Способ выплавки стали

 

СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ, преимущественно металлического лома, в конвертере с комбинированным дутьем , включающий завалку лома, его нагрев и расплавление посредством сжигания углеводородного и твердого топлива, отличающийся тем, что, с целью снижения расхода топлива и уменьшения капитальных затрат, после завалки лома и по ходу его нагрева и расплавления загружают автомобильные шины в количестве 10-15 кг на 1 т лома, причем загрузку ведут порциями по 5-15 кг/т с интервалом в 5-10 мин, при этом расход кислорода увеличивают на 0,81 ,2 нм на 1 кг шин через 1-2 мин после их загрузки на период 3-5 мин.

СОЮЗ COBKTCHHX

OUNUNOI

РЕСПУБЛИК ае ав @у С 21 С 5/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н AOTOOOIIOMV СВИДВТВВВГВМ

OOOI

O h i!}

ГООЩЦМУСТИИНКЫЙ ЙОМИТЕТ СССР в в В в (21) 3636723/22-02 (22) 25.08.83 (46) 23.11.84. Бюл. N 43 (72) Г.С.Колганов, С.С.Волков, Ю.А.Руднев, Б.М.Костяной и В.ГвМизин (71) Научно-производственное объединение "Тулачермет". (53) 669.184(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 721009, кл. С 21 В 3/02,.1977.

2. Патент ФРГ В 2816543, кл. С 21 С 5/28, 1979. (54)(57) СПОСОБ ВЪ|ПЛАВКИ СТАЛИ, преимущественно металлического лома, в конвертере с комбинированным дутьем, включающий завалку лома, его нагрев и расплавление посредством сжигания углеводородного и твердого топлива, отличающийся тем, что, с целью снижения расхода топлива и уменьшения капитальных затрат, после завалки лома и по ходу его нагрева и расплавления загружают автомобильные шины в количестве

10-15 кг на 1 т лома, причем загрузку ведут порциями по 5-15 кг/т с ин. тервалом в 5-10 мин, при этом расход кислорода увеличивают на 0,81,2 нм на 1 кг шин через 1-2 мин после их загрузки на период 3-5 мин..

Я

ЬР

Сд

Ю (Дв

1125258

2 дое топливо, например кокс, графит, антрацит и т.п. Кислород поступает но центральным каналам фурм. После расплавления шихты донные фурмы используются для рафинирования рае- плава, а углеводородное топливо по отношению к кислороду выполняет роль защитной среды, предотвращающей разрушение фурм $2) .

10 Недостатками известного способа являются высокий расход топлива и значительные капитальные затраты.

Это связано с тем, что по щелевым каналам кислородно-топливных фурм приходится подавать как газо- образное, так и жидкое топливо.

Так как использование газообразного топлива в качестве защитной среды более технологично по срав"

20 нению с жидким топливом, то обычно щелевые каналы фурм рассчитывают на подачу газообразного топлива в количестве З-lO_#_ от расхода кис,лорода. Однако при использовании

25 фурм в качестве горелок, т.е. во. время нагрева.и расплавления мео- таллолома, подачу топлиВа по щелевым каналам приходится увеличивать. Возможности же увеличения расхода газа по щелевым каналам ограничены их недостаточной пропускной способностью. Для того,чтобы увеличить подачу энергоносителей.при4 ходится по щелевым каналам подавать жидкое топливо. Тем менее количество

5 жидкого топлива, вводимого вместе с кислородом через фурмы, является недостаточным. Поэтому по ходу прогре1 ва лома приходится дополнительно вводить в конвертер жидкое .топливо . посредством специальной трубы, кото-. рую вставляют в, выпускное отверстие .

Использование жидкого топлива ослож.няет процесс, ухудшает ега технологичность, так как для его транспортировки помимо газопроводов необходимы дополнительные трубопроводы, насосы, .подогреватели, а также соответствующая регулирующая и запорная аппаратура, необходима надежная. система переключения подач с.газа на жидкое топливо, и наоборот. Следует иметь в ви9

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к области . производства стали в конвертерах, в особенности прн работе на шихте иэ )ООХ скрапа, кроме того, оно связано с утилизацией отходов резины, в частности, изношенных автомобильных шин.

Большая .часть отходов автомобильных покрышек в настоящее время не утилизируется, а выбрасывается на свалки или накапливается непос-редственно около мест потребления (на предприятиях, в колхозах и т.п.) что приводит к загрязнению окружающей среды, например, при сжигании шин на открытом воздухе. Известны и другие способы уничтожения изно,шенных покрышек, однако большинство из них требует создания специального оборудования и дополнительных капитальных затрат, кроме того, эти способы не решают задачи вторичного использования в промышленности ценных веществ, содержащихся в отходах °

Известен способ использования изн шенных автомобильных шин в качестве ,металлургического топлива в доменной плавке QI) .

Недостатком способа является то. что он не приспособлен для использования в области кислородно-конверторного производства стали применительно к технологии выплавки стали.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ выплавки стали в конвертере с комбинированным дутьем, включающий завалку дома его нагрев и расплавление посредством сжигания углеводородного и твердого топлива.

Согласно известному способу загруженные в конвертер .твердые железосодержащие материалы, в частности скрап, нагревают и расплавляют в конвертере с донными и боковыми кислородно-топливными фурмами.

В период нагрева и расплавления кис- 50 лородно-топливные фурмы работают как горелки. Через них по щелевым каналам подается повьппенное количество углеводородсодержащего топлива и кислород. По ходу нагрева и расплав-.55 ления лома в конвертер дают также дополнительное жидкое топливо посредством специальной трубы и тверду и то, что жидкое топливо дефицитно и цены на него постоянно повышаются, а поэтому потребление его следует ограничивать.

Целью изобретения является снижение расхода топлива и уменьшение капитальных. затрат.

) I 25258

Указанная цель достигается тем, что согласно способу выплавки стали, . преимущественно металлического лома, в конвертере с комбинированным дутьем, включающему эавалку лома, его нагрев и расплавление посредством сжигания углеводородного и твердого топлива, после завалки лома и по ходу его нагрева и расплавления загружают автомобильные шины в количестве IO- 10

15 кг íà-1 т лома, причем загрузку ведут порциямн по 5-15 кг/т с интер-. валом в 5-10 мнн, при,.этом расход кислорода увеличивают на 0,8-1,2 нм.. на 1 кг шин через 1-2 мии после их загрузки на период 3-5 мин.

Сущность изобретения заключается в том, .что шины в среднем иа 93-95Х состоят из резиновой основы с содержанием 2 3Х хлопчатобумажного 2й или капронового корда, или около

5Х металлокорда. Корд не является вредной примесью: хлопчатобумажный и капроновый при сгорании дают тепло, а металлический увеличивает вы- 25. ход стали. Резиновая основа на 91-.

96Х состоит из каучука с общей формулой (С5НВ) и теплотворной спосоС ностью 34000-36000 кДж/кг. Таким образом, при сгорании 1 кг шин ЗО, выделяется 28700-34000 кДж тепла.

По теплотворной способности шины превосходят антрацит (2700030000 кДж/кг) и несколько уступают мазуту (38000-41000 кДж/кг). Золь35 ность материала шин составляет 0,20,5Х, т.е. в 40-100 раз меньше зольности применяемых углей, и существен.його влияния на конвертерный процесс не оказывает.

Добавка шин в конвертер после окончания завалки металлслома и, подачи окислительного дутья, например кислорода, обеспечивает выделе. ние больших. количеств тепла. Вслед. ствие высокой теплотворной способ ности сжигание шин практически равноценно сжиганию жидкого топлива.

В соответствии с этим расход шнн на плавку (по, весу) устанавливается 56 примерно таким, как и расход жидкого топлива, т.е. 10-50 кг/т заваленного металлолома.При расходе шнн менее 10 кг/т эффект от их исполэоваиия в, качестве концентрированного энергоно- 55 сителянезначителен и не сказывает—

:ся на сокращении продолжительности нагрева и расплавления лома, а следовательно, и всей плавки. Более вы" сокий расход шин (более 50 iver/ò металлолома) является излишним по тепловому балансу процесса, учитывая что помимо шин необходимо использовать также газообразное (поступающее по фурмам) и твердое углеродис- . тое топливо.

Горение шин в отличие от горения твердого топлива, такого, как кокс или антрацит, начинается практически сразу же после его загрузки в конвертер, одкако при этом проис ходит пиролитнческое разложение резины с интенсивным выделением газообразных углеводородов, в основном метана. Вследствие выделения большого количества горючих газов, а также ограниченного тепловосприятия загруженного металлолома загрузка шин производится рассредоточенно порциями по 5-15 кг/т металлолома через каждые 5-10 мин продувки. Укаэанное количество изношенных шин выбрано с учетом тепловосприятия металлолома, находящегося в конвертере, и воэможностей дутьевых устройств, обеспечивающих подачу окислителей, необходимых для сжигания выделяющихся га. зов. Максимальное выделение горючих газов, образующихся при пиролитическом разложении материала щик, происходит через 1-2 мин непосредственно после загрузки шин и сохраняется на этом уровне в течение последующих 3-5 мин, поэтому в эти моменты необходимо увеличивать подачу окислителя для сжигания выделяющихся газов. Согласно предложенному.расход окислительных газов по сравнению с предшествующим периодом необходимо. увеличивать из расчета 0 8Ъ

Ф

l,2 нм кислорода íà t кг загруженных шии. Через примерно 5 мин после загрузки шин выделение газов вследствие их разложения значительно уменьшается, поэтому в конвертер можно загружать очередную порцию шии.

При повышенном количестве резиновых отходов в загружаемой порции (15 кг/т металлолома) длительность их сгорания возрастает до 10 мин.

Следовательно, промежуток времени между. загрузками очередных порций шин в соответствии с предлагаемым способом составляет интервал в 5-.

10 мин.

С учетом лучшего тепловосприятия находящегося в конвертере металло1125258 лома при относительно низкой температуре его нагрева загрузку шин в кон вертер предпочтительно производить на ранней стадии нагрева, т.е. непое1 редственно после окончания завалки. 5

Размеры конвертера позволяют загружать в него практически неизмельченные шины, поэтому в предлагаемом способе оговаривается режим загрузки отдельными порциями. При организации

l0 разделки шин, что потребует дополнительных капитальных затрат, изношенные покрышки можно измельчать, например, до размера кусков в пределах 0,3I,0 кг. В этом случае загрузку измель-15 ченного материала можно производить более или менее равномерно по ходу нагрева и расплавления твердой металлошихты, однако желательно давать его в начальный период, т.е. при нагреве 20 массы лома до 1400-1500 С. Расход

0 кислорода при такой загрузке следует увеличивать в соответствии с указанным вьппе соотношением (0,8-1,2 нм

02/ кг отходов), распределяя это до- 25 полнительное количество кислорода равномерно на период загрузки отходов и заканчивая через 3-5 мин после загрузки последней порции отходов. 30

Пример I . В 10-тонный конвертер с тремя данными и двумя боковыми кислородно-топливными фурмами, а также верхней водоохлаждаемой кисло — З5 родной фурмой загрузили 10,5 т легковесного скрапа (пакеты, высечка, арматурное железо). Перед этим на дно дали 0,5 т извести.По окончании завалки лома, непосредственно перед

40 поворотом в вертикальное положение, в конвертер дали резиновые отходы в виде изношенных автомобильных шин в количестве 110 KF (10 кг/т металлошихты). Подогрев начали прн подаче через донные фурмы 20 м /мин

45 кислорода и 10 м /мин природного газа, через боковые фурми поступало 10 м /мин кислорода и 5 м /мин природного газа. По истечении 1 мин подачу кислорода иа боковые фурмы

50 увеличили до 20 м /мин и дополнительно ввели в рабочее пространство конвертера водоохлаждаемую кислородную фурму, по которой поступало

12,5 м /мин кислорода. В начале б-ой.55 минуты подачу кислорода для дожигания газов, выделяющихся в результате ,пиролитического разложения резины, прекратили. По сравнению.с обычной технологией за 4 мин на дожигание выделяющихся иэ шин горючих газов . израсходовали (10+12,5) ° 4 и 90 м5 кислорода, т.е. 90 : 110 0,80 м кислорода на каждый килограмм резиновых отходов. Далее нагрев и расплавление лома осуществляли обычным способом. На 6-ой минуте в конвертер загрузили 300 кг каменного угля. По донным фурмам теперь поступало 30 м /мин воздуха, обогащенного кислородом до 477, и 10 м /мин природного газа, а по боковым фурмам кислород и природный газ соответствен но 10-5 м /мин. Через кислородную фурму подавали 10 м /мин кислорода.

На 15-ой минуте в конвертер загрузили еще 200 кг каменного угля, а через одну минуту 200 кг извести.

При этом по донным фурмам расходовали 20 м /мин кислорода и IO .м /мин природного газа, по боковым соответственно 10 и 5 м /мин кислорода .и природного газа.

В начале 20-ой минуты перешли на рафинирующую продувку, уменьшив расход природного газа на донные фурмы до 3,0 м /мин, сохранив прежний расход кислорода 20 м /мин. По боко9 вым фурмам поступало 10 м /мин кислорода и 5 м /мин природного газа, по верхней фурме 10 м /мин кислорода. Через 6 мин продувку прекратили.

Температура металла при повалке составила 1640 С. После отбора пробы о и замера температуры металл слили в раэливочный ковш. Вес жидкой стали составил 2,3 т. Ее химсостав, 7:

С 0,04; Ип 0,02, $ 0,028, P 0,011.

Пример 2. В 10-тонный конвертер, оборудованный теми же дутьевыми устройствами, загрузили 0;5 т извести, 9,8 т тяжеловесного лома и 150 кг (15 кг/т) резиновых отходов в виде изношенных автомобильных покрьппек. Прогрев начали при тех же режимах подачи кислорода и природного газа по донным и боковым топливно-кислородным фурмам. С момента интенсивного выделения образующихся вследствие разложения резиновых отходов, начиная с I мин 50 с, подачу кислорода увеличили fB 25 м /мин (дополнительно 10 м /мин по боковым фурмам и 15 м по верхней кислородной фурме). За 5 последующих минут в конвертер дополнительно поступило

125 м кислорода, т.е. 0,83 м /кг

1125258 шин. Через 8 мин от начала подогре-, ва и загрузки первой порции отходов конвертер повалили и загрузили .еще

160 кг (ъ15 кг/т) шин. Для их сжигания дополнительно к обычным

1расходам кислорода и топлива в течение. 5 мин подали 150 м кислорода или 1,0 м /кг шин.. Дополнительный кислород по .тупал с 10-ой мийуты от начала подачи дутья, т. е. lмин.- 10 спустя после загрузки шнн. На 15-ой ,минуте в конвертер загрузили 350 кг каменноугольного штыба и 200 кг извести, повалили конвертер и загрузили еще 150 (15 кг/т) автомобильных шин.

Интервал между присадками шин 6 мин. .Через 1 мин 30 с после загрузки шин подачу .кислорода увеличили на

35 м /мин (10 м †.через боковые фурмы, 15 м — через верхнюю фурму

9 и 5 м — через донные фурмы). В течение последующих 5 мин подали дополни. - тельно 175 м кислорода или 1,20 я1/кг шин.

Через 23 мин от начала дутья пере-25 шли на рафинирующую.продувку при вдувании через донные фурмы 25 м /мин кислорода, снизив расход природного газа до уровня, обеспечивающего защиту фурм от разрушения, -3 м/мин .

Длительность рафинирования составила 9. мин,по истечении которых температура металла достигла 1610 С. Мео талл содержал, 7: С 0,03, Мп 0,10, S 0,024, P 0,008. Для подогрева расплава его после промежуточной повалки додували еще 2 мин и выпустили при 1630 С. Длительность дутья

34 мин. Состаь металла. Х: С 0,04, Мп 0,05, S 0,022, P 0,007. Вес жидкой стали 9,2 т. На плавку израсхо40 довано 460.кг изношенных автомобильных шин, или 50 кг/т металлошихты, а также 350 кг каменноугольного штыба.

45 . Пример 3. В тот же конвер.тер загрузили на дно 500 кг извести, 9,9 т среднегабаритного лома и 1 00 кг (10 кг/т шихты) автомобильных шин. Через 2 мин после начала 50 периода прогрева подачей топлива н окислителя согласно обычному дутьевому режиму расход кислорода увеличили на 25 м /мин (10 м /мин на боковые фурмы и 15 м /мин по верхней.фурме). Дожигание вели в течение 4 мин, израсходовав 100. м 5 кислорода или 1,0 кг /т шин. 1

Следующая присадка шин (100 кг лли 10 кг/кг лома) произведена по истечении 6 мин 30 с, а расход кислорода через l мин 30 с после загрузки шин в течение 3,5 мин 8 мин— .li мин 30 с бып увеличен на

30 м /мин. Всего на дожигание выделяющихся газов израсходовано 105 м кислорода, т.е. 1,05 м /кг щнн.. На

12-ой минуте в конвертер присадили

250 кг каменноугольного штыба. После . этого (5 мин 30 с после предыдущей присадки) загрузили еще 50 кг шин (5 кг/т металлошихты) и через 1 мин прдавали увеличенный на 13,5 м /мин расход кислорода. В течение 3 мин (13-16 мин) подали 40 м /кислорода или, 0,8 м /кг шин. На 17-ой минуте дали 200 кг камениоугольного штыба и 200 кг извести.

Длительность подачи дутья на плавке составила 30 мин и еще 1,5 мин додувки. На плавку израсходовано всего 250 кг (25,0 кг/т металлошихты) резиновых отходов в виде. шин н 450 кг каменного угля.

Приведенные примеры достаточно ,характеризуют последовательность технологических приемов конвертерной плавки на шихте из 1003.лома при использовании в качестве топлива изношенных автомобильных шин.

При добавке резиновых отходов сокращается расход каменного угля.

В соответствии с имеющимися данными использование шии в количестве 1050 кг/т металлолома позволяет экономить эквивалентное количество каменного угля. При цене антрацита, применяемого на конвертерных плавках, 25 руб/т следует ожидать снижения себестоимости на 0,25 — 1,25 py6/ò или 0,3-1,4 руб/т стали (при выходе годного около 90X).

Экономический эффект. окажется более высоким, если иметь в виду, что применение изношенных автомобильных шин имеет целью исключить использование жидкого топлива. Эффективность в этом плане определяется также повышением технологичности процесса и снижением его капиталлоемкос" ти, так как отпадает необходимость использования сложного оборудования для подачи жидкого топлива в конвертер.

)125258

)О

Составитель А.Тимофеев

Техред Т.Маточка Корректор М.Розман

Редактор Т.Кугрышева

Заказ 8437/}9 Тирах 539 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I13О35, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Филиал ПИП "Патент", r.Ужгород, ул.Проектная, 4

Наряду с повышением эффективности ,конвертерного производства при рабо,те в соответствии с изобретением экокомично решается также проблема переработки резиновых отходов, загрязняющих окружающую среду.