Способ выплавки стали из твердой шихты в конверторе

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (51)4 С 21 С 5/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3780251/22-02 (22) 23.08.84 (46) 30.09,87. Бюл. № 36 (71) Днепропетровский металлургический институт им. Л.И.Брежнева и Научно †производственн объединение "Ту— лачермет" (72) В,И.Баптизманский, П,И.К)гов, Ю.Н.Борисов, С.З.Афонин, А,Г.Зубарев, В,А.Синельников, В.И.Трубавин, Б.M.Áîé÷åíêî, Г,С.Колганов и В,П,Черевко (53) 669.184.244,66 (088.8) (56) Патент США № 2729983, кл. С 21 С 5/28, )979.

Патент США № 4198230, кл. С 21 С 5/34, 1980. (54) (57) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ ИЗ

ТВЕРДОЙ ШИХТЫ В КОНВЕРТЕРЕ, включающий послойную загрузку металлолома и твердого энергоносителя, многостадийный нагрев, расплавление шихты путем подачи кислородсодержащего газа и топлива снизу и сверху до получения готовой стали, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения производительности конвертера и стойкости футеровки, на дно конвертера загружают 30-357 твердого энергоносителя и 50-607 общего расхода металлолома и производят нагрев при соотношении расходов кислорода снизу и сверху 1:(1,5-2,0), затем загружают

48-527 оставшегося металлолома и производят повторный нагрев при соотношении расходов кислорода 1:(0,9 — 1,О), причем суммарный расход кислорода на нагрев каждой порции шнхты составляет 15-25Х от общего расхода на плавку, после чего загружают оставшийся металлолом, энергоноситель и производят продувку ванны до получения го— товой стали.

1 13412

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к кислородноконвертерному способу выплавки стали.

Цель изобретения — повышение производительности конвертера и стойкос— ти его футеровки.

Исследованиями установлено, что производительность конвертера и стой- 10 кость футеровки зависят от режима нагрева металлолома, способа эавалки его и твердого энергоносителя, от соотношения расходов сверху и снизу, окислительного потенциала дутья. 15

Завалка в конвертер больших порций металлолома (больше 0,7 рабочеIo объема) осложняет процесс нагрева, особенно использование верхних фурм †горел. Наблюдаются большие потери кислорода и топлива с отходящими газами в связи с высоким расположением практически на срезе горловины фурмы.

Опыт работы промышленных конвер- 25 теров показывает, что основная масса металлолома, применяемого в конвертерном производстве, имеет насыпной вес меньше 1,0, что при переработке его в конвертере без жидкого чугуна З0 значительно («a 30 †5) снижает осадку конвертера и его производительH0 CTI..

Кроме того, при значительном заполнении полости конвертера металло35 ломом и в связи с этим малоэффективным верхним обогревом происходит зависание шихты вследствие нагрева и проплавления ее в нижних слоях, образуются свободные мосты из сварив- шегося металлолома. Поэтому целесообразно металлический лом загружать частями, с последующим прогревом каждой части лома, что позволяет иметь в рабочем пространстве конвертера свободный от металлолома объем и,следовательно, условия для эффективного нагрева его с использованием верхне— го обогрева.

УсI ановлено, что наиболее эффек- 50 тивно загружать лом тремя порциями, причем первая порция должна занимать примерно 50-607. общего расхода лома, загрузка менее 50 7 нецелесообразна, поскольку снижается производитель—

55 ность конвертера в связи со значительным увеличением массы последующих порпий металлолома, Кроме того, умент,шение массы первой порции при—

10 2 водит к значительному снижению коэффициента использования топлива, т ° к. уменьшается фильтрующая высота слоя лома. Масса второй порции металлолома определяется условиями нагрева первой порции, снижением уровня лома в конвертере, т.е, количеством освобожденного рабочего пространства конвертера. Как показали исследования, оптимальным является 48-527. от массы оставшегося лома. Загрузка меньше 487 оставшегося лома нецеле— сообразна, поскольку значительно увеличивается масса третьей части лома, что приводит к удлинению процесса нагрева всего лома, а в случае использования лома с малым насыпным весом — к удлинению времени завалки, что снижает производительность кснвертера.

Увеличение массы второй порции лома больше 527 значительно повышает уровень лома в конвертере, уменьшает свободный объем рабочего пространства меньШе оптимальных значений (меньше 0,3 рабочего объема), что снижает производительность конвертера, как это отмечалось выше.

Загрузка твердого энергоносителя двумя порциями в количестве 30-357 от заданного перед загрузкой лома и остального количества по ле загруэки всего металлолома позволяет улуч— шить процесс сжигания-его во время нагрева, а также уменьшить износ футеровки в донной части конвертера.

Загрузка твердого энергоносителя одной порции приводит к значитель-, ному локальному его размещению, что усложняет его сжигание и снижает производительность конвертера, к этому недостатку приводит также увеличение массы первой части твердого энергоносителя, больше 357. которого загружают на дно и более 707 — на поверхность лома.

При уменьшении количества твердого энергоносителя ниже 307 от заданного загружаемого на дно снижается эффективность нагрева нижних слоев шихты, что уменьшает производитель— ность конвертера, кроме того, повышаа— ется износ футеровки эа счет воздействия окислов железа.

Экспериментально установлено,что стойкость футеровки конвертера, его производительность зависит от режи134! 210

30 ма ввода кислорода во время нагрева лома, Подача кислородсодержащего газа с избытком кислорода более 50Х от

5 стехиометрического приводит к значительному переокислению лома, что снижает стойкость футеровки, при этом скорость снижения твердого энергоносителя не увеличивается, При умень- 10 шении избыточного кислорода ниже 407 от стехиометрического происходит снижение производительности конвертера, т.к, замедляется скорость сжигания твердого энергоносителя, 15

Изменение соотношения подаваемо— го кислорода на нагрев и продувку связано с характером сжигания твердого энергоносителя в эти периоды плав— ки. 20

Установлено, что максимальная производительность конвертера достигается при подаче кислорода снизу на первой стадии нагрева и при продувке в 1,5-2,0 раза ниже, чем свер- 25 ху, и составляет 0,9-1 0 на второй стадии нагрева.

Увеличение отношения расходов кислорода снизу и сверху более чем в

2,0 раза на первой стадии нагрева при продувке снижает производительность конвертера, в связи с плохим усвоением кислорода при его верхней подаче уменьшается стойкость футеровки в верхней части конвертера.

Уменьшение этого отношения меньше

1,5 приводит к значительному повышению окисленности лома в нижней части конвертера из-за запаздывания загора— ния твердого энергоносителя, что при- 40 водит к снижению стойкости футеров— ки, После загрузки второй порции металлического лома создаются условия, когда скорость горения твердого энер- 45 гоносителя достигает максимальных величин, для повышения производительности конвертера расход кислорода снизу целесообразно повысить, а сверху — снизить, т.е, уменьшить отношение расходов кислорода снизу и сверху. Однако уменьшение этого отношения меньше 0,9 не приводит к интенсификации процесса сжигания твердого энергоносителя, наблюдается увеличение угара железа и снижение стойкости футеровки, При отношении больше

1,0, с одной стороны, снижается скорость окисления твердого энергоноситоля в нижних слоях шихты, с другой стороны, имеются потери кислорода, подаваемого через верхне фурму, с отходящими газами, что в совокупности снижает производительность конвер— тера и стойкость футеровки.

Длительность нагрева лома в первой и второй стадиях определяется условиями усадки (опускания) лома в конвертере, что, в свою очередь, связано с температурой лома, Последняя зависит от количества тепла,внесенного в шихту при сжигании топлива и твердого энергоносителя.

Уменьшение расхода кислорода на нагрев шихты ниже. 157 от общего на плавку на первой и второй стадиях не обеспечивает достаточного прогрева лома и его усадку, что приводит во время загрузки следующей порции лома к значительному ухудшению условий нагрева шихты верхней фурмойгорелкой, что снижает производительность конвертера.

Повышение этого расхода более

25Х связано со значительным перегре— вом лома и опусканием его, Это снижает КИТ топлива, т.к. уменьшается высота фильтрующего слоя лома, повышается его температура и теплосодержание отходящих газов и, следова— тельно, снижается производительность конвертера.

Проведен ряд испытаний по предлагаемой технологии. Результаты проведенных испытаний приведены в таблице, Пример. В конвертер с рабочим объемом 0,72 м загрузили 19,5 кг угля марки АС (32,57 от общего расхода), 432 кг металлического лома с насыпным весом 1,0 т/м . В течение

3 мин производили нагрев шихты подачей кислорода и природного газа снизу и сверху. Расход кислорода снизу

1 м /мин, сверху — 1,75 м /мин (отно3 3 шение расходов составило 1:2), расход природного газа снизу

0,345 м /мин, сверху — 0,69 м /мин, что составило расход кислорода на

457 больше стехиометрического.

Затем завалили 240 кг металлолома с насыпным весом 1,1 т/мз и в течение 8 мин производили нагрев шихты подачей кислорода и природного газа снизу и сверху с одинаковыми расходами. Расход кислорода 1,5 м /мин, расход природного газа — 0,52 м /мин, 3

5 134121

Соотношение расходов снизу и сверху I 1. Затем загрузили еще 240 кг металлического лома и 40,5 кг угля

АС (67э57) и в течение 24 мин про5 дували ванну кислородом снизу с расходом I 0 м /мин, сверху — 2,0 м /мин °

Расход природного газа постепенно снижали, и через 14 мин и до конца продувки расход природного газа на Ið донные фурмы был 0,1 мэ/минт а последние 6 мин сверху подавали только кислород. Длительность плавки 40 мин.

ПроиэводнтелвILOC rL кг/ч

Рас ход футаровки огне упоров, кг/т стаюне

Раскоп

0l эа

II стад иэ/К от обеего

Отно° ение расхода От сверху/сни эу (11 стадие

Отноиениа расхода От сверху/ сии ау (продувка) Иэбы

ТоК

Оэ на

Фу мы горел ки, К

Количество угла AC на дне конвертера, кг/Т от обиего количества

Количество лома ха

Колич

° о лом на er порции кг!I стет. ход эа II тноход н,кг ение асхо° свару/сниэу

I стана) ад?, I cn

его одну порп!во, кг/аолх рабочего объема or обнего

П рот о тмп

I 01 8

8,1

40/ 50

1,0

1,О

645/0,90

60 60 1 ° О

Предлагаемый способ

24/20

24/20

1272

6,3

60 45 2 ° О

60 45 2 О

1,75

l9 5/32,5 432/0,60

1,О г/го

23/20

7,8

l,75

1,0

24/20 24/20

1215

6,7

2,0

l,75

60 45

60 45

l,0

24/20

24/20

1220

6,6

1,75

2,0

1,О

24/20

24/20

1 180

l,75

6,5

60 45 2,0

60 45 2,0

60 45 2,0

60 45 2,0

60 45 2 О

1,0

23/20

23/20

iI75

1,75

7,5

l,0 г)/го

23/20

1251

1,75

6,4

1,0

24/20

24/20

1,75

24/20

1262

6,4

I,0

24/20

l,75

1160

6,6

1,0

225,6/47 60 45

19,5/32,5 432/G,ÜG

24/20

6,8

- l 190

2,0

1,75

24/20

1,0

19,5/ 32,5

19,5/32,5

19,5/32,5

25/20

1240

432!0,60

432/О,ЬО

432!О,ЬО

1,75

25/ 20

60 45

2,0

Ь,S

1,0

24/20

24/20

24/20

1,75

60 45 2,0

1235

6,6

1,О

ЬЬ. 45

2,0

24/20

1210

1,75

6,7

1,0

19,5/32,5 432/О,ЬО

24/20

24/20

35 2,0

45 2,0

50 2,0

52 2,0

l,0

1,75

1 170

Ь,t

1260

19,5/32,5

19,5/32,5

19.5/32,5

19,5!32,5

19,5/32,5

432!О,ЬО

432/0,60

432/0,60

43270 ЬO

32!(1,60

1,75 23/20

23/20

ЬО

6,7

1,О

l,0

23/20

23/20

1270

l,75

ЬО

6,9 г3/го

23/ 20

1,75

1гьо

l,G

7,9

ЬО

24/20

1,75

1,75

24/20

24/20

24/20

24/20

1260

l,0

7,8

45 1,80

45 2,20

1,75

24/20

24/20

24/20

1240

7,1

l,0

1 9, 5! 32, 5 4 32!О 60

1,0

1,75

1245

7,0

I9,5/32,5

l9,5/32,5

l9,5/3!,5

19,5/ 32,5

19,5/ 32,5

19, 5/3?,5

19,5/32,5

432/О,ЬО ч32/О,ЬО

432!0,60

432!0,6О

432!0,60 ч32/0,60

432/0,60

ЬО

2,30

l,75

1,0

1190

7,0

2,0

23/20

23? 20

0,85

l,75

1260

7,6

l,75 23/20 23/20

ЬО

2,0

0,90

1285

7,0

1,10 1,75 24/20

ЬО

2,00

24/20

1245

6,9

240/50

2,0

1,75

25/20

25/20

l,l5

I 190

Ь,S

240! 50

240/50

240/50

240/50

2,0

24/20

1,0

1,45

24/20

1260

7,9

2,0

l,0

I,50

24/20

24/20

1гьо

7,0

19,5/32 ° 5 432/О,ЬО

19,5/32,5 412!О,ЬО

2,0

24/20

l,0

2,00

24/20

1255

7,1

ЬО

2,0

I,0

2 ° 10

24/20

24/20

1200

7 ° О

16,8/28,0

l8 0/30,0

2I,0/35,0

22,5/37,5

19,5/22,5

l9,5/32,5

13,5/32,5

19.5/32,5

432/0,60

432/О,ЬО

432/0,60

432/0,60

324/0,45

456!0,50

504!0,70

540/0,75

240/50

240/50

240/50

240/50

240/50

294!50

278/50

204/50

186/50

230/48

250!52

254! 53

240/50

240/50

240/50

240!50

2 О/50

240/50

240/50

?40/50

240/50

240/50

2 О!50

Суммарный расход кислорода составил

120 м . выход стали 848 кг, Проиэвоэ ф дительн(рсть конвертера 1272 кr/÷.

Показатели плавок при граничных значениях параметров, выше и ниже

I их, а также по прототипу представлены в таблице, Использование предлагаемой технологии по сравнению с базовой позволяет повысить производительность конвертера на 20Х и снизить расход огнеупоров на 1,8 кг на 1 т стали.

Продолжение таблицы

I 341210

7 2 3 4 5 6 7 9 ю 51 12 г,о 1,0

Ь,В

1,75 I5,6/ 13 24/20

240/50 60 45

1190

240/50 ЬО 45 . 2,0 1,0

I,75 16/ 15

I,75 30/25

24/20

l235

6,9

1255

1,0

240/50 60 45

6,7

24/20

2,0

6,7

432/0,60

19, 5/ 32, 5

I,75 33 ° 6/2Ь 24/20

1220

2,0

l,0

1,75 г4/го

19,5/32,5 432/0,60

15,6/13

Ь,9

2,0

1,0

1205

19,\/32,5

1,О 1,75 24/20

432/0,60

16/15 б,&

I 250

2 О

30/25 1260

33,6/29 1265

1,75 24/20

1,75 24/20

19 ° 5/32,5 432/0,60 240/50

6,7

1,0

2 ° О

19 ° 5/32, 5 4 32/О 60

Ь,d

240/50

2 ° О

1,О

Редактор M. Циткина

Заказ 4402/31

Тираж 549 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по дедам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/ 5

Производственно †полиграфическ предприятие, r.ужгород, ул,Проектная, 4

19,5/32,5 432/0,60

19,5/32,5 432/0,60

19,5/32,5 432/0,60

240/50

240/50

240/50

60 45

60 45

ЬО 45

60 45

60 45

Составитель М.Прибавкин

Темред M.Õîäàíè÷ Корректор Л,Пилипенко