Все о металле, его обработке и переработке
Партнеры
  • .

Конвертерного типа и результаты их работы

Главное технологическое отличие одностадийных НСП — проте­кание процесса рафинирования на уровне конечных содержаний примесей и температуры готовой стали. Наиболее отработан одно­стадийный конвертерный непрерывный процесс, предложенный ИРСИД (рис. 6.10). Агрегат производительностью 20—30 т/ч вве­ден в эксплуатацию в 1971 г. Жидкий чугун из чугуновозного ков­ша 3 поступает в дозатор секторного типа 2 вместимостью 15 т, ус­тановленный на тензометрических весах. С помощью регулятора расхода 1 чугун непрерывно вводят в реакционную ванну (конвер­тер) 12 сифоном (снизу вверх) навстречу потокам кислорода и по­рошкообразной извести, вдуваемым через фурму 5, и охладителей (мелкий скрап, металлизованные окатыши), загружаемых через отверстие 4. Продукты реакционной зоны в виде газошлакометал — лической эмульсии 11 перетекают в отстойную ванну 10, где металл отделяется от шлака 9 и газов, которые выходят через дымоход 6. Нераскисленная сталь с помощью сифона непрерывно поступает в агрегат доводки 7 — канальную индукционную печь вместимостью 45 т с одним индуктором 8 мощностью 800 кВт. В агрегате доводки сталь раскисляют и корректируют [С] путем вдувания порошкооб­разных углеродсодержащих материалов.

Установка ИРСИД испытывалась в непрерывном режиме более пяти суток. Длительность ее работы определялась стойкостью футе­ровки. Осуществлялся передел низкофосфористых (0,22—0,27 % Р) и высокофосфористых (до 1,8 % Р) чугунов. При выплавке низ­коуглеродистой стали ([С] =0,06 %, [Р] =0,018 %) наблюдались следующие колебания состава стали: Д [С] =±0,01; Д [Р] = ±0,006. Степень дефосфорации и десульфурации металла была достаточно высокой (соответственно 92 и 45 %).

Одностадийная установка ИРСИД-1 имеет значительные тепло­технические преимущества по сравнению с другими установками конвертерного типа, что позволяет при переделе мартеновского чу­гуна переплавлять около 25 °/о лома от массы металлической шихты.

При длительности НСП в установке ИРСИД-1 несколько суток достаточно достоверно оценена стойкость футеровки агрегата. Об­щий расход футеровки при одностадийном рафинировании низко­фосфористого чугуна достигал около 1,4 кг/т жидкого металла, что в 1,5—3 раза меньше, чем в обычном кислородном конвертере. Вы­ход жидкой стали составлял 93—94 % (по железу 96—97 %), т. е. превышал показатель кислородно-конвертерного процесса.

Двухстадийная установка ИРСИД разработана для передела томасовских и природнолегированных чугунов. Конструкция рафи­нировочных агрегатов, футерованных основными огнеупорными ма­териалами, аналогична конструкции агрегата одностадийной уста­новки. Высокофосфористый чугун (1,7 % Р) подают сифоном снизу в первый реактор, где продувают с помощью фурмы смесью кисло­рода с порошкообразной известью. Через отверстие в своде загру­жают охладители (в пересчете на эквивалентное по расходу тепла количество скрапа около 500 кг/т чугуна). Газошлакометалличес — кая эмульсия по разделительному порогу перетекает в отстойную ванну, где разделяются металл и шлак. Металл, содержащий 1,1— 1,2 % С; 0,1—0,2 % P (/м ~ 1530 0C), сквозь отверстие в торцевой стенке отстойной ванны (сифон) перетекает во вторую реакцион­ную ванну агрегата. Шлак с (2 Fe) = 10—11 % и (P2O5) « 16 % удаляется из агрегата самотеком по отверстию в торцевой стенке отстойной ванны. Металл в последующем реакторе вторично обра­батывается кислородом и порошкообразной известью и через от­стойную ванну передается в агрегат доводки с температурой около 1625°С.

Поток шлака [(2 Fe)] « 20 %] направляют из второго агрега­та в отстойную ванну первого агрегата, где при взаимодействии с первичной газошлакометаллической гмульсией частично снижается (FeO) и увеличивается (P2O5).

Стойкость магнезитовой футеровки обеспечила непрерывную работу в реакционных ваннах до 10 суток, в отстойной 1,5 месяца. Средний расход огнеупоров достигал 2 кг/т стали. Расход лома при переделе высокофосфористого чугуна составлял около 50 % массы чугуна (33 % от массы металлошихты).

Низкофосфористая сталь (0,009 % Р) получается даже при пе­реработке фосфористых чугунов. В установившемся режиме в те­чение 90 % времени [С] колебалось в пределах 0,05—0,09 %.

Двухстадийная установка НСП конвертерного типа производи­тельностью 6—8 т/ч (рис. 6.11) разработана ДМЕТИ совместно с ЦНИИЧМ и Всесоюзным научно-исследовательским и проектно — конструкторским институтом металлургического машиностроения (ВНИИМЕТМАШ). В первом агрегате установки, футерованном динасовым кирпичом, удаляют из металла кремний, марганец и значительную часть углерода." Здесь же охлаждают металл путем ввода металлолома, руды, окатышей. Во втором агрегате, футеро­ванном магнезитом, удаляют фосфор, серу и оставшийся углерод. Шлак наводится с помощью порошкообразных материалов, вду­ваемых струями кислорода. Предусмотрена также непрерывная по­дача во второй агрегат жидких синтетических шлаков, выплавляе­мых в циклоне.

Рис. 6. 11. Схема двухстадпйной установки ДМЕТИ:

1 — ковш с жидким чугуиом; 2 — приемный желоб; 3 — фурмы для подачи кислорода; 4 — окно для подачи лома; 5 — окио для спуска шлака; 6 — шлакоотделительиая перегородка; 7 — переходной желоб; 8 — фурмы для подачи кислорода и порошкообразной извести; 9 — свод; 10 — выпускной желоб; 11 — сталеразливочный ковш; 12 — отстойная ванна; 13 — окио для удаления дыма; 14 — реакционная ваииа; 15 — разделительный порог

В каждом агрегате имеются две ванны (реакционная и отстой­ная), разделенные порогом, свод с отверстиями для кислородных фурм, окна для удаления дыма и спуска шлака, шлакоотделитель — ная перегородка. В реакционной ванне есть окно для подачи лома и других охладителей. В нее по желобу поступает жидкий чугун, продуваемый кислородом с помощью двух водоохлаждаемых фурм, в эту же ванну подают охладители. Газошлакометаллическая эмульсия перетекает по порогу в отстойную ванну, где разделяются фазы и завершаются реакции между шлаком и металлом. Шлак удаляется самотеком сквозь шлаковыпускное отверстие, а металл через сифон и по желобу поступает во второй агрегат, где закан­чивается рафинирование расплава.

В первом агрегате с кислой футеровкой процессы окисления кремния, марганца и углерода регулируют, изменяя дутьевой ре­жим. В большинстве опытов интенсивность продувки колебалась в пределах 5—14 м3/(т-мин) при усвоении кислорода 90—95 %. Рас­ход динасового кирпича составлял в среднем 0,6 кг/т. Металл ох­лаждали в первой стадии ломом (17—25 % от массы металлической шихты). Расход порошкообразной извести во второй стадии дости­гал 3—6 % от расхода чугуна (при переделе мартеновского чу­гуна). При таком сравнительно небольшом расходе извести получа­ли высокоосновной шлак, содержащий 40—45 % CaO; ~ 10 % SiO2; ~10 % MnO; 3,5 % MgO; 1,5—2,5 % P2O5 и 10—25 % окислов же­леза. Шлак из второго агрегата легко удалялся самотеком и со­держал мало корольков (1—3 %).

В отстойной ванне второго агрегата фактический коэффициент распределения фосфора Lp= (Р205)/[Р] получен в пределах 60— 100. При любом конечном [С] степень дефосфорации и десульфура­ции была равна соответственно 80—95 и 40—60 % при массе жид­кого шлака 6—10 % от массы металла.

Если интенсивность продувки составляла 9—11 м3/(т-мин), ус­воение кислорода достигало 90%, выход жидкой стали 93—94 %, расход футеровки (по балансу MgO) во втором агрегате 2—3 кг/т стали.

Кроме одно — и двухстадийных установок НСП в СССР исследо­ваны трех — и четырехстадийные установки различных институтов (ЦНИИЧМ, ВНИИМЕТМАШ, ДМЕТИ). Основное преимущество многостадийных НСП — возможность селективного окисления при­месей чугуна при наиболее благоприятных термодинамических ус­ловиях. Однако необходимы и оптимальные кинетические условия, которые трудно обеспечить при низкотемпературном ходе первых стадий и торможении окисления углерода.