Технология производства стали в современных конверторных цехах

Колпаков С.В., Старов Р.В., Смоктий В.В.

Машиностроение, 1991 г.

ТЕХНОЛОГИЯ ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ

РОЛЬ ВНЕПЕЧНОЙ ОБРАБОТКИ В СОВРЕМЕННЫХ КОНВЕРТЕРНЫХ ЦЕХАХ

Внепечная обработка стали имеет почти столетнюю историю. Промышленные исследования по обработке стали синтетическими шлаками с целью удаления серы и фосфора проводились уже в начале века. Но только в современных конвертерных и электросталеплавильных цехах такая обработка стала неотъемлемым  элементом технологии. Объясняется это, не в последнюю очередь, развитием непрерывной разливки стали, предъявляющей более высокие требования к качеству металла (однородность состава и температуры, более низкие содержания серы, кислорода и водорода). Кроме того, постоянно растут требования, предъявляемые к качеству металла потребителями, причем далеко не все эти требования могут быть удовлетворены при выплавке стали в сталеплавильном агрегате. И, наконец, широкому распространению внепечной обработки стали способствовали необходимость снижения затрат на производство продукции.

Сочетание средств внепечной обработки стали с конвертерами и установками непрерывной разливки стали (УНРС) позволяет, кроме всего, повысить производительность как конвертеров (в результате вынесения рафинировочных операций из конвертера), так и УНРС (благодаря повышению качества разливаемого металла). При этом обеспечивается также стандартность технологических режимов производства стали. Преимуществом таких комплексов являются и лучшие условия труда обслуживающего персонала (этот фактор имеет не меньшее значение, чем факторы чисто экономического характера).

В настоящее время внепечной обработкой можно решать целый ряд задач:

достижение низких и сверхнизких концентраций углерода, серы, фосфора, кислорода, азота, водорода и неметаллических включений;

достижение узких пределов по содержанию элементов и температуре металла;

ввод в сталь труднорастворимых, токсичных, летучих и легко-окисляемых элементов;

усреднение состава и температуры металла;

легирование, в том числе при содержании легирующих элементов более 3%;  глобуляризация неметаллических включений.  Эти задачи решаются путем выполнения следующих операций;отсечки конвертерного шлака при выпуске металла, отделения отработанного шлака от металла;

перемешивания металла (продувка нейтральными газами, индукционное, пульсационное перемешивание);

регулирования температуры металла (охлаждение и нагрев, tввода раскислителей и легирующих (в кусках, в виде гранул, порошка, проволоки);

обработки шлаками (твердыми кусковыми и порошкообразными, самоплавкими, жидкими);

вакуумирования (в ковше, установленном в камере, в струе, циркуляционного, порционного); продувки кислородом. Как правило, различные виды внепечной обработки сочетаются, чем достигается, по крайней мере, два эффекта — сокращение времени обработки и увеличение ее эффективности. Некоторое представление о возможных сочетаниях дает табл. 4.1  Из сказанного выше и данных таблицы следует, что одна, и та же задача, как правило, может быть решена различными путями. Низкое содержание серы может быть достигнуто, например, обработкой твердыми синтетическими шлаками в сочетание с продувкой нейтральными газами, вакуумированием или нагревом металла, обработкой самоплавкими или жидкими шлаками,) продувкой порошкообразными смесями на основе извести или металлическими кальцием, магнием, РЗМ, вводом этих реагентов в составе металлической проволоки. Если еще учесть, что Достичь низкого содержания серы в стали можно также путем десульфурации чугуна и выполнения ряда технологических мероприятие в процессе конвертерного передела, то становится ясным, что, число возможных вариантов технологии и их сочетаний, обеспечивающих определенное содержание серы в стали, достаточно велико, при выборе оптимального варианта необходимо руководствоваться, по крайней мере, двумя критериями — величиной затрат и комплексным влиянием данного вида обработки на служебные характеристики стали. Например, при одинаковом содержании серы и других элементов сталь, обработанная кальций-содержащими реагентами, имеет более высокие пластические, свойства, чем металл, не прошедший такой обработки, что является следствием модифицирования неметаллических включений при вводе кальция в сталь)

Для решения вопроса о выборе рациональной схемы производства стали с заданными свойствами целесообразно создание, математических моделей, охватывающих технологию доменного' и конвертерного процессов и внепечной обработки чугуна стали.