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

В первые годы работы конвертерного цеха НТМК полупродукт после деванадации передавался в мартеновские печи вследствие недостатка чугуна на заводе. Однако передача полупродукта в мартеновские печи связана с необходимостью повышения в нем содержания углерода до 3,4—3,5%. Это сопровождается увели­ чением остаточного содержания ванадия до 0,05% и ухудшением степени его использования. Поэтому более целесообразно выплав­ лять металл в конвертерах. Так как температура полупродукта невысокая, количество охладителей, которые могут быть исполь­ зованы при переплавке его в сталь в конвертере, составляет не­ значительную величину.

Необходимо отметить, что нецелесообразно применять стальной лом при продувке полупродукта, так как присадки лома резко понижают температуру начала процесса и затрудняют шлако­ образование.

Шлакообразование является одним из самых сложных вопро­ сов, поскольку в составе полупродукта шлакообразующие эле­ менты отсутствуют. Поэтому наиболее выгодно в качестве охла­ дителя вводить кислородсодержащие материалы. Исследованиями процесса шлакообразования при продувке полупродукта уста­ новлено [114], что наиболее рациональными охладителями яв­ ляются железная руда или офлюсованный агломерат с основно­ стью 5—6 (до 5% от массы полупродукта). При этом необходимо применять известь с минимальным содержанием недопала: при ухудшении качества извести резко ухудшаются показатели про­ цесса, в частности десульфурации. Данные по изменению степени десульфурации при использовании извести различного качества приведены ниже [114]:

Результаты исследования показали также, что благоприятное влияние на шлакообразование оказывают и присадки марганце­ вой руды (15—20 кг на 1 т полупродукта). При присадках марган­ цевой руды расход ферромарганца на раскисление уменьшался на 20—30% и обеспечивалось более равномерное распределение марганца в металле. Кроме присадок железной руды, офлюсован­ ного агломерата и марганцевой руды, оказалось целесообразным присаживать (1,5—3,0 кг на 1 т) шамотный бой в качестве мате­ риала, увеличивающего массу шлака и вносящего кремнезем. Без присадок шамотного боя основность шлака достигала 6—7,

315

в присутствии шамотного боя основность достигала оптимальной величины (3—4).

Для улучшения шлакообразования дутьевой режим меняют по ходу продувки. Продувку начинают при положении фурмы над уровнем спокойного металла 2,0—2,5 м и расходе кислорода 140— 150 м3/мин; затем фурму опускают и интенсивность повы­ шают до 200—250 м3/мин.

Применение высококачественных шлакообразующих и пра­ вильная организация дутьевого режима процесса позволяют полу­ чать из полупродукта в конвертерах металл высокого качества. Значительная часть полупродукта поступает на переработку в кон­ вертеры.

Исследования качества металла (Ст.Зкп и Ст.Зсп), проведенные ЦНИИЧМ и Уральским институтом черных металлов, показали, что сталь, выплавленная из ванадиевого чугуна, по неметалличе­

в среднем 41 кгс/мм2, предел текучести 33 кгс/мм2 и относительное удлинение 27,5%, что находится в пределах норм для мартеновской стали. Установлено также, что конвертерная сталь практически во всем диапазоне температур [(+20° С)-=-(—40° С) ] до и после деформационного старения имеет практически одну и ту же удар­ ную вязкость, что обусловлено, по-видимому, содержанием в ней остаточного ванадия (0 ,0 1 :—0 ,0 2 %).

Таким образом, производство ванадиевого шлака из ванадий­ содержащего чугуна и стали высокого качества из полупродукта основывается на экономичной и технически эффективной техно­ логии.

За рубежом также применяют кислород для извлечения вана­ дия из чугуна. Так, фирма «Хайуэлд стил энд ванадием» (ЮАР) применяет продувку ванадийсодержащего чугуна в виброковшах конической формы с горловиной высотой около 5,5 м; диаметр ковша 3,9 м и диаметр горловины 1,6 м. Футеровка ковша :—

316

шамотная. На горловину ковша устанавливают съемный колпак для отвода отходящих газов к сухому электрофильтру. Колпак служит опорой для кислородной фурмы и желоба, через который добавляют охладители (чушковый чугун и железную руду).

Ковш с жидким чугуном для продувки устанавливают на вибро­ раму, приводимую в движение двумя электродвигателями. Ско­ рость вращения ковша с чугуном обычно составляет около 30 об/мин. Продувку ведут с расходом кислорода до 95 м3/мин через фурму с соплом диаметром 50,8 мм. Длительность про­ дувки ‘— 50 мин. После продувки в ковш вводят антрацит, чтобы уменьшить окисленность шлака и повысить в нем содержание ванадия.

Продуваемый чугун' имеет следующий химический состав: 3,95% С, 1,1— 1,3% V, 0,24% Si, 0,22% Ti; 0,22% Mn, 0,08% Р, 0,037% Sn, 0,29% Сг. В результате обработки в ковше получают полупродукт, содержащий 3,17% С, 0,07% V, 0,01% Si, 0,01% Ti, 0,01% Mn, 0,09% Р и 0,04% S. Ванадиевый шлак содержит 27,8% V ,0, 22,4% FeO, 0,5% CaO, 0,3% MgO, 17,3% SiO„ 3,5% A1„03, 2,5% C.

Полупродукт для дальнейшего передела передается в конвер­ терный цех, где из ковшей удаляют шлак. В цехе установлены две виброрамы. Стойкость ковша при продувке ванадиевого чугуна составляет 108 плавок. Показатели работы виброковшей приве­ дены ниже:

Как следует из приведенных данных, работа виброковшей отличается весьма высокими показателями. Необходимо отметить, что эти ковши представляют собой вращающиеся кислородные конвертеры. Преимущество той или иной схемы передела ванадие­ вого чугуна можно оценить лишь после проектных проработок и экономических расчетов на этой основе.

Качканарские, кусинские и первоуральские руды являются не единственным источником ванадия в Советском Союзе. До

317

0,12% V содержат чугуны, получаемые на базе руд Керченского месторождения (высокофосфористый чугун, содержание фосфора и марганца 1 ,6 —2,2 и ~1,5% соответственно). Примерно такого же содержания ванадия можно .ожидать после проплавления 1 0 0 % шихты, состоящей из лисаковских руд, намеченных к переработке на КарМК. Однако с точки зрения извлечения ванадия и те и другие руды представляют небольшой интерес, что обусловлено не только незначительной концентрацией ванадия в чугуне (по­ этому введение дополнительного передела является экономически весьма сомнительным), но и характером других примесей в чугуне.

1,0?^). При окислении ванадия такого чугуна в первом случае будут окисляться практически весь марганец и часть фосфора, во втором — кремний и часть фосфора. Нужно отметить, что коли­ чество удаляемого фосфора будет таким же (если не большим), как и количество удаляемого ванадия. Это приведет не только к разбавлению ванадиевого шлака, но и к трудностям его дальней­ шей переработки. Опытами по переделу лисаковского чугуна на НТМЗ показано, что при продувке без присадок извести в те­ чение 1—2 мин [10-т конвертер, расход кислорода 40 м3/(т-мин), садка чугуна 8 т] удалялось до 0,25% Р. Поэтому переработка лисаковского чугуна (и чугуна из керченских руд) представляется экономически весьма сомнительной (для получения в анадия).

Г л а в а XI

Новые конвертерные процессы

Наряду с кислородно-конвертерным процессом существуют

идругие виды конвертерного передела, основанные на вдувании

вванну чистого кислорода и в той или-иной степени конкуриру­ ющие с кислородно-конвертерным. Так, широко известны про­ цессы Кал-До и роторный, мало применяемый, так как имеет серьезные недостатки: малую стойкость футеровки, высокую окисленность шлаков, сравнительно малую производительность и сложность оборудования.

Как и кислородно-конвертерный, эти методы сталеварения стали уже традиционными, они описаны в различной литературе

ив э^ой книге не рассматриваются. Остановимся на разновидности конвертерных процессов, появившихся в самые последние годы: процессы Ротоверт и ОБМ (КУ-БОП). Литературные данные по на­ званным процессам весьма ограничены и в основном носят реклам-

318

ный характер, что мешает оценить перспективность этих процессов для народного хозяйства Советского Союза. Поэтому для оценки новых процессов авторы использовали опыт, накопленный при разработке других технологий, и данные теоретических расчетов.

Процесс Ротоверт разработан в последние годы в результате совместных исследований, проведенных Научно-исследователь­ ским центром по черной металлургии Щвеции и Эксперименталь­

ванне, что позволяет резко увеличить коли­ чество переплавляемого скрапа и приблизить с этой точки

зрения показатели процесса к соответствующим показателям Кал-До.

Исследования процесса Ротоверт проведены в 6 -т опытном конвертере. Скорость вращения конвертера, определенная на основании теоретических расчетов и холодного моделирования, принята равной 85 об/мин. Необходимо отметить, что принятые в исследовании скорости вращения конвертера примерно в два раза превышают скорости вращения, принятые на конвертерах Кал-До (до 35—40 об/мин).

При вращении со скоростью 85 об/мин высота параболоида примерно равна внутреннему диаметру. Этим достигается мини­ мальная удельная поверхность футеровки, омываемой металлом, и максимальная удельная поверхность ванны. Так, в мартенов­ ской печи эти показатели составляют соответственно 2 , 8 и 0 , 6 6 м2/т, в кислородном конвертере 0,58 и 0,16 м2/т, в конвертер-е Кал-До 0,46 и 0,2 м2/т, в конвертере Ротоверт 0,34 и 0,38 м2/т.

319