0000
NUNU
Од 00 1 Изобретение относитс к черной металлургии, а именно к способам выплавки в конвертерах иизкоуглеродистых сталей из специальных чугуно например низкомарганцевистых. Известен способ ползп ени стали в конвертере с содержанием углерода менее 0,03%, в котором, с целью ускорени процесса обезуглероживани и увеличени производительноети , металл продувают до содержани 0,,04% углерода кислородом сверку с применением в качестве охладител лома в завалку, окатышей, железной руды в таком количестве, кот рое обеспечивает к.моменту достижени указанных концентраций углерода температуры 1600-1630 С. Во второй период плавки ванну продувают смесью кислорода с углекислотой с соотношением углекислоты к кислороДУ .(Ь1,5);64-3,5) l . Однако необходимость производства углекислоты, подвод ее и введе кие в конвертер требует больших капитальных вложений и обусловливает ухудшение технологичности процесса. Известен способ вьтлавки низкоуглеродистой стали в конвертере, в котором дл обеспечени остаточно го содержани марганца на выпуске 0,10% в шихту добавл ют марганцевую руду или жидкий чугун с достато но высоким содержанием марганца 2 Недостатком данного способа - . низка скорость обезуглероживани в заключительный период продувки, когда содержание углерода в ванне ниже критических 0,20-0,25% и скоро , окислени углерода резко снижаетс . Добавка марганцевой руды в шихту не оказывает вли ни на скорость обезуглероживани в заключительный период продувки при вьшлавкё низкоуглеродистых сталей. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению вл етс способ выпла ки стали в конвертере, включающий завалку лопа, заливку чугуна, проду ку газообразньм окислителем с переменным положением фурмы, ввод шлако образующих и карбонатной марганцево руды в процессе продувкрг,- Согласно известному способу ввод карбонатной марганцевой руды осуществл ют в начальный период плавки. Основной целью указанного технологического приема вл етс улучшение технико-э 8 номических показателей процесса в результате повьшени качества марганцевистого шлака, вл ющегос сырьем дл производства марганцевых ферросплавов з Известный способ характеризуетс низкой производительностью конвертера из-за недостаточной скорости обезуглероживани в заключительный период продувки при выплавке низкоуглеродистых .сталей с содержанием 0,03% углерода и менее вследствие резкого снижени скорости массообменных процессов в конвертерной ванне. Целью изобретени вл етс улучшение технико-экономических показателей и качества стали. Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу выплавки низкоуглеродистой стали в конвертере , включающему завалку лома, заливку чугуна, продувку газообразным окислителем с переменным положением фурмы , ввод шлакообразных и карбонатной марганцевой руды в процессе продувки, карбонатную марганцевую руду ввод т при содержании углерода в металле 0,03-0,07% в количестве 1,0-15,0 кг/т. При создании изобретени исходили из положени , во-первых, необходимости ускорени массообменных процессов в конвертерной ванне в заключительный период продувки при вьшлавке низкоуглеродистых сталей и, во-вторых, ввода марганцовистых материалов дл увеличени степени усвоени извести при переделе низко- марганцовистого чугуна. Необходимость ускорени массообменных процессов св зана с тем, что реакци обезуглероживани при низких концентраци х углерода в конвертерной ванне лимитируетс его массопереносом к месту реакции. Резкое снижение скорости окислени углерода в заключительный период продувки (0,07% углерода и менее) приводит к уменьшению интенсивности перемешивани ванны за счет обезуглероживани и дальнейшему снижению скорости обезуглероживани . 11овьш1ение степени усвоени извести обеспечивает получение шлака в конвертере более высокой основности и снижение содержани фосфора и серы в стали. Поэтому дл интенсификации обезуглероживани , получени более низких концентраций углерода и повышени основности конечности шлака ввод карбонатной марганцевой руды осуществл ют при содержании 0,03-0,07% углерода в металле. Необходимо вводить именно карбонатные марганцевые руды, так как их присадка в ванну конвертера, когда скорость обезугле роживани низка, позвол ет интенсифицировать массоперенос и процесс обезуглероживани за счет СО, образующейс при разложении МлСО, Образующа с СО2 при температурах конвертерного процесса вл етс активным окислителем углерода. Кроме того, это снижает парциальное давление азота в полости конвертера в момент, когда поглощение азота его усвоение металлом протекает наиболее интенсивно, что в конечном итоге снижает концентрацию азота в металле по окончании продувки и в готовой стали Температура разложени карбоната марганца равна 650 С. Карбонаты марганца, попада в конвертер, от термического удара растрескиваютс , быстро разлагаютс и усваиваютс ванной. Молекулы МпО, образующиес от разложени МпСО, способствуют более полному усвоению извести шлаком, увеличению основнос шлака и снижению содержани фосфора и серы в стали. Ввод обычной окисной руды в конвертер , вместо карбонатной марганцевой руды, хот и повышает степень усвоени извести за счет ввода в ее составе окислов марганца, одна ко не может обеспечить интенсивное обезуглероживание в заключительном периоде продувки при выплавке низкоуглеродистых марок сталей и получение более низких концентраций углерода в металле по окончании пр дувки. Карбонатные марганцевые руды необходимо вводить в конвертер при содержании 0,03-0,07% углерода в ме талле . Ввод карбонатной марганцевой руд при содержании углерода в металле менее 0,03% не рекомендуетс вследствие того, что не обеспечиваетс эффективное снижение концентрации углерода в конце продувки. Ввод карбонатной марганцевой руд присодержании углерода более 0,07% нецелесообразен, так как скорость обезуглероживани еще достаточно велика и ввод руды не приводит к снижению содержани углерода в металле . Дл получени низких концентраций углерода вметалле (менее 0,03%) необходимо продувать кислородом менее 4 мин после ввода карбонатной марганцевой руды, так как в противном случае резко повьппаетс окисленность шлака в конвертере и потери металла со щлаком, что приводит к снижениювыхода стали. Кроме того, повышенна окисленность металла приводить к увеличению угара раскислителей, повьшению неметаллических включений в стали и ухудшению качества выплавл емой стали. Расход карбонатной марганцевой руды должен быть в пределах 1,015 ,0 кг/т. Расход карбонатной марганцевой руды менее 1,0 кг/т не обеспечивает эффективного снижени содержани углерода в металле вследствие недостаточного его воздействи на процессы массопереноса и скорость обезуглероживани . При расходе карбонатной марганцевой руды более 15 кг/т эффективность ее использовани резко снижаетс при одновременном увеличении количества щлака и, следовательно, угара железа в шлак, а также ухудшением теплового баланса плавки вследствие эндотермической реакции разложени карбоната марганца . Таким образом, принципиальным отличием предлагаемого способа выплавки стали от известных вл етс ввод карбонатной марганцевой руды при содержании 0,03-0,07% углерода в металле в количестве 1,015 ,0 кг/т, что позвол ет интенсифицировать процесс обезуглероживани в заключительный период продувки как вследствие ускорени массопереноса в конвертерной ванне, так и действи СО как сильного окислител углерода, а окислы марганца повышают степень усвоени извести и основанность пшака. Кроме того-, ввод карбонатной марганцевой руды приводит к снижению окисленности /металла и шлака и y feньшeнию концентрации азота в готовой стали. Интенсификаци процесса обезуглероживани в заключительный период продув ки и снижение потерь металла со шлаком приводит к увеличению производительности , а снижение содержани углерода в низкоуглеродистой стали и повьшение основности конечного шлака приводит к улучшению качества выплавл емой низкоуглероди той стали, например электротехничес кой, за счет повышени магнитных свойств. Опробование способа выплавки низ коуглеродистой стали в конвертере проводили в 350-тонньгх конвертерах Череповецкого металлургического зав да, при этом использовали низкомарг цовистый чугун с содержанием марганца 0,25%. Продувку проводили 4-х сопловой фурмой с переменным по ложением ее над уровнем спокойной ванны и расходом кислорода 700800 . Пример К Б 350-тонный конвертер присаживали 5 т извести, заваливали 130 т лома присаживали еще 8 т извести и сливали 270 .г чугуна с содержанием О,25% марганца и температуре 1400 С, после чего начинали продувку. В процессе продувки порци ми по 2-4 т на ,6,8минутах продувки присадили 16 т извести. При содержании 0,05% углерода в металле присадили 3,5 т карб натной марганцевой руды (10 кг/т) с содержанием,%:MnC05j 56, SiO 12 HjO U. 3; 5, CaO 8; MtfO 2. После ввода карбонатной P марганцевой руды расплав продули 2,5 мин и закончили продувку при содержании, %: углерод 0,015; марганец Q,08j сера 0,010 фосфор 0,004, азот 0,002 при 1640с, При содержании FeO в шлаке 18,0% основность составила 4,2. Раскисление проводили в ковше присадками 1,6 т металлического мар ганца, 3,0 т ферросилици и 0,5 т алюмини . Полученную сталь продували 10 мин аргоном и разливали на МНЛЗ. Получили электротехническую сталь с магнитными свойствами, соответствуюпр1ми стали марки 2012, следующего химического состава,%: углерод 0,6l6j марганец 0,36, кремний 0,39; фосфор О.,006, сера 0,010; алюминий 0,008; медь 0,0 хром 0,02, никель 0,06 и азот 0,00 Магнитные свойства стали: Удельные потери Р 5/5о вт/кг Магнитна индукци 1 з 63 т Общий расход на плавку составил: 29 т извести, 130 т лома, 270 т чугуна , 3,5 т карбонатной марганцевой руды (10 кг/т), 21300 нтз кислорода. Выход стали 91,3%. I5J В таблице приведены технологические показатели плавок, проведенных по предложенному способу выплавки стали, аналогично примеру 1, но с изменением количества и момента присадки карбонатной марганцевой руды в процессе продувки, а также текущих плавок в конвертерном цехе при выплавке электротехнических сталей, технологи которой выбрана как базовьш объект дл расчета эффективности предложенного способа выплавки низкоуглеродистой стали в конвертере, Опробование предложенного способа выплавки стали из низкомарганцовистого чугуна в кислородных конвертерах показывает, что ввод карбонатной марганцевой руды при достижении 0,03-0,07% углерода в металле в количестве 1,р-1550 кг/т позволит повысить производительность и. качество стали за счет ускорени рафинировочных процессов и повышени магнитных свойств выплавл емой стали вследствие получени более низких содержаний углерода, серы и азота в стали. Результаты проведенных плавок по предложенному способу, в сравнении с действующей в конвертерном цехе ЧерМЗ технологией, выплавки динамной стали показывают (см. табл.), что внедрение предлагаемого способа позвол ет повысить выход стали на 1,0%, снизить содержание углерода и азота соответственно на 0,018 и 0,003% и за счет этого повысить уровень магнитных свойств стали. Общий экономический эффект в расчете на каждую тонну выплавл емой стали составит 44,9 руб.Od 00 1 The invention relates to ferrous metallurgy, in particular, to smelting methods in converters of low-carbon steels from special cast iron, for example, low-manganese. The method of steel creep in a converter with a carbon content of less than 0.03% is known, in which, to accelerate the decarburization process and increase the production capacity, the metal is blown up to 0, 04% carbon with oxygen, reconciliation using pellets as scrap cooler , iron ore in such an amount, which provides to the moment of reaching the indicated concentrations of carbon, the temperature is 1600-1630 C. In the second melting period, the bath is rinsed with a mixture of oxygen and carbon dioxide with a ratio of carbon dioxide to oxygen. ; 64-3.5) l. However, the need for carbon dioxide production, its supply and introduction into the converter requires large capital investments and causes a deterioration in the processability of the process. There is a method of melting low carbon steel in a converter, in which manganese ore or liquid iron with a sufficiently high manganese content is added to the charge to provide a residual manganese content of 0.10%. 2 The disadvantage of this method is. low decarburization rate in the final period of purging, when the carbon content in the bath is below the critical 0.20-0.25% and soon, carbon oxidation decreases sharply. The addition of manganese ore to the charge does not affect the rate of decarburization in the final period of blowdown when smelting low carbon steels. The closest in technical essence and the achieved result to the invention is the method of smelting steel in the converter, which includes filling the lobe, pouring the cast iron, producing gaseous oxidizer with varying position of the tuyere, introducing the slag forming and carbonate manganese ore in the process of blowing, According to a known method The carbonate manganese ore is introduced during the initial smelting period. The main goal of this technological method is to improve the technical and economic parameters of the process as a result of increasing the quality of manganese slag, which is a raw material for the production of manganese ferroalloys. The known method is characterized by low converter output due to the insufficient rate of decarburization in the low carbon period during smelting of low carbon. steels with a content of 0.03% carbon and less due to a sharp decrease in the rate of mass transfer processes into a converter oh bath. The aim of the invention is to improve the technical and economic performance and quality of steel. The goal is achieved by the fact that according to the method of smelting low carbon steel in the converter, including filling scrap, pouring iron, purging with a gaseous oxidizer with a variable lance position, introducing slag-like and carbonate manganese ore in the process of blowing, carbonate manganese ore entering carbon in the carbon content of the carbonate ore and carbonate ore during the purge process; , 03-0.07% in the amount of 1.0-15.0 kg / t. When creating the invention, they proceeded from the position, firstly, of the need to accelerate mass transfer processes in the converter bath in the final period of purging when melting low-carbon steels and, secondly, to introduce manganese materials to increase the degree of assimilation of lime during the conversion of low-manganese iron. The need to accelerate mass transfer processes is associated with the fact that the decarburization reaction at low concentrations of carbon in the converter bath is limited by its mass transfer to the reaction site. A sharp decrease in the oxidation rate of carbon in the final period of purging (0.07% carbon and less) leads to a decrease in the intensity of the mixing of the bath due to decarburization and a further decrease in the rate of decarburization. An increase in the degree of assimilation of lime ensures the production of slag in a converter with a higher basicity and a decrease in the content of phosphorus and sulfur in steel. Therefore, to intensify decarburization, to obtain lower concentrations of carbon and to increase the basicity of the slag limb, the introduction of carbonate manganese ore is carried out at a content of 0.03-0.07% of carbon in the metal. It is necessary to introduce carbonate manganese ores, since their addition to the converter bath, when the birth rate is low, allows to intensify mass transfer and the decarburization process due to the CO formed during the decomposition of MCO, Forming with CO2 at the temperatures of the converter process is an active carbon oxidant. In addition, it reduces the partial pressure of nitrogen in the converter cavity at the moment when nitrogen absorption by metal proceeds most rapidly, which ultimately reduces the concentration of nitrogen in the metal at the end of the purge and in the finished steel. The decomposition temperature of manganese carbonate is 650 C. When it enters the converter, it is cracked due to thermal shock, quickly decomposed and absorbed by the bath. MpO molecules, formed from the decomposition of MpSO, contribute to a more complete assimilation of lime by slag, an increase in the basis of slag and a decrease in the content of phosphorus and sulfur in steel. Entering the usual oxide ore into the converter, instead of carbonate manganese ore, although it increases the degree of assimilation of lime due to the introduction of manganese oxides in its composition, however, it cannot provide intensive decarburization in the final period of purging during smelting of low-carbon steels and obtaining lower concentrations of carbon metal at the end of the duvka. Carbonate manganese ores should be introduced into the converter at a content of 0.03-0.07% of carbon in the metal. Entering carbonate manganese ores with a carbon content in the metal of less than 0.03% is not recommended due to the fact that it does not provide an effective decrease in the concentration of carbon at the end of the purge. Entering carbonate manganese ore with a carbon content of more than 0.07% is impractical, since the decarburization rate is still quite high and the input of ore does not lead to a decrease in the carbon content in the metal. In order to obtain low carbon concentrations in the metal (less than 0.03%), it is necessary to purge with oxygen for less than 4 minutes after entering carbonate manganese ore, since otherwise slag oxidation in the converter and loss of metal with sclac will sharply decrease, which leads to a decrease in steel output. In addition, the increased metal oxidation leads to an increase in the deoxidizing carbon loss, a rise in non-metallic inclusions in steel and a deterioration in the quality of the steel produced. Consumption of carbonate manganese ore should be in the range of 1.015, 0 kg / t. The consumption of carbonate manganese ore less than 1.0 kg / t does not effectively reduce the carbon content in the metal due to its insufficient effect on the mass transfer processes and the decarburization rate. With a consumption of carbonate manganese ore more than 15 kg / t, the efficiency of its use decreases sharply with a simultaneous increase in the amount of slag and, consequently, the loss of iron in the slag, as well as the deterioration of the heat balance of smelting due to the endothermic decomposition of manganese carbonate. Thus, the principal difference between the proposed steel smelting method and the known method is to introduce carbonate manganese ore with a content of 0.03-0.07% carbon in an amount of 1.015, 0 kg / t, which allows to intensify the decarburization process in the final period of blowdown due to the acceleration of mass transfer in the converter bath, and the effect of CO as a strong carbon oxidizer, and manganese oxides increase the degree of assimilation of lime and the basis of pshak. In addition, the input of carbonate manganese ore leads to a decrease in oxidation / metal and slag, and the deterioration of nitrogen concentration in the finished steel. The intensification of the decarburization process in the final period of purging and the reduction of metal loss from the slag leads to an increase in productivity, while a decrease in the carbon content of low carbon steel and an increase in the basicity of the final slag lead to an improvement in the quality of low carbon steel produced, for example, by increasing the magnetic properties . Testing of the method of smelting carbon steel bottom in the converter was carried out in 350-ton converters of the Cherepovets metallurgical plant, using low-grade copper iron with a manganese content of 0.25%. Purging was carried out with a 4-nozzle tuyere with a variable position above the level of a calm bath and an oxygen consumption of 700,800. Example KB A 350-ton converter was placed on 5 tons of lime, 130 tons of scrap were poured down and 8 tons of lime were added and 270 g of pig iron with O content, 25% manganese and a temperature of 1400 C were poured, after which the purge was started. During the purge process, 2–4 tons portions of each, 6.8 minutes of purging, added 16 tons of lime. With a content of 0.05% of carbon in the metal, 3.5 tons of manganese ore (10 kg / t) were added with the content,%: MnC05j 56, SiO 12 HjO U. 3; 5, CaO 8; MtfO 2. After entering the carbonate P manganese ore, the melt was blown for 2.5 minutes and finished purging with the content,%: carbon 0.015; manganese Q, 08j sulfur 0.010 phosphorus 0.004, nitrogen 0.002 at 1640s, With a FeO content in the slag of 18.0%, basicity was 4.2. Deoxidation was carried out in a ladle with additives of 1.6 tons of metallic manganese, 3.0 tons of ferrosilicon, and 0.5 tons of aluminum. The resulting steel was flushed with argon for 10 minutes and cast on a continuous casting machine. Received electrical steel with magnetic properties, corresponding to steel grades 2012, the following chemical composition,%: carbon 0.6l6j manganese 0.36, silicon 0.39; phosphorus O., 006, sulfur 0,010; aluminum 0,008; copper 0.0 chromium 0.02, nickel 0.06 and nitrogen 0.00 Magnetic properties of steel: Specific loss P 5 / 5o w / kg Magnetic induction 1 h 63 t Total consumption for smelting was 29 tons of lime, 130 tons of scrap , 270 tons of pig iron, 3.5 tons of carbonate manganese ore (10 kg / t), 21300 nts of oxygen. Steel output is 91.3%. I5J The table shows the technological parameters of the melts carried out according to the proposed method of steel smelting, analogously to example 1, but with a change in the quantity and the moment of addition of carbonate manganese ore in the blowing process, as well as the current melts in the converter shop in the smelting of electrical steels an object for calculating the effectiveness of the proposed method for smelting low carbon steel in a converter; Testing a proposed method for smelting steel from low manganese iron BOF indicates that the administered manganese carbonate ore when the 0.03-0.07% carbon in metal in an amount of 1, p 1550 kg / m will improve performance and. the quality of steel due to the acceleration of refining processes and the increase in the magnetic properties of the steel produced due to the production of lower contents of carbon, sulfur and nitrogen in the steel. The results of the melts carried out according to the proposed method, in comparison with the current technology in the converter shop of the CherMZ, show the smelting of dynamo steel (see the table) that the introduction of the proposed method improves the steel yield by 1.0%, reduces the carbon and nitrogen content, respectively. 0,018 and 0,003% and due to this increase the level of magnetic properties of steel. The total economic effect per each ton of steel produced is 44.9 rubles.