Способ нагрева металлолома для выплавки стали

(19) (11) (51) 5 С 21 С 5 28, 1/00 РСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОТВО СССРЕНТ СССР) ГОСУД ВЕДО (ГОСП РЕ К АВТО М Ы СЛ ( ПИСАНИЕ ИЗС) ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Запорожский индустриальный институт(54) СПОСОБ НАГРЕВА МЕТАЛЛОЛОМАДЛЯ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ(57) Использование: в черной металлургиив способах нагрева металлолома для выплавки стали с помощью промежуточноготеплоносителя. Сущность изобретения: исИзобретение относится к черной металлургии, в частности к способам нагрева твердых материалов с помощью промежуточного теплоносителя - расплавленного шлака,Известно техническое решение, характеризующееся тем, что регенеративный теплообмен между двумя сплошными средами осуществляют путем их последовательного смешения и отделения от промежуточного теплоносителя, применяя в качестве последнего жидкие металлы и сплавы.Недостаток этого технического решения состоит в том, что таким образом нельзя нагревать твердые тела дискретной структуры из-за сложностей, связанных с непрерывной фильтрацией через них расплава. Известно также техническое решение, наиболее близкое к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту,пользуют в качестве промтеплоносителя расплавленный шлак, циркулирующий между горячей и холодной ступенями, причем в последний он передает тепло металлолому. Промтеплосеть транспортирует через горячую ступень непрерывно, а через холодную - прерывисто периодами с частотой, равной частоте завалок металлолома в печь. Расход промтеплоносителя соответствует уравнению бпр (Охрпр/р кй)1 рхнфхи 1 где бпр и Ох - массовые расходы промежуточного теплоносителя и металлолома, Рпр, Рхн, Рхи - плотности промтеплоносителя, металлолома, насыпная и истинная соответственно, 1 з, и. ф-лы, 1 ил,В нем нагревают расплавленный шлак в горячей ступени высокотемпературными газами, после чего заливают на холодный металлолом, загруженный в ковш, перегретый расплавленный шлак и нагревают лом теплом шлака,Однако в известном техническом решении используется проточный режим циркуляции шлака, не регламентируется его расход и температура.Цель изобретения - повышение температуры безокислительного нагрева металлолома,Поставленная цель достигается тем, что в способе нагрева металлолома для выплавки стали, включающем использованйе в качестве промежуточного теплоносителя расплавленногв шлака,нагрев расплавлен-" ного шлака в горячей ступени высокотемпературными газами, передачу тепла шлака, в холодной ступени металлолому, в соответствии с изобретением, промежуточный теп 1789565лоносител ь пропускают через холодную ступень прерывисто периодами, частота которых равна частоте завалок металлолома в сталеплавильную печь. При этом расход расплавленного шлака определяют по сле дующей формуле:9О Рпр 1 Рхх Рхнгде Опр, Ох - массовье"Расходы теплоносителя и обрабатываемого металлолома, т/ч;Рпр, Рхн, Рхи- плотности промтеплоносителя, холодного металлолома, насыпная и истинная, соответственно, т/мз, 15Предлагаемый способ реализуется с помощью системы, изображенной на чертеже, П ромежуточный циркулирующий теплоноситель, например расплавленный шлак с основностью 2-3,3, аккумулируется в миксере 20 1,. откуда он непрерыайо при постоянном расходе стекает в циклонную печь 2, в которую подают также газовое топливо и через щелевые сопла 3 - высоконагретый воздух, В печи 2 шлак подогревается до заданной 25 температуры и через летку 4 стекает в миксер 5, служащий промежуточной накопительной емкостью;. В качестве холодной ступени используют миксерного типа ковш 6, В него засыпа ют из корзийы металлблом, а затем последний полностью заливают шлаком из миксера 5. После выдержки в ковше устанавливается заданная равновесная температура, которая всегда выше температуры 35 начала кристаллизации шлака. Далее шлак сливают через донный затвор в ковш 8, перемещают последний к миксеру 1 и вливаот в него шлак. Оставшийся в ковше 6 нагретый металлолом задают в плавильную печь 40 9. Объем последней и обусловливает интервалы в подаче шлакового расплава в холодную ступень.Например, если садка плавильной печисоставляет Ох тонн, а период плавления 451равен т, точасовой расход холодного ме-: таллолома равен Ох = Ох/ т, т/ч, как диск"ретная средаон характеризуется насыййойплотностью Рхи истинной плотностью Рхи , . 50Следовательно, объемный расход тер-.мообрабатываемого материала равен Чх = =Ох/ рхн, м /ч, а объем садки равен Ч, = =Ох/ рхн,. мз. Поскольку при нагреве метал-" ла шлаком последний должен полностью йасыщать порочности дискретной структуры (отклонения в любую сторону снизят эффективность нагрева), то объемный расход шлака равен объему пустот в ломе, т. е. Чпр= Чх е, а единичная порция шлака в холодной ступени равна Чпр = Чс я . Отсюда получаем, что интервал подачи шлака в холодную ступень равен т - напр/Чпр, а рас 1ход промежуточного теплоносителя равенОп =О,рп р -"),т/,Рхн ЭиПри заданных таким образом расходетермообрабатываемого материала Ох, темМпературе его нагрева тх и выполнении соотношения (1) конечная температураподогрева шлака в горячей ступени определяется тепловым балансом,Отходящие из циклона 2 газы охлаждаются в котле-утилизаторе 10 и дымососом 11удаляются из системы.Пример реализации способа,Плавильная печь с садкой 250 т, использующая в завалке в качестве металлошихты125 т лома насыпной плотностью 1000 кг/мистинная плотность металла 7800 кг/м ) и сзтемпературой 1350 С, плавит металл с периодом 35 мин, Определим режим работынагревательной системы, изображенный начертеже.1. Массовый расход металлоломаОх = Ос/ г= 125 60/35 = 214,28 т(ч2, Циркуляционный расход расплавленного шлака (по 1 Рпр = 2860 кг/м,21428 10007800)2860 1000т/ч.3. Масса расплавленного шлака в к ж. дой порции, подаваемой в.холодную с.упень с интервалом 35 мин.Опр = 534,4 . 35/60 = 311,7 тоннФ/4. Температура нагрева шлака в горячейступени (циклоне), По уравнению тепловогобаланса имеемЬО, = ЬОпрЛ ф гОх = Ис 1)х - (с)х) = Опр (ст)пр - (ст)пр 1где с - теплоемкость, с,с л - начальная иконечная,Учтем, что тх = 0 тх =тпр1350 С.Тогда получаем:214,28, 10 . 1350 . 0,208 = 534,4, 10 /(ст)пр - 1350, 0,3/(с 1)пр = 517,59 ккал/кг,1789565 30 По таблицам,теплофизических свойств шлаков находим Ьр = 1545 С, Таким образом, в горячей ступени шлак должен подогреваться на 195 С.Преимущества предложения заключаются в следующем.В современной технике лом вне плавильной печи греют горячими газами до температур не более 700 - 800 С. При более высоких температурах нагрева лом заметно окисляется (до 2 о), даже если топливо сжигают с коэффициентом избытка воздуха. Нагрев расплавленным шлаком исключает окисление металла, поэтому верхний предел температур нагрева лома зависит только от теплофизических свойств скрапа и промтеплоносителя.Все действующие установки для нагрева лома периодического действия, что существенно осложняет утилизацию тепла отходящих газов. В соответствии с предложением, несмотря на интервальный нагрев металлошихты для садки, тепло к промтеплоносителю подводится непрерывно, следовательно, тепло отходящих из циклона газов может быть без каких-либо осложнений использовано в теплоутилизаторе. Формула изобретения 1, Способ нагрева металлолома для выплавки стали, включающий использование в качестве промежуточного теплоноситель расплавленного шлака, нагрев расплавленного шлака в горячей ступени высокотемпературными газами, передачу тепла шлака в холодной ступени металлолому, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения температуры безокислительнаго нагрева металлолома, промежуточный теплоноситель пропускают через холодную ступень , прерывисто, частота которых равна частота завалок металлолома в сталеплавильную печь,Более высокий подогрев лома по предлагаемому способу позволяет увеличить соотношение лом/чугун в садке кислородного конвертера от 0,609 при температуре на грева 800 С) до 1,86 (при температуре нагрева 1350 С), Например, при стоимости лома 36,34 руб/т и стоимости чугуна 77,3 руб/т это позволяет уменьшить на 11,13 руб/т стоимость металлошихты при получе нии 1 т стали в ценах 1984 г, Кроме того,более высокий подогрев металлолома позволяет увеличить производительность конвертера или электропечи. За этот счет издержки производства снижаются на 0,11 15 руб/т стали.Снижение окисления металла в подогревателе уменьшает издержки производства еще на 1,31 руб/т стали. 20 Высокий подогрев лома позволяет использовать в садке 100 о/, легковеса, не опасаясь холодного начала плавки (при кислородно-конвертерном способе производства стали).25 Высоконагретый лом меньше повреждает. футеровку металлургических печей при завалке. 2, Способ по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что расход промежуточного теплоносителя - расплавленного шлака определяютпо следующей формуле,РР 1 Рх )где О пр - массовый промежуточный теплоноситель, т/ч;Ох - массовый расход металлолома т/ч;Р,р - плотность промежуточного теплоносителя, т/мз;ъ - насыпная плотность металлолома,т/м;Зо к - истинная плотность металлолома,т/м,1789565 лко Редак ктор Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 аказ 329 ВНИИПИ оставитель Л.Шарапехред М,Моргентал Тираж Подписноеарственного комитета по изобретениям и открытиям прй ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5