ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения конструкторской и технологической разработки.

Одним из направлений в расширении сортамента металла, выплавляемого в кислородно-конвертерном цехе, является освоение легированных марок стали, в том числе для производства труб ответственного назначения, с низким содержанием серы и фосфора. Примером такой стали является марка 06ГФБАА, где содержание этих элементов не должно превышать 0,005 %.

Получение требуемого содержания фосфора при использовании существующей технологии было практически невозможно из-за того, что с целью повышения стойкости футеровки конвертеров содержаниеmgoв конвертерных шлаках поддерживается на уровне 12-15 % и производится регулярное нанесение гарнисажа путем раздува конечного конвертерного шлака азотом. При благоприятном влиянии на стойкость огнеупоров такие концентрации mgo привели к ухудшению рафинирующей способности шлака: снижению его серо- и фосфоропоглотительной способности. Коэффициент распределения серы снизился до 2,0...2,2, фосфора - до 60...80. Если при выплавке рядового металла особых проблем с получением серы и фосфора не возникает (см. рисунок), то при выполнении заказов на высококачественный металл с низким содержанием серы и фосфора необходимо максимально использовать рафинирующую способность шлака.

Частотное распределение содержания фосфора в стали 17Г1С

Известно, что фосфор из металла в шлак переходит лишь в том случае, если имеются условия для его окисления и связывания в группы, прочно удерживающие фосфор в шлаке. Окислителями фосфора служит растворенный кислород и оксид железа, а связующим реагентом - известь. Низкая температура металла также благоприятно влияет на процесс дефосфорации. Наиболее эффективно дефосфорация идет в интервале температур 1450-1550 °С.

Исследования кислородно-конвертерного процесса подтверждают решающее влияние динамики формирования шлака на ход дефосфорации. Особенностью процесса является раннее образование активного основного шлака и соответственно ранняя дефосфорация. Наиболее интенсивное окисление фосфора происходит в начале плавки. В конце плавки, особенно при выплавке низкоуглеродистой стали, по тем же причинам (быстрый рост количества шлака и его окисленности) содержание фосфора в металле также снижается. В середине продувки в связи с ростом температуры, снижением окисленности шлака и слабым ростом основности содержание фосфора в металле обычно не изменяется или наблюдается некоторое восстановление фосфора при содержании углерода 0,5-1,5 %. К концу продувки достигается тем меньшее содержание фосфора, чем ниже содержание углерода в металле. Поэтому, при прочих равных условиях, остановка продувки при низком содержании углерода способствует получению низкого содержания фосфора.

Для отработки технологии стабильного получения минимально возможного содержания фосфора проведено несколько серий опытных плавок. Расход магнийсодержащих материалов изменялся от 0 до 16 т; промежуточные скачивания проводились в разные периоды плавки.

Проанализировав и обобщив результаты опытных плавок, установили, что получение требуемого содержания фосфора в металле после продувки возможно. Наиболее благоприятные условия для удаления фосфора возникают при ограничении присадок магнийсодержащих материалов. Содержание фосфора на повалке составляло 0,001...0,002 %. Коэффициенты распределения серы и фосфора составляли 4,5...5 единиц серы и 350...400 единиц фосфора.

По результатам проведенных опытных плавок подготовлено технологическое письмо на выплавку стали марки 06ГФБАА, содержащее жесткие требования к металлической шихте: содержание кремния в чугуне не более 0,60 %, фосфора - не более 0,050 %, серы - не более 0,008 %; в качестве металлического лома необходимо использовать обрезь прокатного производства из-за жестких требований по содержанию серы (не более 0,005 %) и меди (не более 0,03 %). Также предложено внести изменения в шлаковый режим: продувка с использованием только извести, без использования кокса в завалку, и двумя промежуточными удалениями шлака из конвертера - по израсходованию 6-7 и 17-18 тыс. м ³ кислорода. Температура выпуска металла должна составлять не более 1650 °С. Для раскисления-легирования металла на выпуске необходимо использовать металлический мар­ганец, для недопущения попадания шлака в стальковш - подрыв на металле.

Внепечную обработку провели на установке печь-ковш, где возможна и глубокая десульфурация металла, и его нагрев.

Вьплавка и доводка первой плавки (№ 210242) стали марки 06ГФБАА проводилась в соответствии с предложенной технологией; для раскисления-легирования металла использовался металлический марганец.

Шлаковый и дутьевой режимы позволили получить на повалке требуемое содержание фосфора (0,0023 %), но в готовом металле получено 0,0067 %. Прирост фосфора за время выпуска и внепечной обработки составил 0,0044 %, причем наибольший прирост отмечен во время выпуска из конвертера - 0,0029 % (примерно 60 %). В ходе дальнейшей обработки фосфор прирастал постепенно - с 0,0052 % в ковше под конвертером до 0,0067 % в пробе на МНЛЗ.

Основной причиной превышения содержания фосфора над требованиями на данной плавке явилось попадание конвертерного шлака в стальковш (табл. 1).

Таблица 1

Баланс фосфора при выплавке стали марки 06ГФБАА

В дальнейшем выплавка стали 06ГФБАА проводилась по предложенной технологии, соблюдение которой позволило выплавлять металл как по одной плавке, так и серийно(тaбл.2). Требуемое содержание серы получено на всех проведенных плавках, содержание фосфора в готовом металле (на МНЛЗ) на пяти плавках превышало требуемое, и составляло 0,006...0,007 %. Основной причиной этого явилось попадание конвертерного шлака в стальковш, а также повышенное содержание фосфора на повалке (из-за неудовлетворительного проведения второго промежуточного скачивания шлака и нарушения температурного режима).

Таблица 2

Технологические параметры выплавки и доводки стали жарки 06ГФБАА

В конверторном цехе разработана и внедрена технология получения трубных сталей с содержанием серы и фосфора не более 0,005 % каждого. Внедрение данной технологии позволило увеличить количество рентабельной продукции и обеспечить трубные заводы высококачественным подкатом для освоения новых типов газо- и нефтепроводных труб.