Аналіз літературних і патентних даних існуючих технологій поліпшення шлакового режиму конвертерної плавки

У вітчизняній і світовій практиці конвертерного виробництва сталі для отримання в конвертері шлакового розплаву із заданими властивостями використовують різні як природні, так і штучні матеріали. Широке застосування знайшли магнезіальні шлакоформуючі матеріали, так як встановлена залежність стійкості футеровки конвертерів від змісту MgO в шлаках. Введення в плавку магнійвмісних матеріалів знижує агресивну дію високозалізистих шлаків на футерівку конвертера. Збагачення шлаку шляхом введення магнезії до складу шлакоформуючих матеріалів ускладнює перехід MgO з вогнетривів в шлак внаслідок зміни умов масопереносу оксидів магнію в шлак (наближення змісту MgO до межі розчинності в шлаці). Використання в конвертерній плавці доломітизованго вапна і обпаленого доломіту (55-60 % СаО, 30-35 % MgO) дозволило добитися вельми значних результатів щодо підвищення стійкості футерівки. Однак, незважаючи на наявність в розплаві оксидів заліза, які сприяють підвищенню межі розчинності в шлаці обпаленого доломіту, він, тим не менш, розчиняється погано. У результаті відбувається гетерогенізації шлакового розплаву з підвищенням його в'язкості і наявністю твердих шматків доломіту і вапна. Ведення конвертерної плавки з таким шлаком супроводжується погіршенням процесів дефосфорації і десульфурації, а також підвищеним виносу металу з конвертера.

Уральським інститутом металів спільно з Сухоложським заводом метало-флюсів (СЗМФ) і Нижньотагільським металургійним комбінатом (НТМК) розроблений новий клас композиційних матеріалів - комплексні флюси. Це синтетичні шлакоформуючі, які визначаються як гетерогенні, нерівноважні системи, що складаються з двох або більше компонентів, що відрізняються за хімічним складом, фізико-механічними властивостями і призначенням [1], що включають:

- флюси конвертерні вапняно-магнезіальні озалізнені (ІМФ), що містять 28-60 % MgO, 25-50 % СаО і 7-10 % Fe₂О₃. Перевагами цих флюсів є низька температура плавлення (до 1350 °С), висока реакційна здатність розчинення в сталеплавильних шлакових розплавах, зменшення часу початку шлакоформування, поліпшення дефосфорації металу. Перспективним напрямом використання ІМФ виключно для відновлення футерування конвертерів за рахунок нарощування гарнісажу, особливо на останніх стадіях експлуатаційної кампанії, можна розглядати застосування флюсів з вмістом 60-70 % MgO;

- флюси конвертерні вапняно-магнезіальні марганцевисті (ІММ), що містять 28-50 % MgO, 20-40 % СаО і 10-12 % Мn₂О₃;

- флюси марганцево-вапняні (МІФ), що містять 6-12 % Мn₂O₃, 66-73 % Сао, призначені для використання замість вапна і марганцевого агломерату (марганцевого концентрату). Застосування цих флюсів може сприяти зниженню витрат при виробництві сталі за рахунок зниження витрати марганцевих матеріалів (марганцевого концентрату, феромарганцю), а також підвищенню якості сталі в результаті зменшення газонасиченості матеріалу при заміні вапна флюсом.

Одним з найбільш широко вживаних в даний час синтетичних шлакоутворюючих матеріалів в конвертерних виробництвах Магнітогорського («ММК»), Західно-Сибірського («ЗСМК») металургійних комбінатів, «Северсталь» та «НТМК», є вапняно-магнезійний озалізнений флюс ІМФ-30, що містить 28-31 % MgO, 49-51 % СаО, 3,5-6 % SiO₂, 7-10 % Fе₂О₃. ІМФ-30 на відміну від обпаленого доломіту характеризується однорідністю хімічного і фазового складу по перетину зерна. Мікроструктура ІМФ дрібнокристалічна і складається з зерен вапна, периклаза, аліта, твердих розчинів на основі браунміллеріта та феритів кальцію і магнію. Зерна периклаза та вапна оточені залізистою зв'язкою. Оціночні дані щодо застосування вапняно магнезіальних шлакоформуючих матеріалів металургійними підприємствами Росії і споживання вапняно-магнезіальних шлакоформуючих флюсів в 2003 р приведені в таблиці 1.3.

За аналітичними оцінками фахівців, застосування вапняно-магнезіального озалізненого флюсу ІМФ-30 в конвертерних виробництвах дозволило:

- поліпшити процеси шлакоформування в конвертері (використання ІМФ замість обпаленого доломіту внаслідок наявності у флюсі значної кількості легкоплавких з'єднань дозволяє вже на перших хвилинах продувки плавки мати більш однорідні і рідкоплинні шлаки);

- знизити кількість додувок, в основному на температуру;

- поліпшити процеси дефосфорації і десульфурації сталі;

- збільшити стійкість футерівки конвертерів, що призвело до зниження витрати вогнетривів і заправних матеріалів.

Таблиця 1.3.

Види використовуваних флюсів на різних комбінатах та об'єми

використання

Комбінат	Флюси, що використовуються	Об'єм використання в місяц, тис.т.
НТМК	ІМФ	6-7,5
ММК	Озалізнений доломіт	38-40
«Северсталь»	ІМФ	15-20
Челябінський металургійний комбінат	Доломіт м'якообпалений	4-5
Новолипіцький металургійний комбінат	Озалізнений доломіт та доломіт м'якообпалений	3-4

Виробництво вапняно-магнезіального озалізненого флюсу на СЗМФ організовано на незадіяних потужностях технологічної лінії виробництва цементного клінкеру в 1999 р. Перші дослідно-промислові партії ІМФ були випробувані в конвертерному виробництві «Сіверсталі» в 1999-2000 рр., На НТМК в січні 2000 р, на ЗСМК в травні-червні 2003 р За минулі п'ять років обсяг виробництва ІМФ на СЗМФ виріс більш ніж в 23 рази. Виробництво флюсів для сталеплавильного виробництва здійснюється вологим способом, що забезпечує достатню однорідність фізико-хімічного складу і гранулометричних параметрів. Подрібнення і перемішування сировинних компонентів відбувається у високопродуктивних трубних кульових млинах. Обпалюють їх в обертових печах, де шихта послідовно проходить стадії сушки і згущення сировинного шламу, руйнування у вологому стані великих утворень, нагріву, декарбонізації, спікання, грануляції за участю розплаву, охолодження. Термообробка шихти здійснюється в безперервнорухомому шарі при контакті матеріалу з нагрітими стінками печі і димовими газами. Флюси в обертовій печі отримують в дві стадії: на першій проводиться структурування тонкоподрібненого матеріалу на основі води до фракції 0,5-3 мм; на другій - структурована шихта на основі розплаву перетворюється на гранули-окатиші фракцією 5-60 мм, що містять капсульоване незасвоєне розплавом вапно.

В умовах НТМК при виробництві сталі з ванадієвого чавуну дуплекс-процесом заливка напівпродукту в конвертер на другому переділі супроводжується частковим попаданням і ванадієвого шлаку.

Висновки і постановка задач

1. Шлакоутворення є найважливішою складовою технології конвертерної плавки. Воно визначає хід дефосфорації, знесірчення металу, істотно впливає на стійкість футеровки.

2. Раннє утворення активного основного шлаку, який до моменту інтен-сивного окислення вуглецю покриває метал досить товстим шаром, супроводжується зазвичай значним зменшенням виносу і викидів металу. У викидах міститься до 65% металевої фази.

3. Повільне шлакоутворення викликає перевитрати вапна, хоча не завжди забезпечує необхідну ступінь (глибина) десульфурации і дефосфорації металу. У звичайних умовах плавки шлакоутворення часто проходить з недостатньою швидкістю, що призводить до неповного засвоєння вапна шлаком (60-90 %) затягуванню процесів видалення шкідливих домішок.

5. Найважливішою технологічною метою процесу в усіх випадках є отримання до кінця плавки шлаків, насичених вапном і з достатньою рідкоплинністю.

6. При підвищенні в шлаці концентрації оксидів FeO, Fe2O3, МnО істотно поліпшуються змочування шлаком вапна та умови проникнення шлаку в пори у зв'язку зі зменшенням крайового кута, утвореного шлаком на поверхні твердої вапна, і збільшенням поверхневого натягу шлаку.

7. Підвищення якості вапна є одним з дієвих і ще недостатньо використаних важелів (резервів) поліпшення шлакоутворення. Необхідний безперервний контроль реакційної здатності вапна на заводах і негайне усунення причин, що зменшують її.

8. В выпускний роботи досліджуеться вплив озалізненого вапна на киснево-конверторну плавку.

Дата добавления: 2015-08-31