Способ выплавки стали

-йкеущЧ Ътр ПАТЕН жидкий мазут при расходе на 1 т скрала, соответственно 20 - 40 кг и 10 - 16 кг. При прогреве скрала в печи путем подачи кислорода мазут испаряется и горит под поверхностью скрала, шлак на поверхности плавится и, укрупнившись, затвердевает, об - разуя сплошную шлаковую корочку, которая вместе с продуктами горения мазута создает защитное покрытие, затрудняющее проникновение кислорода к поверхности скрапа и тем самым уменьшающее угар железа из последнего. После прогрева ведут последовательно плавление, кипение и доводку стали. Комитет Российской Федерации о патентам и товарттым знакам(7 б) Иванов Николай Иванович, Вачаев Анатолий Васильевич; Горохов Алексей Вячеславович (54) СПОСОБ ВЪГЛАВКИ СТАЛИ(57) Использование: в черной металлургии при выплавке стали в подовых печах Сущность изобре - тения: на скрап перед его завапкой в печь напыляют одновременно из двух групп форсунок раздельно предварительно измельченный металлургическийПоставленная цель достигается тем, что в известном способе, включающем эавалку скрапа в печь с последующими его прогре вом, плавлением, кипением и доводкой, нанесение на поверхность скрапа защитного покрытия, перед завалкой скрапа в печь ведут нанесение на поверхность скрапа защитного покрытия путем одновременного 50 напыления предварительно измельченного шлака до крупности 1 10 -0,5 мм и жидкого мазута при расходе последнего 10-16 кг на 1 т скрапа, а шлака - 20 - 40 кг на 1 т скрапа.Отличительный признак "перед завал кой скрапа в печь ведут нанесение на поверхность скрапа защитного покрытия" обеспечивает сохранность мазута в составе покрытия с самого начала прогрева скрапа. так как такая последовательность выполнеИзобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при выплавке стали в подовых печах,Известен способ выплавки стали (Воскобойников В.Г., Кудрин В.А., Якушев А.М, Общая металлургия. - М., Металлургия, 1985, с, 258-260). содержащий завалку в печь скрапа, разогрев его кислородным дутьем до температуры заливки чугуна (850 - 900 С), последующую загрузку шлакообразующих и затем заливку чугуна, далее осуществляют плавление, кипение и доводКу,Известный способ обладает недостатком, а именно наличием угара железа из скрапа до 10-12от массы садки печи. а это ведет, во-первых. к потере железа иэ процесса путем его выноса в виде Ре 20 з с дымовыми газами из плавильной печи, и, во-вторых, к загрязнению атмосферы, ухудшению экологии,Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому способу является способ выплавки стали скрап-процессом (авт, св, М 1092185, кл, С 21 С 5/04), включающий эавалку в печь скрапа, шлакообразующих, брикетированной стружки и чугуна, последующее плавление, кипение и доводку, причем в начале завалки первых 10-306 шихты не ее поверхность наносят раствор природного бишофита в количестве 0.2-0.6 от массы садки печи,Недостатком известного решения является наличие угара железа из скрапа, составляющего 3 от массы садки печи, что приводит во-первых, к потере железа в виде Ее 20 з из процесса путем его выноса с дымовыми газами из плавильной печи и, во-вторых, к загрязнению атмосферы, ухудшению экологии.Целью заявляемого решения является снижение угара железа из скрапа,5 10 15 20 25 30 35 40 ния операций, т,е. нанесение покрытия вне печи исключает мгновенное испарение и сгорание мазута иэ состава покрытия в начале прогрева, чему препятствует наличие в покрытии шлака, т,е, в начале прогрева покрытие скрапа сохраняется эа счет расплавления частиц шлака и образования из них предохраняющей шлаковой корочки, которая сохраняет от мгновенного испарения и сгорания мазут. Причем продукты сгорания мазута создают защиту в виде газовой завесы от проникновения кислорода к поверхности металла и вместе со шлаковой корочкой уменьшают угар железа иэ скрапа.Отличительный признак "одновременное напыление предварительно измельченного шлака и жидкого мазута" дает возможность получить равномерное по составу и толщине покрытие на поверхности скрапа, состоящего из смеси шлака и жидкого мазута, это создает условия для исключения мгновенного испарения и сгорания мазута из состава покрытия, в начале прогрева, так как частицы шлака начинают плавиться и образуют корочку на поверхности скрапа, препятствующую мгновенному испарению и сгоранию мазута и вместе с продуктами сгорания последнего корочка обеспечивает уменьшение угара железа из скрапа.Отличительный признак "предварительно измельченный шлак до крупности 1 10 -0,5 мм" позволяет исключить угар в начале прогрева, так как указанный интервал размеров частиц шлака обеспечивает их плавление при температурах, меньше температуры начала окисления железа и тем более ниже, чем температура плавления крупных частиц шлака, поэтому уже в начале прогрева частицы шлака с крупностью 1 10 -0,5 мм расплавляются, образуя за-бщитную корочку на поверхности скрапа, которая препятствует мгновенному испарению и сгоранию мазута, соответственно уже в начале прогрева уменьшается угар железа из скрапа.При выходе крупности частиц шлака меньше нижнего значения заявляемого предела, т,е. частицы шлака с крупностью менее 1 10 м могут быть использованы для-бобразования покрытия, но по технико-экономическим соображениям их использование нецелесообразно. так как их получение трудоемко и очень дорогостоящее,При выходе крупности частиц шлака больше верхнего значения заявляемого предела, а именно частицы шлака с крупностью более 0,5 мм плавятся при более высоких температурах и поэтому в начале прогрева корочка не образуется, это приве г,2001118ет к мггч лному игпдрению и сгоранию мдэугд, СОО ветственно не образуется и газовя згесд иэ продуктов сгорания мазута, являющаяся частью защиты поверхности СКРДПД В РОЗУЛЬтатЕ УКЕ В НаЧДЛЕ ПРОГРЕВЭ увеличипдется угар железа из скрапа.Отличительный признак "при расходе жидкого мазута 10-16 кг на 1 т скрапа" обеспечивает уменьшение угара железа из скрапд, так кдк такой расход обеспечит создание необходшлой концентрации мазута для обрдза в аил) рд вномерн ого по толщине покрытия. именно такой расход мазута обеспечивдет необходимое испарение и горение мазута в течение всей операции прогрева скрапд с образованием и сохранением защитного покрытия поверхности скрдпд и соответственно снижение угард железа.При расходе жидкого мазута меньше эндчения нижнего предела, т.е, меньше 1 О кг нд 1 т скрапд будет наблюдаться недостаток лазутд, т,е. его не хватит на весь период прогрева скрдпа, и соответственно нарушится образование газовой завесь) иэ продуктов сгорания мазута, которая является частью защиты поверхности скрдпд в результате угар железа из скрапа увеличивается,При расходе жидкого мазута больше значения верхнего предела, т,е, больше 16 кг на 1 т скрапа будет наблюдаться необоснованно большой расход мазута, который не приведет к ддльнейшеглу снижению угара,Отли кительый признак "при расходе шлака 20-40 кг нд 1 т скрапа" обеспе гивает у)леьшоние угара железа из скрапа. тдк как такой расход собходим для создания защитой алкозой корочки, предохраняощей жидкий мазут от мгновенного испдре)ия и сорания и защищающей влесте с продуктами сгорания жидкого мазута поверхность скрдпд от угара, снижая последний.При р; сходе шлакд меньше знд ения )иж;",о г:редел)д, т.е, меньше 20 кг нд 1 т ск 1)дЬ ),) ол)одаться недостаток шлд кд.) О) Чэд , в:) ния ужнои толщины корочч)О цр и)едет к быстрому выгордниодзд, соответственно проникновению ;.).).),О)д к говерхности скрапа и цооыше-);ю у рд,кслеза из скрацд,При расходе шлака больше значения в)О;.о . го рсделд, т,е, больше 40 кг на 1 т скр )ц))",) ндблнэдаться необоснованно гдовы.е, расход шлака, который ведет к ндруш )ию теплового режима работы пе 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 чи без дальнейшего снижения угара кеведа из скрапа.Все укаэанные режимные значения ин тервдлов авторами обнаружены в процессе экспериментов,Авторы провели дополнительные патентные исследования на предмет выявления использования отличительных признаков в известных решениях и их соответствия критерию "существенные отличия",Отличительный признак "перед завалкой скрапа в печь ведут нанесение на поверхность скрапа защитного покрытия" в известных решениях авторами не обнаружен. Авторы обнаружили "нанесение на поверхность изделий защитного покрытия перед термообработкой (авт,св. М 382704, кл. С 21 О 1/68) для уменьшения окалинообразования,Отличительный признак "перед завалкой скрапа в печь ведут нанесение на поверхность скрапа защитного покрытия" обеспечивает выполнение функции создания условий для сохранности мазута в составе покрытия на протяжении всей операции прогрева скрдпа, исключение лгнэвенного испарения и сгорания мазута иэ состава покрытия, обеспечения возмож ности создания защиты в виде газовой завесы от проникновения кислорода к поверхности металла, Использование данного отличительного признака с выполнением вышеуказанных функций в известных решениях авторами не обнаружено, поэтому был сделан вывод о его соответствии критерию "существенные отличия".Отличительные признаки заявляемого решения "одновременное напьц)ение предварительно измельченного шлака до крупности 1 10 - 0,5 мм и жидкого мазута при расходе на 1 т скрапа 10-16 кг жидкого мдзута и 20-40 кг - шлдка обеспечивает выполнение функций получения равномерного по составу и толщине покрытие на поверх- НОСИ СКРДПа, СОСТОЯЩЕЕ Иэ С л СИ ШЛаКД И жидкого мазута, исключения мгновенного испарения и сгорания мазута иэ состава покрытия, образование уже с самого начала прогрева здщитнои корочки из расплавленных частиц шлака, обеспечение необходимого испарения и горения мазута в течение всей операции прогрева скрапа с образованием газовой завесы из продуктов сгорания мазута, которая является частью защиты поверхности скрапа от угара. создание одновременно и за цитной корочки иэ расплавленных частиц шлака и газовой завесы из продуктов сгорания мазута, исключающих проникновение кислорода к поверхности скрапд. Использование дн 2001118ных отличительных признаков с проявлением вышеуказанных функций в известных решениях авторами не обнаружено, поэтому был сделан вывод о их соответствии критерию "существенные отличия",На основании проведенного анализа авторы пришли к выводу, что заявляемый способ в целом обладает критерием "существенные отличия".П р и м е р 1 (конкретное выполнение). Заявляемый способ осуществляется в условиях сталеплавильного цеха Магнитогорского металлургического комбината на основной мартеновской печи с массой садки 100 т, отапливаемой природным газом с добавлением мазута и продувкой ванны кислородом. На поверхность скрапа наносили защитное покрытие, причем при помощи одной группы форсунок наносили измельченный шлак и при помощи другой группы форсунок напыляли жидкий мазут, подачу шлака и мазута вели одновременно, Для получения жидкого мазута. последний предварительно нагревали до температуры +60 С, шлак предварительно измельчали на валковой дробилке. Состав шлака включал в себя:Ееобщ - 9,6%; ЯО 2- 15,0%; СаО -38,7%, М 90 - 24,3%.Ббщ - 1,2% и др.Общая толщина защитного покрытия составляла 1,5 мм.Напыляли предварительно измельченный шлак крупностью 1 10 мм, при расходе на 1 т скрапа 10 кг - мазута и 20 кг - шлака, Общий расход мазута и шлака для садки 100 т составил соответственно 1000 кг и 2000 кг, Затем осуществляли эавалку скрапа в печь, далее скрап с защитным покрытием прогревали путем подачи кислорода в печь. В печи мазут из защитного покрытия начал медленно испаряться и гореть над поверхностью скрапа, верхние слои шлака из защитного покрытия стали плавиться, так как они имеют мелкий размер частиц крупностью 1 10-б мм, то имеют температуру плавления ниже температуры плавления более крупных частиц. После расплавления частицы сливаются и укрупняются в результате чего температура плавления их увеличивается и они затвердевают. образуя сплошную защитную корочку из шлака, которая защищает поверхность скрапа от угара железа. Далев мазут продолжает испаряться и гореть, но медленнее, чем в начале прогрева,так как этому препятствует образовавшаяся защитная сплошная корочка из шлака, которая постепенно увеличивается по толщине, эа счет плавления и последующего эатвердевания нижних слоев шлака в защитном 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 покрытии. При горении мазут создает завесу из продуктов сгорания, которая вместе со шлаковой корочкой препятствует доступу кислорода к поверхности скрапа, тем самым уменьшая угар. После того, как легкие фракции мазута испарились и сгорели остается твердый остаток в виде нефтяного кокса, который представляет из себя почти чистый углерод, Последний науглероживает расплавляющийся к этому времени под защитной корочкой скрап. Затем осуществляли операции плавления, кипения и доводки. Затем осуществляли химический анализ продуктов плавки (шлак, сталь) и сравнивали их с анализом состава сырья, оценивая угар, Анализ показал, что угар железа иэ скрапа составил 0,5%. По сравнению с прототипом угар снизился в 6 раэ.П р и м е р 2. Заявляемый способ выплавки стали осуществлялся согласно описанному выше примеру 1, но скрап покрывался защитным покрытием, включающим жидкий мазут и измельченный шлак крупностью 0,5 мм. А расход на 1 т скрапа составил шлака - 40 кг, мазута - 16. Толщина защитного покрытия составила около 3 мм,Химический анализ показал, что угар железа из состава скрапа 1,5%,По сравнению с прототипом угар железа в заявляемом способе снизился в 2 раза,П р и м е р 3. Заявляемый способ выплавки стали осуществлялся согласно описанному выше примеру 1, но скрап покрывался защитным покрытием, включающим жидкий мазут и измельченный шлак крупностью 0,01 мм, А расход на 1 т скрапа составил шлака - 30 кг, мазута - 13 кг, Толщина защитного покрытия составила около 2,5 мм. Химический анализ показал, что угар железа иэ состава скрапа 0,95%, По сравнению с прототипом угар железа в заявляемом способе снизился примерно в 3 раза,П р и м е р 4, Заявляемый способ выплавки стали осуществлялся согласно описанному выше примеру 1, но скрап покрывался защитным покрытием, включающим жидкий мазут и измельченный шлак крупностью 5 10 мм. А расход на 1 т скрапа составил шлака - 19,5 кг, мазута - 9,5 кг, Толщина покрытия составила около 1 мм. Химический анализ показал, что угар железа из состава скрапа 2,95%, т,е, угар повысился и достиг угара железа в прототипе. Повышение угара железа произошло в результате нехватки мазута на весь период прогрева и нехватки шлака для образования нужной толщины покрытия.П р и м е р 5, Заявляемый способ выплавки стали осуществлялся согласно опи10 2001118 Составитель Н. ИвановТехред М.Моргентал Корректор Н. Ревская Редактор Заказ 3112 Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 санному выше примеру 1, но скрап покрывался защитным покрытием, включающим жидкий мазут и измельченный шлак крупностью 0,6 мм. А расход на 1 т скрапа составил шлака - 41 кг, мазута 16,5 кг, Толщина покрытия составила около 4 мм, Химический анализ показал, что угар железа иэ состава скрапа 2.13; Т,е, угар понизился несколько по сравнению с прототипом, но повысился по сравнению с примерами 1, 2, 3. Кроме этого произошло удорожание стоимости 1 т стали на 50 , в результате повышенного расхода мазута и увеличения подачи топлива в факел, для расплавления избыточного количества шлака и прогрева скрапа под более толстой корочкой шлака,Формула изобретения ,спОсОБ ВыплАВки стАли, включающий эавалку скрапа в печь, его нагрев, плавление, кипение и доводку, нанесение на поверхность скрапа защитного покрытия, отличающийся тем, что. с целью снижения угара железа из скрапа, защитное покрытие наЗаявляемый способ обеспечивает преимущества по сравнению с прототипом,Отличительные признаки "перед завалкой скрапа в печь ведут нанесение на повер хность скрапа защитного покрытия путемодновременного напыления предварительно измельченного шлака до крупности 1 10 - 0,5 мм и жидкого мазута при расходе-бна 1 т скрапа 10 - 16 кг жидкого мазута и 10 20-40 кг шлака" позволяют снизить угар железа из скрапа в среднем в 3 раза по сравнению с угаром железа в прототипе, соответственно уменьшается вынос железа в виде Ге 20 з с дымовыми газами из печи и 15 не загрязняется окружающая среда,(56) Авторское свидетельство СССР М 1092185, кл. С 21 С 5/04, 1982. 20носят перед завалкой, при этом одновременно напыляют на поверхность скрапа предварительно измельченный до крупности 110 - 0,5 мм шлак и жидкий мазут.25 расход которых на 1 т скрапа составляет20 - 40 кг и 10 - 16 кг соответственно.