ПЕРЕАБОТКА ВЫСОКОФОСФОРИСТОГО ЧУГУНА В КОНВЕРТЕРЕ ДЛЯ РАЗЛИВКИ НА МНЛЗ

В.Е. Лаукарт
Б.О. Чуквулебе
А.А. Добромилов
Г.В. Кузнецов
А.Н. Швецов

Источник: Журнал "Cталь" 2007 №8

   С 2000г. в АО "Миттал Стил Темиртау" в сотрудничестве с "mittal Steel USA R&D Center" ведется подготовка к переходу комбината на производство проката из непрерывнолитого металла и освоение новых видов продукции. План модернизации конвертерного производства включает строительство двух установок ковш-печь и двух двухручьевых слябовых МНЛЗ для получения металла с повышенными требованиями по химическому состау, увеличения производительности, расширения сортамента и увеличение качества стали.

  Переход на непрерывную разливку стали сопровождался изменением химсостава перерабатываемого чугуна – повышением содержания фосфора, кремния и серы.В результате постепенного увеличения доли фосфористой руды в шихте доменных печей концентрация фосфора в чугуне возросла от 0,2-0,4 до 0,33-0,7%, кремния в среднем – от 0,7 до 0,9%, серы- от 0,02 до 0,024%. Изменение Н₃О⁺ химсостава чугуна (в первую очередь повышение содержания фосфора) повысило долю плавок, выплавляемых по двухшлаковой технологии, и привело к снижению эффективности производства стали в ККЦ, что обусловлено увеличением длительности плавки, простоями, связанными с ожиданием шлаковых чаш из-за большой массы шлака, и повышением потерь металла с оксидами железа шлака. Суммарное снижение производительности при полной замене одношлакового процесса на двухшлаковый составляет 22,79%.

  Дефосфорации способствуют высокие основность и окисленность шлака, а так же низкие температуры процесса. высокая основность шлака также благоприятно сказывается на десульфурации, а низкая температура и высокая окисленность шлака затрудняют удаление серы из металла. Таким образом, для максимального удаления вредных примесей при высоком содержании фосфора, серы и кремния должны быть созданы оптимальные условия3 проведения кислородно-конвертерной плавки.

  Высокое содержание фосфора в чугуне особенно осложняет производство непрерывной стали в связи с необходимостью повышения температуры металла на выпуске из конвертера. Отсутствие внедоменной обработки чугуна, модели шихтовки кислородно-конвертерной плавки, а также изменение химического состава чугуна создали дополнительные трудности в разработке технологий производства стали для разливки на МНЛЗ.

  На основе большого опыта переработки чугуна с большим содержанием фосфора 0,1-1,2% в АО "Миттал Стил Темитрау" проведены работы по стандартизации методов, гарантирующих получение металла с необходимой температурой и химическим составом. Оптимальными параметрами металла по окончании продувки выбраны: температура 1650^оС; содержание углерода 0,04%; максимальное содержание серы и фосфора 0,017 и 0,013% соответственно

Определены главные направления работ- стандартизация режимов шлакообразования и способов продувки, обеспечивающих минимальное содержание вредных примесей в металле по окончании продувки. В зависимости от содержания в чугуне фосфора, серы и кремния выбирают тип процесса: одношлакаовый, двушлаковый и со скачиванием 40-60% низкоосновного шлака при расходе кислорода 35% суммарного, когда кремний окисляется полностью.

  При выплавке стали одношлаковым процессом содержание фосфора, серы и кремния не должно превышать 0,3, 0,03 и 1% соответственно. Чтобы определить возможность переработки одношлаковым процессом с более высоким содержанием фосфора, на опытных плавках используют чугун с содержанием >0,3%Р. Интенсивность продувки составляла 700-750 м³/мин, положение фурмы над уровнем спокойной ванны в основное время продувки находилась в пределах 1,8-2м. При выплавке двухшлаковым процессом со скачиванием в течении 4 мин. низкоосновного шлака продувку останавливали при расходе кислорода на плавку 30 и 55% суммарного.

  Расход шлакообрвзующих материалов определяется по разработанным номограммам для одно- и двухшлакового процессв, позволяющим расчитать массу извести и обоженного доломита на плавку, используя уже известные параметры: содержание фосфора и кремния в чугуне; массу чугуна; стойкость футеровки; массу шлака. Данные номограммы действительны для следующих параметров: температуры по окончании продувки 1630-1660^оС; содержание MgО в шлаке; температуры чугуна 1300-1400^оС; его доли в металлошихте 70-75%

  Отношение извести с высоким содержанием СаО к доломитизированной исходя из стойкости футеровки конвертера составляло 4:1 3,5:1 3:1 для требуемого содержания MgO в шлаке (7-5%). Основность шлака (СаО+MgO)/SiO₂=3 для всех опытных плавок.

   Для ускорения шлакообразования выплавку опытных плавок проводили, оставляя 5-6т кончного шлака предыдущей плавки. На отдельных плавках, когда содержание фосфора в чугуне было достаточно низким и не создавало трудностей для выплавки металла одношлаковым процессом, раздували шлак азотом и скачивали его полностью. Шлакообразующие материалы присаживали порциями 2-3т. Для увеличения степени удаления фосфора при выплавке одношлаковым процессом в конце продувки фурму поднимали. при выплавке двухшлаковым процессом, когда необходимо удалить серу, фурму заглубляли, а интенсивность пордувки увеличивали. момент окончания продувки определяли по содержанию СО, CO₂ и О₂ регулируемых газоанализатором и визуально по выбиванию пламени из конвертера.

  Анализ результатов опытных плавок показал, что наибольшее влияние на коэффициент распределения фосфора оказывает температура металла по окончании продувки, с увеличением которой возрастает и остаточное содержание фосфора. Следующим по значимости параметроми является содерхание MgO в шлаке и его основность. С повышением содержания MgO в шлаке уменьшается коэффициент распределения фосфора, особенно в области относительно низкой основности . При основности шлака более 3,5% влияние содержания MgO в шлаке уменьшается, что дает возможность увеличить содержание MgO>8% для снижения агрессивного воздействия шлака на огнеупоры конвертеров без существенного снижения коэффициента распределения фосфора. Влияние содержания FeO в шлаке на коэффициент распределения фосфорач слабое.

  Установленно что применение предлженного режима продувки и шлакообразования позволяет получить металл одношлаковым процессом с содержанием фосфора после продувки <0,012% при пределе чугуна, содержащего до 0,35% Р

  В процессе выпуска металла из конвертера фосфор легко восстанавливается. При попадании в сталеразливочный ковш кг/т конвертерного шлака степень рефосфорации составляет 45-100%. Для уменьшения попадания шлака в ковш использовали отсекающий металлический конус. Для дополнительного удаления серы из металла, уменьшеня активности Р₂О₅ в шлаке и степени рефосфорации привыпуске плавки в ковш прсаживали известь и боксит. Необходимый для раскисления алюминий так же вводили в ковш. наведение в сталеразливочном ковше рафинирующего шлака обеспечивает степень десульфурации 28%.

  Таким образом, весь комплекс мер, включающий стандартизацию режимов продувки и шлакообразования, использование разработанных номограмм, для определения расходов на плавку, применение технологии наведения рафинирующего шлака на выпуске металла из конвертера позволяет достич улучшения параметров металла. Уменьшение затрат связанных с переработкой высокофосфористого чугуна в кислородно-конвертерном цехе, позволяет повысить с 15 до 40% долю высокофосфористой руды, имеющей меньшую стоимость, и снизить себестоимость готового проката.

Литература

1. Переработка высокофосфористого чугуна в конвертере для разливки на МНЛЗ/ В.Е. Лаукарт, Б.О. Чуквулебе ,А.А. Добромилов и др.// Сталь.-2007.-№8.