ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения НИР.

Процесс внепечной обработки стали, названныйlf(ladle-furnace) или печь-ковш, осуществляется в ковше с основной футеровкой, который закрывается полностью водоохлаждаемым сводом. Нагрев металла осуществляется с помощью трех графитовых электродов, которые погружаются в шлак. Скорость нагрева металла достигает 4-5 °С/мин. Металл на установке постоянно подвергается продувке аргоном через одно или несколько продувочных устройств, установленных в днище ковша. В процессе обработки плавки можно наводить высокоосновный низкоокисленный (белый) шлак для проведения процесса десульфурации.

В кислородно-конвертерном цехе введена в эксплуатацию двухпозиционная установка (УПК) фирмы «fuchssystemtechnik» - современный агрегат внепечной обработки для ковшей емкостью 370 т. Проектная мощность установки около 5,5 млн. тонн стали в год. Установка имеет две позиции обработки, то есть один трансформатор мощностью 45 мВА обслуживает два стенда, на которых одновременно могут обрабатываться два ковша с металлом, но нагрев производится поочередно (то на одном, то на другом). Такой режим работы повышает производительность установки, и он обеспечивается с помощью поворотного электродного портала. Каждый стенд имеет водоохлаждаемую крыжку (свод), обеспечивающую плотное закрывание ковша и имеющую собственный механизм подъема (портал свода).

Ковш имеет основную футеровку и оборудован двумя пористыми пробками в днище для продувки металла аргоном. Кроме донной подачи аргона предусмотрена аварийная подача его через погружную фурму, которая может быть использована и для вдувания в металл углеродсодержащих материалов, если в этом возникает необходимость.

Система хранения, дозирования и механизированной подачи ферросплавов и шлакообразующих материалов включает в себя 12 бункеров и самоходную тележку, обеспечивающую транспортировку порций материалов из любых бункеров на ту или иную позицию обработки.

Для ввода в металл алюминиевой проволоки (катанки) или порошковой проволоки с различными видами наполнителей диаметром 9-16 мм и со скоростью 300 м/мин каждая позиция (стенд) имеет двухручьевой трайб-аппарат, дополнительно на каждой позиции (крышке) установлены по трайб-аппарату.

Отбор проб металла и измерение его температуры осуществляется с помощью специальных манипуляторов.

Установку обслуживают два самодвижущихся сталевоза.

По характеру решаемых задач можно выделить два технологических режима работы УПК:

-доводка стали по химическому составу и температуре для дальнейшей разливки на МНЛЗ,

-десульфурация стали специально подготовленным, белым глубоко раскисленным шлаком.

Глубокая десульфурация металла - это одно из достоинств его обработки на УПК. По физико-химической сущности этот процесс аналогичен процессу десульфурации металла с помощью жидкого синтетического шлака. Для определения главного параметра рассматриваемого процесса, которым является количество шлака, подлежащего наводке в ковше, чтобы добиться требуемой степени десульфурации металла, для случая, когда во время выпуска конвертерный шлак попадает в ковш в пренебрежительно малом количестве, можно воспользоваться формулой:

,

где - требуемое количество шлака, которое необходимо наводить в ковше, чтобы снизить содержание серы в металле от начального содержания ее до конечного , кг/100 кг металла (%);

- коэффициент распределения серы между шлаком и металлом;

- начальное содержание серы в наводимом шлаке, вызванное содержанием ее в исходных шлакообразующих материалах (в основном в извести), %.

Величина , прежде всего, зависит от химического состава шлака и как показали исследования, может изменяться от 10-20 до 100-110. Максимальные значения относятся к случаям получения белого шлака с основностью около 3,7-4,5 и содержанием (feo)<1 %.="" в="" качестве="" основных="" шлакообразующих="" материалов="" обычно="" используется="" известь="" и="" плавиковый="" шпат="" в="" соотношении="" 4:1.="" глубокое="" раскисление="" шлака="" достигается="" с="" помощью="" присадки="" дроби="">

Подача шлакообразующих материалов в ковш осуществляется в два приема: при выпуске металла из конвертера в ковш и во время обработки его на УПК. Наведение шлака во время выпуска плавки осуществляется, прежде всего, с целью обеспечения нормального режима нагрева металла на УПК с самого начала обработки, чтобы концы электродов были погружены в шлак с толщиной слоя не менее 150 мм.

Приведенная выше формула графически представлена на рисунке 1.

Рис.1. Влияние на необходимое количество наводимого шлака заданного конечного содержания серы в металле и достигаемого коэффициента распределения серы между шлаком и металлом (при =0,025 % и =0,05 %)

Из рисунка 1 видно, что для обеспечения содержания серы в металле в конце обработки его на УПК менее 0,005 % (степени десульфурации не менее 80 %) надо обеспечить: во-первых, получение шлака с высокой серопоглотительной способностью ( >100); во-вторых, наведение такого шлака в количестве не менее 4-5 % (40-50 кг/т). Для получения не более 0,010-0,015 % (при степени десульфурации около 50 %) достаточно наведение шлака в количестве 1,0-2,0 % (10-20 кг/т), что вполне возможно при существующей вместимости ковшей, но не с новой футеровкой.

При правильном использовании имеющегося мощного электродугового нагрева и возможности присадки алюминиевой дроби получение «белого» шлака, обладающего высокой серопоглотительной способностью, не представляет большой сложности.

На практике была успешно освоена технология десульфурации полуспокойных и спокойных кремнийсодержащих сталей, а также низколегированных сталей, в том числе и для производства трубопроводов большого диаметра. Этому способствует достаточно глубокое раскисление этих сталей на выпуске из конвертера.

В таблице 1 представлены технологические показатели обработки опытных плавок разных марок стали (усредненные значения).

Таблица 1

Технологические показатели обработки стали с десульфурацией на УПК

Значительно труднее добиться высоких показателей десульфурации при обработке низкоуглеродистых марок стали (типа 08Ю или 08пс). Данные таблицы 1 подтверждают, что на удаление около 50 % серы при обработке низкоуглеродистых сталей затрачивается примерно в 1,5 раза больше времени. Связано это, в первую очередь, с фактическим отсутствием в такой стали кремния (его содержание не должно превышать 0,03 %, а в отдельных марках - 0,02 %), который снижает активность кислорода в стали, способствуя более быстрому переходу серы из металла в шлак.

Попадания конвертерного шлака в сталеразливочный ковш на выпуске избежать почти невозможно, что существенно сказывается на составе ковшевого шлака в начале обработки на УПК. Причем, состав ковшевых шлаков плавок низкоуглеродистых сталей наименее благоприятен для проведения десульфурации, по сравнению с другими марками, так как содержание feo в них достигает 10-15 %, а иногда и выше (табл. 2).

Таблица 2

Химический состав ковшевых шлаков на УПК (средние значения)

Наименьшую окисленность (содержание (feo+mno)) имеют ковшевые шлаки трубных марок стали. Как правило, на выпуске металла из конвертера производится раскисление-легирование алюминием с расходом не менее 1,4 кг/т, ферросплавами - не менее 16 кг/т, и в ковш прилаживается 8,0-12,0 кг/т ТШС. Ближе к окончанию выпуска плавки из конвертера производится «подрыв» струи металла, ограничивая попадание в ковш конвертерного шлака, но при этом жертвуя выходом годного. Таким образом создаются благоприятные условия для десульфурации на УПК. Однако распространить эту практику на весь объем обрабатываемой стали не представляется возможным.

На отдельных плавках в разные периоды обработки производился повременный отбор проб шлака и металла с целью выявления факторов, наиболее сильно влияющих на процесс удаления серы. На рисунке 2 показана зависимость коэффициента от содержания в шлаке (feo+МnО). При различной степени окисленности шлака четкого влияния основности на коэффициент распределения серы не выявлено.

Рис. 2. Зависимость коэффициента от содержания в шлаке (feo+mno)

Основность шлака заметно влияет на при определенных значениях (feo+mno). Например, на рисунке 3 представлена зависимость от основности при содержании в шлаке (feo+mno)<1 %.="" из="" рисунка="" видно,="" что="" для="" обеспечения="" значений="">>100 достаточно иметь основность шлака 3,5-4,0. При более высокой основности отмечено снижение коэффициента распределения между металлом и шлаком.

Рис. 3. Зависимость коэффициента от основности шлака при (feo+mno)<1,0>

cпуском установки печь-ковш появилась возможность обеспечить стабильную десульфурацию металла в ковше с помощью высокоосновного раскисленного шлака и расширить производимый в цехе сортамент сталей.