Способ производства стали в конвертере

 

СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ В КОНВЕРТЕРЕ, включающий загрузку скрапа и извести, их нагрев путем подачи сверху кислорода в топн лива, продувку металла кислородом, от пичаюшийся тем, что, с целью снижения себестоимости стали путем увеличения доли лома в металлош хте и сокращения расходов кислорода и топлива, во время Нагрева топливо подают внутренними по отношению к кислороду потоками , причем полюс топливных потоков располагают ниже полюса кислородных по-, тсжов, а расстояние между полюсами составляет 1/8-1/4 расстояния межлу полюссм . топливных потоков и уровнем жидкого мвталла во время продувки кислород подают внутренними и внешними потоками , npBi этом расход кислорода, пода i ваемоговнутренними потоками, устанавливают в пределах 2О-30% от о&цего расхода кнслорода m продувку, а от ноше ние интенсивностей подачи кислорода в периоды нагрева и продувки составляет 0,3-О,6.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

С«И Л«

РЕСПУБЛИК зсВ С 21 С 5/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н aBTOpCNONIV CHpgTHlbCTBV

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕ 1 СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3383746/22-02 (22) 21.01.82 (46) 07.05.83. Бюл. 1е 17 (72) К.А.Гребень, А. П.Глике, E. П. Покотило, П.И.Югов, А.Д.Чертов, Ю, В. Липухин, К. Д. Мокрушин, Ю.И. Жаворонков, А.А.Морозов и В.А.Махницкий (71) Институт газа АН Украинской ССР и Череповецкий ордена Ленина металлургический завод (53) 669.184.244.66 (088.8) (56) 1. Патент США l4 4047936, кл. 75/52, опублик. 1978.

2. Федорович В.Г, и др. Исследование режима топливокислородной продувки . сверху при выплавке стали в конвертере

Сб. Производство стали в кислородноконвертерных и мартеновских цехах. М., 1979, % 8, с. 43-46. (54) (57) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА

СТАЛИ В КОНВЕРТЕРЕ, включающий загрузку скрала и извести, их нагрев..Я0„„1016366. А путем подачи сверху кислорода и топnasa, продувку металла кислородом, о тличающийся тем,что,сцелью снижения себестоимости стали путем увеличения доли пома s металлош хте и сокращения расходов кислорода и топлива, во время Нагрева топливо подают внутренними по отношению к кислороду потоками, причем полюс топливных потоков располагают ниже полюса кислородных по-. токов, а расстояние между полюсами со ставляет 1/8-1/4 расстояния между полюсом топливных потоков и уровнем жидкого металла;. во время продувки кисло- род подают внутренними и внешними цотоками, прн этом расход кислорода, пода Р ваемого внутренними потоками, устанавливают в пределах 20-30% от общего расхода кислорода на продувку, а отноше ние интенсивностей подачи кислорода в периоды нагрева и продувки составляет

0,3-0,6.

1016366

Изобретение относится к металлургии в частности к производству стали в конвертерах, и может быть использовано также в,цветной металлургии, например в медно-никелевом производстве.

Известен способ цроиэводства стали, . включающий продувку металла кислородом двумя разнесенными по высоте потоками $1).

Основным недостатком известного способа является повышенная температура продуктов горения в верхней части конвертера, особенно в районе горловины.

Тепйо, получаемое от частичного дожига-ния окиси углерода струями второго яруса, которые находятся на значительном расстоянии от ванны, идет не на нагрев металла, а на перегрев футеровки конве твра, поэтому стойкость огнеупорной клад кн конвертера значительно уменьшается..

Выполнение верхнего яруса кислородных сопел усложняет. конструкцию устройства и. ухудшает охлаждение, вследствие этого уменьшается стойкость фурмы, Йаибопве близким по технической сущности и достигаемому результату к иэоб» ретению является способ производства стали, включающий загрузку скрепа и извести, их нагрев путем подачи сверху кислорода и топлива и продувку металла кислородом $2).

Основным недостатком указанного спо. соба является невозможность дожигания окиси углерода непосредственно у ванны, а резкое повышение подводимой тепйовой мощности приводит к снижению коэффициента использования тепла топлива при нагреве толстого слоя скрапа сверху в большегрузном конвертере, так как передача тепла в .толстых насыпных спо .ях осуществляется в основном теппопроводностью. Нагреть 150 т скрапа до

800-900 С за 3-4 мин невозможно при любой, даже очень высокой тепловой мощности гаэокиспородного факела, подводи мого сверху, при этом сильно перегревается футеровка конвертера, что снижает ее стойкость.

Все это требует повышенных расходов кислорода и топлива и относительно невысокого содержания скрапа в метаплошихте.

?аделью изобретения является снижение себестоимости стали путем увеличения доли пома в.метаппошихте и сокращение расходов кислорода и топлива, Поставленная цепь достигается тем, что согласно способу производства стали, включающему загрузку скрала и извести, да и топлива, продувку металла кислородом, во время нагрева топливо подаютвнутренними по отношению к кислороду

5 потоками, причем полюс топливных по10

55

45 их нагрев путем подачи сверху киспоротоков располагают ниже. полюса кислородных потоков, а расстояние между полюсами .составляют 1/81/4 расстоя,ния между полюсом топливных потоков и уровнем жидкого металца, во время продувки кислород подают внутренними и внешними потоками, при этом расход кислорода, подаваемого внутренними потоками, устанавливают в пределах 20-

30% от общего расхода кислорода на продувку, а отношение интенсивностей подачи кислорода в периоды нагрева и продувки составляет 0,3-0,6.

Сущность изобретения заключается в следующем.. +

При высоте слоя металлолома 2,02,5 м и более, повышение подводимой тепловой мощности более 200 Мкап/т лома приводит к резкому снижению эффективности использования тепла. Снижение подводимой удельной тепловой мощности ниже 130 Мкал/т пома приводит к удлинению периода нагрева, что в конечном итоге сопровождается увеличением общей длительности плавки. Коэффициент расхода кислорода (0(К) в период нагрева равен

1,1-1,2.

Поэтому для укаэанных пределов удельных тепловых мощностей и с(отношения между интенсивностями подачи кислорода в периоды нагрева и продувки изменяются в пределах 0,3-0,6.

Дпя увеличения глубины проникновения факела в спой шихты и подачи топлива с высокими скоростями истечения для этих условий сечение топливных сопел должно составлять 20-30% общего сечения топливных и кислородных сопел

При загрузке в конвертер 40-45% металлолома от общей массы метаппошихты двумя-тремя порциями появляется возможность нагревать ее в конвертере бойее длительное время при пони- . женных расходах топлива и кислорода.

При этих условиях отношение между ин . тенсивностями топлива и кислорода в периоды нагрева и продувки составляет

0,3-0,35.

Хорошее взаимодействие топливного и кислородного потоков в период нагрева

g частичное дожигание технологической окиси углерода над металлической ванной при продувке металла кислородом достигается при расстоянии между полюсами

6.6 4 инертным. газом поцают топпиво, которое загорается от раскапенной кпадки конвертера. Затем подают киспород по периферийному тракту и,. варьируя расходами топлива и киспорода, попучают необходимый по тепловой мощности факеп. Раохоц киспороца в период нагрева метаплошихты составпяет не бопее 60% общего расхода его в период 1фодувки (7080% расхода по киспородному тракту).

В этом случае соппа обоих трактов работают в нерасчетном режиме с истечением струй с пониженными скоростями.

Энергия киспородных струй значитепь но превышает энергию топпивных струй, и поэтому направпение газокисйороцного факепа практически совпадает с направлением киспороцных струй.. Топпивные струи направлены в сторону киспородных в промежутках между ними, что интенсифицирует их смешение, и сгорание происходит в основном на поверхности метапполома. Горение топлива в кисцороде начинается на некотором расстоянии от го", повки горелки, что снижает тепповой пэток от факепа к водоохпажцаемому кожуху горелки. Образующийся топливнокиспородный факел будет интенсивно греть шихту без повышения ее угара и уноса частиц метаппа и его .окиспов.

Установлено, что снижение интенсивности дутья в периоц нагрева металлопома мапо сказывается на степени нагрева его, так как основным, лимитирующим звеном передачи теппа в этом случае является передача его теппопровоцностью во внутрь топстого слоя шихты. В связи с этим уменьшение:интенсивности теппового потока способствует снижению рас.+:

xoga тоцпива и кислорода на нагрев, а также уменьшению нагрева футеровки.

Поспе нагрева метапиопома додачу топлива и кислорода прекращают, топпивный тракт продувают инертным газом и выводят фурму из конвертера. После запивки в конвертер чугуна опускают фурму и продувают метаппическую ванну одним киспородом. При продувке ван-, ны по киспородному и топпивному трахтам подается кислород, причем по топпии ному — 30-30% общего его расхода.

Все соппа горепки работают в расчет" ном режиме с попучением максимально возможных скоростей истечения иэ них кислорода, причем скорости истечения кислородных струй из сопец обоих rpax-ТоВ одинаковы. В этих усповиях впияние струй киспородного тракта на струи кио

3 ХО163 тоцпивных и кислородных потоков, сос- 1 тавляющем l/8-1/4 расстояния от нижнего попюса до уровня жидкого метан в конвертере. Попюса топпивных и кислородных потоков - это точки пересечения вертикальной оси фурмы с осями кио. породных и топцивных потоков (фнг. 1).

Наилучшие результаты при испояьзовании предлагаемого изобретения попуча4 ют при испопьэовании фурмы дпя продув- ie KH металла, содержащей коаксиальные каналы для подачи топпива и киспорода,, заканчивающиеся головкой с двумя рядами соцеп, соппа верхнего и нижнего рядов распопожены в.шахматном порядке 1$ друг относительно друга, а разность между угпами наклона сопеп нижнего (f6è верхнего с . рядов к оси фурмы равна 7,5-1 7,5 (фигг 2) .

В предпагаемой фурме коаксиальные до тракты для .подвода газа и киспорода раздепены трактом цня подвода охпажцающей воды, что исключает проникновение киспороца в топпиво и предотвращает образование взрывоопасной смеси. И

Шахматное распопожение сопеп в гоцовке фурмы позвопяет улучшить как охпаждение гоповки фурмы, так и условия смешения топливных и кисцородных потоков на выходе из чее. Распоцожение топлив- . Зо ных струй между и под кислородными струями (в шахматном порядке друг относительно друга) создае бпагоприят. ные условия дпя попного сжигания топлива с кислородом и тем самым упучшает нагрев метаппошихты; а при продувке

3$ интенсифицирует перемешивание ванны, убыстряет выгорание угперода и приносит дополнительное копичество теппа за счет частичного дожигания технопогической

40 окиси угперода до СО, а также уменьшает угар метапла. Это позвопяет, снизить расходы топлива и киспороца, п< высить расход лома в металпошихте и уменьшить себестоимость стапи.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

В конвертер запивают необходимое ко пичество метаппошихты и до 40% общего копичества на ппавку извести. До$6 пускают завапку метаплошихты в нескопь

I ко приемов. Затем в емкость конвертера . к поверхности метаппопома подводят фурму.

В промежутке между зава кой конвертера метаплоопомом и заливкой чугуна

$$ фурму .испо пьз уют как газо-кислородную .горепку. Дпя этого по центральному топпивному тракту после продувки его

6366 8 к вертикапи 15 и топпивных, на 1М большим угпа накпона киспородных, (30 ) в течение 8 мнн с расходами: природного газа 300 м /мнн н киспорода 660м /мин прн давлении, соответственно, 8 н

16 кг/см .

После нагрева стального пома (8мин) в конвертер запивают 110 т чугуна (55% от всей метаппозавапки), а затем

10 начинают продувать метапп по предпагаемому способу, применяя кислород с общим расходом 1200 м /мин. Через :

1 мин дают присадку остапьных 8,6 т (60%) известя. Температуры металла

-3$ перед выпуском IlpH обоих способах одинаковы, Сравнительные показатели плавок по примерам 18 и 19 представпены в табл. 4.

2п Иэ приведенных в табп. 1-4 данных видно, что предпагаемый способ производства стали в кислородном конвертере пс звопяет по сравнению с известным при одинаковой допе метаппопома в шихте

2з .сократить расходы природного газа и киспорода, а прн нагреве метапполома до тех же температур, что и в известном способе, повысить его допю во всей метаплозавапке эа счет лучшего испоп зования теппа химических реакций стапеппавипьной ванны.

7 .: 101 . до уровня жидкого металла в конвертере.

Температура металла перед выпуском во всех спучаях одинакова.

Результаты проведенных ппавок пред1 ставпены в табп. 3.

Пример 18, 84 т стапьного по:ма (42% от всей метапдозавапки) и 40% общего копичества на ппавку извести нагревают в.том же конвертере емкостью.

200 т предпагаемым способом с угпом наклона кислородных струй к вертикали

15 и топпивных, на 15 бопьшим угла накпона кислородных, (30 ) в течение

7 мин с расходами: природного газа 300 м /мнн и киспоЭ рода 660 м /мин при давпении, соответственно, 9 и 16 кг/см .

После нагрева стального лома (7мин) в конвертер заливают. 116 т чугуна (58% от всей метаппоэавапки), а затем начинают продувать метапп по предлагаемому способу, применяя топько киспород с общим расходом 1200 м /мин. Через

1 мнн. дают присадку остапьных 60% извести.

Пример 1 9. 90 т стапьного лома (45% от всей метаплоэавапки) и

5,8 т извести (40% общего копичества на ппавку) нагревают в том же конвертере емкостью 200 т предпагаемым способом с углом накнона кислородных струй

Табпица,l

Вес садки конвертера, т

Доля пома, %

200 200 200 200 200 200

200

200

41

41 41

40 40 40 41

Температура подогрева, пома, С

Время нагрева меT&лпопома, мин

690

690

800 700 700 690 690 690

6 5 5

5 5 5

- Удельный расход газа на нагрев, м /т

Удельный расход киспорода, общий, м /т

19,2 7,6 7,6 7,6 7,6 7,6

7,6

7,6

Скорость роста температуры металла, С/мин

Время продувкн метаппа, мин.

22,0 23,0 23,0 24,0 24,0 23,5 23,0 23,0

10,6 11.00

lO 1О 1О 1 0 1О

990 830 79,0 76 0 75 О 760 800 85 0

1016366

I I т

Вес садки.кон- вертера, т

Вес чугуна, т 151,0

200 200

200

200 200

200 200

142,0 120

118 117 117 117

11 9,5, Вес метаппопома, т

83.49,0 58 0 80,0 80,5 82

Расход газа на нагрев, ьР/т 2,2

3,82 5,32 6,55 8,18 9,82 11,45 12,0

Расход киспорода на. нагрев, м /т 4,8

11,7 14,4

21,6 25,2 26,4

18,0

8,4

Кцспород общий, м /т 72 0

76,5 80,5 83,0

76,0

73,0 75,0 75,0

Средняя температура нагрева ме таппопома, С 250

730 730 730

420 680 700 720

8,0

6,0 6,0

6,0

6,0

7,0 6.5

46 45

45 45

Та бпида 3

Вес садки конвертера, т

200

200

200

200

200

200

Доля лома в метаппозавапке, % 40

40

41

Температура подогрева пома, C

720

690

690

720

700

700

Удепьный расход газа на нагрев, М /, 9,0

9,0

9,0

9,0

9,0

9,0

Общий 79, 8

На нагрев 1 9,8

85,8

79,5

82,8

79,2

19,8

19,8

19,8

19,8

Скорость роста тем.:.ературы. метапла,, С/мин

23,0

23,0

24,0

25,0

24,5, 23,0

Время продувки, мин.

10,0

11,0

9,9

9,95

9,95

Дпитепьност ь нагрева, мин

Дпитепьность ппавки, мин

Удельный расход

1 кислорода, м /т

79,5

1&,8

Таблица 2

1016366

200

120

110

120

116

760

700

800

830

5,0

10,5

19,2

7,6

12,0

99,9

76,0

85,2

82,5

На нагрев

26,4

39,9

1 6,72

23,1

9,8

10

Вес садки конвертера, т

Вес метаппопома, т — Вес чугуна, т

Средняя температура нао грева метаппопома, О С

Время нагрева метапполома, мин

Удепьный расход газа, м /т.Удепьный расход киспорода, м /т: Общий

Время продувки метаппа, мин

Продопжитепьность ппавки, мин .

12

Та бп.ид а 4

200 . 200

84 90

1016366

Составитель М. Кпюев

Редактор В. Данко Техред Т.Фанта Корректор М. Шароши

Заказ 3322/27 Тираж 568 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по депам нзобрете ннй н открытий

113035, Москва, Ж«38, Раушская наб., д. 4/8

Фнпиап ППП Патент, r., Ужгород, уп. Проектная, 4