Способ непрерывного предварительного нагрева шихтовых материалов для сталеплавильной печи и установка для его осуществления

 

Изобретение относится к сталеплавильному производству ,в частности, к технологии непрерывного предварительного нагрева шихтовых материалов и оборудованию для ее осуществления. Цель изобретения - повышение эффективности нагрева шихтовых материалов. Способ непрерывного предварительного нагрева шихтовых материалов для сталеплавильной печи включает непрерывное пропускание шихтовых материалов через нагревательный туннель с горелками, удаление продуктов горения, пропускание горячих реакционных газов над шихтовыми материалами и разгрузку последних непрерывно и непосредственно в сталеплавильную печь. Динамическим газовым затвором осуществляют поддержание неокислительной атмосферы в нагревательной печи, а пламя газовых горелок направляют на поверхность шихтовых материалов, причем часть нагревательного туннеля, контактирующего с шихтовыми материалами, охлаждают пропусканием воздуха. Технология реализуется установкой, содержащей нагревательную туннельную печь с входным и выходным концами, опорные средства, средства для подвода тепла внутрь нагревательной туннельной печи, средство для ввода горячих печных газов и средства для удаления отходящих газов из нагревательного туннеля. Нагревательная туннельная печь снабжена непрерывным транспортным средством и кожухом, газозатворными средствами на входном конце и разгрузочным устройством на выходном конце нагревательного туннеля, а опорные средства снабжены продольными затворами, расположенными параллельно направлению движения транспортного средства. 2 с. и 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

СООЗ СОЕЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК рЖОЮЗНАп

"0 c- r(A

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К IlATEHTY

2. Ь (pl

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4028348/23-02 (22) 15. 10.86 (31) 787959 (32) 16. 10,85 (33) US (46) 07.07.89,. Бюп. У 25 (7 1) Интерстил Текнолоджи, Инк. .(vs) (72) Д кон Александр Вэлломи (US) (53) 669 .04(088 .8) (56) Патент СССР У 721010, кл. С 21 В 13/14, 1975. (54) СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО НАГРЕВА ШИХТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ

ДЛЯ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОЙ ПЕЧИ И УСТАНОВКА

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к сталеплавильному производству, в частности к технологии непрерывного предварительного нагрева шихтовых материалов и оборудованию для ее осуществления. Цель изобретения — повышение эффективности нагрева шихтовых, материалов. Способ непрерывного предварительного нагрева шихтовых материалов для сталеплавильной печи включает непрерывное пропускание шихтовых материалов через нагревательный туннель с горелками, удаление продуктов горения, пропускание горячих

Изобретение относится к сталепла- вильному производству, в частности к технологии непрерывного предварительного нагрева шихтовых материалов и оборудованию для ее осуществления.

SU„„1493114 А3

so 4 С 21 С 7/00, F 27 Р 13/00 реакционных газов над шихтовыми материалами и разгрузку последних непрерывно и непосредственно в стале ппавильную печь. Динамическим газо вым затвором осуществляют поддерга" ние неокислительной атмосферы в нагревательной печи, а пламя газовых горелок направляют на поверхность шихтовых материалов, причем часть нагревательного туннеля, контактирующего с шихтовыми материалами, охлалдают пропусканием воздуха. Техно.1 логия реализуется установкой, содержащей нагревательную туннельную печь с входным и выходным концами, опорные средства, средства для подвода тепла внутрь нагревательной туннельной печи, средство для ввода горячих печных газов и, средства для удаления отходящих газов иэ нагревательного туннеля. Нагреватель ная туннепьная печь снабжена непрерывным транспортным средством и ко- . жухом, газоэатворными средствами на, входном конце и разгрузочным устройством на выходном конце нагревательного туннеля, а опорные средства снабжены продольными затворамн, расположенными параллельно направлению движения транспортного средства. 2 с. и 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

Цель изобретения — повышение эффективности нагрева шихтовых материалов, Предлагаемое техническое решение показано на примере электрической

1493114 дуговой сталеплавильной печи, однако подобные результаты могут быть достигнуты с любой другой электрической сталеплавильной печью вклю-, 1

5 чая, беэ ограничения, плазменные и индукционные печи.

Согласно изобретению лом, железо прямого восстановления, шпакообразователи и легирующие материалы пред- 1О варительно нагревают и непрерывно подают в электрическую дуговую печь.

Применяют вспененный шлак, при этом выпуск плавки иэ печи производится периодически и только частично беэ удаления электродов, таким образом, электроды остаются на полной мощно.сти во время непрерывной загрузки, рафинировании (которое осуществляется непрерывно) и выпуска металла (периодически). Выпуск плавки производится посредством ограниченного наклона печи, обычно под углом наклона не более 15 от вертикали.

Изобретение касается способа и 25 установки для непрерывного предварительного нагрева материалов шихты для непрерывного рафинирования стали. Железосодержащий лом в дробленой, измельченной или гранулирован- <> ной формах, железо прямого восстановления, промышленный лом или их смеси составляют составную часть шихты, которая проходит непрерывно через камеру предварительного нагре35 ва. Тепло создается горелками, ус" тановленными в соде камеры непосредственно под шихтой. Дополнительное тепло может создаваться горячими отходящими газами иэ плавильной печи, проходящими над шихтой. Во время предварительного нагрева под шихтой пропускают хрлодный газ для предварительного нагрева воздуха и для его использования для горения в горелках, а также для охлаждения части конвейера, находящегося в контакте с шихтой.

На фиг. 1 показана схематично электрическая дуговая печь и соответствующее оборудование;на фиг.2

5( конструкция нагревателя для предварительного нагрева шихты, продольный разрез; на фиг.3 и 4 — другие конструкции нагревателя;на фиг.5 разрез А-А на фиг.2.

Электрическая дуговая сталепла— вильная печь 1 имеет три электрода

2, выступаюшие вниз в печь. Ток к этим электродам подается от трансформатора (или источника питания) 3.

Для загрузки в печь шихтовых материалов, как металлических, применяют закрытый канал 4, предпочтительно вибрирующий канал .

Желоб 5, расположенный эа каналом 4, также закрыт и содержит горелку 6 для предварительного нагрева материала шихты и сжигания горючих веществ. Желоб представляет собой преимущественно водоохлаждаемый канал. Канал 4 закрыт сегментированным огнеупором 7 для образования канала для отходящих печных газов, причем канал действует как туннель или зона для предварительного нагрева.

Внутри или на выходе иэ туннеля установлен датчик 8 кислорода для определения содержания кислорода в отходящих газа, проходящих через туннель, для поддержания сходящего газа восстановительного типа и исключения повторного окисления шихты.

Для удаления шпака на тележке 9, смонтированной на рельсах, установлен шлаковый ковш 10, который перемещается в позицию выпуска плака и из нее, а для выпуска плавки на передаточной тележке 11 установлен стальной ковш 12 для перемещения в позицию выпуска плавки, в позицию обработки стали в ковше и в позицию разливки. Металл иэ ковша можно pasливать непосредственно в установку

13 для непрерывного литья.

Установка для обработки сырья включает позицию для приема лома, эоны или бункера и т.д. для разделения скрапа и подвижный кран для загрузки сырья в установку для поточной переработки ..ома или к механическим ножницам. Иэ установки для поточной перерабзт.,и лома или ножниц скрап разгружается на конвейер, который герецает небольшие части сегрегированного скгапа на соответствующие участки и т.д. для хранения разделенного скрапа.

Для загрузки материала с позиций хранения в кан; л 4 предусмотрен другой кран. Как было указано дробление и резка скрапа требуется только для небольших печей. Конвейер входит в туннель через динамическое газовое уплотнение 14, Система для

5 1 обработки rasa соединена с туннелем вблизи газового уплотнения 14 °

Система обработки горячих отходящих газов включает соединение с туннелем, котел 15, камеру пылеуловителя с тканевыми фильтрами 16, вытяжную трубу 17 и соответствующие трубопроводы. Труба 18,соединяющая газопровод 19 между котлом и камерой пылеуловителя, подает газ для газового уплотнения на входе в туннель °

Высокое давление для динамического уплотнения может также создаваться дымовым газом от одной или нескольких горелок 20. Горелка 21, установленная в гаэоотводе 22, нагревает и плавит частицы внутри газа, которые затем осаждаются в шлаковой яме 23. Внутри гаэоотвода, ведущего из туннеля, установлен кислородный датчик 24 для определения соотношения топлива и воздуха, необходимого горелке 21 для полного сжигания отходящих газов.

Печь 1, хотя она показана как трехфаэная электрическая дуговая печь, может представлять собой электрическую печь постоянного тока, плазменную печь или индукционную печь.

До настоящего времени технология выпуска плавки не позволяла осуществлять непрерывную плавку в течение полного 24-часового периода. Изо бретение позволяет проводить непрерывную загрузку и рафинирование металла при полной мощности печи путем наклона печи под углом не свыо ше 15 для выпуска шлака и плавки.

Чтобы можно было осуществлять непрерывную работу при полной мощности печи с электродами, находящимися в контакте с ванной и беэ повреждения днища печи, внутри печи поддерживают зеркало расплавленного металла, имеющее объем, примерно равный объему расплавленного металла, удаленного во время каждого выпуска плавки. То есть после выпуска плавки должно оставаться зеркало расплавленного металла размером, составляющим примерно 40-50Х максимальной высоты ванны;

На фиг.3 показан пример предпочтительной конструкции нагревателя для предварительного нагрева шихты, при этом вибрирующий канал 4 действует как конвейер. Динамическое

493114 6 уплотнение 14 на входе материала на конвейер образовано камерой, имеющей одну или несколько горелок 20

5 для поддержания достаточного давления внутри уплотняющей камеры и для исключения утечки нару:киого воздуха внутри камеры. Для образования динамического уплотнения можно

1р также применять гаэ под давлением, образующийся во время горения. Множество горелок 25 установлено через интервалы внутри огнеупорного туннеля или крьппки для подачи тепла к

15 шихте. Отходящие газы иэ печи 1 входят в огнеупорный туннель через отверстие 26 для разгрузки материала ° Охлаждающий воздух для вибрирующего канала 4 вводят через воэдухо-.

2р эаборник 27, при этом воздух проходит под прокладкой вибрирующего канала 4, через воэдуховод 28, при чем воздух движется в направлении передающего материала. Нагретый

25 воздух удаляется через воздухоотвод

29 и используется как воздух для горения в горелках 20 и 25. В такой конструкции печные отходящие газы обеспечивают тепло для нагревателя предварительного нагрева шихты двумя способами: во-первых, за счет конвекции, когда газы проходят над шихтой, и, во-вторых, эа счет высвобождения дополнительного тепла во время горения, когда окись углерода и углеводороды внутри печных отходящих газов сжигаются, обеспечивая дополнительное топливо для пламени горелок.

4р Конструкция, показанная на фиг.З, имеет динамическое уплотнение 14 на входе материала в нагреватель для предварительного нагрева пихты, и другое динамическое уплотнение 30

45 на выходе материала, который проходит в печь 1. Печные отходящие газы вводят в нагреватель предварительного нагрева шихты через проход 31 для отходящих газов. Горячие газы удаляются иэ нагревателя предварительного.

° нагрева шихты в камеру пыпеуловителя с тканевыми фильтрами через газоотвод 22. В этой конструкции свежий холодный воздух вводится под

55 конвейером через воздухозаборник

27 для свежего холодного воздуха, при этом он проходит по воздухоотводу 28 и выходит через воздухоотвод 29 для горячих газов.

1493114

Устройство, показанное на фиг.4, имеет конструкцию, подобную конструкции устройства на фиг.3. Однако в этом устройстве отходящие печные газы не вводятся в туннель. Все теп" ло образуется горелками 20 и 25, а продукты горения иэ горелок удаляются через о6а газоотвода 22 и 31 для

raза в камеру пылесборника. Воздухозаборник 27 для свежего холодного воздуха расположен на входе материала в конвейер, при этом нагретый воздух удаляется по трубопроводу 29. 15

Сечейие нагревателя для предварительного нагрева шихты, представленного на фиг.5, показывает многие детали устройства. Основание 32 несет стандартный вибрирующий меха- 20 ниэм 33, на котором закреплена опора 34 для вибрирующего канала. Прокладка вибрирующего канала 4, которая предпочтительно изготовлена из нержавеющей стали, имеет фланцы 25

35, лежащие на верхней опоре 34. Кроме того, рельсы или балки 36 обеспечивают дополнительную опору для транспортировочного канала, а также образуют зазор или проход для продольного направления через него воздуха для охлаждения канала 4. Крышка из огнеупорного блока образует верхнюю часть туннеля для конвейера.

Крышка является съемной для обеспечения доступа к конвейеру. Внутри огнеупорной крышки находится одна или несколько горелок 25. Крышка удерживается стойками 37. Опора 34 конвейера имеет прикрепленный к ней канал 38 для воды, который имеет доступ снаружи нагревателя предварительного нагрева шихты для заполнения его водой или для очистки канала от инородных веществ ° Газовое уплот- 45 нение образовано выступающим вниз уплотнительным элементом 39, прикрепленным к нижней кромке крышки, проходящей в воде 40 внутри канала 38.

Шихтой для непрерывной плавки является железный скрап, чушовый чугун и железо прямого восстановления в форме окатышей или брикетов. Скрап разделяют по чистоте, дробят или режут до соответствующего размера, если это тр буется, для непрерывной его подачи н цепь и хранения по типу до тех и р, í Kà он не потребуется для загрузки. Чушковый чугун гранулируют или и мельчают до соответствующего размера для шихты.

Материал шихты выбирают иэ хранимых дробленых или нарезанных материалов и другого сырья, взвешивают и подают на конвейер. Преимущественно материал шихты взвешивают на взвешивающем конвейере ° Материал шихты предварительно нагревают горелками 25 в туннеле, а также посредством пропускания отходящих печных газов через них и над ними в противотоке с потоком шихты в печь.

Внутри туннеля поддерживают безокислительную атсмосферу посредством размещения на входе в туннель динамического уплотнения 14. Кислородный датчик 8 определяет являются ли отходящие газы достаточно восстановительными для исключения окисления шихты и. осуществляет регулирование горелок внутри туннеля. Если это требуется, то в туннеле можно поиме° ./ нять восстановительное пламя. Неметаллические горючие вещества в шихта сжигаются, а шихта нагревается по крайней мере до 500 С и до максимальной температуры примерно 800—

1000 С. Горелка 6, установленная на конце желоба, обеспечивает дополнительное тепло, необходимое для повышения температуры шихты для заданного предела для ввода шихты в печь при 800-1000 С.

Сталеплавильная печь работает непрерывно на полной мощности в течение продолжительного периода времени примерно шесть-семь дней, во время которого не производят ремонтные работы в печи. После этого печь выключают и заменяют весь тигель или верхнюю часть разъемного кожуха.

Печь работает с зеркалом расплавленного металла, примерно равным по весу тоннам металла, удаленным во время каждого выпуска плавки.

Скорость загрузки или nopачи шихты определяют по отклонению требуемой температуры в ванне. При приближении к времени выпуска плавки скорость подачи шихты в печь уменьшают в течение нескольких минут до нача ла выпуска плавки. Посредством уменьшения эффекта резкого охлаждения шихты на ванне температуру ванны увеличивают до заданной температуры выпуска плавки.

1493114

1О

Шпак поддерживают в вспененном состоянии но время всех фаз процесса, включая фазу выпуска плавки, причем во время выпуска плавки поддерживают полную мощность печи.

Вспенивание шлака вызывается выделением СО и СО внутри шлака. Углерод, необходимый для реакции с кислородом (окись), в шихте вводят 10 в шпак или в поверхность раздела шлак — металл в ванне в виде порошкообраэного углерода или кокса через одну или несколько фурм, расположенных под ванной. Если в ванне 15 присутствует недостаточное количество кислорода, то его можно также вводить через фурмы, расположенные под ванной, для осуществления необходимой реакции с углеродом для образо- 20 вания пенистого шлака. Углерод и/или кислород можно вводить в ванну в любое время.

Дефосфорацию, окисление, частичную десульфурацию и науглероживание проводят внутри печи. Однако раскисление, окончательную десульфурацию и легирование проводят в ковше после выпуска плавки способом, известным как металлургия в ковше, причем такие добавки вводят с участка обработки стали в ковше. Сталь в ковше свободна от жидкого шлака,и легирующие элементы можно добавлять но время операции выпуска плавки, ког- 35 да изготовляют обычные марки сталей.

Шпакообразователи добавляют во время выделения пузырьков газа через сталь для достижения однородности и чистоты 40

Для выпуска плавки печь наклоняс ют под углом 15 иэ ее обычного вертикального положения. Выпуск плавки из печи можно осуществлять при помощи любого устройства или способа, 4 предназначенного для выпуска металла, однако предпочтительно планку выпускают через слинное отверстие, регулируемое выдвижным шибером. Это позволяет исключить присутствие жид- кого шпака в ковше. Углерод,известь, 1 кислород или пенистые шпакообразователи можно вводить под уровнем ванны жидкого металла или н поверхность раздела пшак — металл.

Когда для шихты применяют горвчее железо прямого восстановления

I как подаваемая шихта, расход природного газа в нагревателе предварительного нагрева шихты уменьшается.

Предлагаемые способ и установка для непрерывного предварительного нагрева материала шихты для применения в соединении с работой электрической сталеплавильной печи позволяют непрерывно загружать, выпускать плавку и при этом поддерживать полную мощность печи, причем достигается хороший контроль качества и химического состава продукта.

Формула и зобр етения

1. Способ непрерывного предварительного нагрева шихтовых материалов для сталеплавильной печи, включающий непрерывное пропускание шихтовых материалов через нагревательную туннельную печь с горелками, удаление продуктов горения, пропускание горячих реакционных газов над шихтовыми материалами и разгрузку по-. следних непрерывно и непосредственно в сталеплавильную печь, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности нагрева шихтовых материалов, на выходе нагревательной печи создают динамический газовый затвор для поддержания неокислительной атмосферы в ней, а пламя газовых горелок направляют на поверхность шихтоных материалов, причем часть нагревательного туннеля, контактирующего с шихтовыми материалами, охлаждают пропусканием воздуха.

2. Установка для непрерывного предварительного нагрева шихтовых материалов для сталеплавильной печи, содержащая нагревательную туннельную печь с входным и выходным концами, опорные средства, средства для подвода тепла внутрь нагревательной туннельной печи, средство для ввода горячих печных газон и средства для удаления отходящих газов иэ нагревательного туннеля, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что, с целью повышения эффектинности нагрева шихтовых материалов, нагревательная туннельная печь снабжена непрерывным транспортным средстном и кожухом, гаэозатворными средствами на входном конце и разгрузочным устройством на выходном конце нагревательного туннеля,а опорные средства снабжены

12

14931 продольными затворами, расположенными параллельно направлению движения непрерывного транспортного средства, 3. Установка по п.2, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что, с целью

5 повышения работоспособности непрерывного транспортного средства, она снабжена устройствами для подачи охлаждающего воздуха под непрерывное транспортное средство.

4. Установка по п.2, о т л ич а ю щ а я с я тем, что непрерывное транспортное средство выполнено в виде вибрирующего канала.

5. Установка по п.2, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что продольные затворные средства выполнены в виде водяного затвора.

6. Установка по п.2, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что газоэатвор14 12 ные средства выполнены в виде камеры динамического газового затвора.

7. Установка по пп.2 и 6, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что камера динамического газового затвора установлена на выходном конце нагревательного туннеля.

8. Установка по пп.2, 6 и 7, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что камера динамического газового затвора снаб ,жена горелками, расположенными внут ри камеры.

9. Установка по пп.2 и 3, о т л ич а ю щ а я с я тем, что в качестве устройства для подачи охлаждающего воздуха она содержит воздухозаборник, расположенный под входным концом нагревательного туннеля.!

493114

1493 114

Составитель И.Чепикойа

Техред А. Кравчук, Корректор М.Самборская

Редактор В.Бугренкова.Заказ 3898/59 Тирах 530 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101