Выплавка стали

Сталь выплавляется в 350-тонных конвертерах с продувкой чистым кислородом сверху при интенсивности подачи кислорода 700-800 м³/мин (полное дожигание окиси углерода в газоотводящем тракте конвертера) или 1100-1200м³/мин (частичное дожигание окиси углерода).

Кислородно-конвертерный процесс с верхней продувкой заключается в продувке жидкого чугуна кислородом, подводимым к металлу сверху через сопла водоохлаждаемой фурмы. При этом выгорают примеси чугуна - углерод, кремний, марганец, сера, фосфор и т.д. Кислород подается в конвертер под давлением 1,0 – 1,2 МПа по водоохлаждаемой фурме. Вода под давлением 0,6-1,0 МПа подается в пространство между внутренней и средней трубами фурмы и удаляется из пространства между внешней и средней трубой, обеспечивая охлаждение фурмы.

Периоды плавки

Завалка и заливка. В конвертер загружают стальной лом и часть извести (в течение 2 минут). Затем заливают чугун. При этом происходит плавление лома, находящегося в конвертере. Масса металлошихты должна обеспечивать массу жидкой стали не более 350 тонн. Массовый расход чугуна и металлолома для плавки определяют по рекомендациям АСУТП. Массовый расход чугуна и лома должны обеспечить после окончания продувки заданные значения содержания углерода в металле, FeO в шлаке, основности шлака и температуры металла. При отклонении этих параметров от заданных значений, в том числе по температуре металла более чем на 20 °С, изменяют шихтовку следующей плавки.

Продувка. Продувку плавок производят по режимам с частичным или с полным дожиганием окиси углерода. Положение кислородной фурмы относительно уровня металла в ванне, при расходе кислорода 1100-1200 м³/мин устанавливают исходя из нормативов, определяемых содержанием углерода в ванне, а также заданным количеством углерода в стали. Для продувки используют кислород чистотой не ниже 99,5% с содержанием азота не более 0,1%. Давление кислорода в цеховой магистрали перед фурмой должно быть не менее 1,7 МПа, а перед фурмой:

• до 1,2 МПа (12атм.) - при расходе кислорода 1100  1200 м³/мин;

• до 1,0 МПа (10атм.) - при расходе кислорода 700  800 м³/мин.

Повалка конвертера. После окончания продувки (определяют по расходованию заданного объема кислорода – 17-20 тыс.м³ и светимости факела газов над горловиной конвертера) фурму поднимают из конвертера, наклоняют его в горизонтальное положение и производят измерение температуры металла и отбор проб металла и шлака с обязательным спуском шлака. В пробах шлака определяют содержание CaO, MgO, MnO SiO₂, Al₂O₃, Р₂О₅, Cr₂O₃, S, Fе общ., FeO и основность (СаО+МgО)/(SiО₂+Р₂О₅). В пробах металла определяют содержание С, Mn, S, Р, Cu, Ni, Cr, N. Температура металла перед выпуском плавки в зависимости от марки стали должна находиться в пределах от 1655С до 1715 С. Выпуск плавки производят после получения требуемых содержания C, S, P в металле после продувки и температуры металла. Продолжительность выпуска плавки из конвертера должна составлять не менее 6 мин.

Додувка. Когда после продувки содержание S и P в стали, или его температура не соответствуют заданным значениям параметров, производят додувку плавок. Додувки металла на серу и фосфор рекомендуется осуществлять по следующему режиму:

• положение фурмы выше рабочего положения на 300-1500 мм;

• интенсивность продувки в пределах от 1100 до 1300 м/мин;

• расход извести из расчета от 3 до 5 т. на каждую минуту додувки;

Додувки металла на температуру производят по следующему режиму:

• положение фурмы обычное либо выше рабочего на 300-1500 мм (при массовой доле углерода в металле более 0,05%);

• продолжительность додувки определяют по технологическому расчету;

• при содержании углерода в металле менее 0.05% рекомендуется до начала додувки производить присадку в конвертер термоантрацита из расчета 300 кг на одну минуту додувки.

Выпуск. При выпуске стали конвертер наклоняют. Сталь сливают через сталевыпускное отверстие в сталеразливочный ковш, шлак – через горловину конвертера в чашу.

Внепечная обработка стали.

Проведение технологических операций вне плавильного агрегата называют вторичной металлургией или внепечной обработкой. Вся сталь, выплавляемая в конвертерном цехе, подвергается обработке в ковшах. В конвертерном цехе производят следующие виды внепечной обработки стали:

• обработка аргоном;

• обработка твердыми шлакообразующими смесями на основе извести и плавикового шпата;

• доводка металла по химическому составу и температуре;

• микролегирование и рафинирование порошкообразными реагентами

• вакуумирование

Процесс продувки металла аргоном характеризуется уменьшением содержания газов в металле, интенсивным перемешиванием расплава, улучшением условий протекания процессов перевода в шлак неметаллических включений, усреднением состава металла, снижением температуры металла. Для обеспечения максимального контакта вдуваемых твердых реагентов с металлом производится продувка металла порошкообразными материалами.

Для корректировки химического состава металла, микролегирования и модифицирования используют следующие материалы: ферромарганец среднеуглеродистый и высокоуглеродистый, марганец металлический, ферросилиций, ферросиликомарганец, феррохром среднеуглеродистой группы, ферросиликохром, феррованадий всех марок,

ферромолибден, ферротитан всех марок, феррониобий, ферробор, медь, никель первичный, алюминий чушковый первичный, алюминий вторичный, алюминиевая катанка, алюминиевый сплав марки АК5М2 в чушках, алюминий гранулированный, графит, силикокальций, инжекционно-рафинировочная смесь марки ИРС-2, проволока порошковая углеродсодержащая, проволока порошковая с наполнением титаном губчатым, проволока порошковая с наполнением феррониобием молотым, проволока порошковая с наполнением силикокальцием, проволока порошковая с наполнением алюминием гранулированным и кальцием металлическим, проволока порошковая с наполнением феррованадием молотым, теплоизолирующая смесь

К технология обработки металла на установке ковш-печь предъявляют следующие основные требования :

- Выпуск из конвертера металла, предназначенного для обработки на установке ковш-печь, производят в сталеразливочный ковш, оборудованный фурмами щелевого типа для продувки аргоном через днище (далее по тексту «фурмы»). Быстроразъемные соединения должны иметь обратные клапана. Поверхность верхней обечайки кожуха сталеразливочного ковша должна быть очищена от шлака, металла и мусора.

-Раскисление, легирование и обработку металла ТШС в сталеразливочном ковше во время выпуска из конвертера производят в соответствии с ТИ-232-143-2007, при этом массовая доля марганца и кремния в металле до обработки на установке ковш-печь должна находиться на нижнем пределе требований НД.

-Уровень налива металла в ковше должен быть от 400мм до 1000 мм ниже верхней кромки ковша.

- Поступивший из конвертерного отделения сталеразливочный ковш устанавливают на сталевоз установки ковш-печь. Сталевоз перемещают под крышку свода, после чего крышку опускают. Крышка должна плотно прикрывать сталеразливочный ковш. Подсоединение фурм для подачи аргона к запорно-регулирующей арматуре производят с помощью быстроразъемных соединений с обратными клапанами, подсоединение должно быть надежным и исключать утечку аргона.

-Включают подачу аргона с рекомендуемым расходом от 700 л/мин до 900 л/мин на каждую фурму. Через смотровое окно производят корректировку интенсивности продувки. Расход аргона должен обеспечивать интенсивное перемешивание металла, но без выплесков. При слабом перемешивании металла, при максимально установленном расходе аргона, подачу аргона необходимо производить через «байпас». В случае, когда на поверхности металла в ковше находится большое количество шлака, не позволяющее визуально оценить интенсивность перемешивания металла, допускается производить усреднительную продувку через аварийную верхнюю фурму.

Продолжительность усреднительной продувки металла аргоном должна быть:

- для легированной и низколегированной стали – 7 мин;

- для углеродистой стали – 5 мин;

- для хромсодержащей стали – 10 мин;

- для стали с массовой долей углерода более 0,27 % - 10 мин.

Если после выпуска из конвертера металл раскисляется в сталеразливочном ковше алюминиевым слитком, то продолжительность усреднительной продувки металла аргоном должна составлять:

- для легированной и низколегированной стали – 9 мин;

- для углеродистой стали – 7 мин.

После усреднительной продувки производят измерение температуры и отбор пробы металла.

Рекомендуемая температура металла в сталеразливочном ковше после усреднительной продувки должна быть 1560-1595^оС.

При необходимости производят измерение окисленности металла. На основании показаний содержания кислорода в металле вводят расчетное количество алюминиевой катанки.

Основные требования при вакуумной обработке стали:

1.На установке ковшевого вакуумирования обрабатывают металл по двум вариантам:

а) конвертер- ковш-печь- вакууматор- МНЛЗ;

б) конвертер- вакууматор-МНЛЗ.

2. Для предотвращения попадания конвертерного шлака в сталеразливочный ковш при выпуске плавки из конвертера производят отсечку шлака.

3. Содержание элементов в стали перед вакуумированием должно соответствовать среднезаданным по НД значениям.

4. Уровень свободного борта в ковше должен быть не менее 800 мм для вакуумной дегазации и вакуум-углеродного раскисления, не менее 900 мм – для вакуум-кислородного обезуглероживания. При отсутствии свободного борта вакуумную обработку проводить запрещается.

5. Толщина слоя основного рафинировочного шлака в ковше должна быть не более 200 мм, что определяется визуально.

6. Температура металла перед началом вакуумирования должна обеспечивать проведение технологических операций по вакуумированию, корректировке химического состава, проведению продувки аргоном. Ориентировочное падение температуры при вакуумной дегазации стали - 60-100 ^оС.

7. Присадку ферротитана, ферробора, феррониобия, феррованадия в ковш производят за 5-10 мин до окончания процесса вакуумирования.

8. Все присаживаемые в ковш материалы (ферросплавы, легирующие, шлакообразующие и науглероживатель) должны быть сухими. Содержание влаги в науглероживателе должно быть не более 1,0 %.

Вакуумная обработка стали подразделяется на следующие процессы:

- вакуумная дегазация – VD-процесс;

- вакуум-углеродное раскисление стали – VСD-процесс;

- вакуумно-кислородное обезуглероживание - VOD -процесс;

- вакуумно-кислородное обезуглероживание с интенсивным перемешиванием – SS-VOD – процесс,

которые осуществляются в соответствии с разработанной технологией вакуумирования.

Разливка стали на МНЛЗ.

Разливка стали на МНЛЗ.

Разливку стали производят через промковши,

оборудованные стопорами-моноблоками с

подачей в них аргона. Когда стальковш

устанавливается на подъемно-поворотный

стенд, он накрывается футерованной крышкой.

Cтруя металла на участке

«стальковш - промковш» защищается огнеупорными

трубами и аргоном, подаваемым в стык между

огнеупорной защитной трубой и коллектором

шиберного затвора, на участке

«промковш - кристаллизатор» защита струи

осуществляется погружным огнеупорным стаканом

и подачей аргона на соединение между

стаканом-дозатором и погружным стаканом.

Огнеупорные трубы для защиты струи и

погружной стаканы перед установкой

разогреваются на специальном устройстве.

Устройство для защиты струи металла от вторичного окисления состоит из огнеупорной трубы и коллектора для подачи инертного газа. Верхняя часть погружаемого стакана крепится к выпускному отверстию промежуточного стальковша. Нижняя часть погружается в кристаллизатор ниже уровня защитного слоя шлака. Жидкий металл из ковша поступает через погружной стакан в кристаллизатор в струе инертного газа и не имеет контакта с кислородом воздуха. В процессе разливки поверхность стали в промковше покрывается теплоизолирующей смесью, в кристаллизатор также добавляется шлакообразующая смесь. Слябы во вторичной зоне охлаждения МНЛЗ охлаждаются водо-воздушной смесью.

Осевая ликвация включений, в большей степени, контролируется сочетанием регулируемого перегрева металла над температурой ликвидуса, температуры металла при разливке и режимов охлаждения. Это способствует снижению не только степени ликвации, но и изменению параметров от плавки к плавке, обеспечивая таким образом стабильность процесса. Для обеспечения однородности и улучшения качества слябов выполняется постоянный контроль качества следующих параметров:

- В зависимости от марки стали режим вторичного охлаждения выбирается с регулировкой расхода воды, соответствующего скорости разливки.

- Температура перегрева над линией ликвидус : 15-30^О С

- Скорость разливки контролируется в зависимости от температуры и величины перегрева металла над температурой ликвидуса в соответствии с указанными стандартами.

• Серия плавок: 16 … 24.

Выходящие из разливочной машины слябы режутся на различные длины на участке газовой резки и передаются на приемный рольганг для транспортировки в отделение отделки и складирования.

Сертификат на готовую продукцию оформляется на основании паспорта плавки. Он утверждается ОТК и при необходимости может быть заверен независимым инспекционным агентством.