blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2020-7-491-498blackmet-1938Research ArticleМЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИMETALLURGICAL TECHNOLOGIESТеоретические основы и технология выплавки стального полупродукта в конвертерах и ДСП под магнезиальными шлакамиSmelting of steel semi-product in BOF and EAF under magnesian slagsБабенкоА. А.BabenkoA. A.

д.т.н., главный научный сотрудник лаборатории пирометаллургии цветных металлов

620016, Россия, Екатеринбург, ул. Амундсена, 101

Dr. Sci. (Eng.), Chief Researcher of the Laboratory of Pyrometallurgy of Nonferrous Metals

Ekaterinburg

babenko@gmail.comСмирновЛ. А.SmirnovL. A.

академик РАН, д.т.н., главный научный сотрудник

620016, Россия, Екатеринбург, ул. Амундсена, 101

620062, Россия, Екатеринбург, ул. Гагарина, 14

Academician, Dr. Sci. (Eng.), Chief Researcher

Ekaterinburg

sekretar@uim-stavan.ruПротопоповЕ. В.ProtopopovE. V.

д.т.н., профессор кафедры металлургии черных металлов

654007, Россия, Кемеровская обл. – Кузбасс, Новокузнецк, ул. Кирова, 42

Dr. Sci. (Eng.), Professor of the Chair of Ferrous Metallurgy

Novokuznetsk, Kemerovo Region - Kuzbass

protopopov@sibsiu.ruМихайловаЛ. Ю.MikhailovaL. Yu.

к.т.н., научный сотрудник

620016, Россия, Екатеринбург, ул. Амундсена, 101

Cand. Sci. (Eng.), Research Associate

Ekaterinburg

ferrostal@bk.ruИнститут металлургии УрО РАНРоссияInstitute of Metallurgy, UB RASRussian FederationИнститут металлургии УрО РАН; ОАО «Уральский институт металлов»РоссияInstitute of Metallurgy, UB RAS; JSC “Ural Institute of Metals”Russian FederationСибирский государственный индустриальный университетРоссияSiberian State Industrial UniversityRussian Federation202004102020637491498Copyright © Бабенко А.А., Смирнов Л.А., Протопопов Е.В., Михайлова Л.Ю., 20202020Бабенко А.А., Смирнов Л.А., Протопопов Е.В., Михайлова Л.Ю.Babenko A.A., Smirnov L.A., Protopopov E.V., Mikhailova L.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fermet.misis.ru/jour/article/view/1938

В основу разработки рационального состава основных магнезиальных шлаков и технологических приемов их формирования по периодам продувки конвертерной ванны и периодам плавки в дуговой сталеплавильной печи положены результаты фундаментальных исследований физико-химических свойств шлаков. Реализация в конвертерном цехе ОАО «ЕВРАЗ НТМК» разработанного комплекса технологических приемов формирования в основное время продувки магнезиальных шлаков, обладающих низким агрессивным воздействием на футеровку конвертеров, с сохранением высоких рафинирующих свойств и износоустойчивого гарнисажа на базе магнезиальных конечных шлаков обеспечила рекордную стойкость футеровки конвертеров. Стойкость футеровки конвертеров превышает 7000 плавок, при этом сохраняются высокие технологические и технико-экономические показатели процесса. В работе по переделу низкомарганцовистых чугунов в 350-т большегрузных конвертерах АО «ЕВРАЗ ЗСМК» под магнезиальными шлаками изучены особенности шлакообразования и изменения химического состава шлака по периодам продувки конвертерной ванны. При переделе фосфористых чугунов в 300-т кислородных конвертерах на АО «АрселорМиттал Темиртау» разработан комплекс технологических приемов формирования магнезиальных шлаков рекомендованного химического состава по периодам продувки фосфористых чугунов и износоустойчивого гарнисажа на базе  конечных магнезиальных шлаков умеренной основности. Реализация разработанных технологических приемов обеспечила стойкость футеровки кислородных конвертеров более 5000 плавок с сохранением высоких технологических и технико-экономических показателей фосфористого передела. В ЭСПЦ ПАО «Северский трубный завод» разработана технология формирования по периодам плавки ДСП-135 магнезиальных шлаков рационального состава. Внедрение технологии обеспечило рекордную стойкость огнеупорной футеровки печи более 1900 плавок за кампанию и высокий уровень технологических и технико-экономических показателей процесса.

Basics for the development of a rational composition of the main magnesian slags and technological methods for their formation according to the periods of BOF bath blowing and the periods of smelting in EAF are the results of fundamental studies of the slags physicochemical properties. Implementation in the converter shop of OJSC “EVRAZ NTMK” of a developed set of technological methods of magnesian slags formation in the main period of blowing and a wearresistant skull on the basis of magnesian final slags ensured record durability of converter linings. These slags have low aggressive effect on the lining of converters, while maintaining high refining properties. The durability of the converters’ lining exceeds 7000 heats, while maintaining high technological and technical-economic indicators of the process. During heats of low manganese cast irons in 350-metric ton heavy converters of JSC “EVRAZ ZSMK” under magnesian slags, the features of slag formation and changes in chemical composition of the slag were studied by the periods of the BOF bath blowing. During the process stage of phosphorous cast irons in 300-metric ton BOF at JSC “ArcelorMittal Temirtau”, a set of technological methods was developed for the formation of magnesian slags of the recommended chemical composition by the periods of phosphorus cast irons blowing and wear-resistant skulls based on final magnesian slags of moderate basicity. The implementation of the developed technological methods ensured the lining stability of BOF of more than 5 000 heats while maintaining high technological, technical and economic indicators of phosphorous process stage. In the EAF shop of PJSC “Seversky Pipe Plant” a technology for the formation of magnesian slags of rational composition was developed over the smelting periods in EAF-135. Introduction of the technology ensured the record resistance of the refractory lining of the furnace up to 1900 heats per campaign and high level of technological and technical-economic indicators of the process.

конвертердуговая сталеплавильная печьстойкость футеровкимагнезиальные шлакираздув шлакавспенивание шлакавязкостьхимический составфазовый составBOFEAFlining resistancemagnesian slagsslag blowingslag foamingviscositychemical compositionphase compositionReferencesКонвертерное производство стали: состояние, доминирующие тенденции, прогнозы / Е.В. Протопопов, С.Н. Кузнецов, С.В. Фейлер и др. – В кн.: Металлургия: технологии, инновации, качество. Труды ΧΧ Международной научно-практической конференции. В 2 ч. Ч. 2 / Под ред. Е.В. Протопопова. – Новокузнецк: изд. СибГИУ, 2017. С. 4 – 9.Protopopov E.V., Kuznetsov S.N., Feiler S.V. etc. Production of converter steel: state, dominant trends, forecasts. In: Metallurgiya: tekhnologii, innovatsii, kachestvo. Trudy ΧΧ Mezhdunarodnoi nauchnoprakticheskoi konferentsii. V 2. ch. Ch. 2 [Metallurgy: Technology, Innovations, Quality. Proceedings of the Int. Sci. – Pract. Conf. In 2 parts. Part 2]. Protopopov E.V. ed. Novokuznetsk: SibGIU, 2017, pp. 4–9. (In Russ.).Калиш Д., Синельников В.О., Куглин К. Исследования физико-химических свойств шлака при его разбрызгивании на футеровку кислородного конвертера // Новые огнеупоры. 2017. № 3. С. 78 – 83.Kalish D., Sinel’nikov V.O., Kuglin K. Investigations of the physico-chemical properties of slag sprayed onto BOF lining. Novye ogneupory. 2017, no. 3, pp. 78–83. (In Russ.).Leonard R.J., Herron R.H. Dolomite additions required to saturate BOF slags with MgO // Open Hearth Proceedings. 1977. Vol. 60. P. 127 – 133.Leonard R.J., Herron R.H. Dolomite additions required to saturate BOF slags with MgO. Open Hearth Proceedings. 1977, vol. 60, pp. 127–133.Пантейков С.П. Анализ мирового развития и современное состояние технологий ошлакования футеровки кислородных конвертеров // Черная металлургия. Бюл. ин-та «Черметинформация». 2013. № 6. С. 65 – 78.Panteikov S.P. Analysis of world development and current state of the technology of slagging of BOF lining. Chernaya metallurgiya. Byul. in-ta “Chermetinformatsiya”. 2013, no. 6, pp. 65–78. (In Russ.).Klages G., Schulz E. Entwicklung der кonverter haltbarkeit in den Stalwerken der Thyssen Stahl AG nach Einfuehrung des TBMVerfahrens // Thyssen Tech. Ber. 1984. Vol. 16. No. 2. Р. 103 – 108.Klages G., Schulz E. Entwicklung der Кonverter haltbarkeit in den Stalwerken der Thyssen Stahl AG nach Einfuehrung des TBM-Verfahrens. Thyssen Tech. Ber. 1984, vol. 16, no. 2, pp. 103–108. (In Germ.).Sian C., Wenyuan Y., Congjle Z. Slag splashing for bao steel’s 300-metric ton BOF and crystallographic structure of its slag // Iron and Steelmaker. 2000. No. 7. P. 39 – 41.Sian C., Wenyuan Y., Congjle Z. Slag splashing for Baosteel’s 300-metric ton BOF and crystallographic structure of its slag. Iron and Steelmaker. 2000, no. 7, pp. 39–41.Deo B., Halder J., Snoeijer B., Overbosch A., Boom R. Effect of MgO and Al2O3 variations in oxygen steelmaking (BOF) slag in slag morphology and phosphorus distribution // Ironmaking and steelmaking. 2005. Vol. 32. No. 1. P. 54 – 60.Deo B., Halder J., Snoeijer B., Overbosch A., Boom R. Effect of MgO and Al2O3 variations in oxygen steelmaking (BOF) slag in slag morphology and phosphorus distribution. Ironmaking and Steelmaking. 2005, vol. 32, no. 1, pp. 54–60.Martino M., Fenu M., Anfosso A. Refractory lining for oxygen converters: recent experiences in this field. – In: Proceedings of 5th European Steelmaking Conference, 26-28 June, 2006, Aachen, Germany. – Dusseldorf: Steel Institute VDEh, 2006. P. 229 – 233.Martino M., Fenu M., Anfosso A. Refractory lining for oxygen converters: recent experiences in this field. In: Proceedings of 5th European Steelmaking Conf., 26-28 June, 2006, Aachen, Germany. Dusseldorf: Steel Institute VDEh, 2006, pp. 229–233.Mills K.C., Su Y., Fox A.B., Li Z., Thackray R.P., Tsai H.T. A review of slag splashing // ISIJ International. 2005. Vol. 45. No. 5. P. 619 – 633.Mills K.C., Su Y., Fox A.B., Li Z., Thackray R.P., Tsai H.T. A review of slag splashing. ISIJ International. 2005, vol. 45, no. 5, pp. 619–633.Хорошавин Л.Б., Перепелицын В.А., Кононов В.А. Магнезиальные огнеупоры. Справ. изд. – М.: Интермет Инжиниринг, 2001. – 576 с.Khoroshavin L.B., Perepelitsyn V.A., Kononov V.A. Magnezial’nye ogneupory. Sprav. izd. [Magnesian refractories. Reference book]. Moscow: Intermet Inzhiniring, 2001, 576 p. (In Russ.).Шалимов А.Г. Формирование вспененных шлаков в дуговой сталеплавильной печи // Электрометаллургия. 2013. № 9. С. 8 – 13.Shalimov A.G. Formation of foamed slag in EAF. Elektrometallurgiya. 2013, no. 9, pp. 8–13. (In Russ.).Luz A.P., Avila T.A., Bonadia P., Pandolfelli V.C. Slag foaming: fundamentals, experimental evaluation and application in the steelmaking industry // Refractories Worldforum. 2011. Vol. 3. No. 2. P. 91 – 98.Luz A.P., Avila T.A., Bonadia P., Pandolfelli V.C. Slag foaming: fundamentals, experimental evaluation and application in the steelmaking industry. Refractories Worldforum. 2011, vol. 3, no. 2, pp. 91–98.Кожухов A.A., Федина В.В., Меркер Э.Э. Исследование процесса вспенивания сталеплавильного шлака и его влияния на тепловую работу дуговой сталеплавильной печи // Металлург. 2012. № 3. С. 42 – 44.Kozhukhov A.A., Fedina V.V., Merker E.E. Study of the foaming of steelmaking slag and its effect on the thermal performance of an electric-arc furnace. Metallurgist. 2012, vol. 56, no. 3-4, pp. 169–172.Sanford D., Garside B., Schonewille C., Mill T. EAF refractory performance at pacific steel // Iron and Steel Technology. 2004. Vol. 1. No. 8. P. 48 – 55.Sanford D., Garside B., Schonewille C., Mill T. EAF refractory performance at pacific steel. Iron and Steel Technology. 2004, vol. 1, no. 8, pp. 48–55.Обст К.Х., Штрадтман Ю., Редер М. Воздействие на растворение извести добавками природных и синтетических флюсов // Черные металлы. 1978. № 16. С. 834 – 841.Obst K.Kh., Shtradtman Yu., Reder M. Effect of addition of natural and synthetic fluxes on lime dissolution. Chernye metally. 1978, no. 6, pp. 834–841. (In Russ.).Ito K., Fruehan R.J. Study on the foaming of CaO-SiO2-FeO slags: Part I. Foaming parameters and experimental results // Metallurgical Transactions. 1989. Vol. 20 B. No. 4. P. 509 – 514.Ito K., Fruehan R.J. Study on the foaming of CaO-SiO2-FeO slags: Part I. Foaming parameters and experimental results. Metallurgical Transactions. 1989, vol. 20 B, no. 4, pp. 509–514.González О.J.P. et al. Effect of Arc Length on Fluid Flow and Mixing Phenomena in AC electric arc furnaces // ISIJ International. 2010. Vol. 50. No. 1. Р. 1 – 8.González О.J.P. etc. Effect of arc length on fluid flow and mixing phenomena in AC electric arc furnaces. ISIJ International. 2010, vol. 50, no. 1, pp. 1–8.Бабенко А.А., Фомичев М.С., Кривых Л.Ю. и др. Выплавка стали в 160-т конвертерах из углеродистого полупродукта под магнезиальными шлаками // Сталь. 2010. № 8. С. 35 – 38.Babenko A.A., Fomichev M.S., Krivykh L.Yu. etc. Smelting steel from semiprocessed carbon hot metal under magnesia slag in 160-t converters Steel smelting from carbon semi-product in 160 t converters under magnesian slags. Steel in Translation. 2010, vol. 40, no. 8, pp. 733–736.Амелин А.В., Протопопов Е.В., Калиногорский А.Н., Фейлер С.В. Формирование гарнисажа магнезиальных шлаков на футеровке большегрузных конвертеров // Сталь. 2014. № 7. С. 22 – 25.Amelin A.V., Protopopov E.V., Kalinogorskii A.N., Feiler S.V. Formation of magnesian slag skull on lining of heavy converters. Stal’. 2014, no. 7, pp. 22–25. (In Russ.).Бабенко А.А., Смирнов Л.А. Теория и технология передела фосфористых чугунов в кислородных конвертерах. – Новосибирск: Академиздат, 2018. – 243 с.Babenko A.A., Smirnov L.A. Teoriya i tekhnologiya peredela fosforistykh chugunov v kislorodnykh konverterakh [Theory and technology of smelting phosphorous cast irons in BOF]. Novosibirsk: Akademizdat, 2018, 243 p. (In Russ.).Ушаков М.В., Бабенко А.А., Мурзин А.В., Кузякин В.Г., Шартдинов Р.Р. Теоретические и технологические особенности выплавки полупродукта в ДСП под магнезиальными шлаками. – В кн.: Сборник трудов XV международного конгресса сталеплавильщиков и производителей металла. – Москва-Тула: ООО «РПК ПринтАП», 2018. С. 142 – 148.Ushakov M.V., Babenko A.A., Murzin A.V., Kuzyakin V.G., Shartdinov R.R. Theoretical and technological features of smelting semiproduct in EAF under magnesian slag. In: Sbornik trudov XV mezhdunarodnogo kongressa staleplavil’shchikov i proizvoditelei metalla [Proceedings of the 15th Int. Congress of Steelmakers and Metal Producers]. Moscow – Tula: RPK PrintAP, 2018, pp. 142–148. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.