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

мартеновских чугунов в конвертерах соответствующей емкости

[около 3,0 м3/(т-мин)].

При обоих вариантах получен металл с низкими концентра­ циями фосфора: 0,013—0,030%. При этом окисленность первич­ ного скачиваемого шлака, как правило, не превышала 1 0 %, а содержание пятиокиси фосфора было достаточно высоким для использования шлака в качестве удобрения. Однако нужно отме­ тить, что такое содержание фосфора получено при весьма низкой концентрации и углерода в металле перед раскислением — не более 0,08% (табл. 55). Судя по содержаниям углерода и железа в конечном шлаке (до 30% Feo6u;), можно сказать, что для полу­ чения удовлетворительной концентрации фосфора требуется весьма значительная передувка и переокнсление шлака.

Опыты в Рейнахаузене показали, что по характеру протекания дефосфорацнн и содержанию фосфора в готовом металле варианты с использованием и без использования конечного шлака сущест­ венно не различаются. Нет также большого различия и в величи­ нах окисленностн конечного шлака.

При использовании конечного шлака несколько большее коли­ чество фосфора переходит в первичный шлак и увеличивается степень его извлечения. Об этом свидетельствуют более низкие концентрации Р 30 5 в конечном шлаке. Практически на конечное содержание фосфора в металле не влияет качество охладителей (руда, руда в сочетании со скрапом и скрап). Однако охлаждение только рудой нецелесообразно вследствие опасности выбросов металла и шлака и уменьшения выхода жидкой стали. В этом слу­ чае выход составляет 88—89% от массы металлошнхты. При охла­ ждении только рудой уменьшение выхода жидкой стали обуслов­ лено не только выбросами, но и переокислением конечного шлака. При применении в качестве охладителя скрапа его присаживают после заливки во избежание замораживания шлака.

Как и в ранее проведенных исследованиях, наиболее целесо­ образным признан вариант с оборотным шлаком. Авторы отме­ чают, что замедление слива чугуна приводит к увеличению дли­ тельности плавки на 7— 8 мин.

Обобщая сказанное выше о переделе фосфористого чугуна в ки­ слородных конвертерах с применением кусковой извести, можно заключить, что проведенными в опытном и промышленном мас­ штабе исследованиями доказана возможность получения стали со сравнительно невысоким содержанием фосфора и шлаков с высо­ ким содержанием Р 20 5. При этом использование конечного шлака предыдущей плавки позволяет осуществлять процесс с приемле­ мыми техническими и экономическими результатами. Однако сле­ дует учитывать, что передел фосфористого чугуна по таким вариан­ там имеет ряд существенных недостатков по сравнению с переде­ лом обычного чугуна: пониженную производительность конверте­ ров, пониженную стойкость футеровки, более низкий выход жидкого металла, выбросы металла и шлака. Характерные данные,

212

позволяющие оценить процесс переработки чугуна различного состава, приведены в табл. 56.

Из табл. 56 видно, что по всем показателям передел томасовского чугуна менее выгоден, чем мартеновского. Попытка прибли­ зить показатели передела фосфористого чугуна к показателям, характерным для мартеновского, была предпринята на заводе фирмы «Август-Тиссен» (ФРГ) [74]. В исследовании, проведен­ ном на 2 1 0 -т конвертере, ставилась задача: достичь максималь­ ной производительности конвертера (минимальной длительности продувки и плавки) при максимальном выходе жидкой стали и максимальной стойкости футеровки. Была проведена 21 опытная плавка на чугуне, содержащем 1,15— 1,9% Р (среднее 1,66%). Среднее содержание кремния в чугуне составляло 0,27% и мар­ ганца ;— 1,02%. Плавки подвергали продувке с присадками кус­ ковой классифицированной извести размером 10—30 мм; расход составлял 100,8— 144,5 кг на 1 т чугуна. Охлаждение осущест­ вляли стальным ломом: 45,1—81,2 т при садке чугуна 138,25— 177,2 т. Для максимального сокращения продувки плавки прово­ дили без промежуточного скачивания шлака. При этом задача получения шлака с высоким содержанием пятиокиси фосфора практически не ставилась; низкой же концентрации фосфора в металле на выпуске предполагали достичь в результате приме­ нения трехсопловой фурмы и мягко обожженной извести. Данные по составам металла и шлака опытных плавок приведены в табл. 57.

Данные табл. 57 показывают, что достигнуть низкой концен­ трации фосфора не удалось. Концентрация фосфора даже при очень низких концентрациях углерода в металле перед выпуском (не выше 0,07%) превышала 0,030% и в 50% случаев была выше 0,040%. Приемлемое содержание фосфора наблюдалось лишь при высокой концентрации железа в шлаке (23—30% FeO) и содер­ жании Р 20 5 в шлаке до 14% и, что еще важнее, при низкой кон­ центрации фосфора в чугуне.

213

Неудовлетворительные результаты по дефосфорации, оче­ видно, можно объяснить трудностью поддержания в течение всей плавки нужной окисленности шлака, большим его количеством и трудностями регулировки соотношений скоростей окисления углерода и фосфора. Косвенно это подтверждается и авторами исследования, которые сравнивали фактическую концентрацию фосфора с равновесной, используя для этого диаграмму шлаков системы СаО—FeO—Р 20 5. На диаграмму наносили фактические концентрации фосфора.

Исследования показали, что шлаки по составу располагаются между шлаками, характерными для продувки со скачиванием шлака, и томасовскими с высоким содержанием железа (рис. 82). Существует наиболее благоприятная область шлаков, распола­ гающаяся вдоль линии насыщения твердыми окислами кальция. Основность шлаков в этом случае должна-составлять Ф—5. В об­ ласти наиболее благоприятных составов шлака концентрация фос­ фора около 0,040% достигалась при 15% Fe в шлаке и 0,030% — при 18% (рис. 83). Однако требования по окисленности и основ­ ности шлака не выполняются, так как шлаки со сравнительно

214

небольшой концентрацией железа и очень высоким содержанием извести тугоплавки и получение их в конвертерах затруднительно. Кроме того, поддержание состава шлака в весьма узких пределах при отсутствии непосредственной связи с процессом как объектом регулирования пока практически неосуществимо.

Естественно,, что такая разновидность технологии может пред­ ставить какой-либо интерес лишь тогда, когда использование томасовского шлака в качестве удобрения нецелесообразно (напри­ мер, при соответствующем характере почв или высокой стоимости перевозок) и когда допускается выплавка металла с высоким

(около 0,040%) содержанием фосфора. Но и в этом случае эконо­ мическая целесообразность процесса вызывает сомнение, не­ смотря на высокую производительность конвертеров.

Нужно отметить также, что расчетные данные, приводимые авторами исследования (табл. 58), также сомнительны. Основа­ нием для этого служит несоответствие количества шлака и содер­ жания в нем окиси магния количеству шлака при томасовском

что выплавку стали в конвертерном цехе фирмы «Август-Тиссен» осуществляют с дополнительной обработкой металла в ковше на выпуске синтетическими дефосфорирующими смесями, о чем не упоминается в публикациях. Такое предположение, по-видимому, совершенно справедливо, поскольку фирмой «Август-Тиссен» получен патент на способ выплавки стали с обработкой ее в ковше смесями, состоящими из извести, кислородсодержащих соединений железа (окалины, плавильной пыли конвертеров) и плавикового шпата (патент ФРГ, № 19227308).

215

При выплавке стали таким м'етодом нет необходимости проду­ вать плавку до очень низкого содержания фосфора; вполне допу­ стимо содержание фосфора в металле перед выпуском около 0,050% при одновременном содержании углерода примерно 0,05—07% и окисленности шлака не более 20%. При сливе металла в ковш и присадке на него от 2 до 1 2 кг на 1 т стали сухой дефосфорирующей смеси происходит существенная дефосфорация, позволяющая получать металл, содержащий менее 0,025% Р. При выплавке по такому методу можно ограничиться значительно меньшим ко­ личеством шлака и, соответственно, несколько меньшим расходом извести в процессе самой выплавки. Преимуществом метода-яв­ ляется высокая производительность, так как отсутствует операция скачивания шлака, и возможность переплава большего количе­ ства скрапа Недостатком метода являются ограниченный сор­ тамент выплавляемого металла (низкоуглеродистая кипящая сталь) и высокие требования к стандартности применяемых сы­ рых материалов и собственно конвертерному процессу.

3.Продувка высокофосфористого чугуна

сприменением пылевидной извести

Описанные выше процессы продувки с использованием куско­ вой извести не обеспечивают достаточно низкой концентрации фосфора, характеризуются низкой интенсивностью, наличием передувки (содержание углерода не вышё 0,05—0,08%) и боль­ шим содержанием железа в шлаке.

Полнота удаления фосфора определяется в основном усло­ виями шлакообразования, т. е. скоростью перехода извести в жид­ кую шлаковую-фазу. Скорость перехода извести в шлак и соответ­ ственно темп дефосфорации зависит от многих факторов, в част­ ности от содержания железа в первичных шлаках, интенсивности перемешивания металла и шлака, величины кусков извести и со­ держания в шлаке таких компонентов, как S i0 2 и Р 20 5. Исследо-

216