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

это скачивание промежуточного шлака с высоким содержанием марганца. Поэтому для определения кинетических и термодина­ мических характеристик, а также выяснения вопросов, относя­ щихся к типу и характеру присадки охладителей, выбирали именно этот вариант.

0,25%/мин. Определенные таким образом температурные границы первого периода с одновременным максимальным извлечением марганца в скачиваемый шлак обусловили и нормальные темпера­ турные условия второго периода продувки, т. е. необходимую температуру выпуска и минимальные присадки охладителей во втором периоде для корректировки температуры процесса.

Применение верхнего кислородного дутья обеспечило возмож­ ность переработки весьма значительных количеств охладителей. Количество охладителей, необходимое для поддержания нормаль­ ного температурного режима, установлено расчетом в зависимости от исходного содержания марганца (табл. 38).

Как количество охладителей, так и вид их резко влияют на состав шлаков и ход процесса окисления элементов в первом пе­ риоде плавки. В исследовании опробовано применение охладите­ лей трех типов: скрапа, руды и окалины. Технологический режим плавки при опробовании всех охладителей был одинаковым.

В конвертер заливали 7,5—9,0 т чугуна; перед заливкой чу­ гуна в конвертер подавали охладители в необходимых количествах. Продувку первого периода вели с расходом кислорода 30— 40 м3/мин в течение 6 — 8 мин при максимальном приближении со­ пла фурмы к зеркалу спокойного металла (в условиях НТМЗ до 300 мм). Продувку оканчивали при содержании 1,5—2,5% С и 0,18— 1,4% Мп. После окончания продувки конвертер накло­ няли, скачивали марганцевый шлак, замеряли температуру, от­ бирали металл и шлак. Затем присаживали известь и осуществляли продувку до получения стали заданного состава.

Анализ результатов опытных плавок заставил отказаться от применения в качестве охладителя железной руды, поскольку шлак сильно разбавлялся пустой породой руды, увеличивалось его ко­ личество и снижалась в нем концентрация закиси марганца ниже допустимых пределов. Применение руды в количестве 8 —10% от массы чугуна не позволило в условиях опытных плавок получить концентрацию закиси марганца в среднем более 33,8%. Правда, содержание кремнекислоты в руде было слишком высоким (до 14—15%), снижение концентрации кремнекислоты в руде позволило бы получить более богатый шлак. Однако даже при невысоких содержаниях кремнекислоты руда не может быть рекомендована в качестве охладителя.

Очень эффективным оказалось охлаждение окалиной, так как она не вносит никаких посторонних примесей в шлак и не снижает содержания в нем закиси марганца. С окалиной было проведено пять плавок. Окалину присаживали в количестве 8 ,6 —10,0% от массы чугуна. Резкое охлаждение ванны, окалиной в сочетании с большим количеством вносимого окалиной кислорода позволило достигнуть максимального извлечения марганца в шлак. Степень окисления марганца в первом периоде составила 87,8% при сред­ нем содержании закиси марганца в шлаке 56,5%. Остаточное со­ держание марганца в полупродукте было самым низким именно при этом варианте.

148

Однако рекомендовать охлаждение только окалиной не пред­ ставляется возможным, так как необходимое количество окалины весьма велико-— порядка 1 2 %; при работе завода с замкнутым ме­ таллургическим циклом количество окалины обычно не превышает 4%. Поэтому наиболее целесообразным является сочетание ока­ лины со стальным ломом.

Скрап, как и окалина, не вносит посторонних примесей и обес­ печивает равномерное охлаждение металла в течение всего перво­ го периода. При проведении плавок со скрапом извлечение мар­ ганца в шлак первого периода составляло в среднем 78,3% при 1,1% марганца в полупродукте и 52,5% закиси марганца в шлаке. Проведение плавок с ломом позволило еще раз подтвердить, что извлечение марганца в шлак зависит в основном от температуры первого периода и при умеренных температурах достаточно ве­ лико.

Получение минимальной степени окисления шлака зависит от дутьевого режима. В условиях исследования не представляло особой трудности достигнуть —10—12%-ного содержания Feo6u; в шлаке даже при меняющихся от плавки к плавке исходных содер­ жаниях марганца, различном количестве охладителей и т. д.

Основным недостатком данного технологического варианта является наличие малоэффективной и трудоемкой операции скачи­ вания шлака. Как расчеты, так и практические данные, показы­ вают, что количество получаемого в первый период шлака не пре­ вышает обычно 7—8 % от массы чугуна (или соответственно 5,5— 6,0% металлической садки при применении скрапа). Слой шлака при горизонтальном положении конвертера очень мал; самотеком удаляется лишь небольшая его часть. Скачивание же гребками позволяет удалить не более 50—60% шлака и неприемлемо для конвертеров большой емкости.

При скачивании промежуточного шлака (в среднем 5,75% от массы чугуна) степень использования марганца составила 46,5% от всего перешедшего в шлак марганца. Остаточный марганец в среднем составил 0,5—0,6%; с учетом остаточного марганца сте­ пень его полезного использования составила в среднем 55,5%. Поэтому нельзя рекомендовать этот вариант в качестве оптималь­ ного.

Лучшие результаты по выходу богатого марганцем шлака и по использованию марганца шихты получены при использовании технологического варианта с переливом полупродукта. При этом варианте технологический режим продувки не отличается от при­ нятого для случая скачивания шлака. В этом случае после окон­ чания продувки разделывают летку и металл сливают в ковш, а первичный шлак — в шлаковню. Сталевыпускное отверстие вновь заделывают и металл заливают в конвертер.

При работе с переливом полупродукта (дуплекс-процесс в одном конвертере) остаточное содержание марганца в полупродукте при среднем содержании его в чугуне 5,7% составило 1,18% при 60,5%

149

МпО в шлаке. Количество получаемого в конвертере первичного шлака составило 7,25% от массы чугуна, а извлечение марганца в шлак — 80,2% при средней температуре полупродукта 1520° С. Отношение содержаний марганца и железа в шлаке в среднем равно 4,91.

При работе с переливом возникают потери марганцовистого шлака в ковше и при переливе в конвертер; но все же степень использования марганца шихты приближается к 70%, т. е. на 14,5% выше, чем в варианте со скачиванием шлака. Максимальное извлечение марганца в шлак первого периода и получение макси­ мально возможного количества шлака дали основание рекомендо­ вать этот вариант для промышленного использования.

Особо важное значение при любом варианте передела высоко­ марганцовистого чугуна имеет консистенция получаемых шлаков. В зависимости от консистенции шлаков (жидкие, тестообразные, сухие) изменяется коэффициент использования марганца: сухой шлак удаляется из конвертера в шлаковню полностью, жидкий частично попадает в ковш вместе со сливаемым металлом. Свойства шлака определяют количество корольков металла в нем. Коли­ чество же корольков является более важным фактором, чем содер­ жание железа в шлаке в виде окислов, и может послужить причиной введения в технологическую схему дробления и сепарации при из­ готовлении из шлаков ферромарганца. Как показали результаты опытных плавок, количество корольков в .сухих и тестообразных

ВШ Л А К Е ПЕРВ О ГО ПЕРИ О ДА

В жидких шлаках количество корольков не превышает 2—3%. Таким образом, получение жидких шлаков, несмотря на повы­ шенные потери их в ковшах, является более целесообразным.

Консистенция шлаков определяется соотношением содержа­ ний кремния и марганца в чугуне, т. е. кремнекислоты и закиси

150