Конвертерная плавка с вводом нейтрального газа снизу и кислорода сверху при повышенном расходе лома

Для приведения в действие важного теплового резерва конвертерной плавки, каким является дожигание СО в полости агрегата, необходимо вести продувку с малым количеством или отсутствием шлаковой пены, при интенсивном перемешивании металла и шлака, что следует из наших материалов. В большей степени, чем при верхней продувке этого удается достичь в конвертерах с комбинированной подачей кислорода сверху и даже небольших количеств газа снизу. Сочетание верхнего дутья и донного перемешивания улучшает ряд металлургических характеристик конвертерной плавки и качество стали, поскольку позволяет комплексно использовать преимущества продувки сверху и снизу. Преимущества:

1) рассредоточении дутья (большое количество фурм);

2) большом приближении системы шлак — металл к равновесию;

3) спокойном ходе продувки, высоком выходе годной стали;

4) возможности переработки (при донном дутье) любых количеств лома;

5) меньшем дымовыделении по сравнению с только верхней продувкой;

6) легкой регулируемости окисленности шлака с помощью верхней фурмы;

7) обеспечении быстрого растворения извести, меньшем выносе капель металла;

8) ранней дефосфорации и т.д.

В результате донно-верхняя продувка комплексно решает стоящую перед конвертерным процессом задачу радикального его изменения в направлении большей технологической гибкости по составу переплавляемой шихты, сортаменту выплавляемой стали при значительном улучшении технико-экономических показателей за счет снижения энергоемкости процесса, увеличения выхода жидкого металла, снижения расхода ферросплавов, уменьшения окисленности шлака и угара железа.

Комбинированные способы производства стали в конвертерах развиваются с 1975 г. и получили распространение в начале 80-х годов на заводах нашей страны, Франции, Люксембурга, ФРГ, Японии, США, Канады, Швеции, Австралии и Португалии.

Впервые в нашей стране в промышленных условиях комбинированная продувка освоена на заводе «ЕВРАЗ ЗСМК» тогда еще бывшего «ЗСМК» с участием ИЧМ, ВИО, ВНИПИЧерметэнерго-очистки и ВостФИЧМ. Для этой цели осуществлено переоборудование трех 160-т конвертеров. Проведено более 4500 плавок, в том числе более 900 с использованием двухъярусной фурмы, применение которой позволяет повысить степень дожигания отходящих газов в полости конвертера (содержание СО₂ увеличивается с 12 до 24 %) и направить в жидкий металл поток дополнительного тепла. Разработанная технология позволяет сократить расход чугуна на 30—35, извести на 4—5, плавикового шпата на 1,4—1,7 кг/т стали, при такой же длительности продувки, как в конвертере с верхним дутьем. При работе комбинированным методом с обычной верхней фурмой эффективность процесса снижается (содержание СО₂ в отходящих газах возрастает только до 17 %), и экономия чугуна составляет 10—22 кг/т.

В качестве донных фурм для подачи нейтрального газа опробованы периклазоуглеродистые и обожженные периклазовые огнеупорные блоки. Наибольшая стойкость фурм достигнута к настоящему времени при использовании одноканальных периклазографитовых блоков длиной 800 мм с запрессованной в них металлической трубкой диаметром 5 мм.

Были опробованы различные способы вдувания перемешивающего газа: через керамические пористые блоки, блоки в металлических кассетах, коаксиальные и простые стальные трубки с подачей N, Аr, СО, сжатого воздуха и колошникового (доменного) газа с интенсивностью от 0,01 до 0,30 м3/(мин·т).

Применение трубок вместо пористых огнеупорных блоков имеет свои преимущества и недостатки. Донные фурмы в виде трубок более надежны, просты по конструкции, изготовлению и эксплуатации, однако через них в ходе плавки необходимо непрерывно подавать газ для предотвращения затекания жидкого металла. Кроме того, донное дутье необходимо подавать сразу после завалки металлолома и заливки чугуна и не прекращать при повалке конвертера. В то же время через пористые блоки дутье может подаваться в любой

Характерными чертами комбинированных процессов являются быстрое зажигание плавки и малое количество выбросов вследствие эффективного перемешивания ванны. Это дает возможность увеличить интенсивность подачи кислорода и, в свою очередь, приводит к сокращению длительности продувки (как правило на 2 мин). Положение обычной кислородной фурмы выше, чем при верхней продувке, так как распределение потоков в металлической, шлаковой и газовой фазах различается и позволяет заметно дожигать СО до СО₂ без отрицательных побочных эффектов.