Способ выплавки стали в конвертере

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1)5 С 21 С 5/2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР ОМИТЕТОТКР ЫТИ Е Т К АВТОР кий, А.Г.ВеличкоХоружая и Б.М.БойИСАНИЕ ИЗОБ МУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССМ 1125258, кл, С 21 С 5/28, 1983.Авторское свидетельство СССМ 1375656, кл, С 21 С 5/28, 1984. 17ий металлургический Изобретение относится к черной металлургии, а именно к кислородно-конверторному способу производства стали.Известен способ выплавки стали в кислородном конвертере, включающий загрузку твердого натурального топлива в конвертер совместно с газовым углем, Замена части углеродсодержащего энергоносителя с высоким содержанием летучих (кокса, антрацита, тощего угля) газовым углем с большим содержанием летучих составляющих снижает температуру воспламенения и несколько сокращает длительность подготовительного периода. Газовый уголь играет роль интенсификатора процесса сжигания угля. Недостатком данного способа является о, что в условиях слоевого сжигания топлиа в конвертере влияние присадок газового гля сказывается лишь на подготовитель 1731824 А(54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В. КОНВЕРТЕРЕ(57) Использование: в черной металлургии, а именно в кислородно-конвертерных способах. производства стали, Сущность изобретения: в ванну загружают металлолом, нагревают его сжиганием углеродсодержащего топлива и заливают чугун. Дополнительно вводят отходы на основе полистирола, предпочтительнее пенополистирол, в количестве 20 - 40% от объема загружаемого топлива, В качестве углерод- содержащего топлива используют тощие угли, Отходы полистирола и уголь вводят при соосношении размеров их частиц (0,5 - 1,8):1. 1 табл,ном периоде, а интенсивное стабильное горение коксового. остатка обоих видов топлива в слое не обеспечивается. Низкосортные (мелкозернистые) и тощие виды углей, применяемые в конвертерном процессе для нагрева металлолома после загрузки, образуют плотный слой, поступление тепла и окислителя в который затруднено, Это приводит к нестабильному процессу сжигания угля в конвертере, уголь за время нагрева не успевает весь сгореть и после слива чугуна усваивается металлом, В результате уголь вносит дополнительно азот, который усваивается ванной, что снижает качество стали. Целью изобретения является повышение качества стали за счет снижения содержания азота в результате интенсификации процесса нагрева и горения тощего угля и его полного сжигания за время нагрева металлолома.10 20 25 30 35 40 45 50 55 Сжигание низкосортного тощего угля, загружаемого на лом или днище конвертера, как правило, происходит в слое. Особенностью процесса является наличие противотоков: подаваемого кислорода, подводимого тепла к поверхности взаимодействия с одной стороны и отвод продуктов сгорания с другой. Слой мелкозернистого тощего угля плотный и в условиях отсутствия подвода тепла и подготовки топлива к горению в слое сгорает нестабильно, периоды до воспламенения топлива и горения коксового остатка занимают длительное время.Как показали экспериментальные исследования в лабораторном конвертере создание газопроницаемого, рыхлого слоя топлива при его сжигании сокращает длительность подготовленного периода, а горение коксового остатка протекает стабильно и интенсивно по всей поверхности топлива. Наличие газопроницаемого слоя обеспечивает прогрев топлива в глубину, тем самым осуществляется подготовительная операция к сжиганию нижних слоев тощего угля. Облегчаются условия подвода тепла и кислорода к нижним слоям топлива и интенсифицируется процесс горения коксового остатка, В результате весь тощий уголь за время нагрева успевает сгореть и после слива чугуна не попадает в сталеплавильную ванну. Металл не насыщается азотом и качество стали повышается,Наиболее доступными и приемлемыми материалами, создающими газопроницаемый слой топлива, являются органические материалы на основе полистирола. Целесообразно использование отходов производства или потребления полистирола, Это материалы имеют температуру деструкции 200 - 300 С. В результате деструкции выделяется газообразный стирол, который в присутствии кислорода сгорает.При совместной загрузке тощего угля с материалом на основе полистирола в результате воздействия высокотемпературной атмосфере рабочего пространства конвертера происходит быстрая деструкция полистирола и сжигание газообразного стирала, Вместо сгоревшего интенсификатора остается пустота в слое топлива. Процесс идет по слою топлива, создавая газопроницаемые зоны, обеспечивая хорошие условия для подвода тепла и кислорода и сжигания низкосортного мелкозернистого тощего угля в конвертере, Стабильное интенсивное горение коксового остатка обеспечивает его полное сжигание в конвертере до слива чугуна в конвертер, Тощий уголь не усваивается ванной и, следовательно, не вносит дополнительно азот. Качество стали повышается,Предпочтительнее использовать пенополистирол (температура дегазации 200 - 250 С), В соответствии с изобретением при сжигании 1 т тощего угля в конвертере для предварительного нагрева металлолома в 150-тонном конвертере ( ругля = 1,5 т/м )з требуется 0,3 - 0,6 м отходов полистизоола.зЕго плотность составляет 15 - 30 кг/м, т,е, понадобиться порядка 5 - 15 кг подготовленного пенополистирола. Применение материала - разрыхлителя слоя с высокой температурой деструкции не обеспечивает быстрого сгорания материала- интенсификатора и образование газопроницаемого слоя происходит с задержкой, что не обеспечивает стабильности процесса сжигания коксового остатка топлива.Экспериментально установлено, что наилучшие результаты интенсификации процесса получены при загрузке пенополистирола в количестве 20 - 40% от объема загружаемого топлива, В этом случае горение коксового остатка происходит стабильно и интенсивно по всей поверхности тощего угля, При загрузке меньшего количества пенополистирола цель изобретения не достигается, так как уголь не прогревается в достаточной мере, а количество пор не достаточно для обеспечения гэзопроницаемости слоя топлива и эффективного подвода тепла и окислителя в глубину слоя угля и, в конечном итоге, не обеспечивает полное сжигание угля,При достижении пенополистирола более 404 от объема угля снижается интенсивность сжигания тощего угля. Большое количество интенсификатора в угле приводит к неравномерному распределению пенополистирола в слое, что снижает газо- проницаемость топлива. Разрушение пор после выхода газов происходит за счет осыпания тощего угля в каналы пор, что и уменьшает газопроницаемость слоя топлива, За время нагрева уголь не успевает сгореть полностью,Предпочтительнее применение пенополистирола с размером частиц 0,5 - 1,8 от среднего размера частиц загружаемого тощего угля, При данном размере материала происходит образование пор, обеспечивающих наилучшую газопроницаемость слоя топлива. При меньших размерах частиц величина образующих пор незначительно и слой топлива плотный, Требуемой газопроницаемости слоя достичь неудается. При большом размере частиц пенополистирола образуются поры относительно большого размера и после их сгорания происходит40 45 50 55 разрушение пор за счет засыпания пор мелкозернистым углем, В результате ухудшается тепло- и массообмен в слое сжигаемого топлива и тощий уголь не сгорает за время нагрева.Проведены испытания по предлагаемой технологии.В таблице приведены примеры реализации предлагаемого способа выплавки стали в конвертере по сравнению с известным в однотонном конвертере,Опробывание способа проводят на однотонном конвертере. В конвертер загружают 200 кг металлолома и низкосортный уголь марки Т (тощий) в количестве 12,5 кг, Вместе с углем в конвертер загружают отходы пенополистирола с температурой диструкции 200 С и плотностью 20 кг/мэ. Кислород подают с расходом 2 м /мин. Длительность прогрева определяют необ ходимостью подачи кислорода в стехиометрическом соотношении для сжигания всего количества тощего угля.После прогрева металлолома путем сжигания тощего угля кислородом в полости конвертера проводят слив жидкого чугуна с температурой 1320 С и осуществляют проздувку ванны кислородом с расходом 3 м /мин, По ходу продувки загружают 60 кг извести. Сталь имеет следующий химический состав, ф : С 0,1; 5 следы; Мп 0,12 - 0,16; Я до 0,04, Р до 0,015, Учитывая, что количество загружаемого угля и время его сжигания одинаково на всех опытных плавках, об эффективности процесса судят по содержанию азота в стали. Стабильное горение топлива и его полное сжигание в ходе прогрева приводят к тому, что уголь не попадает в металлическую ванну и содержание азота в стали невысокое. Если не обеспечивается полное сжигание топлива в слое, уголь весь не сгорает за время нагрева, после слива чугуна усваивается ванной и содержание азота в стали на выпуске высокое. Сравнительные плавки по известному способу (таблица, плавки) проводят с добавками газового угля в количестве 20 - 30 от веса загружаемого угля. Общее количество угля на прогрев составляло 12, 12,5, 13 кг. Длительность нагрева 9,0 - 9,5 мин обеспечивает подачу кислорода в количестве, необходимом для сжигания топлива. Визуально в ходе прогрева наблюдают более раннее воспламенение угля по сравнению с загрузкой только тощего угля, однако за время нагрева уголь не сгорает полностью, Несгоревший уголь после слива чугуна усваивается ванной, что приводит к 5 10 15 20 25 30 35 насыщению стали азотом, Содержание азота в стали 0,0069 - 0,0071,Плавки 4-9 проведены по предлагаемому способу, плавки 4 и 5 - с загрузкой пенополистирола в количестве 19 от объема используемого угля. Видно, что содержание азота в стали высокое и составляет 0,0067 - 0,0069 , т,е, при нагревании металлолома весь уголь не сгорает и усваивается ванной после слива чугуна, т.е. не обеспечивается интенсивное и стабильное горение топлива. Загрузка интенсификатора в таком количестве не обеспечивает повышение качества стали за счет снижения содержания азота.При загрузке пенополистирола и тощего угля с соотношением размеров 0,4:1,0 и 1,9:1,0 содержание азота также высокое (плавки 6 и 7) соответственно 0,0068 и 0,0069 , В первом случае образующие поры в слое топлива малой величины и необходимая газопроницаемость слоя не обеспечивается. При большем размере частиц интенсификатора (1,9:1,0) поры образуются относительно большие и засыпаются мелкозернистым углем. Все зто ухудшает условия сжигания топлива и часть угля усваивается ванной после слива чугуна,Применение пенополистирола в количестве 40 от объема используемого угля, но с размерами 0,4;1,0 и 1,9;1,0 не приводит к созданию достаточной газопроницаемости слоя топлива и улучшению условий сжигания угля (плавки 16 и 17). В результате весь уголь не сгорает, а усваивается ванной. Содержание азота 0,0068 - 0,0069 .Плавки 18 и 19 проведены с загрузкой пенополистирола в количестве 41 от объема используемого угля. Такое количество материала, хотя и при оптимальных размерах пенополистирола относительно применяемого топлива, не приводит к улучшению сжигания слоя угля и полного его сгорания не достигается, Содержание азота в стали 0 0067-0 0068/Плавки 8- 15 проведены в соответствии с предлагаемым способом. Объем загружаемого с топливом пенополистирола 20 - 40 от объема используемого угля. Средние размеры частиц пенополистирола и угля находятся в отношении (0,5 - 1,8):1, В результате создания оптимальной газопроницаемости слоя сжигаемого угля последний полностью сгорает и усваивается ванной после слива чугуна. Содержание азота на этих плавках 0,0056 - 0,0060 , что ниже. чем на плавках по известному способу и в других примерах.Анализ таблицы показывает, что использование способа выплавки стали обеспечивает стабильное и полное сжигание7 1731824 топлива в газопроницаемом слое. В результате при одном и том же количестве топлива и длительности периода нагрева содержание азота на плавках, проведенных по предлагаемому способу, на 0,00070 - 0,00075 ниже по сравнению с известным. Изобретение позволяет повысить качество стали. топлива, заливку чугуна, продувку расплава кислородом, отл ича ю щи й с ятем, что, с целью повышения качества стали за счет снижения содержания азота в металле, в 5 ванну дополнительно вводят отходы на основе полистирола, предпочтительнее пенополистирол, в количестве 20-40 от объема загружаемого топлива, а в качестве углерод- содержащего топлива используют тощие уг ли, при этом отходы полистирола и угольвводят в смеси при соотношении размеровчастиц (0,5 1,8).1. Формула изобретения Способ выплавки стали в конвертере,включающий загрузку лома в агрегат, нагрев .его сжиганием углеродсодержашего Объем эагружаемого в конвертер пенополистирола,фот объема используемого гляОтношение среднего размера частиц пенопол истирода к размеру частицугля Расход газового угля, в фот расхода тощего угляРасход тощего угля на нагрев, кг Расход кислорода на нагрев, м (стехи- ометр- ческий) 10 10 10 20 25 30 18 18,75 19,599,49,8 0,0071 0,0069 0,0070 С использованием в качестве иннсификатора газового угля (известный) 1 2 3 Предлагаемый 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 12,5 12,5 12,5 12,5 12,5 12,5 12,512,5 12,5 12,5 12,5 12,5 12,5 12,5 12,5 12,5 19 19 20 20 20 20 20 30 30 40 40 40 40 40 41 41 0,5:1 1,8:1 0,4:1 1,9:1 0,5:1 1,0;1 1,8:1 0,5:1 1,8:1 0,5:1 1,0:1 1,8:1 0,4:11,9: 1 0,5:1 0,8:1 18,75 18,75 18,75 18,75 18,75 18,75 18,75 18,75 18,75 18,75 18,75 18,75 18,75 18,75 18,75 18,75 9,4 9,49,4 9,4 9,4 9,4 9,4 9,4 9,4 9,4 9,4 9,4 9,4 9,4 9,4 9,4 0,0069 0,0067 0,0068 0,0068 0,0059 0,0059 0,0060 0,0057 0,0060 0,0058 0,0060 0,0056 0,0060 0,0068 0,0067 0,0068