Ковшевая обработка стали с вдуванием флюидизированной извести Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 669.14.018.29 : [669.046.585 : 669.046.546.2]

Ушаков С.Н., Бигеев В.А., Столяров А.М., Мошкунов В.В.

КОВШЕВАЯ ОБРАБОТКА СТАЛИ С ВДУВАНИЕМ ФЛЮИДИЗИРОВАННОЙ ИЗВЕСТИ

Аннотация. В работе рассмотрены результаты применения флюидизированной извести для десульфурации кислородно-конвертерной трубной стали при ковшевой обработке на агрегате «ковш-печь».

Ключевые слова: трубная сталь, ковшевая обработка, агрегат «ковш-печь», десульфурация, эффективность.

В настоящее время для строительства нефте- и газопроводов растет потребность в трубах из высококачественной низкосернистой стали. В кислородно-конвертерном цехе ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» десульфурация стали осуществляется на двух агрегатах «ковш-печь» (АКП) [1]. На одном из них имеется оборудование для вдувания флюидизированной извести в потоке транспортирующего газа-носителя, в качестве которого используется аргон. Флюидизированная известь - высококачественная тонкомолотая известь фракцией менее 100 мк округлой формы, обработанная поверхностно-активным веществом - флюидизатором (силиконовым маслом или другими веществами). Тонкий помол извести обеспечивает высокую реакционную способность по отношению к сере в металле, а специальная обработка флюи-дизатором - высокую текучесть материала, позволяя ему беспрепятственно проходить через технологические пневмотранспортные системы, снижает его способность к гидратации, увеличивая срок хранения в закрытой таре [2-4]. В работе произведен сравнительный анализ возможностей ковшевой десульфурации трубной стали как с использованием флюидизирован-ной извести, так и без нее.

С этой целью произведено исследование массива данных из 44 плавок низкоуглеродистой низколегированной трубной стали. Металл 27 плавок подвергался ковшевой обработке на АКП с вдуванием флюидизированной извести. Большая часть извести поступила с предприятия «Соликамский завод десуль-фураторов (СЗД)», остальная - из ЗАО «Урал-Омега» (г. Магнитогорск). Общими требованиями к данному материалу являлись:

содержание фракции

менее 100 мк не менее 96 %;

содержание оксидов

кальция и магния не менее 95 %;

содержание влаги не более 2 %;

потери массы при прокаливании не более 3 %; угол естественного откоса частиц не более 25 °; насыпная плотность во флюидизированном состоянии 0,7 г/см3;

насыпная плотность

в осевшем состоянии 1,0 г/см3.

До вдувания флюидизированной извести металл на АКП подвергался обработке под «белым» шлаком, для наведения которого использовались материалы, приведенные в табл. 1.

Таблица 1

Данные о расходе материалов на АКП

Вид материала Расход материала*, кг/т

Известь кусковая 0-4,2 1,6

Плавиковый шпат 0,6-2,2 1,25

Алюминий 0,1-1,5 0,9

* Числитель - диапазон изменения, знаменатель - среднее значение.

Вдувание флюидизированной извести производилось через фурму, состоящую из верхней и нижней трубок. Верхняя трубка крепилась к фланцу для монтажа системы подачи инертного газа. Расходуемая нижняя трубка была оснащена фиксаторами для крепления огнеупорного материала. Выходная часть наконечника фурмы имела снизу вертикально расположенное отверстие.

Режим вдувания характеризовался параметрами, представленными в табл. 2.

Таблица 2

Параметры режима вдувания флюидизированной извести

Параметр Значение*

Расход флюидизированной извести, кг 350-1000 660

Продолжительность вдувания, мин 6,3-25,6 14,2

Скорость вдувания, кг/мин 31-73 46

Расход аргона, м3 2,3-7,6 3,0

© Ушаков С.Н., Бигеев В.А., Столяров А.М., Мошкунов В.В., 2016

* Числитель - диапазон изменения, знаменатель - среднее значение.

Корреляционно-регрессионный анализ массива плавок с вдуванием флюидизированной извести позволил выявить статистически значимые зависимости основности конечного шлака (В), содержания серы в металле после ковшевой обработки ([5], %) и степени десульфурации металла (пя, %) от расхода флюидизи-

МЕТАЛЛУРГИЯ СТАЛИ

рованной извести кг). Данные зависимости представлены на рис. 1-3 и характеризуются следующими уравнениями:

B = 0,006 g4>u + 1,01, [5] = 0,003 - 2-10-6 gфu, ns = 0,032 g4ju + 53,9,

r = 0,758; (1) r = 0,704; (2) r = 0,592. (3)

Коэффициенты парной корреляции г для всех трех уравнений имеют значения, существенно пре-выщающие его критическое значение при уровне значимости ошибки 5 %, равное 0,381. Это свидетельствует о высокой вероятности, равной 95 %, существования данных линейных зависимостей.

8

л

з

о

г

>г>

оЗ О

л л А ^

Д А А / Л л

А д л

L лЛ

Д А д л

Л д

300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 Расход флюидизированной извести, кг

Рис. 1. Зависимость основности конечного шлака

от расхода флюидизированной извести при ковшевой обработке трубной стали на АКП

0,0030

0,0025

в

л

р

е

с е

а

Ё

е д

о

о

0,0010

0 0 0

0

0

0 О

0s

0 0

м

О

0

ф

о о X.

0

0,0005

300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 Расход флюидизированной извести, кг

Рис. 2. Зависимость содержания серы в трубной стали после ковшевой обработки на АКП от расхода флюидизированной извести

5? юо

а р

> я

л

&

е д

л

о

О 0 О о о о о^-г ""о о

О О о о о

О

300

400

500

600

700

800

900

1000 1100

Расход флюидизированной извести, кг

Рис. 3. Зависимость степени десульфурации трубной стали на АКП от расхода флюидизированной извести

Результаты ковшевой обработки металла 27 плавок с применением флюидизированной извести были сравнены с результатами обработки металла 17 контрольных плавок без использования извести. На рис. 4 приведены данные о минимальном, максимальном и среднем значениях степени десульфурации обработанного металла.

минимальные

максимальные Значения

средние

- с вдуванием флюидизированной извести;

- без вдувания

Рис. 4. Данные о степени десульфурации трубной стали при ковшевой обработке на АКП с вдуванием флюидизированной извести и без него

Из этого рисунка следует, что использование для вдувания в расплав флюидизированной извести аргоном существенно повышает эффективность десуль-фурации трубной стали на АКП. Величина степени десульфурации металла в среднем увеличивается на 24% (абс.). Такой значительный рост достигнут, несмотря на то, что металл, обработанный флюидизиро-ванной известью, содержал меньше углерода (в среднем 0,06% против 0,14% в контрольном металле и кремния - 0,10% против 0,35%). Как известно [1], углерод и кремний повышают активность серы в железоуглеродистом расплаве, способствуя ее лучшему удалению в шлак. Вдувание флюидизированной изве-

№2 (19). 2016

27

сти в количестве не менее 800 кг на сталеразливочный ковш вместимостью 360 т (или 2,2 кг/т) позволяет получать трубную сталь с содержанием серы не более 0,002%.

Таким образом, использование флюидизирован-ной извести, вдуваемой в расплав в потоке аргона, существенно повышает эффективность десульфура-ции трубной стали при ковшевой обработке на агрегате «ковш-печь».

Список литературы

1. Колесников Ю.А., Буданов Б.А., Столяров А.М.

Металлургические технологии в высокопроизводительном

Сведения об авторах

конвертерном цехе: учеб. пособие. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2015. 379 с.

2. Бигеев В.А., Брусникова А.В., Ибрагимов Ф.Г. Аспекты моделирования продувки металла газопорошковой струей // Математическое и программное обеспечение систем в промышленной и социальной сферах. 2011. № 1-2. С. 147-150.

3. Чуманов И.В., Иванин А.Д., Брусникова А.В. Поиск оптимального метода построения математической модели процесса продувки жидкой стали порошком извести в струе аргона // Теория и технология металлургического производства. 2014. № 2 (15). С. 63-66.

4. Артамонов А.В., Гаркави М.С., Колодежная Е.В. Свойства извести центробежно-ударного измельчения // Строительные материалы. 2014. № 9. С. 28-30.

Ушаков Сергей Николаевич - зам. генерального директора ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» по коммерции, Магнитогорск, Россия.

Бигеев Вахит Абдрашитович - д-р техн. наук, проф. кафедры ТМиЛП, ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова», Магнитогорск, Россия. E-mail: [email protected]

Столяров Александр Михайлович - д-р техн. наук, проф. кафедры ТМиЛП, ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова», Магнитогорск, Россия. E-mail: [email protected]

Мошкунов Владимир Викторович - канд. техн. наук, инженер НТЦ ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат», Магнитогорск, Россия.

INFORMA TION ABOUT THE PAPER IN ENGLISH

LADLE TREATMENT OF STEEL BY FLUIDIZED LIME INJECTION

Ushakov Sergey Nikolaevich - vice general director of OJSC "MMK" for Commerce, Magnitogorsk, Russia.

Bigeev Vakhit Abdrashitovich - D.Sc. (Eng.), Professor, Ferrous Metallurgy Tecnologies and Foundry Production Department, Nosov Magnitogorsk State Technical University, Magnitogorsk, Russia. E-mail: [email protected]

Stolyarov Alexander Mikhailovich - D.Sc. (Eng.), Professor, Ferrous Metallurgy Tecnologies and Foundry Production Department, Nosov Magnitogorsk State Technical University, Magnitogorsk, Russia. E-mail: [email protected]

Moshkunov Vladimir Viktorovich - Ph.D. (Eng.), Engineer of STC, OJSC "MMK", Magnitogorsk, Russia.

Abstract. The results of the application of fluidized lime for BOF pipe steel desulfurization in the course of ladle treatment on "Ladle-Furnace " unit is presented in the work.

Keywords: pipe steel, ladle treatment, "Ladle-Furnace" unit, desulfurization, efficiency.

♦ ♦ ♦