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

ньш содержанием марганца, приводило к выбросам в первом пе­ риоде продувки и по ходу плавки. Изменение дутьевого режима позволило изменить окисленность шлака при переделе чугуна с 0,2% Мп так, что оно было аналогичным таковому при обычном процессе. Небольшая разница в окисленности первичных шлаков при меньшем количестве жидкой фазы шлака не обеспечила доста­ точно резкого увеличения основности шлака в начале плавки.

Изменение основности шлака (CaO/Si02 -f Р 20 5) по ходу про­ дувки для различных вариантов технологии показано на рие. 53. Основность при переделе низкомарганцовистого чугуна в начале плавки существенно ниже по сравнению с основностью при про­ дувке чугуна, содержащего более

не оказало влияния на основность шлаков в первом периоде процесса, как это следует из рис. 52. Начальная основность шлаков при присадках марганцевой руды (3% от массы чугуна) весьма не­ значительно (на 0,2) отличалась от основности шлаков плавок, проведенных на низкомарганцовистом чугуне. Более того, по ходу продувки наблюдалось уменьшение основности. Это объясняется тем, что с марганцевой рудой вносится довольно много кремнезема (с пустой породой), что приводит к снижению основности при по­ стоянном расходе извести. При увеличении количества извести (для нейтрализации кремнекислоты) эффект увеличения основности первичных шлаков будет еще ниже, так как возрастет количество шлака. Таким образом, можно считать, что применение марганце­ вой руды для ускорения шлакообразования вряд ли целесообразно.

Наиболее эффективно повышать основность шлака и скорость усвоения шлаком извести присадками плавикового шпата. Обычно расход плавикового шпата составляет около 0,5—0,6% от массы садки. При переработке низкомарганцовистого чугуна необходимо,

142

естественно, увеличить долю плавикового шпата в шихте, что под­ тверждается экспериментальными данными. На рис. 2 приведен график окисления элементов и изменения состава шлака для плавки, проведенной на чугуне с 0,2% Мп и расходом плавикового шпата 0,25% от массы садки, что полностью соответствует данным рис. 53 (основность первичного шлака составляет 1,0). На рис. 3 приведены результаты плавки при расходе плавикового шпата 1,7%. Основность первичного шлака в соответствующий период процесса составляет около 4,0. Затем основность несколько умень­ шается, после чего повышается до уровня, определяемого соотно­ шением компонентов шлака. Подобное изменение основности озна­ чает, что .растворение извести при таких присадках плавикового шпата происходит практически в течение первых двух минут и не зависит от содержания закиси марганца, кремнекислоты и других компонентов шлака.

Такое увеличение основности на первых минутах продувки является чрезмерным. Практика работы советских и зарубежных цехов показывает, что основность первичных шлаков не должна превышать 2,0. Дальнейшее увеличение основности в начале про­ дувки вряд ли целесообразно и теоретически, поскольку при основ­ ности 1,8 вся кремнекислота нейтрализуется окисью кальция. Следовательно, при переделе низкомарганцовистого чугуна при­ садки плавикового шпата должны быть несколько больше приня­ тых при переделе обычного чугуна, но значительно меньше 1,7%. Вполне устойчивые результаты по шлакообразованию могут быть получены при увеличении расхода плавикового шпата по сравне­ нию с расходом при переделе обычного чугуна на 3—4 кг на 1 т металлошихты. При этом нужно учитывать, что условия шлакооб­ разования можно значительно улучшить, а расход плавикового шпата снизить, если содержание кремнекислоты довести до мини­ мального.

Исходя из изложенного выше, можно заключить, что для обес­ печения нормальных скоростей шлакообразования и устранения выносов металла и заметалливания фурм при содержании марганца

вчугуне 0,5—0,8% достаточно увеличить удельные сечения сопел

вдва раза; при содержании марганца в чугуне до 0,2—0,25%, кроме того, требуется определенным образом подобрать охлади­ тели (лом в сочетании с агломератом), распределить присадки из­ вести по ходу продувки и увеличить расход плавикового шпата на 3—4 кг на 1 т шихты. При таких условиях ход технологического процесса не отличается от хода процесса при продувке обычного чугуна, а показатели передела низкомарганцовистого чугуна не­ сколько улучшаются, что обусловлено более высоким выходом годного металла (см. гл.- I).

Получение достаточно низких концентраций серы и фосфора

при переделе чугуна, содержащего 0,2% С и 0,5—0,8% Мп, не представляет трудности. Влияние марганца на удаление серы и фосфора подробно рассмотрено в гл. IV и.VI. Отметим лишь, что

143

уменьшение концентрации марганца в чугуне благотворно влияет на условия удаления фосфора и практически не влияет на десуль­ фурацию металла. Данные, характеризующие показатели дефосфорации для чугуна различного состава, приведены в табл. 35. Как следует из данных табл. 35, коэффициент распределения фосфора при переходе от чугуна с содержанием марганца 0,23% к чугуну с содержанием марганца 1,15% не изменился.

Сопоставление фактических и расчетных коэффициентов рас­ пределения серы приведено в табл. 36 (расчет выполнен для четы­ рех плавок по каждому варианту технологии).

ВА РИ А Н ТА Х Т Е Х Н О Л О Г И И

Т А Б Л И Ц А 36. С ОП ОСТАВЛЕНИЕ Ф А К Т И Ч Е С К И Х

ИР А С Ч Е Т Н Ы Х К О Э Ф Ф И Ц И Е Н Т О В

144

Как абсолютные значения, так и степень отклонения от расчет­ ных значений, примерно одинаковы для чугуна всех типов и ва­ риантов технологии. Однако следует отметить, что конечные кон­ центрации серы и фосфора при переделе низкомарганцовистого чугуна могут быть несколько более высокими. Это объясняется не влиянием марганца, а уменьшением количества шлака с умень­ шением его концентрации. При малом содержании марганца (0,2%) количество шлака не превышает 11— 13%, при повышенном же содержании марганца количество шлака резко возрастает (при 1,2— 1,5% Мп почти в полтора раза). При одном и том же коэффи­ циенте распределения серы или фосфора увеличение количества шлака сопровождается уменьшением содержания примесей в стали. В отношении содержания фосфора можно сказать, что уменьшение количества шлака несколько компенсируется увеличением его окислительной способности и что окисление фосфора в конце плавки облегчается вследствие малой концентрации марганца. Количество серы в чугуне при содержании в нем 0,2% Мп не должно превышать 0,045%. При более высоком содержании серы нельзя гарантировать достаточно низкие ее концентрации в гото­ вом металле. Естественно, при необходимости количество шлака можно увеличить присадками извести.

Экономические расчеты, проведенные для случаев передела обычного и низкомарганцовнстого ч.угуна, показывают перспектив­ ность их применения. Экономия при/переходе от чугуна, содер­ жащего 1,2% Мп, к чугуну, содержащему 0,2% Мп, составляет около 1 руб/т стали, несмотря на увеличение присадок плавико­ вого шпата и увеличение расхода ферромарганца на раскисление металла.

Необходимо отметить, что данные исследования, относящиеся к переделу чугуна, содержащего 0,5—0,8% Мп, нашли достаточно полное подтверждение при внедрении такого передела на Криво­ рожском металлургическом заводе и Карагандинском металлур­ гическом комбинате.

Авторами разработана технология передела высокомарганцо­ вистого чугуна для Болгарской Народной Республики. Содержание марганца в чугунах такого типа должно составлять 4,5—8,0%. При переплаве чугуна такого состава необходимо одновременно решать два вопроса:

1)получение шлаков, которые могут служить сырьем для изготовления марганцевых ферросплавов;

2)получение стали достаточно высокого качества.

При разработке технологии передела к составу марганцевых шлаков предъявляли требования, указанные в табл. 37.

Отношение содержаний фосфора и марганца в этом шлаке должно быть не более 0,0035. Необходимость получения шлаков указанного выше состава и стали достаточно высокого качества обусловила два периода конвертерной плавки: 1) окисление мар­ ганца и получение кондиционного шлака и 2) получение стали,

в этом периоде к шлаковому режиму предъявляют совершенно другие требования.

Согласно общим положениям окисления марганца, разобран­ ным выше, для максимального удаления марганца из металла необ­ ходимы минимальная температура первого периода, минимальные скорости окисления углерода в конце первого периода и достаточно высокая окисленность шлака по ходу первого периода. При про­ ведении исследований в первую очередь предстояло определить температурные границы первого периода, вид и количество охла­ дителей, варианты дутьевого и шлакового режимов первого пе­ риода. Первые же экспериментальные плавки позволили устано­ вить, что при переделе высокомарганцовистого чугуна присадки извести в конвертер в первом периоде должны быть полностью исключены.

При небольшой окисленности первичного шлака с высоким со­ держанием марганца известь растворяется лишь частично, даже если в шлаке содержится значительное количество кремнекислоты. Частичное растворение извести свидетельствует практически об отсутствии ее влияния на стойкость футеровки и о малом влиянии самого шлака на футеровку, поскольку растворение футеровки в шлаке должно происходить со значительно меньшими скоростями, чем растворение извести. Кроме того, даже небольшие присадки из­ вести приводят к резкому росту содержания в шлаке пятиокиси фосфора, поэтому присадки извести в шлаки первого периода были полностью исключены.

С точки зрения извлечения марганца из металла работа под кислыми шлаками теоретически также более целесообразна. Од­ нако, как показывают экспериментальные данные, шлаки с содер­ жанием закиси марганца 50—65% нельзя считать кислыми даже при отсутствии в них сколько-нибудь значительных количеств окиси кальция, так как основные окислы МпО и FeO в некоторой степени компенсируют недостаток окиси кальция, связывая кремнекислоту в соединения типа (МпО, FeO) S i02. Это иллюстрируется данными рис. 54, на котором приведены значения коэффициентов распределения марганца между металлом и шлаком, полученные экспериментально и подсчитанные для средней окисленности шла­ ков. Из рис. 54 следует, что опытные точки во всем интервале тем-

146