Анализ технологических параметров выплавки стали в конвертере с использованием сидеритовой железной руды Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Сведения об авторах

Байкин Александр Александрович - магистрант группы ММЧм-12 института металлургии, машиностроения и мате-риалообработки ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». E-mail: BayKing@jandex.ru.

Столяров Александр Михайлович - д-р техн. наук, проф. института металлургии, машиностроения и материалообра-ботки ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». E-mail: mchm@magtu.ru.

Мошкунов Владимир Викторович - канд. техн. наук, инженер-технолог лаборатории непрерывной разливки стали ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат». E-mail: moshkunov.w@mmk.ru.

Казаков Александр Сергеевич - канд. техн. наук, ведущий специалист лаборатории непрерывной разливки стали

ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат». E-mail: kazakov. as@mmk.ru.

♦ ♦ ♦

УДК 669.168

Колесников Ю.А., Буданов Б.А., Сергеев Д.С.

АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В КОНВЕРТЕРЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СИДЕРИТОВОЙ ЖЕЛЕЗНОЙ РУДЫ

Аннотация. Представлен анализ результатов расчета по математической модели параметров технологии выплавки стали с использованием сидеритовой железной руды и твердого чугуна в конвертере для условий ОАО «ММК». Ключевые слова: конвертер, параметры технологии, расчет, сидеритовая железная руда, твердый чугун.

Сидеритовая железная руда Бакальского месторождения фракции 13-60 мм, поступающая на обогащение, в среднем содержит 29,73% Fe в виде карбоната, 11,0% MgO, 4,8% CaO, 1,5% MnO, 8,4% SiO2, 33,9% п.п.п. Такую руду можно использовать как шлакообразующий материал и охладитель при выплавке стали в конвертере [1]. Наличие железа в руде и карбонатная форма ее элементов могут оказывать влияние на выход жидкого металла и тепловой режим плавки.

Для оценки влияния массы сидерита на технологические параметры выплавки стали в конвертере были проведены расчеты в электронных таблицах Microsoft Excel по математической модели путем совместного решения балансовых уравнений методом итераций [2]. Математическая модель была адаптирована к конкретным производственным условиям путем минимизации отклонений фактических и расчетных значений контролируемых параметров плавки (количество чугуна, лома, извести, доломита, кислорода и др. на плавку, составов металла и шлака и пр.) [3].

Результаты расчетов показали, что увеличение расхода сидерита на плавку до 16 т не приводит к ухудшению показателей плавки, но сопровождается уменьшением расхода металлического лома и увеличением массы жидкого чугуна. Это требует увеличения расхода дутья и продолжительности продувки [1].

Представляет интерес вариант технологии вы-

плавки стали в конвертере с использованием твердого чугуна и сидеритовой железной руды в качестве охладителей в условиях дефицита и дороговизны металлического лома. В этом случае параметры технологии можно определить расчетом по опробованной математической модели базового варианта [1] при различных соотношениях количества твердого чугуна и металлического лома.

Состав металлических материалов для этих вариантов расчета представлен в табл. 1 и на рис. 1.

Таблица 1

Состав металлических материалов, %

Химические элементы Чугун Лом 70% лом + 30% тв. чугун 50% лом + 50% тв. чугун Сталь

до раскисления готовая

Углерод 4,300 0,200 1,350 2,250 0,035 0,044

Кремний 0,730 0,150 0,264 0,440 0,0055 0,012

Марганец 0,400 0,400 0,240 0,400 0,034 0,242

Фосфор 0,065 0,040 0,031 0,052 0,009 0,010

Сера 0,027 0,040 0,020 0,033 0,013 0,013

Хром 0,035 0,070 0,031 0,052 0,013 0,013

Ванадий 0,100 0,000 0,030 0,050 0,010 0,010

Алюминий 0,000 0,001 0,003 0,005 0,000 0,046

Медь 0,000 0,150 0,045 0,075 0,035 0,035

Никель 0,000 0,080 0,024 0,040 0,019 0,019

МЕТАЛЛУРГИЯ СТАЛИ

%

- Углерод [С]; " " " Кремний р ~ Марганец [Мп]

Рис. 1. Состав твердой металлошихты

Использование твердого чугуна в металлошихте и сидерита в качестве дополнительного охладителя приводит к увеличению массы образующегося в конвертере шлака и изменению выхода жидкого металла (табл.4).

Таблица 4

Выход металла и шлака

Параметры С сидеритом (6 т) С твердым чугуном (30%) и сидеритом (8 т) С твердым чугуном (50%) и сидеритом (12 т)

Выход жидкого металла,% 88,1 87,8 87,3

Выход шлака, т 88,9 91,7 97,6

Расход материалов на плавку для базового варианта, когда основным охладителем служит металлический лом, частично замененный известняком и сырым доломитом, а сидеритовая руда не используется, приведен в табл.2.

Таблица 2

Расход материалов на плавку

Масса материала, т Базовый вариант С сидеритом С твердым чугуном и сидеритом

Чугун жидкий 318,900 319,000 320,900

Чугун твердый 0,000 0,000 42,800

Лом металлический 85,713 83,884 42,847

Масса металлошихты 404,614 402,884 406,547

Известняк 4,046 0,000 0,000

Сырой доломит 4,046 0,000 0,000

Известь 18,656 22,133 25,631

Доломит ожелезнённый 16,185 16,116 16,262

Сидерит 0,000 6,043 12,196

В этой таблице представлены также расчетные данные для базового варианта технологии с заменой известняка и сырого доломита сидеритовой железной рудой, вариант с использованием твердого чугуна и металлического лома (по 50% каждого в общей массе) и сидерита.

Из данных табл.2 следует, что в заданных условиях без использования твердого чугуна 6 т сидери-товой руды заменяют 4 т известняка и 4 т сырого доломита, а расход лома на плавку уменьшается на 2 т. Вариант технологии с применением твердого чугуна в количестве 50 % от массы твердой металлошихты сопровождается повышенным расходом извести на плавку (см. табл.2) и дутья (табл.3).

Таблица 3

Параметры дутьевого режима

Параметры Базовый вариант С сидеритом (6 т) С твердым чугуном и сидеритом (12 т)

Расход дутья, м3 20667 20342 22533

Интенсивность продувки, м3/мин 1136 1136 1136

Продолжительность продувки, мин 18,2 17,9 19,8

В зависимости от доли твердого чугуна в метал-лошихте меняется масса сидерита и извести на плавку (рис.2).

00000000 000000 0 00000000 0000, %

- сидерит; ■ ■ ■ известь

Рис.2. Изменение расхода сидерита и извести на плавку при использовании твердого чугуна в металлошихте

Как видно из табл.4, совместное применение металлического лома, твердого чугуна и сидеритовой железной руды в качестве дополнительного охладителя металла во время продувки заметно увеличивает массу образующегося в конвертере шлака. В то же время выход жидкого металла практически не меняется. Очевидно, шлаковый режим конвертерной плавки стали с использованием сидерита должен предусматривать промежуточное удаление шлака из конвертера во время продувки.

Для базового варианта плавки стали охлаждающий эффект 1% металлического лома (4 т) составил 16°С. В то же время аналогичная масса (4 т) сидери-товой железной руды снижает температуру металла на 40°С. По охлаждающему эффекту 1 т сидерита заменяет 2,6 т металлического лома.

Таким образом, расчетом определены параметры технологии выплавки стали в конвертерном цехе ОАО «ММК» с использованием сидеритовой железной руды и твердого чугуна в металлошихте совместно с металлическим ломом в количестве до 50% каждого. При этом потребуется до 12 т сидеритовой руды. Масса жидкого чугуна на плавку и соответствен-

№1 (14). 2014

35

но масса металлошихты увеличивается на 2 т. Показано, что продувка в конвертере должна сопровождаться увеличением расхода кислорода примерно на 2000 м3 и промежуточным спуском шлака. Охлаждающий эффект сидеритовой руды в 2,6 раза превышает охлаждающий эффект металлического лома.

Список литературы

1. Бигеев В.А., Колесников Ю.А. Прогнозирование технологических параметров выплавки стали в конвертере с использованием сидерита // Теория и технология металлургического производства: межрегион. сб. науч. тр. / под ред. В.М. Колокольцева. Магнитогорск: Изд-во

Сведения об авторах

Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2011. Вып. 11. С. 30 - 36.

2. Колесников Ю.А. Расчет расхода лома на плавку стали в конвертере с использованием электронных таблиц // Теория и технология металлургического производства: межрегион. сб. науч. тр. / под ред. В.М. Колокольцева. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ им. Г.И. Носова», 2006. Вып. 6. С. 34-39.

3. Современные возможности развития расчетов плавки стали на персональных компьютерах / В.Н. Селиванов, Ю.А. Колесников, Б.А. Буданов и др. // Теория и технология металлургического производства: межрегион. сб. науч. тр. / под ред. В.М. Колокольцева. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ им. Г.И. Носова», 2003. Вып. 3. С. 51-58.

Колесников Юрий Алексеевич - канд. техн. наук, доц. института металлургии, машиностроения. и материалообра-ботки ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». Тел. 8(3519) 29-84-49.

Буданов Борис Александрович - канд. техн. наук, доц. института металлургии, машиностроения и материалообработки ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». Тел.: 8(3519) 29-84-49.

Сергеев Дмитрий Станиславович - аспирант института металлургии, машиностроения и материалообработки ФГБОУ

ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». Тел.: 8(3519) 29-84-49.

♦ ♦ ♦

УДК 659.162.221.2

Скобельцын М.А., Селиванов В.Н.

АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ КИСЛОРОДНО-КОНВЕРТЕРНОГО ЦЕХА НА КАЧЕСТВО МЕТАЛЛОПРОДУКЦИИ

Аннотация. Выявлена тенденция увеличения отсортировки металла в зависимости от положения плавки в серии разливки и состояния промежуточного ковша. Методами дисперсионного анализа найдены технологические факторы кислородно-конвертерного цеха, которые приводят к увеличению отсортировки металла на плавках, разлитых первыми в серии и на новый промежуточный ковш.

Ключевые слова: температура разливки, отсортировка металла, положение плавки в серии, дисперсионный анализ, неметаллические включения.

В июле 2009 г. в ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» введен в эксплуатацию стан 5000, предназначенный для производства толстого листа. За период работы цеха выяснилось, что основными дефектами металлургического происхождения, приводящими к отсортировке листа, являются «неметаллические включения» и «несоответствие класса сплошности». Было замечено, что отсортировка по дефекту «неметаллические включения» существенно возрастает на плавках, разлитых первыми в серии и первыми с новым промежуточным ковшом.

Для изучения факторов и причин, которые влияют на увеличение отсортировки металла на плавках, разлитых первыми в серии и первыми на промежуточный ковш, были проанализированы результаты прокатки 116 тыс. т низколегированной стали класса

прочности К60 и К65. Результаты анализа представлены в табл. 1.

Таблица 1

Отсортировка по результатам контроля микроструктуры металла и результатам ультразвукового контроля плавок, различных по положению в серии непрерывной разливки

Отсортировка, %

Операция по неметаллическим включениям по ультразвуковому контролю суммарная

«Запуск» 5,73 0,70 6,43

Замена проме-

жуточного ков- 3,78 0,65 4,43

ша

Окончание

разливки серии 0,54 0,93 1,47

плавок

Без операций 0,76 0,76 1,52