Способ выплавки стали в подовом сталеплавильном агрегате

 

Использование: в области черной металлургии , а именно, при выплавке стали в подовых сталеплавильных агрегатах с продувкой кислородом. Сущность изобретения: кислород на дожигание СО подают в атмосферу печи с высоты, составляющей 0,2 - 0,3 высоты свода от уровня порогов завалочных окон. Струи кислорода направлены к поверхности ванны, под углом 50 - 60°С к вертикали. Число струй принимают равным 1500 - 3500 от отношения калибра сопла к высоте, с которой кислород вводят в атмосферу печи,2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 21 С 5/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4846043/02 (22) 29.06.90 (46) 30.09.92. Бюл. 1Ф 36 (71) Донецкий научно-исследовательский институт черной металлургии (72) А. И. Мастицкий, Г.В, Горлов, А,В. Гребенюков, А.М,Поживанов, О.В.Филонов, А.А.Курдюков, С,П.Терзиян, С,И,Чернышов, И.С. Бил ык и Б, И, Кононенко (56) Е.М.Хилько, В,Я.Ботвинский, А.Н.Зайвый и др, Сталь.- М.; Металлургия, 1988, N

8, с.26 — 28, Авторское свидетельство СССР

N 1409667, кл, С 21 С 5/04, 1986.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности, в способам выплавки стали в двухванных сталеплавильных агрегатах и мартеновских печах, Целью изобретения является повышение стойкости огнеупорной футеровки.

Поставленная цель достигается тем, что по способу выплавки стали в подводном сталеплавильном агрегате, включающем подачу через сводовые кислородные фурмы в ванну и в атмосферу печи кислорода раздельными струями на разных уровнях, кислород в атмосферу печи подают с высоты, составляющей 0,2 — 0,3 высоты свода от уровня порогов, завалочных окон, струями, направленными к поверхности ванны под углом 50 — 60 к вертикали, при этом число струй принимают равным (1500 — 3500) от отношения калибра сопла фурмы к высоте,,, Я2, 1765183А1 (54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В ПОДОВОМ СТАЛ ЕПЛАВИЛ ЬНОМ АГРЕГАТЕ (57) Использование: в области черной металлургии, а именно, при выплавке стали в подовых сталеплавильных агрегатах. с продувкой кислородом. Сущность изобретения: кислород на дожигание С0 подают в атмосферу печи с высоты, составляющей 0,2 — 0,3 высоты свода от уровня порогов завалочных окон. Струи кислорода направлены к поверхности ванны, под углом 50 — 60 С к вертикали, Число струй принимают равным

1500 — 3500 от отношения калибра сопла к высоте, с которой кислород вводят в атмосферу печи, 2 табл. с которой кислород вводят в атмосферу печи.

Реализация данного процесса осуществляется путем оптимизации схемы взаимодействия окислителя с ванной, в том числе за счет рациональной организации потоков кислорода в атмосфере печи.

Определение оптимальных характеристик движения газов в рабочем пространстве было произведено на холодной модели мартеновской печи, выполненной в масштабе 1:15 с соблюдением критериев Архимеда, Рейнольдса и Фруда. В качестве моделирующей жидкости использовали воду, в качестве среды, моделирующей окислитель, использовали компрессорный воздух. В качестве параметра оптимизации использовали скорость движения воздуха в фазе футеровки над шлаковым поясом и в подсводовой области.

1765183

2500 х 0 92 = 27, 0,01

55

В результате модельных экспериментов установлено, что при высоте подачи окислителя в атмосферу менее 0,2 высоты свода резко повышается скорость движения воздуха над шлаковым поясом, что свидетельствует о неизбежном снижении стойкости футеровки задней и передней стенки печи при реализации данного режима.

При подаче окислителя с высоты более

0,3 высоты свода заметно ускоряется движение газов в подсводовой области, что приведет к перегреву свода в натурных условиях.

При вводе окислителя под углом более

60 к вертикали даже при минимальной высоте свода струи попадают на футеровку как за счет непосредственного контакта, так и за счет распространения по зеркалу ванны.

При вводе окислителя под углом менее 50 . к вертикали увеличивается доля газа, отраженного от поверхности ванны и попадающего на стены и свод печи, что ведет к снижению стойкости футеровки.

В ходе исследований на модели было установлено, что на скорость износа футеровки значительное влияние оказывает число струй окислителя, которыми он вводится в атмосферу при расходе, Прйчем оптимальное число струй зависит от соотношения их диаметра (калибра) на срезе подающего устройства к высоте, с которой их вводят. При числе струй меньшем, чем 1500 данного соотношения, повышается кинетическая энергия струи до значений, при которых она не гасится в результате взаимодействий с ванной, Это приводит к проникновению струй к футеровке, повышенному брызгообразованию и снижению стойкости рабочего пространства печи. При числе струй большем, чем 3500 отношения диаметра (калиб.ра) струи на срезе подающего устройства к высоте, с которой окислитель вводят в ванну, струя окислителя отклоняется от расчетной траектории тягой, создаваемой дымососом печи, при этом непрореагировавший окислитель вовлекается в движение печных газов и вместе с ними попадает на свод и стены агрегата, снижая их стойкость.

Средние величины измеренной трубкой Пито-Прандтля скорости потока воздуха вдоль задней стенки (10 контрольных точек) и скоростй под сводом (12 контрольных точек) приведены в таблице 1

Из приведенных данных в табл.1 следует, что при заявляемых значениях режимных параметров высокоскоростные струи окислителя не попадают на футеровку печи, о чем свидетельствует снижение скорости

35 движения газов в зоне, непосредственно прилегающей к футеровке.

Пример 1. Заявляемый способ был реализован при выплавке стали в двухванном сталеплавильном агрегате 2 х 250 т.

Агрегат работал с расходом кислорода

8000 м /ч.

В исходном состоянии агрегат был оборудован системой торцовых кислородных фурм, реализующих технологию прототипа.

По заявляемому способу агрегат был оборудован сводовыми двухъярусными кислородными фурмами, реализующими средние значения параметров заявляемого способа.

Высота свода над уровнем порогов завалочных окон составляла 3,7 м, высота расположения второго яруса сопел над уровнем спокойной ванны составляла 3,7 х х 0,25 =

0,92 м, угол наклона сопел верхнего яруса к вертикали устанавливали равным 50О, Число струй составляло где 2500 — среднее значение заявляемого коэффициента;

0,01 — диаметр сопла, равный диаметру струи на срезе подающего устройства, м;

1,3 — высота, с которой производили подачу кислорода, м.

Струи кислорода была распределены на три фурмы (по 9 шт.).

По заявляемой технологии была проведена кампания плавок до достижения остаточной толщины сводового кирпича 150 мм.

Результаты опытных плавок представлены в табл.2.

Таким образом, промышленное опробование заявляемого способа подтвердило эффективность разработанного способа выплавки стали и его преимущества по сравнению с прототипом как по стойкости футеровки, так и по технологическим показателям.

Эффективность предложенного технического решения составляет 0,2 руб/т стали, Ф,ормула изобретения

Способ выплавки стали в подовом сталеплавильном агрегате, включающий подачу через сводовые кислородные фурмы в ванну и в атмосферу печи кислорода раздельными струями на разных уровнях, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения стойкости огнеупорной футеровки, кислород в атмосферу печи подают с высоты, составляющей 0,2 — 0,3 высоты свода от уровня порогов завалочных окон, струями, 1765183 отношения калибра сопла фурмы к высоте, с которой кислород вводят в атмосферу печи. направленными к поверхности ванны под углом 50 — 60 к вертикали, при этом число струй принимают равным 1500 — 3500 от

Таблица!

Высота,с кото» рой вводится окислитель,до» гн высотм сео да от уровня споходнод ванььь

Угол подачи струи окислителя к вертикали

45т уозлвициент

1400 500 250

39

39

32 39

38 40

34 41

- 73

- 47

- 42

- 40

Прототип 1

Таблица 2

Сравнительные показатели работы сталеплавильного агрегата при использовании заявляемого решения ьЗР

40

50

Составитель А.Мастицкий

Редактор М,Егорова Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор Л.Лукач

Заказ3353 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

0 1

0,1 2

0,1 3

О,! 4

0,2 1

0,2 2

0,2 3

0,2 4

0,25 1

0,25 2

0,25 3

0,25 4

0,3 1

0,3 2

0,3 3

0,3 4

0,4 1

0,4 2

0,4 3 0,4 4

38 45 43

29 30 32

80 82 85

85 88 92

42 44 41

46 48 52

72 62 55

74 68 59

44 46 48

44 48 50

66 50 78

68 52 69

52 58 60

38 40 48

54 59 63

56 52 68

60 72 81

32 38 44

42 42 45

38 48 52

Средине значения скорости дв немил окислителя вбл эи гюверхнзст огмеупооизй футеровки агрегата н/с (! - flo осевой линии свода, 2 - flo линии сочлененмл свода с задмед стенкой, 3 - на уровне иихтового гюяса, 4 - на ур>вие высоты валнед стенки) ) — - - -т - — -ч - - -и

5О4 55 ) бО

65 прогюрциональности ненду чистом струи и отнояениен калибра сопла к высоте оТ поверхности ванны

0)3500j3600 1400)1500 г500 3500 З600 001!500j25О 500ЯЗБ00 1400 1500 250О З500 3600)140011500 2500)3500I3600

42 42 39 46 39 45 39 41 39 39 38 47 38 44 42 43 37 44 37 44 40 40

31 30 28 32 36 33 32 27 33 36 35 35 25 35 Зб 32 32 29 39 44 34 30

84 83 76 78 80 79 77 74 62 66 68 65 64 78 tg 88 80 82 Вб 98 92 90

87 84 72 4 81 7 75 65 68 tá 73 68 79 81 89 86 ВЗ 94 98 110 97 95

46 43 42 24 20 I 43 48 /17 !7 49 50 2, 1 52 62 56 44 57 62

48 45 43 21 18 2 44 46 !21 22 23 52 42 18 18 22: 48 58 51 44 50 56

67 74 74 22 16 1 78 76 24 !5 18 68 74 21 16 20/ 74 62 56 48 50 52

71 76 78 19 15 2 82 82 П 24 21 68 78 15 16 18 76 56 48 42 46 48

47 45 43 23 23 1 44 47 17 22 15 49 чВ 22 24 !t 43 48 46 47 44 48

46 42 42 21 !9 21 4ч 47 !6 15 22 51 46 25 24 23 40 46 45 45 47 54

49 68 40 !9 18 19 42 44 22 18 21 38 37 19 21 20 42 49 45 49 47 44

49 20 40 20 23 17 42 43 20 23 16 36 35 17 19 16 43 48 48 50 47 46

53 51 38 23 20 16 39 41 18 17 19 38 35 18 21 22 Зб 42 40 41 41 39

4! 37 38 20 П 23 40 40 19 16 19 37 34 21 15 20 ЭВ 42 40 39 38 43

56 52 38 20 24 23 37 39 14 20 2! 36 34 19 22 18, 36 39 43 44 4! 37

58 54 36 24 22 1 37 38 1 17 1 35 32 16 16 а 36 45 40 42 44 38

68 60 62 64 68 52 58 40 0 4 4 42 46 I 48 58 бг 71 68 65

38 34 30 36 32 26 26 36 42 38 39 39 38 36 42 42 42 34

44 43 36 39 37 34 32 36 38 35, 34 38 40 42 46 58 52 50

47 44 32 37 35 35 38 46 43 37 49 51 43 44 58 71 57 55