Файл: Квитко, М. П. Кислородно-конвертерный процесс.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 88

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Т А Б Л И Ц А 2.

Д А Н Н Ы Е ПО К О Н В Е Р Т Е Р Н Ы М

ЦЕХА

 

 

Н Е К О Т О Р Ы Х ЗАВОДОВ США

 

 

 

Год овода

Число

и

Проектная

Компания

емкость

производи-

в строП

конвертеров,

те л ь н о с т ь ,

 

 

т

 

млн. т/год

«Бетлехем Стил»,

Бернс Харбор ■ ■

 

1970

2X230

1,8

*1*

«Инленд стил», Чикаго .....................

 

1973

2Х 190

2,0

«Грейт Ленке стил дивижи», Экорс ■ ■

 

1970

2Х 180

1,8

*-

«Рипаблик стил»,

Б уф ф ало.................

 

1970

2X90

0,9

«Юнайтед Стил»,

Лоррейн .................

|

1970

2X200

2,0

*3

«Гэйри», Бреддок

 

1971

2X200

2,0

 

.................................

I

1971

2X200

_*4

«Ленкс-Янгстауп», Ист-Чикаго . . .

 

1970

2X200

2,2

 

*1

Заменит мартеновски ft цех с 24 печами.

 

 

 

 

*2

Заменит мартеновские печи.

 

 

 

 

 

*3

Заменит цех с 12 мартеновскими печами.

 

 

 

*4

Заменит четыре 185-т мартеновские

печи.

 

 

 

стали для глубокой и особосложнои вытяжки, для магистральных газопроводов, низколегированных сталей 'всего мартеновского сортамента. В полупромышленном и промышленном масштабе освоена выплавка электротехнических сталей, нержавеющего

МСТ2ЛЛ 3.

Одной из основных проблем кислородного сталеварения, особенно для отечественных заводов, являлась стойкость футе­ ровки. Средняя стойкость футеровки конвертеров в СССР до 1967 г. не превышала, как правило, 180 плавок. За последние годы в результате проведения научно-исследовательских работ по улучшению качества огнеупоров и совершенствованию тех­ нологии плавки и кладки конвертеров стойкость огнеупорной футеровки значительно увеличилась и составляет 550—700 плавок. Однако эту величину не следует рассматривать как предельную — за рубежом стойкость конвертеров в ряде случаев достигает 1000 плавок. Это обеспечивается применением кирпича очень высокого качества, большим числом типоразмеров кирпича и улучшением качественных характеристик сырых материалов.

Наряду с расширением сортамента и увеличением стойкости футеровки резко возросла и производительность кислородно­ конвертерных цехов. При этом рост производительности обусло­ влен как увеличением интенсивности продувки, так и исключе­ нием и сокращением вспомогательных операций. Интенсивность

продувки в

лучших зарубежных цехах увеличивают

до

4—

5 м3/(т мин),

что обеспечивает длительность продувки

13

мин.

Подсчеты показывают, что при такой продолжительности про­ дувки, доведении длительности цикла плавки до 30 мин и стой­ кости футеровки более 400 плавок конвертерный цех со 100—

9



130-т конвертерами производительностью 2,2 млн. т может вы­ плавлять более 3 млн. т в год. Это указывает на колоссальные резервы конвертерных цехов в отношении повышения произво­ дительности.

При увеличении производительности очень большое значение имеет сокращение вспомогательных операций. Интересен в этом направлении опыт японских металлургов: максимальная стандар­ тизация шихтовых материалов и наличие на заводах непрерыв­ ного ряда марок стали (по содержанию основных элементов) позволили им полностью исключить дополнительные повалки для отбора проб, что в свою очередь дало возможность сократить

длительность

цикла плавки

как минимум на 2 мин.

За время

существования

кислородно-конвертерного процесса

повысились его показатели, особенно по выходу годного металла. Если в 1955—1960 гг. нормальным выходом годного металла в кислородно-конвертерном процессе считали 87—88%, то теперь за рубежом и на отечественных заводах выход годного металла повышен до 89—90%, а в отдельных случаях и до 91%. Значи­ тельную роль в этом сыграл переход к подаче кислорода через многосопловые фурмы. Согласно отечественным и зарубежным данным, только это обеспечило повышение выхода годного ме­ талла на 0,8—1,2%.

Введение в практику кислородно-конвертерного сталеварения специальных завалочных устройств, позволяющих заваливать скрап в минимально короткое время (совки большого объема, завалочные машины типа «Кальдерон»), объединение кислородно­ конвертерного производства с непрерывной разливкой стали и оборудование конвертеров новыми системами газоочисток позволяют дополнительно улучшить показатели работы конвер­ терных цехов.

Таким образом, кислородно-конвертерный процесс в настоящее время основывается на достаточно отработанной технологии, позволяющей получать сталь высокого качества при высоких экономических показателях работы. Конечно, многие вопросы кислородно-конвертерного производства требуют дальнейшего ре­ шения: интенсификация кислородно-конвертерного производства, расширение сортамента выплавляемого металла, разработка кон­ струкций дутьевых устройств, обеспечивающих максимально возможный выход жидкого металла, автоматизация кислородного процесса и др.


Г л а в а I

Шлакообразование в кислородно-конвертерном процессе.

Сырые материалы и требования, предъявляемые к ним

1. Общая характеристика шлакообразования

По характеру шлакообразования кислородно-конвертерный процесс занимает промежуточное положение между классиче­ скими методами сталеварения (томасовским и мартеновским). Известно, что при продувке металла в томасовских конвертерах усвоение извести шлаком происходит лишь в конце плавки, когда практически полностью окислился углерод. При снижении содер­ жания углерода в шлаке накапливается достаточное для раство­ рения извести количество окислов железа. При высокой скорости окисления углерода в начале и по ходу продувки растворение извести не происходит. В мартеновском процессе шлак является переносчиком кислорода от атмосферы печи к металлу, окисленность шлака весьма высока как в начале плавки, так и по ходу ее, поэтому скорость растворения извести довольно высокая.

В кислородно-конвертерном процессе струя создает на поверх­ ности металла высокотемпературную реакционную зону с высо­ ким содержанием кислорода и окислы железа разносятся по всему объему ванны. В зависимости от интенсивности массопереноса (положения сопла, скорости окисления углерода, расхода ки­ слорода) интенсивность расхода струи кислорода на окисление углерода и шлака может быть различной, поэтому как в начале продувки, так и по ходу ее может поддерживаться или достаточно высокая окисленность шлака, или высокая скорость окисления углерода, т. е. процесс по типу может приближаться либо к мар­ теновскому, либо к ■томасовскому. Причины различного уровня окисленности шлака и скорости окисления углерода подробно рассмотрены ниже. Следует лишь отметить, что в кнелородно-

11

конвертерном процессе практически в любой период продувки может быть создан достаточно окисленный шлак, способный к ассимиляции извести. Важно отметить, что в первый период

конвертерной плавки до температур порядка

1450° С и момента

полного окисления кремния .окпсленность

первичных шлаков

во всех случаях достаточно высока.

 

Роль шлака в кислородно-конвертерном процессе очень ве­ лика. Наряду с функциями, характерными для любого сталепла­ вильного процесса (удаление вредных примесей и неметалличе­ ских включений, защита металла от поглощения газов п осты­ вания), в кислородных конвертерах жидкие шлаки предотвращают вынос металла. При ударе струи окислительного газа о поверх­ ность ванны образуется значительное количество брызг металла, подхватываемых отходящими газами. Активные жидкоподвиж­ ные шлаки, находящиеся на поверхности ванны в достаточном количестве, удерживают мелкие капли металла, что полностью пли частично устраняет вынос металла.

Вынос металла, уменьшающий выход жидкой стали и затруд­ няющий обслуживание конвертера, происходит, как правило, в первый период процесса. Поэтому основной задачей сталепла­ вильщиков в первый период плавки является создание жидко­ подвижных и достаточно гомогенных шлаков. В качестве шлакообразующих в кислородно-конвертерном производстве приме­ няют известь, плавиковый шпат, железную руду (агломерат, ока­ лину), боксит. В некоторых случаях используют известняк и марганцевую руду.

Характер кислородно-конвертерного процесса (высокие ско­ рости рафинирования, малое время плавки, неравномерность окисления углерода и изменения окисленностн шлака по ходу продувки) определяет характер шлакообразования. Кроме того, на процесс шлакообразования оказывает влияние качество сырых материалов, температура чугуна, соотношение чугуна н лома

взавалке, присадки по ходу продувки извести, плавикового шпата

ижелезной руды.

Неравномерность окисления углерода по ходу продувки и неравномерность изменения окисленностн шлака определяют прежде всего неравномерность шлакообразования по ходу плавки. Практически при любых методах присадки извести (основного количества в начале продувки, отдельных присадок по ходу продувки, даже при подаче пылевидной извести) основность пер­ вичных шлаков остается весьма невысокой. Характер шлако­ образования по ходу продувки в конвертерах различной емкости иллюстрируется рис. 1. При любой емкости конвертера основность первичных шлаков практически не превышает 2,0 и до момента полного окисления кремния (около 25% времени плавки) нахо­ дится обычно в пределах 1,2—1,5. Лишь при очень высокой окисленностн шлаков или присадке больших количеств плавико­ вого шпата удается получить более высокую основность.

12


Скорость шлакообразования в конвертерах зависит от скорости растворения в шлаке извести, которая в свою очередь определяется составом первичных шлаков и температурой ванны в начале плавки. Влияние составов первичных шлаков на скорость раство­ рения извести можно установить по анализу фазового состава конвертерных шлаков [2, 3].

Шлаки первого периода продувки [2] представляют собой мономинеральные марганцовисто-монтичеллитовые шлаки с круп­

нокристаллической структурой

 

на

базе стекла.

Единственной

 

кристаллической

фазой

этих

 

шлаков

является

марганцовис­

 

тый монтичеллит

 

 

 

 

т [(Са, Mn,

Mg,

Fe)3 ■Si04 ] /г

 

k

[(Са, Мп)4.(Р20 6) О],

 

где

п — не

более

4%, а т

 

до

96%.

 

 

 

плавки

 

 

Во

втором периоде

 

вследствие

замещения

слабых

 

катионов в ортосиликатах ка­

 

тионами Са+2 выделяется сво­

 

бодная окисная фаза (RO-фаза)

 

и появляется отдельная сили­

 

катная

фаза — мелилит:

 

 

т [Ca2FeSi20 7)n (Са2А120 3),

 

где т 85-ь95% и п = 5-И5%.'

 

 

Общее количество

мелилита

 

и /?0-фазы

в шлаках

второго

Время проЭуВки, мин

периода

продувки (25—40%

Рис. 1. Характер шлакообразования

длительности

плавки)

состав­

в конвертерах

различной емкости:

ляет 5—15%.

Шлаки

второго

Т — 100 т; 2

— 50 т; 3 — 10 т

периода

-представляют

собой

 

 

полиминеральные марганцовисто-монтичеллитовые кристалли­ ческие образования с включениями игольчатых кристаллов ме­ лилита.

В третьей фазе продувки (середина плавки) в результате более

полного растворения извести в шлаке

образуются фазы ларнит

и алит и одновременно выделяются

окисные фазы (ЯО-фаза,

периклаз, ферриты кальция и браунмиллерит). Наличие в шлаке ларнита (2Ca0-Si02) в (5-модификации предопределяет крупно­ зернистое строение с включениями дендритов и зернистых агре­ гатов £>0-фазы.

В конце продувки шлаки обогащаются не только ларнитом, но и алитом (3Ca0-Si02), что характеризует их уже как высоко­ основные. В конечных шлаках также присутствуют ферриты

13

I