автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Промышленное освоение технологии передела маломарганцовистого чугуна и пути повышения остаточного содержания марганца

V \ Б 01\

^ 3 " °

На правах рукописи

МАРТЫНЕНКО Александр Константинович

ПРОМЫШЛЕННОЕ ОСВОЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕДЕЛА МАЛОМАРГАНЦОВИСТОГО ЧУГУНА И ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ОСТАТОЧНОГО СОДЕРЖАНИЯ МАРГАНЦА

Специальность 05.16.02 - "Металлургия черных металлов"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Липецк - 1996

Г&бота выполнена в-Липецком Государственном Техническом Университете и на Новолипецком металлургическом комбинате.

Научный руководитель - кандидат технических наук, доцент

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Ведущая организация - ЩШИЧермет, г.Москва

Защита диссертации состоится " " мая 1996 г в часов на заседании диссертационного совета Д 064.22.02 в Липецком Государственном Техническом Университете ( 398055, г.Липецк, ул.Московская, 30 ).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Липецкого Государственного Университета.

Автореферат разослан 1996 года

Хайдуков В.П.

Пономаренко А.Г.

- кандидат технических'наук, доцент Дежемесов А.А.

7"

Ученый секретарь диссертациош совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность "работы . В настоящее время, при создавшемся дефиците сырьевых ресурсов в черной металлургии России, является очень важным создание ресурсосберегающей технологии, способствующей также решению экологических проблем. Такой технологией является выплавка и передел низкомарганцовистых чугунов с применением,в качестве интенсификаторов,первичного шлакообразования углеродсодержащих комплексных флюсов на ферритной основе, полученных путем вакуумной агломерации и спеканием под давлением железосодержащих отходов кислородно-конвертерного производства.

Цель тнботы. Безработна и освоение ресурсосберегающей технологии передела малотрганцовистого чугуна и создание на этой основе общей концепции ресурсосбережения с целью экономии флюсов, плавикового шпата, марганцевой руды, металлургического кокса.

Основные задачи исследований, поставленные в работе для достижения указанной цели:

- теоретический анализ выплавки низкомарганцовистого чугуна ;

- произвести баланс марганца при выплавке и переделе низкомарганцовистого чугуна;

- с помощью теоретического анализа и экспериментальных исследований разработать алгоритм расчета определения рационального состава конвертерного шлака, способствующего повышению остаточного содержания марганца;

- разработать, опробовать и внедрить рациональный способ присадки шлакообразующих материалов ;

- определить режим продувки низкомарганцовистого чугуна с использованием синтетических шлакообразующих материалов. Научная новизна .Разработана технология передела низкомаргашда-

вистого чугуна. Определен порядок присадки шлакообразуххцих материалов, комплексного углеродсодержащего железофлюса. Заработан алгоритм расчета определения рационального состава конвертерного шлака на базе теории СНИР д.т.н. Приходько Э.В. йз-работан и внедрен новый режим продувки маломарганцовистого чугуна в ККЦ-1 АО НЛМК в 160 - тонном кислородном конвертере, обеспечивающий увеличение выхода годного, повышение качества стали, экономию кислорода, флюсующих материалов, увеличение стойкости фурм, снижение скорости износа футеровки.

Практическая ценность. Внедрение технологии выплавки и передела низкомарганцовистого чугуна на АО НЛМК позволило увеличить производительность агломашин, улучшить металлургические свойства агломерата ( прочность, стабильность химического состава ), увеличить производительность доменных печей,снизить удельный расход кокса на 6-12 кг/т чугуна. Установлено, что выплавка низкомарганцовистого чугуна не ухудшает протекание процессов десульфура'ции чугуна в горле доменной печи. Опробованная и рекомендованная к внедрению технология передела низкомарганцовистого чугуна с использованием МКФ позволила значительно увеличить остаточное содеркание марганца на повалке .

Реализация работы п промышленных условиях. Внедрена технология выплавки низкомарганцовистого чугуна в доменных печах и дальнейшего передела в ККЦ-1 АО НЛМК.

Апробация работы. Материалы работы докладывались и обсуждались на XX научно-технической конференции молодых специалистов НЛМК ( Липецк, 1987 );всесоюзной научно-технической конференции "Проблемы повышения качества металлопродукции по основным переделам черной металлургии",1989; на 5 международной конференции ( Всетин, 1989 ), на 1,2,3 конгрессе сталеплавильщиков ( 1992,1993,1995 ); на всесоюзной научно-технической конференции "Новые технологические и конструкторские разработки по по-

4

вышеншо технического уровня конвертерного производства"( Липецк, 1991 ); на научно-технической конференции "Молодожаи научно-технический прогресс"( Липецк, 1989,1990) ; на первом международном симпозиуме "Проблемы комплексного использования руд" ( С-Петербург, 1994 ).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 статей.

Объем работы . Диссертация состоит из введении, четырех глав и заключения, включает 141 страницу машинописного текста, 16 рисунков, 29 таблиц и список литературы из 174 наименований.

1.ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНВЕРТЕРОВ ПШ ПЕРЕДЕЛЕ НИЗКОМАРГАНЦОВИСТОГО ЧУГУНА.

Острый дефицит марганцевых руд определяет необходимость поиска рациональных путей их использования в черной металлургии.

• Сравнительная оценка эффективности доменной плавки с разным содержанием марганца в чугуне показала экономическую целесообразность выплавки передельного чугуна с минимальным содержанием марганца. Анализ баланса использования марганца показал, что в черной металлургии коэффициент использования марганца снижается по мере перехода от начального цикла производства, к завершающему. Группировка плавок передельного чугуна по содержанию марганца показала, что чем ниже содержание его в чугуне, .тем выше степень его использования. Поэтому,.переход на выплавку малошрганцовистого чугуна является важным резервом повышения использования марганца, увеличения производительности доменных печей, экономии кокса и других материальных ресурсов.

Технологические трудности передела чугуна с низким содержанием шрганца в основном обусловлены замедленным шлакообразованием в начальный период продувки и свертыванием ишака при интенсивном окислении углерода конвертерной ванны.

Большинство ведущих специалистов сталеплавильного производства пришли к выводу о необходимости создания и применения синтетических флюсов, в которых оксид кальция присутствует в виде легкоплавких соединений. В этом случае процесс ассимиляции оксида кальция проходит через механизм плавления, а не растворения чистой извести. На НЛМК совместно с ЛипПИ освоена технология получения ферритного комплексного флюса методами вакуумной агломерации и спеканием'под давлением.

Анализ работ по механизму окисления марганца чугуна выявил, потенциальные возможности увеличения остаточного содержания марганца в металле конвертерного процесса.

2. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ АГЛ0Д0МЕНН0Г0 ПРОИЗВОДСТВА ПРИ ВЫПЛАВКЕ НИЗКОМАРГАНЦОВИСТОГО ЧУГУНА

2.1. Анализ работы агломашин и доменных печей при выводе марганцевой руды.

Методами корреляционного и регрессивного анализов сделана попытка определить область оптимальных значений параметров доменной плавки. В-качестве функции отклика выбрана суточная производительность, удельный расход кокса и содержание серы в чугуне. С целью оценки эффективности передела низкомарганцовистс го чугуна в условиях НЛМК с апреля 1991 г выведена марганцевая руда из шихты агломашин № 1и 2. Доменный цех № I и ККЦ-1 переведены на выплавку и передел низкомарганцовистого чугуна. Вывод из аглошихты марганцевой руды способствует в условиях НЛМК улучшению технико-экономических показателей агломашин и повышению качества железорудного агломерата: содержание железа, в агломерате увеличилось на 2,5 %, удельная производительность агломашин по скиповому агломерату выросла на 3,4 %, содержание мелочи при испытаниях на механическую прочность снизилось на 2,6$, колебания по химическому составу значительно уменьшились.

- При выводе марганцевой руды из агломашин повышается усвоение марганца с 98 до 99,22$, снижаются безвозвратные потери в доменном производстве. Содержание цинка в агломерате уменьшилось в 3 раза и составило 0,011$ при выводе из аглошихти конвертерных шламов и марганцевой руды.

2.2.Анализ условий получения чугуна с низким содержанием серы при выплавке маломарганцовистого чугуна.

Теоретические исследования и результаты промышленных исследований показывают, что производство маломарганцовистого чугуна

способствует процессу десульфурации и приближению фактического

/ *

коэффициента распределения серы к предельно возможному равновесному коэффициенту .

Дяя расчета равновесного коэффициента распределения серы использовано уравнение:

(А ¿1 -- + 1о'£Ш- - 2,07 ; (О

й ьодф^Рсо (2)

% - С«О*<АМд0 ДМл . (з)

. 7 /у \

(Р - - о,9Со.О_ . (4)

¿Я/ /. /V«

Парциональное давление'окиси углерода в горне определяется по вы-

ражении:

где СО и СО2 - содержание указанных компонентов в колошниковом газе, %.

Представленный алгоритм позволяет оценить потенциальную обессеривающую способность шлака в условиях равновесного распределения серы в горне доменной печи при изменении содержания марганца в чугуне.

Анализ работы доменных печей НЛМК показал, что их перевод на выплавку маяошрганцовистого чугуна способствует получению более высокого фактического коэффициента распредедения серы и повышению

степени использования обессеривающей способности шлака (табл. i ).

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПОВЕДЕНИЯ МАРГАНЦА И ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЕГО СОДЕРЖАНИЯ В МЕТАЛЛЕ КИСЛОГОДНО-КОНВЕРТЕРНОЙ ШИШКИ.

3.1. Методика лабораторных и полупромышленных кислородно-конвертерных плавок.

Влияние низкомарганцовистого чугуна и механизм формирования шлака при применении комплексных шлакообразунхцих исследовали в лаборатории кафедры "Металлургия" ЛипПИ, в 10-ти тонном кислород-( ном конвертере НПО "Тулачермет", 160-ти тонных и ЗООтонных конвертерах АО НЛМК и 350 т конвертере АО ЧерМК.

Лабораторные плавки проводили в кислородном конвертере садкой 50 кг на базе индукционной печи ОКБ - 868. Для продувки использовали технический кислород чистотой 99,5 $. Продувку вели через односопловую водоохлаждаемую фурму с диаметром сопла 2 мм

о

и интенсивностью 3-4 м /мин. Давление кислорода перед фурмой 0,35 МПа.

В 10-ти тонном конвертере НПО Тулачермет проведена серия полупромышленных плавок с углеродсодержащим и марганецсодержа-щим комплексным флюсом на ферритной осново. Продувка велась с

о

постоянной интенсивностью во всех вариантах - 40 м /мин. Давление кислорода 1,0-1,5 МПа. Продувку опытных ш^ъок осуществляли одно-ступенчато, жестко. Сравнительные плавки вели двухступенчатой прод/вкой.

На опытных и сравнительных плавках использовался чугун следующего химсостава, ($) : 3,8-4,1$ С; 0,8-1,1$^*; 0,1-0,2$ Мл; 0,12-0,15$ Р; 0,038-0,050$5. Чугун расплавляли в вагранке, в ко-пильнике нагревали до температуры 1200-1250 С0 и заливали в конвертер. В качестве охладителей использовали стальной металлолом и агломерат НТМК.

В опытный период садка конвертера АО НЛМК по металлошихте составляла 178-186 тонн. Продувка чугуна производилась через 4-х

Коэффициенты распределения серы и степень использования обессеривающей способности шлаков

Опытный период ? Базовый период

Показатели | \ 1У ! )— ! У ! У1 ! I ! II ! III

Содержание в чугуне%:

Мп 0,27 0,30 0,28 0,45 0,47 0,39

5: 0,027 0,030 0,027 0,032 0,030 0,028

Содержание в шлаке%;

СаО 40,88 39,79 40,12 39,40 40,16 41,97

МаО 9О2 8,58 8,26 8,90 8,17 8,41 8,30

37,80 37,40 37,53 37,49 37,87 37,21

Л1203 11,01 11,82 11,09 11,47 11,21 10,26

?е0 0,24 0,25 0,26 0,51 0,52 0,40

МпО 0,26 0,29 0,29 0,56 0,55 0,50

5 1,07 0,98 0,92 0,90 0,83 0,94

Са0/&02 1,08 1,06 1,07 1,05 1,06 1,13

СаО + Мо.0 1,31 1,28 1,31 1,27 1,28 1,35

Давление дутья,ата. 2,98 2,98 • 2,98 2,76 2,86 2,81

Коэффициент активнос- 3,98 4,18 3,97

ти серы в чугуне 4,26 1,91 4,18

Фактический коэффици- 34,22 27,71 33,74

ент распределения серы 39,45 32,75 28,18

йвновесный коэффици- 42,63 53,56

ент распределения серы 55,56 48,88 50,32 42,69

Степень использования

обессеривающей способ-

ности шлака, % 71,0 67,0 68,0 65,0 66,0 63,0

Серопоглотительная 18,70 13,4 16,8

способность шлака 19,29 17,84 13,5

Коэффициент распределе- 0,97 1,04 1,24 1,23 1,28

ния марганца 0,96

сопловую фурму с расходом- технически чистого кислорода 450-

о

550 м /мин при давлении 1,5-1,8 Мпа, Технологический режим плавки на первой стадии промышленных экспериментов соответствовал действующей на НЛМК инструкции ТИ 106-Ст.КК1-01-88.

Расход УКФ 1-2 тонны на плавку, извести 8-11 тонн.Присадку УКФ заканчивали на 3-й минуте продувки.

3.2.Влияние содержания марганца в чугуне на эффективность его использования в металлургическом цикле получения стали и ход кислородно-конвертерной плавки.

При переходе конвертера на передел чугуна с низким содержанием марюанца следует оценить изменение расхода марганца по всему циклу металлургического передела.

Анализ баланса марганца по металлургическому циклу НЛМК показал, что для производства передельного чугуна с содержанием 0,62 $ Мл и выплавки из него среднеуглеродистых рядовых марок сталей с конечным содержанием марганца 0,45$ необходимо затратить 15,504 кг/т марганца (на тонну жидкой стали). Из этого количества в аглодоменном и сталеплавильном переделе со шлаком и пылью безвозвратно теряется 11,004 кг/т, или 71$ общего расхода марганца на производство агломерата, чугуна и стали. Без учета марганца ферросплавов жидким металлом усваевается всего 9,77$ или 1,1 кг марганца на тонну стали. При производстве маломарганцовистого чугуна марганец расходуется гораздо экономнее прежнего. При сни; жении содержания марганца в чугуне с 0,62$ до 0,27$ его потери снижаются с 71$ до 56,71$. Усвоение марганца шихтовых материалов металлом в конвертере также повысилось и составило 10,63$.

Наиболее достоверную оценку совершенству распределения марганца в доменной печи дает коэффициент распределения марганца в доменной печи - (МпО) / Мл. Обработанные месячные массивы доменной печи & 3 показывают, что коэффициент распределения марганца при выплавке низкомарганцовистого чугуна снизился с 1,23-

1,24 до 0,96-1,04, что свидетельствует о лучшем переводе марганца в чу1ун и снижению потерь со шлаком. Переход на выплавку низкомарганцовистого чугуна позволил снизить расход марганца по всему переделу на 5,91 кг на тонну стали, но при этом увеличился на 0,5 кг/т стали расход марганецсодержащих ферросплавов за счет снижения остаточного содержания марганца в металле.

При использовании УКФ увеличивается скорость роста основности шлака в начальный период продувки, значительно повышается скорость окисления углерода ( Рис. I ) и, следовательно, интенсивно происходит повышение температуры, что способствует увеличению содержания шрганца в конце продувки.

Несмотря на отличительные признаки характера окисления марганца в процессе конвертерной плавки в опытном и сравнительном вариантах содержание закиси марганца в шлаке в обоих вариантах статистически не различимы. Это объясняется более низкой поверхностной концентрацией закис;: железа на границе с металлом в опытном варианте тгрп высокой скорости окисления углерода,'чем -лкисп марганца в пограничном слое шлак-моталл, Ввиду того, что коэффициенты массопереноса в шлаке на один порядок меньше, чем в металле, равновесное состояние реакции Мп + (?е0) = (МпО) + ?е сдвигается в сторону восстановления марганца.

Статистическая обработка многочисленных результатов плавок низкомарганцовистого чугуна в 160-ти тонном конвертере пота зала., что в условиях НЛМК наблюдается прямолинейная зависимость, с устойчивой тенденцией роста между остаточным содержанием марганца в металле и закисью марганца в шлаке. Однако, результаты показывают, (Рис. 2 )что в исследуемом диапазоне,содержание марганца в чугуне (0,15-0,36 %).фиксированное значение остаточного марганца на повалке может быть получено при значительном колебании закиси марганца в шлаке. Подобная тенденция объясняется колебанием основности шлака, закиси железа, температуры металла и количества

Рис. { Скорость окисления углерода и марганца

о

РЧ ф

5

к ш Ч

о

^

к о

Л Ей О О Р< О

и о

Е

Рч

а

и

а> Ч о К К

о

нЧ Ен О

а

о к о

О 3 6 9 12 15 18 21

Время

продувки, мин

¿3 - сравнительные плавки ;

X - с УКФ

ш 1 \ ч * ,, - ~ „ ^

РЧ -гГТ" '' V.' 7 ч

1'1п0 \ N г ' • 0

. N 4

СМп) ,56 0,03 0,05 0,07 0,0'9 0,11

Рис. 2 Влияние Мл ст на содержание (МпО) в шлаке на повалке ( Массив плавок 160-т конвертера)

шлака на плавках.

3.3. Влияние марганецсодержащего комплексного флюса на ход лабораторных и полупромышленных плавок.

Исследование влияния марганецсодержащего комплексного флюса на характер шлакообразования, окисление примесей проводили в 50-ти кг кислородном конвертере и 10-ти тонном конвертере. Анализ результатов показал ( табл. 2 ) , что продувка маломаргаяцо-вистого чугуна с применением МКФ характеризуется практическим отсутствием шлакового периода. Не наблюдалось выбросов и выносов металла, продувочные фурмы не подвергались заметаливашпо.

Интенсифицирующая роль МКФ проявляется на изменении скорости окисления углерода в процессе< продувки. Определено, что на плавках с МКФ средняя скорость окисления углерода в обеих сериях составила 0,21$ в минуту, а на базовых плавках 0,18$ в минуту.

Влияние МКФ на процесс продувки и формирование шлаковой фазы способствовало улучшению десульфурации в процессе конвертерной плавки. В экспериментальных сериях реальный коэффициент распределения серы ( ¿1$ ) составил :1 серия- 6,24, II серия - 7,6 а на базовой серии 5,2. Даже повышенная основность шлака базового периода после 5 минуты продувки не обеспечила высокое значение коэффициента распределения серы между металлом и шлаковой фазой и более низкое значение серы в стале. Активный процесс формирования шлаковой фазы на плавках с МКФ улучшил процесс дефосфора-ции металла.Реальный коэффициент распределения фосфора ( ¿>р ) на опытных плавках составил: I серия - 141,2; 2 серия- 100,0, а на плавках базовой серии - 80,0. Экспериментальные данные показали, что присадка МКФ в количестве 55-57 кг/т .жидкой стали приводит к повышению остаточного содержания марганца на 0,06-0,08$, при практически одинаковых значениях углерода, температуры металла, окисленности шлака и исходной концентрации марганца в чугуне.

Изменение химического состава металла и шлака при использовании

МКФ ( 50 кг - конвертер ) Время !Время пш-! Температура! Химический состав металла, 7<> ■ Химический состав шлака> %

набора садки и ко-проб, !личество ! ми и флюсов.кг металла, С0 ! С ! ¿С ! Мп ! Р ! й ! СаО 1£Ю2 ! МпО !£е0 об ^ ° 0"

0 0,2+ 0,8МКФ-1 1380 4,21 0,95 0,23 0,130 0,030

5 .0,5+ О.ЗМКФ-1 1500 3,50 0,30 0,15 0,106 0,035 32,5 31,0 4,88 20,1 19,7' 0,84 1,1

10 0,8+ 0,4 "-" 1580 1,80 0,13 0,022 0,034 39,0 27,8 3,81 17,0 14,3 1,30 1,4

15 1590 0,44 0,11 0,016 0,030 45,1 17,6 2,70 14,8 23,5 1,50 2,6

19,5 1.5+ 1.5МКФ-1 1610 0.06 0.10 0.012 0.024 42.3 14.8 2.27 19.2 26.7 1,70 2,9

0 0,5+ 0.8ЖФ-2 1380 4,21 0,95 0,23 0,130 0,030

5 0,5+ 0.31ЖФ-2 1470 3,48 0,27 0,14 0,110 0,033 32,6 31,5 6,10 21,6 19,6 0,85 1,1

10 0,5+0,2МКФ-2 1520 1,72 0,12 0,043 0,032 48,2 23,7 5,18 16,2 14,0 1,07 2,0

15 .0 +0,2МКФ-2 1580 0,38 0,10 0,024 0,031 47,1 17,1 3,62 14,2 17,2 1,10 2,7

20 I.5+1.5МКФ-2 1630 0.05 0.12 0.016 0.025 43.2 14.9 3.26 18.0 21.1 1,40 2,9

0 1,24+0,05Шп 1380 4,21 0,95 0,23 0,130 0,030

5 0,6 1465 3,62 0,20 0,16 0,108 0,029 37,8 35,9 2,44 9,4 11,5 0,43 1.1

10 0,6+0,05Шп 1530 2,05 0,10 0,038 0,028 49,1 20,3 2,10 4.3 11,9 0,66 2,4

15 0,6 1570 0,74 0,09 0,022 0,028 51,6 18,2 2,08 10,3 12,4. 1,20 2,8

23,33 3,0+0,1Шп 1620 0,05 0,04 0,020 0,027 52,6 16,0 2,50 21,8 29,5 1,60 3,26

Рациональный состав шлака, обеспечивающий заданный уровень содержания марганца по окончании продувки, определяли с помощью зависимостей : - - (¿59- о, б9(м,70) - е > уэ, ¿- = о, 9& (& ) (---¡07,5- 6,2,- А £ ^ //?,0у>>, г о, 94 (?)

[МпО] - - 97,0 * -/о,&ле. - ¿9,//?, ¿г = о,93 (¿)

(С>#0) - * С / 2- = о,?? (д>)

(¿10г) 'М,6 + с'Р'Г^о)* з,/ае- /Я?, 40,9? (>о) Система уравненго^-уоЬолучена на базе теории доктора технических наук Приходько Э.В. Уравнения показывают, что каждому конкретному составу металла соответствует определенный состав шлака, изменение одного из них влечет изменение другого, т.е. между реагирующими фазами устанавливается квазиравновесное состояние. В них запрограммировано условие саморегулирования состава шлака и приведенные зависимости позволяют представить данные текущего производства в активной форме.

Практическое использование уравнений {6-/0) сводится к определению оптимального состава конечного шлага с заданным сочетанием модельных параметров для получения предсказуемого содержания марганца в конце продувки.

4.СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕДЕЛА НИЗКОМАРГАНЦОВИСТОГО ЧУГУНА В КОНВЕРТЕРАХ РАШОЙ ЕМКОСТИ.

4.1. Краткая характеристика условий промышленных плавок.

Освоение технологии передела низкошрганцовистого чугуна с комплексными флюсами разного состава осуществляли в кислородно-конвертерных цехах ЧерМК и ККЦ-1 НЛМК. Разная емкость конвертеров, широкий спектр шихтовых материалов и начальных граничных условий плавки, влияние классификации персонала и технологических приемов управления плавок позволили обобщить результаты промышленных экспериментов и выделить характерные особенности воздействия комплексных шлакообразующих на процесс выплавки стали из низкомар-

ганцовистого чугуна.

4.2. Анализ промышленных плавок на Череповецком металлургическом комбинате.

Для организации опытных плавок на ЧерМК организовано производство УКФ на агломашине № 10 (5 = 312 м2 ) следующего химического состава ( % ): 28,5-35,5 £еобщ; 9,8-16,5 ?е0; 22,5-30,5Ре203; 0,40-0,56 А1203; 0,10-0,15 МпО; 34,8-39,5 СаО; 2,20-2,52 М^О; 2,53,4 Я02; 2,8-4,1 Сосг; 0,034-0,038 £.

Используемый чугун, ( % ): 0,15-0,41 Мп; 0,47-1,47.57 ;0,01.1-0,038 ^ ; 0,061-0,077 Р.

Технологические показатели опытных и базовых плавок приведены в таблице 3 . Визуальное наблюдение позволило отметить "мягкий" характер продувки. Улучшились технико-экономические показатели работы кислородного конвертера.

0пи1 использования УКФ в условиях ЧерМК подтвердил возможность интенсификации процесса шлакообразования и значительного улучшения технико-экономических показателей кислородно-конвертерного цеха.

С учетом опытных плавок на 10-ти тонном кислородном конвертере и экспериментальных плавок на промышленных агрегатах по решению технического управления МЧМ СССР УКРГИПРОМЕЗУ поручено разработать технологическое задание на проектирование отделения по производству комплексных шлакообразующих флюсов для конвертерной плавки - ТЗ-2Ш83-84.

4.3. Анализ промышленных плавок с УКФ на Новолипецком металлургическом комбинате.

Технико-экономические показатели плавок приведены в таблице 4 . Ускоренное наведение шлака на опытных плавках обеспечивает спокойный режим плавки и заметно снижает количество выносов и выбросов из конвертера шлакометаллической эмульсии. Применение УКФ позволило улучшить технико-экономические показатели плавки.

Технологические показатели конвертерной плавки ЧерМК-

Показатели

Период

опытный

ба зовый

м^/т стали

Состав металлошихты, ( % ): чугун

металлолом чугунная стружка

Удельный расход материалов,кг/т стали:

чугун лом

известь УКФ

плавиковый шпат силикома рга нец ферросилиций кислород,

Состав .чугуна ,{%)•.

Мл Р

5 п

Температура чугуна, С

Состав металла на повалке, ( % ): С

Мп Р

5 о

Температура на повалке, Си

Состав шлака,(%)•. РеО СаО Мо£> . 510о МпСГ

СаО+М 0/510^ Выход шлака,т

Выход годного металла, ( $ ) Время продувки,мин

73,2 26,8

837,6 307,0 76,7 13,3

6,86 2.42 58,6

0,85 0,22 0,067 0,017 1400

0,052 0,100 0,009 0.029 1639

17.8 49,7 3,2

18.9 2,88 2,80

39,00

87,4

19,52

72,7 26.4 0,9

845,9 306,8

76.1

ЗД

8,25

2,49

66.2

0,02 0,10 0,068 0,016 1400

0,072 0,100 0,009 0.024 1635

18,1 51.8 3,2 1&.4 2,61 2,99

37,99

86,0

20,43

Технологические показатели конвертерных плавок при переделе низкомарганцовистого чугуна

Показатели

Периоды

I опытный с УКФ!базовый без !__УКФ

Количество плавок, шт Состав металлошихты, %\

4yiyH

Лом

Удельный расход в стали, кг/т

Чугун Лом

Известь УКФ о

Кислород,м /т стали

Состав чугуна, % :

si

Мп

Р

S

Температура чугуна, С0 Состав металла на повплке, %: с,

Мп

Р

с

Состав шлака, %:

¥е0 МпО

Ca0/St02

Температура повалки,С° Время продувки, мин Выход жидкого,т/% Выход годного, т/% Выход шлака, т Количество додувок, %

126

78,0 22,0

869,5

244.7

62,5

10,7

42,2

0,63 0,34 0,069 0,023

1333

U,iJ'i 0,06 0,004 0,029

19.8 3,85 2,77

1650

17,7

163,2/92,4 158,5/89,7 16,5 12,5

126

78,0 22,0

887,6 244,6 70,7

45,0

0,63 0,35 0,069 0,026

1340

0,03 0,05 0,004 0,035

18.6 4,42 2,60

1655

17,5

163,6/91,6 157,7/88,3 17,0 20,0

Это снижение расхода чугуна на 18,1 кг/т стали, снижение угара марганца, уменьшение выбросов металла и потерь корольков со шлаком увеличением поступления железа с УКФ. Кроме того, полностью выведен плавиковый шпат, снижен расход извести на 0,1 кг/т, кис-

о

лорода на 2,8 м /т стали. Значительно снижается скорость износа футеровки. Средняя скорость перехода М^О из футеровки в шлак на опытных плавках составила 7 кг/мин, на базовых 13,7 кг/мин. Опытные плавки подтвердили, что УКФ способствует увеличению стойкости футеровки конвертера. Результаты анализа экспериментальных плавок показали увеличение стойкости фурм с 16 до 19 плавок ( табл. 5 ).

Промышленная серия плавок убедительно подтвердила возможность компенсации тепла на эндотермическую реакцию восстановления оксидов железа комплексного флюса за счет остаточного углерода. Частотная диаграмма распределения температуры металла на повалке показана на рисунке 3 . Анализ опытных плавок показывает на благоприятное влияние УКФ на остаточное содержание марганца на погаже. ( Рис. ^ ). Характерная особенность рафинирования ванны от углерода и фосфора объясняется довольно высокими скоростями окисления углерода и фосфора. Благоприятный режим шлакообразования на плавках с комплексным флюсом способствует меньшему насыщению металла азотом. С целью повышения тохнико-экономических показателей конвертерной плавки малоюргапцовистого ^гуна опробована и рекомендована к внедрению технология жесткой продувки ванны с одноступенчатым положением'- кислородной фурмы.

Таблица 5

Стойкость фурм в базовый и опытный периоды

Период 1 Количество плавок ! Протяжен-ть! Средняя стойкость фурм,плавок

! 20 121-30!31-40!41-50!51-60! настыли на , фурме,м •

число случаев.^

Опытный '70.0 5.6 5.6 3.8 5.0 0.4 19

Базовый 86,7 3,3 3,0 5,3 1,6 2,0-2,6 16

Рис. 3 Частотная диаграмма температуры металла на повалке

Тер = /641 °с Тг •

Ша!

#30 ~/&Ю /б//.-^/б40 /ег/ 1/7/О

Те/цггерагяу/онб/и ¿у///т?е/о ¿ал С

Рис. 4 Частотная диаграмма содержания марганца на повалке

V

I

м

5

I

«л4 о**

Сг

Опцтиьш период ;

[Мн]^ = оМ%

баэооик /ггрияу : - 0/037"/о

°,0Ъ?о,е>4 0,ЬЫгОО5 0,050-0,060 ЦОС/+ о ОТО ёо^ерж^шие /уст/* цумиа //а /го?а/г<е ? */о

' ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Необходимость решений проблемы обеспечения сырьевыми ресурсами и снижения производственных затрат для повышения экспортного потенциала отечественной металлургии обусловили выбор пути решения этих вопросов через организацию и внедрение в производство ресурсосберегающей технологии переработки конвертерным способом низкомарганцовистых чугунов с полным выводом марганецсо-держащего сырья из цикла аглодомзнное-конввртерное производство.

Проведенная серия лабораторных и полупромышленных исследований и их технико-экономический анализ позволил установить, что освоение технологии конвертерной плавки при использовании низкомарганцовистых чугунов с углеродсодержащими комплексными флюсами позволит снижать расход шихтовых материалов на плавку, повысить качество металла за счет интенсификации процесса шлакообразования и способствовать повышению производительности агломашин и доменных печей. При этом на ряду с экономией марганцевых руд, снижается расход флюсов и твердого топлива в аглопроизводстве, увеличивается производительность доменных печей и снижается расход кокса на выплавку чугуна в количестве С - 9 кг/т чугуна. Установлено, что негативные.последствия ухудшения шлакообразования при продувке низкомарганцовистого чугуна успешно решается за счет использования комплексных шлакообразугощих.

Несмотря на экономию марганца в сквозной технологии производства стали избежать перерасход марганецсодержащих ферросплавов при продувке чугуна с содержанием марганца менее 0,3 % не удается.

С целью экономии марганецсодержащих ферросплавов разработана и освоена в 10-ти тонном конвертере технология продувки с использованием марганецсодержащих комплексных флюсов, полученных на основе утилизации марганецсодержащих и железосодержащих отхо-

дов. Использование марганецсодержащих комплексных флюсов позволяет интенсифицировать процесс шлакообразования, значительно снизить расход чугуна, извести, вывести из конвертера плавиковый шпат, повысить качество стали и увеличить остаточное содержание марганца на повалке, что способствует снижению расхода ферросплавов.

Проведенные исследования и организационные мероприятия по отработке рациональной схемы подачи в ККЦ-I углеродсодержащих комплексных флюсов и режима завалки в конвертер металлошихты позволили внедрить на комбинате ресурсосберегающую технологию передела низкошрганцовистых чугунов с использованием углеродсо-держащего комплексного флюса.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Пути повышения качества железорудного агломерата /Хайду -

ков В.П.,3евин С.Л..Мартыненко А.К.,Карпенко Е.А.//Тезисы докладов ВНТК "Проблемы повышения качества металлопродукции по основным переделам черной металлургии".-М. :Черметинформация 1989. - с.9 - 10.

2. Технология выплавки стали с использованием углеродсодержащих комплексных фшосов /Хайдуков В.П..Мартыненко А.К.,3евин С.Л., Греков В.В.//Тез.докл.ВПТК "Проблемы выплавки трубной стали с использованием углеродсодержащих комплексных флюсов".М. :Чер -метинформация.- 1989. - с.40.

3. Пути повышения качества стали при кислородно-конвертерном пере-

деле/Хайдуков В.П..Дудина В.А..Мартыненко А.К..Карпенко Е.В.// Mt'nOp&e., &/ЭГ-С1С. Осо&; М&^'п л f.?

7-2 /7et/ ~? 2. . - ¿)z fPerser? с ¿4Г-

- .

4. Влияние вывода марганцевых руд на технико-экономические показатели аглодоменного производства/Хайдуков В.П..Мясоедов В.Е., Мартыненко А.К..Кузнецова A.C..Карпенко Е.В.//Сб.трудов "Произг

водство чугуна".-Магнитогорск.-1992.- с.12-18.

5. Особенности передела низкомарганцовистого чугуна в конвертерах с применением комплексного флюса /Мартыненко А.К..Хайду-ков В.П.,Тучина М.В..Щетинина И.С.//Сталь.1992. № II с.24-26.

6. Передел низкомарганцовистых чугунов с использованием угле -родсодержащего комплексного флюса Д1артынепко А.К.,Хайду-ков В.П.,Тучина М.В.//Труди первого конгресса сталеплавильщиков (Москва, 12-15 октября 1992 г.).-Москва. :Ассоциация сталеплавильщиков, АО Черметинформация.- 1993,- с.63-64.

7. Подготовка и использование шламов кислородно-конвертерного производства Душна М.В..Хайдуков В.П. .Мартыненко А.К. .Карпенко Е.В.//Труды первого конгресса сталеплавильщиков (Москва, 12-15 октября 1992 ).- Москва.: Ассоциация сталеплавильщиков, АО Черметинформацип. - 1993 .- с.64-65.

8. Сокращение ресурсозатрат в конвертерном производстве /Хайдуков В.П..Мартыненко А.К..Зэвражин В.Д.,Тучина М.В.//Труды второго конгресса сталеплавильщиков. М .: Ассоциация сталеплавильщиков, АО Черметинформация, 1994,- с.92-93.

9. Адсорбционная способность ферритных шлаковых систем /Ивашко-ва В.А..Хайдуков В.П..Мартыненко А.К., Тучина М.В.//Труды второго конгресса сталеплавильщиков. М .Ассоциация сталеплавильщиков, АО Черметинформация, 1994.- с.124-125.

10. Анализ показателей промышленных плавок по теории СИИР (систем неполяризованных ионных радиусов /Тучина М.В..Хайдуков В.П., Мартыненко А.К..Ивашкова В.А.//Труды второго конгресса сталеплавильщиков, АО Черменинформация, 1994,- с.125-126.

11. Технологические особенности передела низкомарганцовистого чугуна в конвертере с верхним и комбинированным дутьем /Мартыненко А.К..Хайдуков В.II..Щетинина И.О.//Тез.докл.ВИТО Новые технологические и конструкторские разработки по повышению технического уровня конвертерного производства.-Липецк. - 1&-

19 октября . 1991 г. - с.II..

12. К вопросу организации безотходной технологии кислородно-конвертерного производства /Хайдуков В.П..Соловьев 0.В..Тучина М.В..Дудина В.Л., Мартыненко Л.К. //1-й Международный симпозиум "Проблемы комплексного использования руд" ( 1014 мая, 1994 ). - Санкт-Петербург.- 1994.- с.209-210.

13. Анализ влияния содержания марганца в чугуне на удаление фосфора в конвертерном переделе /Мартыненко А.К..Коноплева Г.Л., Дереза И.В. //Тез.докл. к паучно-техн.конференции "Молодёжь

и научно-технический прогресс,- Липецк ,- 12-13 октября,1989.-с• 2314. Безотходная технология конвертерного производства в условиях НЛМК /Хайдуков В.П..Мартыненко А.К., Карпенко Е.В..Щетинина И.С. //Тез.докл. ВНТО "Новые технологические и конструкторские разработки по повышению технического уровня конвертерного производства". - Липецк,- 18-19 октября 1991.