Способ подвода тепловой энергии в расплав железа или сплава и контейнер для его осуществления

 

Использование: в черной металлургии, в способах подвода тепловой энергии в расплав железа или сплава. Сущность изобретения: в расплав железа или сплава подают загруженный в выполненные из стального листа газопроницаемые контейнеры углерод , сверху загружают твердую металлошихту, преимущественно стальной скрап, который удерживает контейнеры под уровнем расплава. Затем продувают расплав кислородом. Контейнеры с углеродом и твердую металлошихту предварительно нагревают отходящими из металлургической емкости газами, содержащими СО, которые дожигают перед подачей в подогреватель. Контейнер выполнен в виде трубообразного элемента с концами, закрытыми газопроницаемым материалом. 2 с. и 2 э. п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЭ СОПЕ СVИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<си С 21 С 5/28, 5/38

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

ei 05)3848 (21) 4613134/02 (22) 14.10.88 (46) 30.06.93. Бюл. ¹ 24 (31) P 3735150.8 (32) 16.10.87 (33) 0Е (71) Кортек АГ (СН) (72) Ральф Вебер (DE) и Вильям Уэлсс (GB) (56) Заявка ФРГ N 273741, кл. С 21 С 5/56, 1981.

Заявка ФРГ № 2933133, кл. С 22 С 1/02.

1982. (54) СПОСОБ ПОДВОДА ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ В РАСПЛАВ ЖЕЛЕЗА ИЛИ СПЛАВА И

КОНТЕЙНЕР ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Использование: в черной металлургии, в способах подвода тепловой энергии в расИзобретение относится к черной металлургии.

Задачей изобретения является повышение подвода тепла в расплав и расплавление более высокой доли твердых металлических материалов, в частности твердых железосодержащих материалов.

Вводимый в тигель для подвода тепловой энергии углерод должен, по возможности, полностью раствориться в ванне, т. е. превратиться e Feq C, чтобы посредством кислородного дутья в расплав через форсунки, расположенные под зеркалом ванны или направленные на поверхность ванны, достичь непосредственного превращения энергии в ванне и лучшего использования угля. Растворение углерода в ванне зависит, наряду с прочим, от содержания углерода в расплаве, от температуры ванны, темперв„., SU ÄÄ 1825379А3 плав железа или сплава. Сущность изобретения: в расплав железа или сплава подают загруженный в выполненные из стального листа газопроницаемые контейнеры углерод, сверху загружают твердую металлошихту, преимущественно стальной скрап. который удерживает контейнеры под уровнем расплава. Затем продувают расплав кислородом. Контейнеры с углеродом и твердую металлошихту предварительно нагревают отходящими из металлургической емкости газами. содержащими СО, которые дожигают перед подачей в подогреватель.

Контейнер выполнен в виде трубообразно-, го элемента с концами, закрытыми газопроницаемым материалом. 2 с. и 2 э. п. ф-лы, ил.

Ъ туры угля, внесенного в расплав, а также от продолжительности контакта угля с расплавом.

Если в расплав стали через форсунки 00 под зеркалом ванны вдувается вместе с не- с3 сущим газом холодный уголь, то даже при (Я высокой температуре и низком содержании (1 углерода в расплаве, т. е. при условиях, на- с . иболее благоприятных для быстрого растворения углерода. в соответствии с диаграммой железо-кислород, растворится только часть вдуваемого углерода. Это происходит потому, что углерод, ускоряемый (фЭ несущим газом, подается наверх и в течение короткого времени пребывания в ванне в зоне потока углерода создается сильное местное охлаждение ванны и в этом месте повышается содержание углерода, т, е. в зоне потока углерода его растворимость умень1825379

55 шается. В результате значительная часть угля покидает ванну беэ реакции с железом.

В способе согласно изобретению углерод, который находится в металлических контейнерах, загружаемых в тигель, приходит в контакт с расплавом не сразу, а лишь после расплавления контейнера. Выбором материала и его толщины можно регулировать время к которому, после начала кислородного дутья, углерод вступает в контакт с расплавом. Таким образом создается условие для хорошей растворимости углерода в расплаве. Одновременно, до того как металлический контейнер совершенно расплавится. углерод в контейнере нагревается примерно до температуры плавления его металлической оболочки, так что он ко времени вступления в контакт с расплавом в требуемых для растворения условиях, нагревается примерно до температуры расплава и не влияет на изменение температуры в этом месте.

При растворении в ванне. например, стали это является существенным, т, к. теплоемкость угля при соответствующих температурах примерно вдвое выше, чем расплава стали.

Наконец. в способе согласно изобретению по сравнению с вдуванием угля время контакта угля с расплавом значите ьно увеличивается за счет времени, необходимого для расплавления контейнера, затем.в связи с тем, что устраняется подъем углерода вместе с газом, -куски или частицы угля, в данном случае, под тяжестью стального лома погружаются вниз и со дна тигля до поверхности ванНы требуется пройти длинный отрезок пути.

Когда уголь вступает в контакт с расплавом. следует обеспечить, чтобы он был обеэвожен.

Если применяются плотно закрытые металлические контейнеры, они не должны содержать влажности.

При применении газопропускающих контейнеров, они перед погружением в расплав должны быть нагреты, чтобы по меньшей мере освободиться от водяного пара, возможно также и от других летучих составляющих частиц, которые способствуют подъему углерода на поверхность ванны,, Они должны быть нагреты по меньшей мере до температуры выше 100 С.

Этот предварительный нагрев может производиться в самом тигле, пока там отсутствует расплав, или в отдельном резервуаре, например в подогревателе шихты.

При предварительном нагреве на высокие температуры внутри, или вне тигля, расплав

45 металла получается не только тепло химического превращения твердого углерода, но и ощутимое дополнительное тепло, что особенно выгодно в связи с высокой специфической теплоемкостью угля по сравнению с расплавом металла. Предпочтительно металлические контейнеры с углеродом перед внесением в тигель нагревать в подогревателе шихты, через который пропускаются горячие газообразные отходы из тигля во время идущего перед этим процесса плавления.

Необходимо, чтобы контейнеры при загрузке не попадали непосредственно под струю кислорода, иначе они могут расплавиться раньше времени.

Особенно надо быть внимательным при расположении форсунок под подверхностью ванны. Поэтому при использовании конвертера с донным дутьем, форсунки кислородного дутья следует располагать или задействовать с одной стороны, а металлические контейнеры с углеродом загружать в места, не доступные прямому воздействию струи кислорода, Поскольку выбор материала и его толщины для металлического контейнера позволяет регулировать время. к которому после начала кислородного дутья углерод вступает в контакт с расплавом,может ока- заться выгодным при одновременной загрузке вводить в действие контейнеры из материалов с различными температурами плавления, как например, сталь с различным содержанием углерода, различной толщины и, в случае необходимости, различного размера, чтобы процесс растворения угля в расплаве происходил желательным образом.

Способ подвода тепловой энергии в расплаве металла при соблюдении указанных условий можно применять в качестве одноступенчатого, или многоступенчатого процесса в Л вЂ” Д конвертерах (способ ЛинцДонавиц), конвертерах с донным дутьем, в мартеновском процессе, в дуговой печи или других плавильных агрегатах с кислородным дутьем в расплаве металла. Особенно пригоден, он, однако, для применения в так называемом EOF процессе

На фиг. 1 схематически изображен тигель с подогревателем шихты, продольный разрез; на фиг. 2 — металлический контейнер, содержащий углерод.

В тигель 1 с расположенным над ним подогревателем 2 шихты помещается расплав железа 3. Под поверхностью 4 в нижней части тигля расположены форсунка кислородного дутья 5 и форсунка 6 для вдувания с помощью несущего газа твердых

1825379 материалов, таких как порошкообраэный уголь или присадки, Над зеркалом ванны расположена форсунка 7 для вдувания подогретого в смесителе тепла 8 воздуха, который подводится по кольцевому трубопроводу 9, и для вдувания кислорода, могущего подводиться по кольцевому трубопроводу 10. Кроме того, над зеркалом ванны предусмотрена еще горелка 11. На дне тигля находится задвижка

12 для выпуска жидкого металла, Подогреватель 2 шихты устроен в виде резервуара, который сверху закрывается крышкой 13, передвигающейся в горизонтальном направлении.

Колосниками 14-16 резервуар разделен на три подогревающих отсека 17-19. Колосники могут передвигаться механизмом управления между закрытой позицией, в которой они вдаются внутрь резервуара (фиг. 1) и открытой позицией, в которой они вытянуты из резервуара.

В подогревающие отсеки вводится загружаемый материал 20 и нагревается газообразными отходами иэ тигля, как обозначено стрелкой 21, Загружаемый материал 20 в основном состоит иэ подлежащих расплаву твердых желеэосодержащих материалов таких, как например, стальнои лом. Под этим твердым железосодержащим материалом находятся в отдельных подогревающих отсеках стальные контейнеры

22, наполненные углем, На фиг. 2 показан разрез металлического контейнера в увеличенном виде, где стальная оболочка 23, а содержимое 24, состоящее, в основном, иэ гранулированного угля. Подобные элементы могут изготавливаться, например, таким путем, что наполняют стальную трубу гранулированным углем, который, в данных условиях смешивается с органическим связующим средством, таким как смола, или меласса. и сдавливается; труба раэреэается на стальные контейнеры требуемой длины, наполненные углеродом. Концы трубы закрываются гээопроницэемым материалом, чтобы путем нагревания вывести из угольного брикета в оболочке газы и, в особенности, ликвидировать влажность.

В данных условиях требуется, в частности, предусмотреть возможность вывода из стальной оболочки газа.

Угольные брикеты могут содержать в оболочке также легирующие присадки, как например ферросилиций.

В качестве примера описывается протекание процесса в устройстве, изображенном на фиг, 1.

2Г>

После выпуска из тигля обраэованнои там стальной плавки при температуре около

1670 С тигель 1 заполняется жидким чугуном при 1250 С с содержанием углерода

4 Затем, посредством вытягивания колос ников 14 содержимое нижнего подогревающего отсека загружается в тигель, причем благодаря сужению между подогревателем шихты и тиглем шихта в середине ти ля накапливается в форме комуса. Стальные контейнеры, наполненные грэнулированным углем, погружаются лежащими над ними железосодержащими материалами e расплав чугуна, который вытесняется до краев тигля, так что форсунки кислородного дутья закрываются расплавом. Шихта из подогревающего отсека 17 была подогрета предыдущим процессом плавки до температуры в ы ш е 850 С.

После ввода колосников 14 обратно один за другим выводятся и вводятся колосники 15 и 16, чтобы переместить шихту из подогревательНых отсеков 18 и 19 в нижний отсек 17.

Затем после открытия крышки 13 в верхний подогревательный отсек 19 загружается содержимое эавалочного короба. в котором. под твердым желеэосодержащим материалом находятся стальные контейнеры 22, внесенные в отсек перед загрузкой шихты. После закрытия крышки 13 начинается кислородное дутье через форсунки 5 s нижней части ванны. Зэ счет сжиглния углерода, растворенного в расплаве чугуна, поднимается температура расплава и в нем снижэется содержание углерода. При этом нагреваются соответственно находящиеся в контакте или вступающие в контакт с расплавом чугуна стальные контейнеры. Примерно при температуре около 1530 С плавится стальная оболочка контейнера 22 и твердый уголь растворяется в ванне. Растворение происходит в результате высокой температуры и небольшого содержания углерода в ванне очень быстро. Поскольку вступающий в контакт с расплавом уголь уже во время подогрева в подогревателе шихты был освобожден от газов и погружен в расплав находят,имся сверху желеэосодержащим материалом, то в связи с высокой скоростью растворения углерода и относительно длинным отрезком пути со дна до зеркала ванны, отсутствует опасность, что углерод поднимается на поверхность расплава неиспользованным.

Выходящие из расплава ванны газовые отходы, содержащие СО, при помощи подогретого воздуха, подведенного через форсунки 7, который может быть обогащен кислородом, сжигаются, чтобы быть полно1825379

ЭО стью использованными для процесса передачи энергии, содержащейся в топливе. Горячие газообразные отходы нагревают шихту в отсеках подогревателя до температуры выше 850 С. После выхода из смесителя тепла 8 температура отходящих газов не превышает 200 "С.

Через форсунки 6 твердых материалов во время кислородного дутья для краткосрочного подъема температуры или коррек.ции анализа могут быть введены ,. дополнительные твердые материалы, как, . например пылевидный уголь. Для подвода дополнительной тепловой энергии могут служить горелки 11.

Формула изобретения

1, Способ подвода тепловой энергии в расплав железа или сплава, включающий .-, одачу в металлургическую емкость с расплавом твердого углерода и загрузку твердой металлошихты, преимущественно стального скрапа, продувку расплава кислородом нагрев твердого углерода перед подачей в расплав, от л и ч а ю щи и с я тем, что, с целью повышения эффективности растворения углерода в расплаве, углеродом заполняют выполненные из стального листа газопроницаемые контейнеры, которые подают в расплав, после чего сверху загру жают твердую металлошихту, удерживающую контейнеры под уровнем расплава, и

5 затем продувают расплав кислородом.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что контейнеры иэ стального листа с твердым углеродом нагревают совместно с твердой металлошихтой в подогревателе, 10 через который пропускают горячие, отходящие из металлургической емкости газы.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и.й с я тем, что в расположенный над металлургической емкостью подогреватель снача15 ла загружают контейнеры из стального листа с углеродом, затем на них сверху подают твердую металлошихту, а горячие отходящие из металлургической емкости газы, содержащие СО, дожигают перед подачей

20 их в подогреватель.

4. Контейнер для подвода тепловой энергии в расплав железа или сплава, о тличающийся тем,чтоон выполнен в

25 виде трубообразного элемента, концы которого закрыты газопроницаемым материалом, 1825379

9 юг. f г

Фс/2. Д

Составитель Г,Шевченко

Техред М,Моргентал Корректор М.Самборская

Редактор Т,Ходакова

Заказ 2233 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