанавливают направляющие перегородки, которые обеспечивают омывание наконечника потоками. Наконечники изготавливают литыми или сварными. Стойкость сварных немного ниже. Обычно стойкость наконечника зависит от интенсивности охлаждения и находится в пределах от 50 до 1000 плавок.

4.4 Продувка с полным дожиганием отходящих газов

Продувка производится в следующих случаях:

– при неисправных газоанализаторах;

– при неисправности системы автоматического регулирования давления под "юбкой" и неисправности механизма опускания "юбки";

– при продувке первой плавки после смены футеровки;

– при нарушении плотности газоотводящего тракта;

– при отсутствии уплотнения вала дымососа азотом;

– при неисправности дожигающего устройства;

– при падении давления пара или азота на гашение факела;

– при появлении сигнала "Газ – взрывоопасен!";

– при выходе из строя вентиляции в помещении дымососной;

– при проведении последних 5-10 плавок перед перефутеровкой конвертера;

– при необходимости "смыть" настыль на газоходе конвертера;

– при неисправности установки дегазации воды оборотного цикла.

4.5 Продувка с частичным дожиганием отходящих газов

Продувка с частичным дожиганием отходящих газов в охладителе конвертерных газов является основным режимом работы конвертера и производится при опущенной "юбке". Продувка начинается после того, как персонал, обслуживающий газоотводящий тракт, сообщит о готовности оборудования.Продувка плавки с постоянно открытыми затворами промбункеров и течек сыпучих материалов запрещается.

Перед началом продувки необходимо проверить, чтобы производительность дымососа была не ниже 290 тыс м³/ч.Начало продувки производится при верхнем положении "юбки". Опускание "юбки" осуществляется только после устойчивого "зажигания" плавки, но не позднее, чем через 40 сек после начала продувки. Устойчивое "зажигание" плавки определяется визуально с обязательным контролем содержания СО в газе (объемная доля СО в газе должна быть не менее 15%).Система регулирования давления под "юбкой" автоматически включается при открытии и отключается при закрытии отсечного клапана.Если через одну минуту после начала опускания фурмы плавка не "зажглась", необходимо прекратить продувку, поднять фурму, произвести покачивание конвертера и вновь повторить операцию по "зажиганию" плавки.

Измерение положения кислородной фурмы производится плавным опусканием рабочей фурмы с вставленной кислородной трубкой до рабочего положения один раз в сутки, а также после проведения второй плавки после холодного ремонта конвертера .В основное время продувки газоанализаторы должны показывать объемную долю СО от 15 до 75%, О₂ – не более 2%, Н₂ – не более 3%.

Окись углерода, содержащаяся в конвертерном газе, в смеси с кислородом образует взрывоопасную смесь. Предел взрываемости составляет: окиси углерода – от 12,6 до 75% по объему при объемной доле кислорода более 5,6%.

Пределы детонации составляют: окись углерода от 34 до 52% по объему при объемной доле кислорода от 9,7 до 13,8%.

Наличие в конвертерном газе водорода расширяет эти пределы.

Температура воспламенения окиси углерода с воздухом составляет от 610 до 660˚С.

Водород в смеси с воздухом образует "гремучую" смесь. Пределы взрываемости водорода составляют от 4 до 75% по объему.

При наличии признаков выбросов шлака из конвертера рекомендуется опускать фурму на 100-200 мм, ниже рекомендованного для этого периода уровня, сокращать расход кислорода на 100-300 м³/мин (до 600-800 м³/мин), приподнять «юбку» на 150-250 мм, присаживать известь порциями от 0,5 до 2,0 т.

После устранения угрозы выброса производится плавный переход на нормальный дутьевой режим. В случае невозможности устранения выбросов продувка прекращается, шлак скачивается.

При "жесткой" продувке с выносами металла из конвертера рекомендуется производить кратковременный подъем кислородной фурмы (20-40 сек) на высоту 0,5 м от рабочего положения. При неэффективности указанных приемов присаживают плавиковый шпат порциями массой 0,1-0,3 т.

Момент окончания продувки определяется по количеству израсходованного кислорода с учетом результатов предыдущих плавок.Замер параметров плавки (измерение температуры ванны, определение окисленности и отбор пробы металла) производится фурмой-зондом после окончания продувки плавки. Фурма-зонд служит для измерения температуры жидкой стали в конвертере, определения содержания углерода и активности кислорода в конвертере, а также производится отбор проб стали для определения химического состава в экспресс-лаборатории. Отбор проб фурмой-зондом производится в вертикальном положении конвертера.

В зависимости от производственной необходимости используются различные типы проб: TSC (температура, проба, углерод) при продувке, TSO (температура, проба, кислород) после продувки, T (температура).

Глубина погружения фурмы-зонда (500 мм) определяется по показаниям сельсина с учетом результатов измерения положения продувочной фурмы относительно уровня спокойной ванны.

Содержание углерода в металле в конце продувки должно быть не менее 0,06%.

При выплавке стали с содержанием углерода в готовой стали не более 0,07% разрешается более глубокое обезуглероживание металла, но до значений не менее 0,03%. Содержание углерода в низкоуглеродистом металле, предназначенном для вакуумной обработки, в конце продувки должно быть не более 0,05%.

Продувка заканчивается следующим образом:

– перед окончанием продувки рекомендуется произвести двух-,трех кратное поднятие продувочной фурмы на высоту 3,5-4,0 м над уровнем ванны на 10-30 сек для наведения и разжижения шлака перед повалкой, при этом необходимо приподнять "юбку" на 250-400 мм.

– при объемной доле окиси углерода в дымовых газах менее 15% продувка кислородом прекращается без снижения интенсивности дутья.

В случае автоматического подъема фурмы (при аварийном прекращении продувки) система автоматического регулирования обеспечивает стопорение регулирующего органа производительности дымососа и аварийную подачу пара на свечу. "Юбка" поднимается после угасания факела на свече.По окончании продувки производится замер температуры, определение содержания углерода и окисленности металла и отбирается проба для экспресс-лаборатории фурмой-зондом. На основании результатов этого замера предоставляется информация о состоянии расплава для выпуска и корректирующих мероприятий. Проба шлака отбирается после окончания основной продувки.

В пробе металла определяется содержание углерода, марганца, серы, фосфора, хрома, никеля, меди и, при необходимости, азота.

В пробе шлака определяется CaO, SiO₂, MgO, Al₂O₃, P₂O₅, MnO, FeO, Fe₂O₃, S.

Додувки на температуру и углерод производятся при положении фурмы конца продувки.

Додувки на фосфор и серу производятся при повышенном на 0,5-1,0 м положении фурмы от рабочего уровня с обязательной присадкой извести. Разрешается производить додувку на фосфор с применением азота через продувочную фурму аналогично технологии додувки кислородом. После проведения додувки рекомендуется произвести измерение окисленности металла в конвертере.

Содержание FeO в шлаке на момент выпуска не должно превышать 30%.

На первых двух плавках после замены футеровки конвертера и на плавках после длительных простоев конвертера (более 4 часов) температуру металла перед выпуском рекомендуется повышать на 10˚С.

Охлаждение перегретого металла в конвертере производится покачиванием конвертера или присадкой известняка, необожженного доломита, либо донной продувкой. После присадки охладителей в конвертер перед повторным измерением температуры металла производят двух-, трехкратное покачивание конвертера.Если температура металла после продувки ниже требуемой или продувка закончена при высоких содержаниях углерода, серы, фосфора, густом шлаке, то допускается додувка плавки.

На плавке должно быть не более одной додувки на температуру, фосфор, серу, шлак. После додувки продолжительностью более 1 мин повторно отбираются пробы металла и шлака для экспресс-анализа, и измеряется температура металла.

Повторный отбор проб металла после додувки на температуру разрешается не производить при содержаниях в пробе до додувки углерода менее 0,08% и марганца менее 0,12%.Плавки, имеющие две и более додувки для дополнительного удаления серы и фосфора или с целью корректировки температуры металла, должны обрабатываться в ковше инертным газом, после чего допускаться по прямому назначению.

Слив металла из конвертера производится только после получения результатов экспресс-анализа пробы металла.

4.6 Перемешивание вдуванием инертного газа

Этот режим используется в течение и после кислородной продувки. Рекомендуется следующий режим подачи нейтральных газов:

– в начале продувки (используется азот) расход газа минимальный на уровне 6,0-9,0 м³/мин;

– в середине продувки расход газа увеличивается до 24,0 м³/мин;

– в конце продувки, при продувке до содержания углерода ниже 0,12% расход аргона не уменьшается, при продувке до содержания углерода выше 0,12% - уменьшается до 6-9 м³/мин;

– при додувках, на содержание углерода ниже 0,12% расход аргона максимальный 9,0-24,0 м³/мин, на содержание углерода выше 0,12% расход аргона минимальный – 6,0-9,0 м³/мин.

При производстве сталей с особо низким содержанием углерода или азота после окончания продувки, взятия проб и замера температуры производится продувка аргоном (2-5 мин), с целью удаления углерода.

4.7 Удерживание жидкого металла

Режим применяется для очистки продувочных элементов с целью предупреждения попадания в них жидкого металла (завалка, заливка чугуна, отбор проб, выпуск стали и др.).

Расход газа для удерживания жидкого металла выдерживается в количестве 6,0 м³/мин.

4.8 Охлаждение

Охлаждениеприменяется для периодов остановки, разогрева и ожидания конвертера и предназначен для охлаждения продувочных элементов при поддержании минимального расхода газа до 4,0 м³/мин. Не допускается наличие жидкой стали в период охлаждения.

4.9 Выпуск плавки

Выпуск металла в ковш производится только при готовности МНЛЗ, с учетом выдержки и продолжительности внепечной обработки на установке аргонной продувки 10-40 мин, УКП 40-60 мин или вакууматоре 50-80 мин.Выпуск металла из конвертера производится через сталевыпускное отверстие диаметром 130-140 мм, обеспечивающее слив металла организованной струей. Продолжительность выпуска должна быть в пределах 5-12 минут.

При продолжительности выпуска плавки менее 5 минут необходимо перед проведением следующей плавки провести ремонт сталевыпускного отверстия.

Сталевыпускной ковш должен быть хорошо просушен, очищен от глины и мусора с проверенными пористыми пробками, установленными в днище ковша. Температура сталевыпускного ковша должна быть не ниже 1000˚С.

Продувка аргоном начинается за 0,5-1,0 мин до начала выпуска и заканчивается перед снятием со сталевоза с объемным расходом 11 м³/ч. Давление аргона в трубопроводе должно быть 2,0 МПа (20 кг/см²).Во время выпуска плавки необходимо контролировать струю металла и наклон конвертера для предотвращения перелива конвертерного шлака через горловину в ковш и попадания струи металла на стенку ковша. Прерывание струи металла во время выпуска не допускается.

Во время выпуска металла из конвертера производится отсечка конвертерного шлака с помощью автоматизированной системы управления для отсечки шлака. Система основана на измерении инфракрасного излучения металла и шлака. При появлении шлака система сигнализирует об этом оператору, одновременно автоматически включается шлаковый стопор. Принцип работы системы заключается в удерживании шлака путем вдувания сжатого азота через сопло в выпускное отверстие. При несрабатывании автоматизированной системы управления для отсечки шлака переходят на ручной режим удерживания шлака путем вдувания сжатого азота через сопло в выпускное отверстие.

Рекомендуется для уменьшения насыщения стали азотом, нейтрализации шлака и образования рафинировочного шлака в ковш вводить твердую шлакообразующую смесь (ТШС) в начале выпуска (через 0,5-1,0 мин после начала выпуска) с расходом 0,7-1,0 кг/т стали при соотношении извести и плавикового шпата 3:1.

На плавках, предназначенных для вакуумной обработки, толщина слоя рафинировочного шлака в ковше должна быть не более 80 мм, а уровень наполнения ковша металлом (уровень свободного борта) – не менее 800 мм до верхней кромки ковша. Определяется визуально.На плавках, предназначенных для обработки на установке "ковш-печь", толщина слоя рафинировочного шлака в ковше должна быть не более 80 мм. Расстояние от верхнего среза ковша до уровня металла в ковше – свободный борт – должно быть не менее 300 мм.

После слива стали конвертер наклоняют в сторону загрузочного пролета и сливают шлак в шлаковую чашу через горловину конвертера. При зарастающей горловине с целью исключения остатков шлака в конвертере рекомендуется во время слива шлака в шлаковую чашу конвертер наклонять на отрицательный угол – 200˚, шлак сливают полностью.При появлении на горловине конвертера настылей шлака осторожно подвозят совок к горловине уже наклоненного конвертера, пока он ее не коснется. После этого производят ряд движений грушей конвертера вперед-назад до тех пор, пока горловина не будет очищена от настылей шлака. Если на горловине все еще присутствует шлак, его разрезают на 4 части и более и удаляют с помощью машины ломки футеровки.