ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 15.10.2024
Просмотров: 88
Скачиваний: 0
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