Способ выплавки стали

СОЮЗ СООЕТО 1 ИХОснннннвннн сникРЕСПУБЛИК ае ав ЭЮ С 21 С 5/28 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯн датснснсвт санаасанвствт и. и. нн н.нннннн нЭаай ГООЗЩФУСТИЕНКЫЙ ЙОМИТЕТ ССС 3 фнн иннн аювннн н ннлна(56) 1. Авторское свидетельство СССРИф 721009, кл. С 21 В 3/02,.1977.2. Патент фРГ В 2816543,кл. С 21 С 5/28, 1979.(54)(57) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ, преимущественно металлического лома, вконвертере с комбинированным дутьем, включающий завалку лома, его нагрев и расплавление посредством сжигания углеводородного и твердого топлива, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения расхода топлива и уменьшения капитальных затрат, после завалки лома и по ходу его нагрева и расплавления загружают автомобильные шины в количестве 10-15 кг на 1 т лома, причем загрузкуведут порциями по 5-15 кг/т с ин. тервалом в 5-10 мин, при этом расход кислорода увеличивают на 0,8- 1,2 нм на 1 кг шин через 1-2 минпосле их загрузки на период 3-5 мин1125258 3дое топливо, например кокс, графит, антрацит и т.п. Кислород поступает но центральным каналам фурм. После расплавления шихты донные фурмы используются для рафинирования рас-плава, а углеводородное топливо по отношению к кислороду выполняет роль защитной среды, предотвращающей разрушение фурм 2 .1 О Недостатками известного способаявляются высокий расход топлива и значительные капитальные затраты.Это связано с тем, что по щелевым каналам кислородно-топливных 15 фурм приходится подавать как газо-образное, так и жидкое топливо.Так как использование газообразного топлива в качестве защитной среды более технологично по срав" 2 О нению с жидким топливом, то обычно щелевые каналы фурм рассчитывают на подачу газообразного топлива в количестве 3-03 от расхода кислорода. Однако при использовании 25 фурм в качестве горелок, т.е. во.время нагрева и расплавления мео. таллолома, подачу топлиВа по щелевым каналам приходится увеличивать. Возможности же увеличения расхода газа по щелевым каналам огра.ничены их недостаточной пропускной способностью. Для того ,чтобы увеличить подачу энергоносителей, при-ходится по щелевым каналам подавать жидкое топливо. Тем менее количество 35жидкого топлива, вводимого вместе с кислородом через фурмы, является недостаточным. Поэтому по ходу прогрева лома приходится дополнительно вводить в конвертер жидкое .топливо .посредством специальной трубы, кото-, рую вставляют в, выпускное отверстие Использование жидкого топлива осложняет процесс, ухудшает ега технологичность, так как для его транспортировки помимо газопроводов необходимы дополнительные трубопроводы, насосы, подогреватели, а также соответствующая регулирующая и запорная аппаратура, необходима надежная система переключения подач с.газа на жидкое топливо, и наоборот. Следует иметь в ви.Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к области . производства стали в конвертерах, в особенности прн работе на шихте из 1003 скрапа, кроме того, оно связано с утилизацией отходов резины, в частности, изношенных автомобильных шин.Большая часть отходов автомобильных покрышек в настоящее время не утилизируется, а выбрасывается на свалки или накапливается непосредственно около мест потребления на предприятиях, в колхозах и т.п.) что приводит к загрязнению окружающей среды, например, при сжигании шин на открытом воздухе. Известны и другие способы уничтожения изно,шенных покрышек, однако большинство из них требует создания специального оборудования и дополнительных капитальных затрат, кроме того, эти способы не решают задачи вторичного использования в промышленности ценных веществ, содержащихся в отходахеИзвестен способ использования изн шенных автомобильных шин в качестве ,металлургического топлива в доменной плавке 1 .Недостатком способа является то,1что он не приспособлен для использования в области кислородно-конверторного производства стали применительно к технологии выплавки стали.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ выплавки стали в конвертере с комбинированным дутьем, включающий завалку дома его нагрев и расплавление посредством сжигания углеводородного и твердого топлива. Согласно известному способу загруженные в конвертер .твердые ф 5 железосодержащие материалы, в частности скрап, нагревают и расплавляют в конвертере с донными и боковыми кислородно-топливными фурмами. В период нагрева и расплавления кис лородно-топливные фурмы работают как горелки. Через них по щелевым каналам подается повьппенное количество углеводородсодержащего топлива и кислород. По ходу нагрева и расплав- .55 ления лома в конвертер дают также дополнительное жидкое топливо посредством специальной трубы и тверду и то, что жидкое топливо дефицит- но и цены на него постоянно повышаются, а поэтому потребление его следует ограничивать.Целью изобретения является снижение расхода топлива и уменьшение капитальных. затрат.Указанная цель достигается тем, что согласно способу выплавки стали, . преимущественно металлического лома, вконвертере с комбинированным дутьем,включающему эавалку лома, его нагреви расплавление посредством сжиганияуглеводородного и твердого топлива,после завалки лома и по ходу егонагрева и расплавления загружаютавтомобильные шины в количестве 10- 1 О15 кг нат лома, шричем загрузкуведут порциямн по 5-15 кг/т с интер-.валом в 5-10 мнн, при,этом расходкислорода увеличивают на 0,8-1,2 нмна 1 кг шин через 1-2 мии восле их 15загрузки на период 3-5 мин.Сущность изобретения заключаетсяв том, .что шины в среднем иа 93-95 Хсостоят из резиновой основы с содержанием 233 хлопчатобумажного 2 аили капронового корда, или около53 металлокорда. Корд не являетсявредной примесью; хлопчатобумажныйи капроновый при сгорании дают тепло, а металлический увеличивает вы.ход стали. Резиновая основа на 9196 Ж состоит из каучука с общей фор-, мулой (С 5 НВ) и теплотворной спосоСностью 34000-Зб 000 кДж/кг, Такимобразом, при сгорании 1 кг шин 36выделяется 28700-34000 кДж тепла,По теплотворной способности шиныпревосходят антрацит (2700030000 кДж/кг) и несколько уступаютмазуту (38000-41000 кДж/кг). Золь 35ность материала шин составляет 0,20,5 Ж, т.е, в 40-100 раз меньше зольности применяемых углей, и существен..його влияния на конвертерный процесс .не оказывает.Добавка шин в конвертер послеокончания завалки металлслома и,подачи окислительного дутья, напри-.мер кислорода, обеспечивает выделе.ние больших. количеств тепла. Вследствие высокой теплотворной способности сжигание шин практически равноценно сжиганию жидкого топлива, В соответствии с этим Расход шннна плавку (по, весу) устанавливается 56примерно таким, как:и расход жидкого топлива, т.е. 10-50 кг/т заваленного металлолома.При расходе шнн менее 10 кг/т эффект от их исполэоваиия в, качестве концентрированного энергоно сителянезначителен и не сказывает -:ся на сокращении продолжительности нагрева и расплавления лома, а следовательно, и всей плавки. Более вы" сокий расход шин (более 50 кг/т металлолома является излишним по тепловому балансу процесса, учитывая что помимо шин необходимо использовать также газообразное (поступающее по фурмам) и твердое углеродис-, тое топливо.Горение шин в отличие от горения твердого топлива, такого, как кокс или антрацит, начинается практически сразу же после его загрузки в конвертер, одкако при этом происходит пиролитнческое разложение резины с интенсивным выделением газооб- разных углеводородов, в основном метана. Вследствие выделения большого количества горючих газов, а также ограниченного тепловосприятия загруженного металлолома загрузка шин производится рассредоточенно порция. ми по 5-15 кг/т металлолома через каждые 5-10 мин продувки. Укаэанное количество изношенных шин выбрано с учетом тепловосприятия металлолома, находящегося в конвертере, и воэможностей дутьевых устройств, обеспечивающих подачу окислителей, необходимых для сжигания выделяющихся га. зов. Максимальное выделение горючих газов, образующихся при пиролитическом разложении материала щик, происходит через 1-2 мин непосредственно после загрузки шин и сохраняется на этом уровне в течение последующих 3-5 мин, поэтому в эти моменты необходимо увеличивать подачу окислителя для сжигания выделяющихся газов. Согласно предложенному.расход окислительиых газов по сравнению с предшествующим периодом необходимо. Увеличивать из расчета 0 83Ф 1,2 нм кислорода на 1 кг загруженных шии. Через примерно 5 мин после загрузки шин выделение газов вследствие их разложения значительно уменьшается, поэтому в конвертер можно загружать очередную порцию шии. При повышенном количестве резиновых отходов в загружаемой порции (15 кг/т металлолома) длительность их сгорания возрастает до 1 О мин. Следовательно, промежуток времени между. загрузками очередных порций шин в соответствии с предлагаемым способом составляет интервал в 5-.10 мин.С учетом лучшего тепловосприятия находящегося в конвертере металлолома при относительно низкой температуре его нагрева загрузку шин в кон вертер предпочтительно производить на ранней стадии нагрева, т.е. непоередственно после окончания завалки. 5Размеры конвертера позволяют загружать в него практически неизмельченные шины, поэтому в предлагаемом способе оговаривается режим загрузки отдельными порциями. При организацииО разделки шин, что потребует дополнительных капитальных затрат, изношенные покрышки можно измельчать, например, до размера кусков в пределах 0,3- 1,0 кг. В этом случае загрузку измельченного материала можно производить более или менее равномерно по ходу нагрева и расплавления твердой металлошихты, однако желательно давать егов начальный период, т.е. при нагреве 20 массы лома до 1400-1500 С. РасходОкислорода при такой загрузке следует увеличивать в соответствии с указанным выше соотношением (0,8-1,2 нм 3 02/ кг отходов), распределяя это до полнительное количество кислорода равномерно на период загрузки отходов и заканчивая через 3-5 мин после загрузки последней порции отходов. ЭОП р и м е р 1. В 10-тонный конвертер с тремя данными и двумя боковыми кислородно-топливными фурмами, а также верхней водоохлаждаемой кисло.- З 5 родной фурмой загрузили 0,5 т легковесного скрапа (пакеты, высечка, арматурное железо). Перед этим на дно дали 0,5 т извести.По окончании завалки лома, непосредственно перед40 поворотом в вертикальное положение, в конвертер дали резиновые отходы в виде изношенных автомобильных шин в количестве 110 кг 1,10 кг/т метал. лошихты). Подогрев начали прн подаче через донные фурмы 20 м/мин45 кислорода и 10 м/мин природного газа, через боковые фурми поступало 10 м/мин кислорода и 5 м 5/мин природного газа. По истечении 1 мин подачу кислорода иа боковые фурмы50 увеличили до 20 м/мин и дополнительно ввели в рабочее пространство конвертера водоохлаждаемую кислородную фурму, по которой поступало 12,5 м/мин кислорода. В начале 6-ой минуты подачу кислорода для дожигания газов, выделяющихся в результате ,пиролитического разложения резины,прекратили. По сравненню.с обычной технологией за 4 мин на дожигание выделяющихся иэ шин горючих газов израсходовали (10+12,5)4 4 90 м 5 кислорода, т.е. 90 : О 0,80 мкислорода на каждый килограмм резиновых отходов. Далее нагрев и расплавление лома осуществляли обычным способом, На 6-ой минуте в конвертер загрузили 300 кг каменного угпя. По донным фурмам теперь поступало 30 м /мин воздуха, обогащенного кислородом до 477, и 10 м/мин природного газа, а по боковым фурмам кислород и природный газ соответствен но 10-5 м /мин. Через кислородную фурму подавали 10 м/мин кислорода.На 15-ой минуте в конвертер загрузили еще 200 кг каменного угля, а через одну минуту 200 кг извести. При этом по донным фурмам расходовали 20 м/мин кислорода и 10 .м/мин природного газа, по боковым соответ" ственно 10 и 5 м /мин кислорода .и природного газа.В начале 20-ой минуты перешли на рафинирующую продувку, уменьшив расход природного газа на донные фурмы до 3,0 м /мин, сохранив прежний расход кислорода 20 м /мин. По боко 9вым фурмам поступало 10 м /мин кислорода и 5 м /минприродного газа, по верхней фурме 10 м /мин кислорода. Через 6 мин продувку прекратили. Температура металла при повалке составила 1640 С. После отбора пробыои замера температуры металл слили в раэливочный ковш. Вес жидкой стали составил 2,3 т. Ее химсостав, 7; С 0,04; Ип 0,02, 8 0,028, Р 0,011.П р и м е р 2. В 1 О-тонный конвертер, оборудованный теми же дутьевыми устройствами, загрузили 0;5 т извести, 9,8 т тяжеловесного лома и 150 кг( 15 кг/т) резиновых отходов в виде изношенных автомобильных покрышек. Прогрев начали при тех же режимах подачи кислорода и природного газа по донным и боковым топливно-кислородным фурмам. С момента интенсивного выделения образующихся вследствие разложения резиновых отходов, начиная смин 50 с, подачу кислорода увеличили иа 25 м /мин (дополнительно 10 м/мин по боковым фурмам и 5 м по верхней кислородной фурме). За 5 последующих минут в конвертер дополнительно поступило 125 м кислорода, т.е. 0,83 м/кгшин. Через 8 мин от начала подогре-,ва и загрузки первой порции отходовконвертер повалили и загрузили,еще160 кг (л 15 кг/т) шин. Для ихсжигания дополнительно к обычным 51 расходам кислорода и топлива в течение. 5 мин подали 150 м кислорода или 1,0 м/кг шин Дополнительный кислород по.тупал с 10-ой мийуты от начала подачи дутья, т. е, 1 мин. 10спустя после загрузки шин. На 15-ой ,минуте в конвертер загрузили 350 кгкаменноугольного штыба и 200 кг извести, повалили конвертер и загрузилиеще 150 (15 кг/т) автомобильных шин.Интервал между присадками шин 6 мин. .Через 1 мин 30 с после загрузки шинподачу, кислорода увеличили на35 м /мин (10 м в .через боковыефурмы, 15 м - через верхнюю фурмуЭи 5 м - через донные фурмы). В течение последующих 5 мин подали дополни тельно 175 м кислорода или 1,20 я/кгшин.Через 23 мин от начала дутья пере шли на рафинирующую.продувку привдувании через донные фурмы 25 м/минкислорода, снизив расход природногогаза до уровня, обеспечивающегозащиту фурм от разрушения, -Зм/мин .Длительность рафинирования составила 9. мин,по истечении которых температура металла достигла 1610 С. Меоталл содержал, 7: С 0,03, Мп 0,10,Б 0,024, Р 0,008, Для подогрева расплава его после промежуточной повал-.ки додували еще 2 мин и выпустилипри 1630 С. Длительность дутья34 мин. Состаь металла. Х; С 0,04,Мп 0,05, Б 0,022, Р 0,007. Вес жидкой стали 9,2 т. На плавку израсхо 40довано 460.кг изношенных автомобильных шин, или 50 кг/т металлошихты,а также 350 кг каменноугольного штыба.45. П р и м е р 3. В тот же конвер.тер загрузили на дно 500 кг извести, 9,9 т среднегабаритного ломаи 100 кг 10 кг/т шихты) автомобильных шин. Через 2 мин после начала 50периода прогрева подачей топливан окислителя согласно обычному дуть.евому режиму расход кислорода увеличили на 25 м/мин (10 м/мин набоковые фурмы и 15 м/мин по верхней,фурме). Дожигание вели в течение 4 мин, израсходовав 100. м 5 кислорода или 1,0 кг /т шин.5 Следующая присадка шин (100 кг .ли 10 кг/кг лома) произведена по истечении 6 мин 30 с, а расход кислорода через 1 мин 30 с после загрузки шин в течение 3,5 мин 8 мин - .11 мин 30 с бып увеличен на 30 м/мин. Всего на дожигание выделяющихся газов израсходовано 105 м кислорода, т.е. 1,05 м/кг шин На 12-ой минуте в конвертер присадили 250 кг каменноугольного штыба. После. этого (5 мин 30 с после предыдущей присадки) загрузили еще 50 кг шин (5 кг/т металлошихты) и через 1 мин прдавали увеличенный на 13,5 м/мин расход кислорода, В течение 3 мин (13-16 мин) подали40 м/кислорода.или с, 0,8 м/кг шин. На 17-ой минуте дали 200 кг каменноугольного штыба и 200 кг извести.Длительность подачи дутья на плавке составила 30 мин и еще 1,5 мин додувки. На плавку израсходовано всего 250 кг 25,0 кг/т металлошихты) резиновых отходов в виде. шин н 450 кг каменного угля.Приведенные примеры достаточно ,характеризуют последовательность технологических приемов конвертерной плавки на шихте из 1003.лома при использовании в качестве топлива изношенных автомобильных шин.При добавке резиновых отходов сокращается расход каменного угля, В соответствии с имеющимися данными использование шии в количестве 10- 50 кг/т металлолома позволяет экономить эквивалентное количество каменного угля. При цене антрацита, применяемого на конвертерных плавках, 25 руб/т следует ожидать снижения себестоимости на 0,25 - 1,25 руб/т или 0,3-1,4 руб/т стали (при выходе годного около 903).Экономический эффект. окажется более высоким, если иметь в виду, что применение изношенных автомобильных шин имеет целью исключить использование жидкого топлива. Эффективность в этом плане определяется также повышением технологичности процесса и снижением его капиталлоемкос" ти, так как отпадает необходимость использования сложного оборудования для подачи жидкого топлива в конвертер.1125258 10 Составитель А.ТимофеевТехред Т,Иаточка Корректор М.Розман РеДактор Т.Кугрышева Заказ 8437/19 Тирах 539 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Филиал ПНП "Патент", г.уагород, ул.Проектная, 4 Наряду с повышением эффективности ,конвертерного производства при рабо,те в соответствии с изобретением экокомично решается также проблема переработки резиновых отходов, загрязняющих окружающую среду.