Способ выплавки стали

(61) Дополнительное к (22) Заявлено 15.07.7 с присоединением эаяв (23) Приоритет (43) Опубликовано 15. вт. св 57086/2 1 С 5/5 иГосударственныи кометеСовета Министров СССРпо делам иэооретенийн открытий 4.78,Бюл лете14,тита 3 С,Авторыизобретен А, Н, Морозов, Ю,О, Е, Молчанов ВВ, С, Галчн, В. Г,Е, А, Нечаев,. Е, А 1,М,К Е М С Н, ТулуевскийИ И, Красовицкий, убов, А, А, Устю истов 5 ОВаЛОВ ободки М, Роз 3, П Л, И озл фель гов, А ГЯ.днов 5 Рсанов и а 1) Заявите аучно-исследовательский институ еталлус 54) СПОСОВ ВЫПЛАВКИ СТ.,Изооретшцс относи 1 ся к мст 1;соргии цср- НЫХ МСТЛЛОБ Ц Х 10 ЖСГ ОЫТЬ ИСПОЛ,ЗОВСнс ЦРИ выплавке стали В луговых печахХдрактернсй особенностью ду; овых сталеплавильных пецей является локальный подволг, тепла, Высокая электрическая;1 ощность преобразуется В тепловую энергию ца электролах, расположенных вблизи оси печи. В это . слуцде зона тепловыделения оцень х алд по о;3,; мх, во много раз меньше садки метдллоцц 1 хтьц 1 Я- кой способ подвода тепла в пець пр ьолит к определенной последовательности 1 д 11 звд и расплавления металло;пихты.В первую оцсрсль расплавляется мстдллошихта Волизи электродов; затем цдгрсвдссся и расплавляется металлошихта на пе 3 рифериц.сген 11 счи на Откосах. ОтстаВЯ 111 е 11 а 11 сна периферийных слоев мсталлошцхты значительно уллин 51 ет и:3 яВку. НераВцомерность 51 яревя металлошихты усиливается с увеличением рдз меров печей.Форсированное расплавление метяллошцхты, рдсполсжецной на Откосах вбл . и стен о печи, неизбежно вызывает повышенный износ футеровки цз-зд прямого изл 5 3 сцця луг ца кладку, кс)тс 11)я 51 В заключите 1 ьць 111 цс 1 рОл цсд- ВЛЕЦЦЯ Уже НС ЭКРаНИРУЕтСЯ ЛООМ. ХГО ЯВЛЯ- ется одцо 5 цз основных причин Весьма изкой СТОИКОСЦ Мс 1 ЦЦЫХ ПЕЧЕЙ. С ЦОВЫШСЦИЕМ МО 1 Ц- ности и Ного трансформдтора усиливается неравномерность нагрева металлошихты.,Использование дополнительного источника тепла энергии топлива позволяет ускорить нагрев и рдсцлавлсццс металлошихты.Известны способы выплавки стали, в которых с помоц 1 ь 1 О г ос;1 ок В раоочее пространство цс-.ц чсрез отверстия В своде стенках) или через завдлочцо; окно вводят топливо 1. Д 1 жс цебо 1 ьшие тепловые нагрузки (3- 4 мл: . ккдль 11 сокраШдют продолжительность церн 11 рс 1 с 11,да,гсни 51 ца мал ьх печах на 20 - 401 и. Нд 100 " пс Ях -- на 7 - -12 О,о. Однакодном сиосе,ВВ 1 эла топлива гязОкислоролный факе,1 ц.1 равлен непосрслственно на метдс 313 пихту 1 . и этом греется относ 1 пель о;сболь 51 д г.,г,цдль металлошцхты в зоне фаКЕ.1 Э, ( ТОС: М 5 с.: МВЕ;1 ЦЧИТЬ ПОВЕРХНОСТЬ На; рева, тоц,1 цвс ь длят через две - три горел и.Выплавки стали луговой пс 1 ц с бдлсйной загрузкой металлои 1 цхты, В которо используется топливо, подаваемое и цсць с цяцдла периода плавления олц р цоЯвисцмо От цсддцц элекгроэне 1 гц 31д элсьтролы 2. Топливо цспсьзмстс 1;ля нагрева периферийных слоев металдвух точках, расположенных по периметру печи у основания вертикальной стенки на уровне откосов.Топливо и окислитель вводят в печь отдельными, разнесенными по высоте струями, направленными под углами к касательной к внутрен 55 лошихты как в уже указанных способах. Газо- кислородный факел направлен непосредственно на металлошихту, но шарнирная установка горелки на подвижном кронштейне позволяет изменять направление факела, Сталевар периодически изменяет положение горелки, направляя факел на новые, еще слабо нагретые участки металлошихты. Это существенно увеличивает эффективность использования топлива.Недостатками известного способа являются прямая направленность газокислородного факела на садку металлошихты и относительно но небольшая площадь скрапа, подвергающаяся нагреву факелом, что ограничивает количество эффективно используемого топлива, Так, мощность горелки на 100 т печи, как и на печах малой емкости, не превышает 1 Б 3,5 млн.ккал/ч. Увеличение интенсивности отопления не дает положительного эффекта, возрастает недожог топлива, а эффективность нагрева металлошихты заметно не изменяется, Это объясняется тем, что при нагреве металлошихты направленным топливокислородным факелом, начиная с температур лома 900-1000 С, наблюдается быстрое окисление железа продуктами полного сгорания топлива, которые разлагаются на кислород и горючие. Металло- шихта продолжает нагреваться, в основном, за счет экзотермических реакций окисления железа, а полезное использование химической энергии топлива резко ухудшается. Поэтому с увеличением расхода топлива резко сокращается время целесообразного его использования, что делает применение мощных горелок неэф- Зо фективным, Поскольку установка большого числа горелок на печи невозможна по конструктивным и эксплуатационным соображениям, существенно увеличить поверхность нагрева лома и количество полезно сжигаемого топлива при таком способе сжигания не удается.Целью изобретения является обеспечение интенсивного и равномерного нагрева и расплавления периферийных слоев садки металлошихты и эффективное использование для этого энергии топлива. Указанная цель достигается тем, что в известном способе выплавки стали в дуговой печи с бадейной загрузкой металлошихты, включающем использование энергии дуг и топливокислородного факела в период расплавления, в свободном кольцевом пространстве между вертикальной стенкой печи 45 и садкой металлошихты осуществляют закрутку потоков греющих газов путем введения и направления струй топлива и окислителя на цилиндрическую стенку печи.Кроме того, для организации интенсивной50 крутки потоков греющих газов топливо и окислитель вводят со скоростями не менее 120 м/с с тепловой форсировкой кольцевого сечения 1 - 3 млн. ккал/мч., причем ввод топлива и окислителя осуществляют, по крайней мере, в 4ней поверхности цилиндрической стенки 25 - 35. и 10 всоответственно, что позволяет устранить локальные перегревы футеровки.Предложенная циклонная схема движения греющих газов в кольцевом пространстве между вертикальной стенкой печи и садкой металлошихты обеспечивает равномерное выгорание топлива и разогрев футеровки вертикальной стенки по всему периметру печи. В этом случае происходит интенсивный и равномерный нагрев всей периферийной поверхности металлошихты излучением и конвекцией от футеровки и греющих газов. Результаты аэродинамических исследований, проведенных на холодной модели 100 т дуговой сталеплавильной печи в масштабе 1:1 О, показывают, что интенсивная крутка потока греющих газов в кольцевом пространстве возможна при вводе топлива и окислителя с тангенциальными скоростями 120 м/с и более. Количества подаваемого топлива и окислителя могут изменяться в зависимости от емкости печи, но всех случаях тепловая форсировка горизонтального сечения свободного кольцевого пространства между вертикальной стенкой печи и садкой металлошихты должна быть 1 - 3 млн. ккал/м ч. Кроме того, при таком способе нагрева металлошихты в значитель ной мере устраняется окисление металлошихты продуктами сгорания, неизбежное при непосред ственном направлении факела на лом.Равномерность вихревого потока по перимет. ру печи создается вводом топлива и окислителя, по крайней мере, в двух противоположных точках. Ввод топлива и окислителя у основания вертикальной стенки на уровне откосов обеспечивает равномерный разогрев всей футеровки вертикальной стенки по высоте и по периметру.Для устранения локальных перегревов футе. ровки и уменьшения угара металла топливо и окислитель вводят в печь отдельными, разнесенными по высоте струями, причем направляют их в сторону металлошихты под соответствующими углами к касательной, При этом замедляется смещение струй, топливо более равномерно выгорает по периметру печи, устраняется локальный перегрев футеровки в месте удара струй о стенку и, кроме того, топливная струя, направленная ближе к металлошихте, защищает ее от окисления. Расстояние между струями топлива и окислителя и углы отклонения. струй от касательной выбраны на основании аэродинамических исследований. На фиг. 1 схематически показано рабочее пространство дуговой сталеплавильной печи; на фиг, 2 - то же, сечение по А - А на фиг.1.Рабочее пространство 1 печи загружено металлошихтой 2. Между вертикальной стенкой 3, откосами 4 и металлошихтой имеется свободное кольцевое пространство 5. Через свод 6 печи в кольцевое пространство опущены горелки 7, а по центру печи - электроды 8. Топливо и окислитель вводят через сопла 9 и 10 соответственно. Направление топливной струи показано стрелкой 11, направление струи окислителя - стрелкой 12.Формула изобретения 45 Я При бадьевой загрузке металлошихты в рабочее пространство 1 между вертикальной стенкой 3, откосами 4 и поверхностью металлошихты 2 по всему периметру печи образуется свободное кольцевое пространство 5, которое на 100 в 2 т дуговых сталеплавильных печах имеет ширину 0,5 - 0,7 м. Через свод 6 печи в рабочее пространство опускают электроды 8 по центру печи и две диаметрально противоположные горелки 7 в свободное кольцевое пространство 5. Нагрев и расплавление металлошихты 2 производится за счет энергии дуг и топлива одновременно и независимо друг от друга. Энергия дуг в течение всей плавки используется как в известном способе. Горелки 7 опускают настолько, что сопла 9 и 10 оказываются на уровне откосов 4.В начале периода расплавления в кольцевое пространство вводят топливо и окислитель отдельными струями через сопла 9 и 10 тангенциально к внутренней поверхности кладки вертикальной стенки 3 с тангенциальными скоростями не менее 120 м/с. Расход топлива и окислителя зависит от емкости печи, но во всех случаях тепловая форсировка горизонтального свободного кольцевого пространства 5 должна быть 1 - 3 млн. ккал/м 2 ч. Для 100 т отечественных дуговых печей это соответствует расходу природного газа 1000 - ЗООО мз/ч. Струи топлива и окислителя отклонены от касательной 13 в сторону металлошихты 2: топливная струя 11 под углом 25 - 35 к касательной, а струя окислителя 12 - под углом 10 - 20. Разделением струй топлива и окислителя замедляется их смещение и достигается равномерное выгорание топлива по периметру, что исключает локальный перегрев футеровки и окисление металлошихты. Циркулирующий в кольцевом пространстве газовый высокотемпературный поток нагревает поверхность вертикальной стенки печи и металлошихту. Температуру поверхности футеровки контролируют, например, шомпольным термозондом. Максимальный расход топлива устанавливают по показаниям шомпольного термозонда таким, чтобы температура футеровки не превышала безопасного уровня 1650 С. Подачу топлива и окислителя производят до полного раслпавления металлошихты. После этого горелки удаляют из рабочего пространства и дальнейшие операции проводят в соответствии с известным способом выплавки стали.Использование предлагаемого способа выплавки стали обеспечивает по сравнению с известными способами следующие преимущества: 5 о 15 2 Еинтенсивный нагрев периферийных слоев металлошихты, и в результате этого сокращение периода расплавления;сокращение расхода электроэнергии и электродов;повышение стойкости футеровки;уменьшение угара металлошихты;поЬышение КПД используемого топлива. Например, по расчетам для 100 т печи и при удельном расходе природного газа и кислорода соответственно 33 и 60 и/т продолжительность расплавления уменьшается на 45%, производительность печи увеличивается на 25%, удельный расход электроэнергии снижается на 170 квтч/т, а электродов - на 1,8 кг/т. Затраты по переделу уменьшаются на 2,9 руб/т. 1, Способ выплавки стали, включающий использование энергии дуг и топливокислородного факела в период нагрева и расплавления металлошихты, отличающийся тем, что, с целью обеспечения интенсивного и равномерного нагрева и расплавления периферийных слоев садки металлошихты и эффективного использования для этого энергии топлива, создают крутку потока греющих газов в свободном кольцевом пространстве между стенкой и садкой металлошихты путем введения и направления струи топлива и окислителя на цилиндрическую стенку печи.2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью организации интенсивной крутки потоков греющих газов, топливо и окислитель вводят со скоростями не менее 120 м/с при расходах реагентов, обеспечивающих тепловую форсировку кольцевого сечения 1 - 3 млн. ккал/мз ч3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью устранения локальных перегревов футеровки, топливо и окислитель вводят в печь разнесенными по высоте струями, направленными под углами к касательной к внутренней поверхности цилиндрической стенки 25 - 35 и 10 - 20 соответственно. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:602559 Гоставитель Л. Веревкина1 схрел О. Луговая Корректор Гираж 716 Подписио Мельниченк 1 сдактор Н. КоЗаказ 177124 ко ЦН 11 ИПИ 13Филиа ос 1 гсарственнгно коио дела ч изобре35, Москва, Ж,П 11 П 11 атеит, г. и с,а Совеа Министров ССеипй и открытий Раугиския наб. д. 45 Ужгород, ул. Г 1 роектная. 4