Способ выплавки стали в конвертере

(19) ОИщ) С 21 С 5/28 НИЕ ИЗОБРЕТЕН КОНВЕРн мет лургии, вв кислорооб включаетодержацей частности к вдных конвертезагрузку метлом и жидкий плавкеах.ллошихугун,та Спосты,достигается за скрытой теплоты величением степе объеме конвертера редачи тепла отИзобреметаллургние при итерах.Цель изобретени ловой эффективност вертерного процесс кации дожигания СО акела спл счет испо СО и опре ни дожига и интенс факела кЭффект пользован зования еляетсия СО вервно повышение теп ислородно-конутем интенсифитеплопередачи сплаву.спенивани нны при и о способа предлагаем ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИД.:ТЕЛЬСТ 1(71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт поочистке технологических газов, сточных вод и использованию вторичныхэнергоресурсов черной металлургии(54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ 7) Изобретение относится к тение относится к черн ии и может найти прим роизводстве стали в ко 2присадку извести и продувку ванны ки лородом с дожиганием выделяюцегося оксида углерода в объеме конвертера. Целью изобретения является повышение тепловой эффективности кислородно-конвертерного процесса путем интенсификации дожигания СО и тепло" передачи от Факела к расплаву. Для этого кислород на дожигание оксида углерода подают в сторону ванны попарно соударяюшимися струями, причем одну из струй каждой пары подают с постоянным расходом в процессе плавки под углом 60-70 к оси фурмы, а другую струю - с переменным расходом под углом 15-20 , при этом соотношение постоянного и переменного расходов струй каждой пары по периодам планки устанавливают .в соответствии с здвисимястью Чрег /Чяост = К(Н )" где Ч- регулируемь 1 й расход кислорода, Ч т - постоянный по периодам плавки расход кислорода, К - коэффициент пропорциональности, равный 1,1-1,3, Й - коэффициент высоты фурмы над уровнем спокойной ванны, и - показатель степени равный 3/2. 4 табл.преодолен путем организации горения в верхних слоях газошлакометаллической эмульсии, которые являются областью, где обеспечиваются наиболее эффективные условия как для дожигания СО, так и для теплопередачи одновременно. Это связано с тем, что эмульсия в верхних слоях характеризуется высоким содержанием газовой Фазы в единице объема, что является необходи мым условием эффективного дожигания СО. С другой стороны, эмульсия в верх них слоях также характеризуется достаточным содержанием и жидкой Фазы в виде шлаковых пленов, и обезуглероженных капель расплава,Вследствие непосредственного контакта горячих газов с развитой поверхностью жидкой Фазы происходит интенсивный сток тепла, в результате чего и обеспечиваются эффективные условия теплопередачи.Пространственное положение зоны верхних слоев эмульсии в рабочей полости конвертера по ходу продувки непрерывно меняется, что связано с характерным протеканием процессов шлакообразования и обезуглерожива - ния на плавке.В начале плавки вспененная эмульсия занимает относительно неоольшой объем в центральной части ванны. В процессе наводки шлака высота и объем вспененной ванны существенно возрастают. Вместе с тем сохраняется форма вспененной ванны в виде развитого конического участка, образующая которого при его вершине образует в процессе плавки с осью Фурмы углы в диапазоне (27,5+3,5 - 40+4 ), что обусловливает необходимость изменения в тех же пределах положения оси факела дожигания СО.Ось факела дожигания СО, образующая с осью Фурмы углы в диапазоне 24-44 0, Формируется как результат соударения пары струй, одну из которых подают с постоянным расходом в процессе плавки под углом М икает, рав ным 60-70 ,к оси Фурмы, а другуюс переменным расходом под углом О ет равным 15-20 к оси фурмы.С другой стороны, изменяется (приближаясь друг к другу) взаиморасположение области верхних слоев эмульсии и источника кислорода дожигания СО (сопел верхнего яруса) вследствие опускания по ходу продувки Фурмы (изменения высоты Фурмы,как правило, ступенчатого),что обусловливает необходимость уменьшениядальнобойности кислородной струи,5чтобы, снизив ее проникающую способность, предотвратить расходованиекислорода дожигания на реакцию окисления углерода и железа,Из изложенного выше следует необходииость управления по ходу плавкирасходом кислорода на дожигание СОи направлением его подачи,Подача в предлагаемом способе кислорода на дожигание СО попарно соударяющимися струями дает в процессеих взаимодействия результирующуюструю, расход которой определяетсясуммой расходов, а направление совпадает с направлением вектора суммыимпульсов взаимодействующих струй,что позволяет по ходу плавки управлять расходом и направлением подачикислорода одновременно,Управление дальнобойностью струиосуществляют с помощью изменения ееимпульса, величина которого прямопропорциональна расходу кислорода,Управление направлением результирующей струи осуществляют с помощью изменения соотношения импульсов соударяющихся струй. Таким образом, вопрос управления, положением и длинойфакела дожигания СО сводится к оптимальному регулированию соотношениярасходов кислорода в соударяющихсяструях.Характер вспенивания ванны в наибольшей степени связан с высотойфурмы, график изменения которой походу продувки определяет процессышлакообразования и обезуглероживания металла на плавке.;1 о этой причине график изменения положения Фурмы (график изменения относительной, высоты фурми Н , представляющий отТношение фактической высоты Фурмы влюбой текущий момент плавки Н дк минимальной высоте Фурмы Н мин вмасштабе относительного времениплавки, 4 ,н) может служить индикатором положения верхних слоев газошлакометаллической эмульсии. Таким образом, наиболее целесообразно алгоритм регулирования расхода кислорода в одной из пары соударяющихся струй (при постоянном расходе в другой из этой пары струй, что позволит упоостить и повысить надежность точ 5 1 ного регулирования соотношения импульсов струй) построить в функции высоты фурмы, причем таким образом, чтобы в процессе регулирования положения результирующей струи охватывали весь диапазон углов, образуемых положениями верхних слоев эмульсии в процессе плавки (24-44 к оси Фурмы), в сочетании с изменением ее дальнобойности.Указанные оптимальные характеристики результирующей струи, Формирующей зону факела с наиболее эффективным условиями дожигания СО и тепло- передачи в любой текущий момент плав ки, определяются совокупностью параметров направленных в сторону ванны попарно соударяющихся струй; подачей струи с постоянным в процессе плавки расходом кислорода (одной из каждойлары) под углом 60-70 о к оси фурмы, а струи с переменным расходом .кисло рода (второй из этой же пары) под углом 15-20 О к оси Фурмы, при этом соотношение переменного и постоянного расходов в струях каждой пары по ходу плавки устанавливают в соответствии с зависимостью Оптимизация характеристик факеладожигания СО в процессе плавки представлена в табл. 1-3, записанных ввиде матриц, осью координат которыхявляется коэффициент пропорциональности К, а осью абсцисс - параметрЫ рог / о поет,Физический смысл параметра орог/фпосг состоит в следующем.Поскольку положение результирующей струи, указываемое с помощью0 редзадается направлениями подачи каждой пары соударяющихся струйв сочетании с соотношением их импульсов, указание угла подачи любойодной иэ пары струй ( 0 р, илиФпост)является недостаточным условием,Из рассмотрения поля значенийО( р , .пРедставленных в табл. 1-3Фет слева направо и снизу вверх.При углах М реу образуемых осьюрезультирующей струи к оси фурмы,больших, чем величина угла, образуемого положением верхних слоев вспененной ванны к оси Фурмы, зона (на 57820 10 15 25 30 35 40 50 9бпример, в табл. 1 41,0-43,5 о) факе-".ла дожигания СО располагается надэмульсией, что существенно снижаетинтенсивность теплопередачи.Ореф меньших чемвеличина угла, образуемого положением верхних слоев (образующей конического участка вспененной ванны коси фурмы). например, в табл. 13 б,0 - 385 , зона факела дожиганияСО располагается во внутренних областях шлакометаллической эмульсии,что снижает степень дожигания СО ипо этой причине уменьшает коэффициент использования скрытой теплотыСО на плавке.В табл. 1-3 представлены полязначенийпри различных положениях фурмы, соответствующих Н,1, Й -- 1,34 и Н - - 2,0,Величина коэффициента пропорциональности К, равная 1, 1-1,3, опре-деляется таким же соотношением расходов кислорода в соударяющихся струях, оптимальным для номинальногоположения фурмы, когда ее высота минимальна, при этом Йр = 1. Это соотношение расходов позволяет кислород, подаваемый на дожигание СО вэтом положении Фурмы, направлять спомощью рез.льтирующей струи в область верхних слоев вспененной ванны.При коэффициенте пропорциональности К, меньшем 1,1 зона горения СОвыходит за область верхних слоев, по"ложение которых с осью Фурмы в период интенсивного обеэуглероживаниялежит в диапазоне углов 40+5:, всторону свободного объема рабочейполости, т.е. эа угол, превышающий45". Это приводит к снижению эффективности теплопередачи от факела вванне и локальному разгару Футеровки за счет воздействия на нее высокотемпературным факелом.При коэффициенте пропорциональности К, большем 1,3, эона горенияСО располагается во внутренних слоях вспененной ванны, входя такимобразом в диапазон углов, меньших35 О, что приводит к снижению степенидожигания СО в объеме конвертера,так как подаваемый кислород расходуется на реакции обеэуглероживанияи окисления железа (угар), что проти воречит поставленной цели,Такие же эффекты происходят вдругих положениях фурмы, для которых1 О 1578209 содержашей лом и жидкий чугун, присадку извести и продувку ванны кислородом с дожиганием выделяющегосяоксида углерода е объеме конвертера,отличающийся тем, что, сцелью повышения тепловой эффективности кислородно-конвертерного процессапутем интенсификации дожигания СО и 1 О теплопередачи от факела к расплаву,кислород на дожигание СО подают всторону ванны попарно соударяющимися струями, причем одну из струй каждой пары подают с постоянным расходомов процессе плавки под углом 60-70к оси Фурмы, а другую струю - с переоменным расходом под углом 15-20при Этом соотношение постоянногои переменного расходов струй каждойпары по периодам плавки устанавливают по зависимости 7 фрост 25где Ч К(Н ) регулируемый расход кислорода;постоянный по периодам плаки расход кислорода; рос ЭОК=1,1 коэффициент пропорциональности,коэффициент высоты Фурмы -отношение фактической высоты фурмы над уровнемспокойной ванны в текущиймомент плавки (Н,ро ют) кминимальной высоте Фурмынад уровнем спокойнойванны во время интенсивно"го обезуглероживания ме"талла (Н мин):,показатель степени.,35 40 п = .3/2 ЭТабли ца Значения К е 6 л при и Т = 1 еег / о пост 15/55 20/55 15/60 20/60 15/7042 45,0 46,539. 5 43,5 45,038,0 42,5 44,037,0 41,0 42,536,0 39,0 40.01,0 36,0 38,0 1,1 35;0 37,0 1,2 33,5 36,0 1,3 32,5 35,5 1,4 31, О 34,0 40,0 38,5 37,0 36,0 35,0 44,0 42,0 40,0 38,5 37,0 47,5 46,0 44,5 43,5 41,5 величине расхода кислорода, составляющей 17 мз/мин в струях, подаваемых под углом 70 Как видно из данных табл. 4, впроцессе плавки диапазон углов, охватываемый направлениями результирующей струи, находился в пределах28-40 , общий расход кислорода надожигание СО изменялся в интервале37.4"74,8 м /мин, величина регулиру 3емого расхода кислорода в струях, подаваемых под углом 16 к оси Фурмы,изменялась в интервале 20,4-58,7 м//мин.Таким образом, по ходу продувкиобеспечи валос ь одновременное и зменение интенсивности и направления подачи кислорода на дожигание оксидауглерода в рабочем объеме конвертера в широком диапазоне значений,оптимальных для изменяющихся условийвспенивания эмульсии, что позволяетповысить тепловую эффективность конвертерной плавки.По окончании продувки вначале отключался кислород на дожигание, затем кислород на продувку ванны иподнималась фурма. После этого осуществлялись пбвалка конвертера и сливметалла,Повышение тепловой эффективностипроцесса при данном способе выплавки стали позволяет увеличить количество дополнительно перерабатываемого лома на 50-60 кг/т стали приэквивалентном сокращении расхода чугуна по сравнению с традиционной технологией и на 30-40 кг/т по сравнению с процессами при использованииизвестных двухъярусных бури.Формула и э о б р е т е н и яСпособ выплавки стали в конверте"ре, включающий загрузку металлошихты,Ге ви20/70 15/75 20/75и1578209 Таблица 2 Значения Ырвупри Пт 1,34ФКрфг/Ы востт е 15/5520/5515/60 1 20/60 ,15/7026 5 25 0 24,0 23,0 21,5 1,0 1,2 1;3 1,4 25,5 24,0 23,022,0 20,5 27,5 26,0 25,0 24 0 23,0 29,0 28,0 27,0 26,0 25,0 30,5 290 28,0 27,0 26,0е Таблица Изменение параметров подачи кислорода на дожигание СО в процессе плавки Параметр Фактическое положение фурмы по периодам плавки, Н,тт И 1ще2,5 1,671,25 Коэффициент относительной высоты фурмы, 11 в Соотношение расходов кислорода в струях,тгВеличина угла, образован" ного осью факела с осью фурмы, Ы разул (град) Общий расход кислородана дожигание Чрвьув (м /мин) 1:34 2,0 1,0 3,4 1,84 1;2 28 34 40 74,8 48,3 37,4 г Составитель В.СамсоновРедактор А.Иаковская . Техреду.Дидык Корректор И.Иуска Заказ 1892 Тираж 506 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, ЖРаушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, улГагарина,101