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

преимуществ кислородно-конвертерного процесса по сравнению с другими методами сталеварения. Действительно, в мировой практике кислородного сталеварения используются чугуны прак­ тически любого состава. Колебания по содержанию отдельных элементов в чугунах, перерабатываемых в кислородных конвер­ терах, приведены ниже,1 %:

Различный уровень концентраций примесей в чугуне в зна­ чительной степени определяет выход годного, продолжитель­ ность плавки, расход сырых материалов, скорость шлакообра­ зования и др. Поэтому несмотря на широкие возможности кон­

в которой приведены данные расчетов для чугуна постоянного состава (за исключением концентрации кремния).

Как следует из табл. 3, увеличение концентрации кремния на 0,6% приводит к уменьшению выхода жидкого металла на 1,4% и увеличению расхода извести на 4,0%. Резкое увеличение объема шлака при росте концентрации кремния в чугуне не может не сказаться отрицательно на стойкости футеровки конвертеров даже при одной и той же основности промежуточных и конечных шлаков, так как рост количества шлака при определенных равно­ весных (или близких к равновесным) концентрациях MgO сопро­ вождается переходом этого окисла из футеровки и, следовательно, вызывает усиленный износ последней.

Необходимо отметить, что данные расчетов табл. 3 не учиты­ вают роста потерь металла с корольками при увеличении коли­ чества шлака. Результаты опытов показывают, что содержание

1 Рассматривают лишь те вопросы, которые относятся к переделу мартенов­ ского чугуна. Характерные составы фосфористых, хромистых и других чугунов будут приведены в соответствующих главах.

20

корольков в конечном конвертерном шлаке при его основности 2,5—3,5 не меньше 1,5—2% от массы шлака, а в отдельных шла­ ковых пробах, по данным работы опытного конвертера НТМЗ, достигает 4%. Следовательно, при увеличении количества шлака практически вдвое (при росте содержания кремния от 0,5 до 1,1 %) потери с корольками могут достигать 3% от массы металлошихты при нормальной величине этих потерь 1,0—1,5%. Рост концентрации кремния наряду с ухудшением показателей про­ цесса приводит к росту количества охладителей, в частности скрапа, что, казалось бы, должно компенсировать уменьшение выхода стали (поскольку увеличивается концентрация кремния), так как с увеличением доли лома в шихте выход жидкого металла повышается. Однако эта компенсация является кажущейся: переработку лома в кислородных конвертерах следует рассма­ тривать как простои переплав и потери, обусловленные увеличе­ нием содержания кремния в чугуне, нужно относить на 1 т ис­ пользуемого в конвертерных цехах чугуна. Другими словами, повышение концентрации кремния в чугуне ведет к росту необра­ тимых потерь железа на каждую тонну чугуна, перерабатывае­ мого в конвертерных цехах.

Стальной лом в условиях планового хозяйства и при большом количестве мартеновских и электропечей можно при необходи­ мости переплавить в этих агрегатах. Увеличение доли лома в шихте кислородных конвертеров, вызванное увеличением содер­ жания кремния в чугуне, экономически нецелесообразно и может быть оправдано только в особых условиях (необходимость транс­ портировки лома на большие расстояния, отсутствие другой шихты на заводе и др.). Для отечественных заводов не может, по-види­ мому, служить примером опыт заводов США, работающих в по­ давляющем большинстве на чугунах с повышенным содержанием кремния и использующих до 25—30% лома в шихте. Основанием для такой работы заводов отдельных фирм могут служить конъ­ юнктурные соображения (соотношение цен чугуна и лома в дан­ ном районе, избыток собственного возвратного лома на заводах фирмы и др.), неприемлемые для условий планового хозяйства.

Таким образом, повышение концентрации кремния в чугуне для передела в кислородных конвертерах нецелесообразно. Однако нецелесообразно и уменьшение этого содержания ниже опреде­ ленных границ. Определить эти границы можно следующим образом. Для удаления вредных примесей из металла в кислородно­ конвертерном процессе, как в любом другом сталеплавильном переделе, необходимо вполне определенное количество шлака. Поскольку растворителем извести в шлаке кислородных конвер­ теров является кремнекислота шлака, поставщиком которой служит кремний чугуна, определенные минимальные концен­ трации кремния необходимы в процессе.

Существуют, таким образом, минимальные концентрации этого элемента, не оказывающие отрицательного воздействия на про­

21

цесс; более того, до перехода через эти концентрации повышение содержания кремния можно рассматривать как положительное явление, поскольку возрастает доля перерабатываемого скрапа и увеличивается выход годного. Минимальные концентрации кремния могут быть легко определены из данных о распределении серы и фосфора между металлом и шлаком в кислородных кон­ вертерах.

Опыт работы конвертеров различной емкости показывает, что при обычных температурах выпуска стали и составах шлака, характерных для передела мартеновского чугуна, максимально достижимые величины показателя распределения фосфора между

этом используются практически полностью, и для достижения более высоких коэффициентов распределения фосфора требуется уменьшать содержание кремнекпслоты в шлаках до очень низких пределов (порядка 4%) и принудительно разжижать конечные шлаки добавками, например плавиковым шпатом.

Коэффициент распределения фосфора можно выразить весьма простым соотношением, включающим массы металла и шлака, соответствующие концентрации в них фосфора:

шлака, необходимого для успешной дефосфорации, и при опре­ деленной основности шлака — концентрацию кремния в чугуне. Так, при начальной концентрации фосфора в чугуне 0,20%, конечном его содержании в металле 0,025%, т]р = 150 и расхо­ дах чугуна и скрапа соответственно 80 и 20 кг на 100 кг металла шихты минимальное количество шлака составит около 8,5— 8,0 кг на 100 кг металлошихты.

При основности 3,0 концентрация кремния, при которой не ухудшаются показатели процесса, составит 0,7%. При макси­ мальных значениях коэффициента распределения порядка 170— 180 минимальная концентрация кремния снижается до 0,5—0,6%. Разумеется, эти данные характерны только для случая охлажде­ ния плавок стальным ломом, так как при охлаждении рудой меняется количество шлака в процессе. Но существенного изме­ нения минимальных концентраций кремния не происходит и в этом случае, так как при абсолютном повышении содержания кремнекислоты в шлаке снижаются значения коэффициентов рас­ пределения фосфора.

22.

Аналогичные данные получаются и при оценке распределения серы между металлом п шлаком. Максимальные значения коэф­ фициентов распределения серы в кислородных конвертерах нахо­ дятся, как правило, в пределах % = 7н-9 и в среднем составляют около 5. Так же, как и в случае с фосфором (см. гл. V), распреде­ ление серы между металлом и шлаком достаточно точно соот­ ветствует равновесию. При этом расчеты количеств шлака и минимальных концентраций кремния по значениям коэффициента распределения серы дают те же результаты, что и результаты при расчетах с использованием коэффициента распределения фосфора.

Таким образом, минимальные концентрации кремния, не ока­ зывающие отрицательного влияния на процесс, определяются в интервале 0,6—0,7%, поэтому повышение концентрации крем­ ния выше указанного предела нецелесообразно; эти концентрации, по-видимому, следует считать оптимальными.

Не меньшее, если не большее, значение по сравнению с абсо­ лютными концентрациями кремния в чугуне имеет стандартность содержания кремния в чугуне от плавки к плавке (или от выпуска к выпуску на доменных печах). Содержания кремния даже от плавки к плавке, не говоря уже от выпуска к выпуску на домен­ ных печах, могут составлять широкий диапазон, достигая нередко величин порядка 0,20%.

В табл. 4 приведены анализы содержания кремния в чугуне серии подряд следующих выпусков из миксера одного из наших конвертерных цехов.

23