книги из ГПНТБ / Производство стали в конвертерах учебное пособие для подготовки квалифицированных рабочих на производстве С. И. Лифшиц. 1960- 17 Мб

5% от общего количества; обычные плавки, продутые на чугуне такого же состава, дают свыше 30% перегретых.

На рис. 55 представлена зависимость содержания серы и фосфора в стали от основности шлака при работе с присадкой рудно-известняковых брикетов вместо руды и извести.

Преимущества работы с присадкой рудно-известняковых бри­

кетов вместо руды и извести следующие:

1)ускорение шлакообразования; уменьшение продолжи­ тельности бесшлакового периода;

2)достижение необходимой основности шлака при меньшей

добавке шлакообразующих материалов, благодаря чему умень­ шается количество шлака;

3)получение жидкоподвижных шлаков без присадки бокси­

та или со значительно меньшей присадкой;

4)увеличение выхода годного в результате меньшего запу­ тывания корольков в жидкоподвижном шлаке;

5)охлаждение процесса за счет затраты тепла на разложе­

ние известняка;

6)отсутствие известковой пыли.

Работа с оставлением шлака предыдущей плавки. Для уско­ рения процесса формирования шлака и уменьшения расхода извести практикуют оставление в конвертере части шлака пре­ дыдущей плавки. После слива чугуна присаживается 75% обыч­ ного количества извести и железная руда. Продувка ведется обыч­ ным способом. Установлено, что при таком методе работы шлак надлежащей основности формируется быстрее. Ниже приводится примерная картина шлакообразования при оставлении в кон­ вертере около 2 т шлака следующего состава, %:

Слито 25,5 т чугуна следующего состава, %:

Присажено 1000 кг железной руды, 900 кг извести (вместо

1225 кг) и 100 кг боксита. После 5 мин. продувки слит шлак. Добавлено 400 кг руды и 500 кг извести. Изменение состава шлака по ходу продувки приведено в табл. 42.

Степень десульфурации составила 40% и степень дефосфо-

172 Конвертерный процесс с продувкой чугуна кислородом сверху

Таблица 42

щая сталь).

При сливе чугуна в конвертер с оставленным в нем шлаком

возможна бурная реакция с выбиванием большого языка пла­ мени и даже выбросом части шлака и чугуна из конвертера. Чаще всего это явление наблюдаемся после плавок с низким содержанием углерода—до 0,07% (передутые плавки). Шлаки таких плавок имеют повышенное содержание окислов железа,

бурно реагирующих с углеродом чугуна. При работе с оставле­ нием шлака предыдущей плавки нужно обязательно сливать первичный шлак. В противном случае из-за большого количе­ ства шлака в конвертере увеличиваются выбросы во втором пе­ риоде плавки.

13. Дутьевой режим

Дутьевой режим выбирается с учетом следующих факторов:

удельного объема конвертера, стойкости футеровки, продолжи­ тельности шлакообразования, стойкости медного наконечника фурмы и количества выбросов.

От расхода кислорода зависит продолжительность продувки.

С увеличением подачи кислорода сокращается продолжитель­ ность продувки. Например, при увеличении подачи кислорода давлением 10 ати с 60 до 65—70 м3/мин продолжительность про­

дувки 20 т чугуна в конвертере объемом 16,5 м3 сокращается на 1 мин. 8 сек., что составляет ~ 10% от общей продолжитель­ ности продувки. Продувка 25,5 т чугуна в конвертере объемом 20 лг3 длится в среднем 16 мин. 20 сек. при подаче кислорода

70—80 м3]мин. Предел увеличению подачи кислорода сМавят вы­ бросы, понижающие выход жидкого металла. Чем выше удель­ ный объем конвертера, гем с большей подачей кислорода можно

работать.

Положение фурмы над ванной должно быть таким, чтобы одновременно обеспечивалась надлежащая скорость продувки,

шлакообразования и сохранность фурмы; этот технологический

параметр устанавливаемся опытным путем.

Обычно для 20—40-т конвертеров фурма располагается над ванной на высоте 700—800 мм. Для наводки шлака она подни­ мается в конце первого периода и после присадки извести на 1—2 мин. до 1000—1100 мм над ванной. По мере работы конвер­

тера и износа футеровки уровень жидкой ванны в конвертере по­ нижается. Это дает возможность увеличивать садку жидкого чу­ гуна. При увеличении садки чугуна высота фурмы над ванной

не изменяется. Если же по производственным условиям увели­ чивать вес плавки нельзя, то по мере износа футеровки конвер­

тера для сохранения принятого расстояния фурмы от зеркала ванны ее нужно опускать.

Значительное влияние на ход процесса оказывает размер и форма сопла, через которое кислород вводится в конвертер. При одних и тех же подаче и давлении кислорода размер выход­ ного отверстия сопла должен обеспечить необходимый напор струи кислорода.

Уменьшение подачи кислорода при одном и том же диамет­ ре сопла приводит к уменьшению напора струи и развитию реак­

ции поверхностного окисления, чМо вызывает увеличение дли­ тельности продувки.

Рис. 56. Частота содержания фосфора в стали и FeO в первичном и конечном шлаках:

1 — продувка через сопло Лаваля; 2 — продувка через цилиндрическое сопло

При подаче кислорода через сопло типа Лаваля с пережи­ мом шлаки получаются с более высоким содержанием окислов железа, благодаря чему быстрее переходит в раствор известь

174 Конвертерный процесс с продувкой чугуна кислородом сверху

и шлаки необходимой основности формируются раньше; улуч­ шаются условия дефосфорации. Это имеет важное значение при выплавке углеродистых сталей. На рис. 56 представлено сравне­ ние частоты содержания фосфора в стали и закиси железа в пер­ вичном и конечном шлаках при продувке через сопло Лаваля и через цилиндрическое сопло одинаковых чугунов при одном и том же расходе и давлении кислорода и одинаковом уровне подъема фурмы над ванной. Приведенные данные свидетель­ ствуют о большей окисленности шлаков при работе с соплом Лаваля. Это объясняется тем, что по выходе из сопла с пере­

жимом струя кислорода охватывает большую площадь поверх­

ности ванны. Степень дефосфорации выше в связи с более вы­ соким содержанием FeO в шлаке.

При увеличении слоя шлака струя кислорода теряет ско­ ростной напор, отчего проникновение ее в глубь ванны умень­ шается; вследствие этого уменьшается реакционная зона, сни­

жается скорость окисления углерода, количество окислов же­ леза в шлаке увеличивается и ускоряется переход извести в ра­ створ, т. е. образование активного шлака.

Активный шлак легко поглощает кислород; при этом король­ ки железа, находящиеся в шлаке, окисляются за счет поглощен­ ного кислорода, увеличивая окисленность шлака. Таким обра­ зом, увеличение слоя шлака действует аналогично увеличению расстояния фурмы от ванны.

14. Продувка кислородом сверху фосфористых чугунов

Производство стали продувкой чугуна чистым кислородом сверху в конвертерах с основной футеровкой получило широкое распространение при содержании фосфора в чугуне до 0,3%• Рядом опытов установлено, что при соблюдении особых условий продувки можно получить удовлетворительные результаты и

при переделе этим способом высокофосфористых чугунов. Регулируя положение фурмы над ванной, расход и давление

■кислорода, можно уменьшать скорость окисления углерода и тем самым увеличивать содержание окислов железа в шлаке и уско­ рять переход в раствор извести. Если работать с небольшой

скоростью струи кислорода, то можно значительную его часть направить не в металл, а в шлак. Обезуглероживание при этом замедляется и создаются условия для развития интенсивной дефосфорации. На этом принципе основан так называемый

шлак-буферный процесс передела томасовокого чугуна. Процесс характеризуется тем, что струя кислорода не имеет

непосредственного контакта с металлом, а примеси удаляются через шлак. Кислородная струя воздействует на шлак, а шлак на металл. Для этого необходим широкий кислородный факел,

который получали подборам давления кислорода, формы сопла

и высоты его подъема над зеркалом ванны.

Так как окисление примесей проходит через шлак и кисло», род непосредственно с металлом не соприкасается, то содержа», ние азота в стали мало зависит от чистоты кислорода. Дефос-

форация идет с такой же скоростью, как и обезуглероживание, При низкам давлении дутья и большом расстоянии сопла от ванны скорость окисления фосфора составляет 0,2% в минуту, а при высоком давлении и близком расстоянии — всего 0,07% в

минуту. Решающими условиями успешной дефоофорации явля­ ются скорость окисления углерода, содержание окислов железа

в шлаке и перемешивание ванны. Скорость окисления углерода

должна быть не выше 0,25% в минуту. После дефоофорации она может быть увеличена.

Этот процесс часто сопровождается сильными выбросами из-за повышенной окисленности ванны. Необходим большой объец конвертера, так как 1 л13 на 1 т садки для этого процесса недо­ статочен. Склонность к выбросам уменьшается, если глубина

ванны не превышает 400 мм в спокойном состоянии. Выход год? ного ниже, чем при обычном томасировании. Увеличение содержания FeO в шлаке на 4% приводит к уменьшению выхода год-

ного на 1%. Стойкость футеровки составляет 80—100 плавок;

продолжительность продувки в четыре раза выше, чем при про-

дувке снизу.

Для устранения основных трудностей продувки высокрфос-

фористых чугунов проведены опыты по продувке таких чугунов тремя фурмами вместо одной. Фурмы расположены симметрично по окружности крышки. Наличие трех фурм позволяет регулиро-.

вать окислительные процессы. Одна из фурм может поддержи»,

вать обезуглероживание и движение ванны, а две другие осуще-

ствлять дефосфорацию. Плавку ведут следующим образом. Вна­ чале фурмы опущены на расстояние 300—500 мм от зеркала ванны; продувку ведут 10 мин. (плавка 7—10 т), в течение ко-, торых в ванну присаживают известь малыми порциями. После, этого фурмы поднимают на высоту 600—1000 мм и начинается,

дефосфорация. В течение 8 мин. содержание фосфора понижа­

ется до 0,1 % при исходном содержании 1,7—2,0%. Углерода при этом около 0,5%. После этого сливается и наводится новый-

шлак. Две фурмы опускают и заканчивают обезуглероживание,

одна фурма остается в верхнем положении. Общая продолжи­ тельность продувки составляет около 25 мин. При таком методе работы фосфор окисляется до конца одновременно с угле­ родом.

При опытах по продувке 4—4,5 т фосфористого чугуна дву-. мя фурмами по приведенной схеме была получена сталь с содер-.. жанием фосфора ниже 0,03%, а часто ниже 0,02% при содержа».

176 Конвертерный процесс с продувкой чугуна кислородом сверху

нии азота 0,002—0,006%. Удельный объем конвертера не должен

быть ниже 1 л«3/т, а желательно 1,2 —1,5 м3/т, во избежание вы­

бросов при наличии шлаков с высоким содержанием FeO. При­ веденные способы имеют недостатки, заключающиеся в замедле­ нии обезуглероживания, увеличении продолжительности продув­ ки и снижении вследствие этого стойкости футеровки [13].

Чугуны с содержанием фосфора до 0,5% 'можно продувать без спуска шлака.

При сравнении продувки кислородом сверху малофосфорис­ того и томаюовакопо чугуна в одном и том же конвертере уста­ новлено, что продолжительность плавки второго увеличивается

на 12 мин. и производительность конвертера падает с 1320 т в сутки до 960 т. Расход извести и руды увеличивается. Расчетная

■стойкость футеровки снижается с 250 до 160 плавок. Увеличива­

ется стоимость стали.

Опыты, проведенные в Советском Союзе [14], установили воз­ можность получения мялкой кипящей стали с содержанием фос­ фора ниже 0,05% « с низким содержанием азота из чугуна следу­ ющего состава, % (после расплавления в вагранке):

После десульфурации содой содержание серы уменьшалось на

40—50%. До заливки чугуна в конвертер присаживалось6—7% извести, а через 5—7 мин. продувки после ■слива шлака еще 5— 6%. Охлаждение процесса производилось рудой и ломом. Расход кислорода составил 62—80 м3 на 1 т чугуна. Продолжитель­ ность продувки 7—8-т садки была 11—15 мин. Расход извести

равен 12—14%. Регулированием положения фурмы и подачи ки­ слорода обеспечивали дефосфорацию одновременно с обезугле­

роживанием. Например, при 0,84% С на 11-й мин. дутья имели

0,042% Р; температура металла составляла 1540°. Содержание

железа в шлаке было. 18,3% и Р2О5 18,27% при основности око­

ло 2. При этих опытах также происходили сильные выбросы, ■снижавшие выход годного. Всеми опытами доказана принципи­ альная возможность передела томасовских чугунов продувкой их кислородом сверху, но еще не установлена столь надежная технология, которая могла бы обеспечить удовлетворительные технико-экономические показатели.

В последнее время после ряда предварительных опытов, про­ веденных Французким институтом черной металлургии получил промышленное значение передел фосфористых чугунов путем

•совместного рафинирования плавок продувкой чистым кислоро­

дом сверху и порошковой известью. Процесс этот известен под наименованием процесса ОЛП. Тонкораспыленная известь вду­

178 Конвертерный процесс с продувкой чугуна кислородом сверху

Для получения рельсовой стали, соответствующей заданному составу, необходимы (на основании опыта работы) следующие условия:

1.Продувка чугунов с содержанием кремния до 0,7%; мар­ ганца не ниже 1,5 % и серы не выше 0,060 %.

2.Надлежащее содержание окислов железа в шлаке для луч­ шего его формирования и достижения высокой степени дефюсфо-

рации и десульфурации (для этого в течение плавки дважды на­

водят шлак подъемом фурмы).

3. Достаточно горячее ведение плавки, но без перегрева ме­ талла во избежание восстановления фосфора.

Дефоофорация рельсовой стали не вызывает затруднений.

Плавки с содержанием фосфора выше 0,05% получаются редко,

причем они обычно характеризуются либо значительным пере­ гревом (до 1715°) с резким восстановлением марганца до 0,70— 1,04%, либо низким содержанием окислов железа в шлаке (4,7— 6,3%). Слив первичного шлака в этом случае обязателен.

Продувка останавливается по времени на содержании угле­ рода 0,57—0,63%. Додувка ведется по расходу кислорода 20— 25 jh3 на 0,1% С. При случайном передуве плавки разрешается науглероживание стали в ковше, просушенном термоантрацитом,

присаживаемым на струю .сливаемого металла в бумажных па­

кетах.

Температура металла регулируется присадками руды по хо­ ду продувки и перед раскислением она должна быть в пределах

от 1610 до 1650°.

Раскислители присаживаются в ковш; количество алюми­ ния— 150 а на 1 т стали. Большая присадка алюминия повыша­

ет вязкость стали.

В табл. 43 приведено сравнение газонасыщенности подкра­