Способ нагрева и плавления твердой металлошихты в конвертере с комбинированным кислородно-топливным дутьем

 

Использование: в черной металлургии и, в частности, при выплавке стали в конвертерах с повышенным расходом металлического лома. Сущность изобретения: нагрев твердой металлошихты в конвертере с комбинированным кислородно-топливным дутьем включает загрузку, нагрев металлошихты , шлакообразующих, твердого топлива подачей кислорода газообразного топлива с последующим расплавлением и рафинированием металла. Металлолом и твердый энергоноситель послойно загружают в конвертер. После загрузки всей шихты вдувают в объем конвертера через донные фурмы нагретый до 900-1300°С кислород. Газообразное топливо используют для охлаждения фурм-горелок. Энергоноситель и металлошихту загружают порциями по 25-35% от общей массы. 2 з.п.-ф-лы.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 С 21 С 5/28

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4783668/02 (22) 11.12,89 (46) 15.07.93, Бюл. hh 26 (71) Научно-производственное объединение

"Тулачермет" (72) А.Г.Зубарев, И.А,Талдыкин, Ю.Ф.Вяткин, А.B.Ãðåáåíþêîâ, Ю.И.Жаворонков и

И.M.Ñàëüíèêîâ (56) Авторское свидетельство СССР

%392096, кл, С 21 С 5/28, 1973, Авторское свидетельство СССР

М 1341210, кл. С 21 С 5/30, 1984. (54) СПОСОБ НАГРЕВА И ПЛАВЛЕНИЯ

ТВЕРДОЙ МЕТАЛЛОШИХТЫ В КОНВЕРТЕРЕ С КОМБИНИРОВАННЫМ КИСЛОРОДНО-TOflflMBHbtM ДУТЬЕМ (57) Использование: в черной металлургии и, в частности, при выплавке стали в конвертеИзобретение относится к черной металлургии, в частности к выплавке стали в конвертерах с расходом металлического llOMB вплоть до 100, Целью изобретения является сокраще. ние продолжительности процесса плавления металлолома, снижение расхода .

Это достигается тем, что нагрев металлолома производят после окончания послойной загрузки всего твердого топлива и металлошихты путем вдувания в обьем конвертера через донные фурмы, нагретого до

900-1300 С кислорода. При этом способе газообразное топливо расходуется только на защиту фурм-горелок, как охладитель, а

„„ Ы „„1827386А1 рах с повышенным расходом металлического лома. Сущность изобретения: нагрев твердой металлошихты в конвертере с комбинированным кислородно-топливным дутьем включает загрузку, нагрев металлошихты, шлакообразующих, твердого топлива подачей кислорода газообразного топлива с последующим расплавлением и рафинированием металла. Металлолом и твердый энергоноситель послойно загружают в конвертер. После загрузки всей шихты вдувают в обьем конвертера через донные фурмы нагретый до 900 — 1300 С кислород. Газообразное топливо используют для охлаждения фурм-горелок. Энергоноситель и металлошихту загружают порциями по 25-35ф от общей массы, 2 з.п. ф-лы. послойная загрузка твердого топлива и металлошихты производится порциями по 2530-„ь от общей массы их загрузки в Ж конвертер. ЬЭ

Нагретый кислород при соприкосновении с твердым топливом вызывает активное (Д горение топлива и нагрев металлошихты. gy

Известно, что температура возгорания топлива зависит от его характеристик. Так угли с высоким содержанием летучих (газовые) имеют температуру возгорания 500 — 600 С, другие более высокую (антрацит — 700- а

750 С).

При послойной загрузке топлива и шихты для возгорания твердого топлива сразу в

1827386 несколько или всех порциях (слоях) необходимо иметь температуру кислорода, подаваемого в объем конвертера выше температуры возгорания топлива с учетом потерь тепла при прохождении через слои шихты в конвертере. Поэтому, если используется твердое топливо с температурой возгорания 500-600 С., кислород подают в конвертер 900 †10 С при использовании топлива с температурой возгорания 700—

750 С, кислород подают нагретым до 11001300 С, Согласно данным а,с. М 1341210(прототип) порционный нагрев IllMxTbl производится подачей кислорода и природного газа сверху и снизу. Кислорода подается на 45% бол ь ше стех иометрич еского. П осле сгорания природного газа в объеме конвертера образуются газы с содержанием кислорода не более 20% (в примере прототипа — 18% кислорода в газах после сгорания природного газа в процессе. нагрева металлолома).

Такое количество кислорода в объеме конвертера не обеспечивает активное горение твердого топлива и соответственно эффективное использование этого топлива, Использование в предлагаемом варианте природного газа, только на защиту донных фурм-горелок определяет необходимость удельного расхода твердого топлива значительно больше (примерно в 2 раза), чем в примере прототипа и следовательно для активного горения такого топлива, нагрева и расплавления металлолома необходимо значительное количество нагретого кислорода в объеме конвертера, После сгорания природного газа, который подается для защиты фурм-горелок в объеме конвертера образуется смесь газов с содержанием кислорода 60 от общего количества с высокой температурой, что обеспечивает эффективное горение твердого топлива, Непрерывный нагрев, после загрузки послойно твердого топлива и металлолома, обеспечивает значительно более высокий коэффициент использования тепла, так как твердое топливо нижней (донной) части загорается в первую очередь и горячие продукты горения отдают тепло верхним слоям металлошихты, кроме этого кислород, соприкасаясь с металлоломом, также передает часть своего тепла металлолому, Граничные пределы порций твердого топлива и металлолома определены экспериментальным путем, При увеливении веса порций более 30 время до зажигания твердого топлива второй порции несколько увеличивается и продолжительность процесса нагрева увеличивается. Снижение веса порций топлива и металлолома ниже 25 от общего веса снижает эффект нагрева изза сокращения количества топлива в слое и снижения концентрации теплового потока, а также из-за увеличения времени до зажигания топлива в верхнем слое.

Количество металлошихты и твердого топлива в граничных пределах зависит от состава шихты и емкости конвертера. При тяжеловесной шихте (2,5 т/м ) и емкости конвертера более 100 тонн порции, топлива и металлошихты составляют 25-30% от общего их веса, При загрузке металлолома с удельным весом менее 2,0 т/м и обьеме конвертера менее 100 тонн — 30 — 35%.

Таким образом, предлагаемый способ нагрева твердой металлошихты в конвертере с повышенным расходом лома предусматривает сокращение времени нагрева

20 лома в объеме конвертера. Быстрое возгорание твердого топлива и интенсивное горение его во всем объеме конвертера. в течение всего времени подачи нагретого кислорода обеспечивает, как показали опыты, в 10-тонном конвертере, сокращение времени нагрева и плавления шихты до 1820 мин, что приводит к снижению продолжительности плавки в конвертере на 4-5 мин и, следовательно, увеличению производи30 тельности конвертера на 10 по сравнению с технологией прототипа. Предлагаемый способ нагрева металлолома в конвертере предусматривает значительное снижение расхода дефицитного газообразного и/или

35 жидкого топлива, так как в данном случае через кольцевые зазоры подается небольшое количество такого топлива только для охлаждения каналов фурм-горелок. При необходимости (отсутствие газообразного

40 и/или жидкого топлива) через кольцевой зазор для охлаждения фурм можно подавать нейтральный газ или пар.

Приведенные опыты подтверждают, что в предлагаемом техническом решении ос 45 новным энергетическим источником является твердое кусковое топливо. которое загружается в конвертер порциями послойно с металлошихтой.

Пример 1, В конвертер емкостью 10

50 т, оборудованный тремя донными газокислородными фурмами-.горелками, загружали

9 т металлолома, 1,2 т угля марки Д. Уголь загружается с шихтой послойно порциями соответственно по 0,4 и 3,0 т. После окончания загрузки всей шихты тремя слоями через донные фурмы-горелки в объем конвертера подается кислород, нагретый до

900 С в количестве 30 м /мин. и природный газ 3 м /мин для охлаждения стенок фурмз горелок. В процессе соприкосновения кис1827386 талла после окончания расплавления

1650 С, Химический состав С 0,03";ь; Мп

0,05 ; Si 0,01 ; S0,032, Р 0,007, Содер10 жание Ее(общ.) в шлаке 29,5ь.

Промышленное использование способа нагрева твердой металлошихты с использованием твердого топлива и нагретого до

900-1300 С кислорода обеспечит сокращение продолжительности плавки на 4 — 5 минут и, следовательно, увеличение производительности конвертера на 10%, 15 снижение расхода природного газа на 60 .

При производстве 1000000 т стали по предложе н ной технологии до полн ительно будет получено 100000 т стали.

Формула изобретения

1. Способ нагрева и плавления твердой

25 металлошихты в конвертере с комбинированным кислородно-топливным дутьем, включающий послойную загрузку металлолома и твердого энергоносителя, нагрев и расплавление металлошихты путем подачи

30 кислорода и газообразного топлива через фурмы-горелки, отличающийся тем, что, с целью уменьшения продолжительности процесса плавления, сокращения расхо35

40 да топлива, нагрев металлолома производят после загрузки всей массы твердого энергоносителя и металлошихты, а кислород подают через донные фурмы нагретым до

900 †13 С.

2. Способ по и 1, отличающийся тем. что газообразное топливо подают е количестве, обеспечивающем защиту фурм-горелок, 45

Составитель А.Зубарев

Техред М.Моргентал Корректор О. Густи

Редактор

Заказ 2345 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 лорода с углем начинается ео всем обьеме конвертера горение последнего и происходит интенсивный нагрев шихты. Для дожигания СО, образующегося в процессе горения угля, в объем конвертера через верхнюю фурму подавали 10 м /мин ненагретого кислорода, После 10 мин нагрева через верхнюю фурму увеличивали подачу кислорода до 18 м /мин для расплавления лома железа, Продолжительность расплавления—

10 мин, Температура жидкого металла после расплавления 1620 С. Химический состав металла: С 0,06 ; Мп 0,7 ; Si 0,02 ; S

0,031 ; P 0,008%, Содержание Ее(общ,) в шлаке 21,8%, Пример 2. В опытно-промышленный десятитонйый конвертер с комбинированным газокислородным дутьем, оборудованным верхней фурмой и донными фурмами-горелками, по которым поуается е объем конвертера кислород 25 м /мин и природный гаэ 3 м /мин, загружали 10 т металлолома, 1 т кускового угля марки ALij.

На дно конвертера загружали уголь (0,3 т и порцию. лома (3,5 т). На вторую порцию металлолома загружали уголь (0,3 т), а затем последнюю порцию лома (3,0 т). Нагрев металлолома начинали после окончания 3агрузки всей шихты, подачей в объем конвертера кислорода, нагретого до 1050 С (температура возгорания угля АШ вЂ” 750 С), В процессе горения угля через верхнюю фурму подавали нагретый кислород для дожигания окиси углерода. Нагрев продолжался 10 мин, после этого, не снижая расхода кислорода через донные фурмы-горелки, увеличивали подачу кислорода через верхнюю фурму до 16 м /мин. В это время в течение 10 мин происходило интенсивное расплавление металлолома. Температура жидкого металла после окончания расплавления 1650 С. Химический состав жидкого металла С 0,05 ; Мп 0,077ь; Sl 0,01 ; S

0.023%; P 0,009, Содержание Ее(общ.) в шлаке 18,8 о.

Пример 3. В конвертер емкостью 10 т, оборудованный донными фурмами как и е примерах 1 — 2, загружали шихту (металлолом и уголь-антрацит кусок) в количествах и в такой последовательности как в примере

2. После окончания загрузки шихты объем конвертера с расходом 28 м /мин подавали кислород, нагретый до 1300 С, Нагревшихты продолжали 9 мин, а затем увеличивали кислород через верхнюю фурму до 18 м /мин и проводили расплавление шихты в течение 10 мин, Температура жидкого ме3. Способ по пп.1 и 2, о т л и ч а ю щ и й. с я тем, что твердый энергоноситель и металлошихту послойно загружают порциями по 25 — 35% от общей массы их загрузки в конвертер.