Способ выплавки стали из твердой шихты в конверторе

(51)4 С 2 З ,131 еИЛ Мй: 1 К с в дийныйтем под и топли Готовой ся те Науч -Ту -оизв сти ов,убарев,загруж сителя лома и ошении сверху48-527.изводят н причем нагрев ет 15-2 ку, пос металлол(54) (57 ТВЕ РДОИ щий пос дят про товой с вердог ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ИЕ ИЗОБРЕТЕН ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Днепропетровский металлургический институт им. Л,И,Брежнева ино в производственн объединениелачермет"(56) Патент США2729983,кл. С 21 С 5/28, 1979.Патент США4198230,кл. С 21 С 5/34, 1980. СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ ИЗШИХТЫ В КОНВЕРТЕРЕ, включаюойную загрузку металлоломаэнергоносителя, многостаагрев, расплавление шихты пучи кислородсодержащего газаа снизу и сверху до получениястали, о т л и ч а ю щ и й -что, с целью повышенияительности конвертера и стойтеровки, на дно конвертерат 30-357 твердого энергоно 50-607 общего расхода металпроиэводят нагрев при соотрасходов кислорода снизу и:(1,5-2,0), затем загружаютставшегося металлолома и проповторный нагрев при соотносходов кислорода 1:(0,9 - 1,О),уммарный расход кислорода нааждой порции шнхты составля 7 от общего расхода на плаве чего загружают оставшийсяом, энергоноситель и произвоувку ванны до получения го -али, 1 13412Изобретение относится к чернойметаллургии, а именно к кислородноконвертерному способу выплавки стали.Цель изобретения - повышение производительности конвертера и стойкос -ти его футеровки.Исследованиями установлено, чтопроизводительность конвертера и стойкость футеровки зависят от режиманагрева металлолома, способа эавалки его и твердого энергоносителя, отсоотношения расходов сверху и снизу,окислительного потенциала дутья. 15Завалка в конвертер больших порций металлолома (больше 0,7 рабочего объема) осложняет процесс нагрева, особенно использование верхнихфурм в горел. Наблюдаются большиепотери кислорода и топлива с отходящими газами в связи с высоким расположением практически на срезе горловины фурмы.Опыт работы промышленных конвертеров показывает, что основная массаметаллолома, применяемого в конвертерном производстве, имеет насыпнойвес меньше 1,0, что при переработкеего в конвертере беэ жидкого чугуназначительно (на 30-507) снижает осадку конвертера и его производительность,Кроме того, при значительном заполнении полости конвертера металло 35ломом и в связи с этим малоэффективным верхним обогревом происходитзависание шихты вследствие нагреваи проплавления ее в нижних слоях,образуются свободные мосты из сварившегося металлолома. Поэтому целесообразно металлический лом загружатьчастями, с последующим прогревом каждой части лома, что позволяет иметьв рабочем пространстве конвертерасвободный от металлолома объем и,следовательно, условия для эффективногонагрева его с использованием верхнего обогрева.Установлено, что наиболее эффективно загружать лом тремя порциями,причем первая порция должна заниматьпримерно 50-607. общего расхода лома,загрузка менее 50 7 нецелесообразна,поскольку снижается производитель -ность конвертера в связи со значительным увеличением массы последующих порций металлолома, Кроме того,уменьшение массы первой порции при -10 2водит к значительному снижению коэффициента использования топлива, тк. уменьшается фильтрующая высота слоя лома. Масса второй порции металлолома определяется условиями нагрева первой порции, снижением уровня лома в конвертере, т.е, количеством освобожденного рабочего пространства конвертера. Как показали исследования, оптимальным является 48-527. от массы оставшегося лома. Загрузка меньше 487 оставшегося лома нецелесообразна, поскольку значительно увеличивается масса третьей части лома, что приводит к удлинению процессанагрева всего лома, а в случае использования лома с малым насыпнымвесом - к удлинению времени завалки, что снижает производительность кснвертера. Увеличение массы второй порции лома больше 527 значительно повышает уровень лома в конвертере, уменьшает свободный объем рабочего пространства меньШе оптимальных значений (меньше 0,3 рабочего объема), чтоснижает производительность конвертера, как это отмечалось выше.Загрузка твердого энергоносителя двумя порциями в количестве 30-357 от заданного перед загрузкой лома и остального количества по ле загруэки всего металлолома позволяет улуч - шить процесс сжигания-его во время нагрева, а также уменьшить износ футеровки в донной части конвертера.Загрузка твердого энергоносителя одной порции приводит к значитель-, ному локальному его размещению, что усложняет его сжигание и снижает производительность конвертера, к этому недостатку приводит также увеличение массы первой части твердого энергоносителя, больше 357. которого загружают на дно и более 707 - на поверхность лома. При уменьшении количества твердого энергоносителя ниже 307 от заданного загружаемого на дно снижается эффективность нагрева нижних слоев шихты, что уменьшает производительность конвертера, кроме того, повышаается износ футеровки эа счет воздействия окислов железа.Экспериментально установлено,что стойкость футеровки конвертера, его производительность зависит от режи30 ма ввода кислорода во время нагревалома,Подача кислородсодержащего газас избытком кислорода более 507 от5стехиометрического приводит к значительному переокислению лома, что снижает стойкость футеровки, при этомскорость снижения твердого энергоносителя не увеличивается, При уменьшении избыточного кислорода ниже 407от стехиометрического происходит снижение производительности конвертера,т.к, замедляется скорость сжиганиятвердого энергоносителя, 15Изменение соотношения подаваемого кислорода на нагрев и продувкусвязано с характером сжигания твердого энергоносителя в эти периоды плавки. 20Установлено, что максимальнаяпроизводительность конвертера достигается при подаче кислорода снизуна первой стадии нагрева и при продувке в 1,5-2,0 раза ниже, чем сверху, и составляет 0,9-1,0 на второйстадии нагрева.Увеличение отношения расходов кислорода снизу и сверху более чем в2,0 раза на первой стадии нагревапри продувке снижает производительность конвертера, в связи с плохимусвоением кислорода при его верхнейподаче уменьшается стойкость футеровки в верхней части конвертера.Уменьшение этого отношения меньше1,5 приводит к значительному повышению окисленности лома в нижней частиконвертера из-за запаздывания загорания твердого энергоносителя, что приводит к снижению стойкости футеровки,После загрузки второй порции металлического лома создаются условия,когда скорость горения твердого энергоносителя достигает максимальныхвеличин, для повышения производительности конвертера расход кислородаснизу целесообразно повысить, а сверху - снизить, т.е, уменьшить отношение расходов кислорода снизу и сверху. Однако уменьшение этого отношения меньше 0,9 не приводит к интенсификации процесса сжигания твердогоэнергоносителя, наблюдается увеличение угара железа и снижение стойкости футеровки, При отношении больше1,0, с одной стороны, снижается скорость окисления твердого энергоноситоля в нижних слоях шихты, с другойстороны, имеются потери кислорода,подаваемого через верхне фурму, сотходящими газами, что в совокупности снижает производительность конвер -тера и стойкость футеровки.Длительность нагрева лома в первой и второй стадиях определяетсяусловиями усадки (опускания) ломав конвертере, что, в свою очередь,связано с температурой лома, Последняя зависит от количества тепла,внесенного в шихту при сжигании топлива и твердого энергоносителя.Уменьшение расхода кислорода нанагрев шихты ниже. 157 от общего наплавку на первой и второй стадияхне обеспечивает достаточного прогрева лома и его усадку, что приводитво время загрузки следующей порциилома к значительному ухудшению условий нагрева шихты верхней фурмойгорелкой, что снижает производительность конвертера.Повышение этого расхода более253 связано со значительным перегревом лома и опусканием его, Это снижает КИТ топлива, т,к. уменьшаетсявысота фильтрующего слоя лома, повышается .его температура и теплосодержание отходящих газов и, следовательно, снижается производительностьконвертера,Проведен ряд испытаний по предлагаемой технологии. Результаты проведенных испытаний приведены в таблице,П р и м е р, В конвертер с рабочим объемом 0,72 мз загрузили 19,5 кгугля марки АС (32,57 от общего расхода), 432 кг металлического лома с насыпным весом 1,0 т/м . В течениеВ3 мин производили нагрев шихты подачей кислорода и природного газа снизу и сверху. Расход кислорода снизу1 м /мин, сверху - 1,75 м /мин (отно 3 зшение расходов составило 1:2), расход природного газа снизу0,345 м /мин, сверху - 0,69 м /мин,что составило расход кислорода на457 больше стехиометрического.Затем завалили 240 кг металлоломас насыпным весом 1,1 т/мз и в течение 8 мин производили нагрев шихтыподачей кислорода и природного газаснизу и сверху с одинаковыми расходами, Расход кислорода 1,5 м/мин,расход природного газа - 0,52 м /мин,35 134121Соотношение расходов снизу и сверху 1:1, Затем загрузили еще 240 кг металлического лома и 40,5 кг угля АС (67 э 53) и в течение 24 мин про 5 дували ванну кислородом снизу с расходом 1,0 м /мина сверху - 2,0 м /мин. Расход природного газа постепенно снижали, и через 14 мин и до конца продувки расход природного газа на 10 донные фурмы был 0,1 мэ/минт а последние 6 мин сверху подавали только кислород. Длительность плавки 40 мин. Пронэводнтелвноста,кг/ч Расходфутаровкиогне упоров,кг/т стагп ИэбытокОэ нафурмигорелки, К Отно ение Количество угла ас иа дне конвертера, кг/Т от обеего Количестволома наодну порпве,кг/аолн рабочего объема от обаего ходэа 1 тноение асхо саару/сниэу 1 станк) РасколО эа11 стадмэ/К ообеего од рк Количео лом на ато порции кг/2 стет. ниа ход расхода Отсверху/сниэу (11стадиеОт сверку/ сииэу (продувка) 2 отего количества тотмп, Э О,б С 32/О,ЬО 432/0,60 чЭ/ОСО 43/0,60 С 32/0,60 4320,60 ч 32/0,60 43/0,60 43/О,ЬО С 2/0,60 Суммарный расход кислорода составил 120 м . Выход стали 848 кг, Проиэво 3 фдительн(усть конвертера 1212 кг/ч.Показатели плавок при граничных значениях параметров, выше и ниже их, а также по прототипу представлены в таблице,Использование предлагаемой технологии по сравнению с базовой позволяет повысить производительность конвертера на 207. и снизить расход огне- упоров на 1,8 кг на 1 т стали.8Продолжение таблицы341210 Э 2 5 4 5 6 7 9 Ю 51 2 г,о 1,о Ь,В 1,75 15,6/1 Э 24/20 240/50 60 С 5 1190 24050 ЬО С 5 2 О 1 О 1,75 16/ 15 1,75 30/25 г 4/го 6,9 1255 1,0 240/50 бо 45 6,7 24/20 2,0 6,7 432/0,60 19,5/32,5 1,75 ЗЗ,Ы 2 Ь 24/20 1220 2,0 1,0 г 4/го 19,5/32,5 432/0,60 5,6/3 Ь,9 2,0 1,О 1205 9,5/32,5 1,0 1,75 24/20 432/0,60 1 Ы 15 6,6 250 2,0 30/25 1260 33,6/29 1265 1,75 24/20 1,75 24/20 19,5/32,5 4 Э 2/0,60240/50 6,7 1,0 2,0 1 9, 5/32, 5 4 32/О 60 240/50 2,0 1,0 Редактор М. Циткина Заказ 4402/31 Тираж 549 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо дедам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г,ужгород, ул,Проектная, 4 19,5/32,5 4 Э 2/0,60 19,5/32,5 432/0,60 19,5/32,5 432/0,60 240/50 240/50 240/50 60 45 60 45 ЬО 45 60 45 60 45 Составитель М,ПрибавкинТемред М.Ходанич Корректор Л,Пилипенко