Способ непрерывного предварительного нагрева шихтовых материалов для сталеплавильной печи и установка для его осуществления

СООЕТСНИЛИСТИЧЕСКБЛИН с 1493 00, Р 27 Р 13/00 . ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТПРИ ГКНТ СССР СЕгОЮЗНАЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ПАТЕНТУ 2р Вэлломи (ПЯ) 7210101975. пр ь изобретени повышение хтовых ма вильному производст ву, в частностиывного предвафихтовых материалов ективности нагревиалов,Предлагаемое теоказано на пример ехнологи еп ическое решеныэлектрической тельного н и оборудов ю для существлени(54) СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО НАГРЕВА ШИХТОВЫХ МАТЕРИАЛОВДЛЯ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОЙ ПЕЧИ И УСТАНОВКАДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к сталеплавильному производству, в частности к технологии непрерывного предварительного нагрева шихтовых материалов и оборудованию для ее осуществления. Цель изобретения - повышение эффективности нагрева шихтовых,материалов, Способ непрерывного предварительного нагрева шихтовых материалов для сталеплавильной печи включает непрерывное пропускание шихтовых материалов через нагревательныйтуннель с горелками, удаление продуктов горения, пропускание горячих Изобретение относится к стале реакционных газов над шихтовыми материалами и разгрузку последних непрерывно и непосредственно в стале ппавильную печь. Динамическим газо вым затвором осуществляют поддераа" ние неокислительной атмосферы в нагревательной печи, а пламя газовых горелок направляют на поверхность шихтовых материалов, причем часть иа" гревательного туннеля, контактирующего с шихтовыми материалами, охлавдают пропусканием воздуха. Техно.1 логия реализуется установкой, содержащей нагревательную туннельную печь с входным и выходным концами, опорные средства, средства для подвода тепла внутрь нагревательной туннельной печи, средство для ввода горячих печных газов и. средства для удаления отходящих газов иэ нагревательного туннеля. Нагреватель ная туннепьная печь снабжена непрерывным транспортным средством и кожухом, газоэатворными средствами на, входном конце и разгрузочным устройством на выходном конце нагревательного туннеля, а опорные средства снабжены продольными затворарасполокенными параллельно наавлению движения транспортного средства. 2 с. и 7 з,п. ф-лы, 5 ил.1493114 45 дуговой сталеплавильной печи, однако подобные результаты могут быть достигнуты с любой другой электрической сталеплавильной печью вклю-;)5 чая, беэ ограничения, плазменные и индукционные печи.Согласно изобретению лом, железо прямого восстановления, шпакообразователи и легирующие материалы пред О варительно нагревают и непрерывно подают в электрическую дуговую печь. Применяют вспененный шлак, при этом выпуск плавки иэ печи производится периодически и только частично беэ удаления электродов, таким образом, электроды остаются на полной мощности во время непрерывной загрузки, рафинировании (которое осуществляется непрерывно) и выпуска металла (периодически). Выпуск плавки производится посредством ограниченного наклона печи, обычно под углом наклона не более 15 от вертикали.Изобретение касается способа и 25 установки для непрерывного предварительного нагрева материалов шихты для непрерывного рафинирования стали. Железосодержащий лом в дробленой, измельченной или гранулированной формах, железо прямого восстановления, промышленный лом или их смеси составляют составную часть шихты, которая проходит непрерывно через камеру предварительного нагре 35 ва. Тепло создается горелками, ус" тановленными в соде камеры непосредственно под шихтой. Дополнительное тепло может создаваться горячими отходящими газами иэ плавильной печи, проходящими над шихтой. Во время предварительного нагрева под шихтой пропускают хрлодный газ для предварительного нагрева воздуха и для его использования для горения в горелках, а также для охлаждения части конвейера, находящегося в контакте с шихтой.На фиг. 1 показана схематично электрическая дуговая печь и соответствующее оборудование;на фиг.25 конструкция нагревателя для предварительного нагрева шихты, продольный разрез; на фиг.3 и 4 - другие конструкции нагревателя;на фиг5 разрез А-А на фиг.2.Электрическая дуговая сталепла - вильная печь 1 имеет три электрода 2, выступаюшие вниз в печь, Ток к этим электродам подается от трансформатора (или источника питания) 3.Для загрузки в печь шихтовых материалов, как металлических, применяют закрытый канал 4, предпочтительно вибрирующий канал,Желоб 5, расположенный эа каналом 4, также закрыт и содержит горелку 6 для предварительного нагрева материала шихты и сжигания горючих веществ, Желоб представляет собой преимущественно водоохлаждаемыйканал. Канал 4 закрыт сегментированным огнеупором 7 для образованияканала для отходящих печных газов,причем канал действует как туннельили зона для предварительного нагрева.Внутри или навыходе иэ туннеляустановлен датчик 8 кислорода дляопределения содержания кислорода вотходящих газа, проходящих через туннель, для поддержания сходящего газа восстановительного типа и исключения повторного окисления шихты.Для удаления шпака на тележке 9,смонтированной на рельсах, установлен шлаковый ковш 10, который перемещается в позицию выпуска плака ииз нее, а для выпуска плавки на передаточной тележке 11 установленстальной ковш 12 для перемещения впозицию выпуска плавки, в позициюобработки стали в ковше и в позициюразливки. Металл иэ ковша можно разливать непосредственно в установку13 для непрерывного литья. Установка для обработки сырья включает позицию для приема лома, эоны или бункера и т.д. для разделения скрапа и подвижный кран для загрузки сырья в установку для поточной переработки ома или к механическим ножницам. Иэ установки для поточной перерабзт.,и лома или ножниц скрап разгружается на конвейер, который герецдет небольшие части сегрегированного скгапа на соответствующие участки и т.д, для хранения разделенного скрапа.Для загрузки материала с позиций хранения в канзл 4 предусмотрен другой кран. Как было указано дробление и резка скрапа требуется только для небольших печей. Конвейер входит в туннель через динамическое газовое уплотнение 14, Система для5 1 обработки газа соединена с туннелем вблизи газового уплотнения 14Система обработки горячих отходящих газов включает соединение с туннелем, котел 15, камеру пылеуловителя с тканевыми фильтрами 16, вытяжную трубу 17 и соответствующие трубопроводы, Труба 18,соединяющая газопровод 19 между котлом и камерой пылеуловителя, подает газ для газового уплотнения на входе в туннельВысокое давление для динамического уплотнения может также создаваться дымовым газом от одной или нескольких горелок 20. Горелка 21, установленная в гаэоотводе 22, нагревает и плавит частицы внутри газа, которые затем осаждаются в шлаковой яме 23. Внутри газоотвода, ведущего из туннеля, установлен кислородный датчик 24 для определения соотношения топлива и воздуха, необходимого горелке 21 для полного сжигания отходящих газов.Печь 1, хотя она показана как трехфаэная электрическая дуговая печь, может представлять собой электрическую печь постоянного тока, плазменную печь или индукционную печь.До настоящего времени технология выпуска плавки не позволяла осуществлять непрерывную плавку в течение полного 24-часового периода. Изо бретение позволяет проводить непрерывную загрузку и рафинирование металла при полной мощности печи путем наклона печи под углом не свыоше 15 для выпуска шлака и плавки . Чтобы можно было осуществлять непрерывную работу при полной мощности печи с электродами, находящимися в контакте с ванной и беэ повреждения днища печи, внутри печи поддерживают зеркало расплавленного металла, имеющее объем, примерно равный объему расплавленного металла, удаленного во время каждого выпуска плавки. То есть после выпуска плавки должно оставаться зеркало расплавленного металла размером, составляющим примерно 40-503 максимальной высоты ванны;На фиг.З показан пример предпочтительной конструкции нагревателя для предварительного нагрева шихты, при этом вибрирующий канал 4 действует как конвейер. Динамическое 493114 6уплотнение 14 на входе материала наконвейер образовано камерой, имеющей одну или несколько горелок 205для поддержания достаточного давления внутри уплотняющей камеры идля исключения утечки наружного воэ.духа внутри камеры. Для образованиядинамического уплотнения можно10 также применять гаэ под давлением,образующийся во время горения. Множество горелок 25 установлено черезинтервалы внутри огнеупорного туннеля или крьппки для подачи тепла к15 шихте. Отходящие газы иэ печи 1входят в огнеупорный туннель черезотверстие 26 для разгрузки материалаОхлаждающий воздух для вибрирующего канала 4 вводят через воэдухо-.20 эаборник 27, при этом воздух проходит под прокладкой вибрирующегоканала 4, через воздуховод 28, причем воздух движется в направлениипередающего материала. Нагретый25 воздух удаляется через воздухоотвод29 и используется как воздух длягорения в горелках 20 и 25. В такойконструкции печные отходящие газыобеспечивают тепло для нагревателяпредварительного нагрева шихты двумяспособами: во-первых, за счет конвекции, когда газы проходят над шихтой,и, во-вторых, эа счет высвобождениядополнительного тепла во время горения, когда окись углерода и углеводороды внутри печных отходящих газовсжигаются, обеспечивая дополнительное топливо для пламени горелок.4 О Конструкция, показанная на фиг.Зимеет динамическое уплотнение 14на входе материала в нагревательдля предварительного нагрева похты,и другое динамическое уплотнение 3045 на выходе материала, который проходитв печь 1. Печные отходящие газы вводят в нагреватель предварительногонагрева шихты через проход 31 для отходящих газов. Горячие газы удаляются иэ нагревателя предварительного,50нагрева шихты в камеру пыпеуловителя с тканевыми фильтрами через газоотвод 22. В этой конструкции свежий холодный воздух вводится под55конвейером через воздухозаборник27 для свежего холодного воздуха,при этом он проходит по воздухоотводу 28 и выходит через воздухоотвод 29 для горячих газов, 149311 1Устройство, показанное на фиг.,имеет конструкцию, подобную конструкции устройства на фиг.3. Однаков этом устройстве отходящие печныегазы не вводятся в туннель, Все теп"ло образуется горелками 20 и 25, апродукты горения иэ горелок удаляются через оба газоотвода 22 и 31 длягаза в камеру пылесборника. Воздухозаборник 27 для свежего холодноговоздуха расположен на входе материала в конвейер, при этом нагретыйвоздух удаляется по трубопроводу 29. 15Сечейие нагревателя для предварительного нагрева шихты, представленного на фиг.5, показывает многиедетали устройства, Основание 32 несет стандартный вибрирующий механиэм 33, на котором закреплена опора 34 для вибрирующего канала. Прокладка вибрирующего канала 4, которая предпочтительно изготовлена изнержавеющей стали, имеет фланцы 2535, лежащие на верхней опоре 34. Кроме того, рельсы или балки 36 обеспечивают дополнительную опору длятранспортировочного канала, а такжеобразуют зазор или проход для про 30дольного направления через него воздуха для охлаждения канала 4. Крышка из огнеупорного блока образуетверхнюю часть туннеля для конвейера,Крышка является съемной для обеспечения доступа к конвейеру, Внутриогнеупорной крышки находится однаили несколько горелок 25. Крышкаудерживается стойками 37. Опора 34конвейера имеет прикрепленный к нейканал 38 для воды, который имеет доступ снаружи нагревателя предварительного нагрева шихты для заполнения его водой или для очистки каналаОт инОРОДных веществГазовое уплотнение образовано выступающим внизуплотнительным элементом 39, прикрепленным к нижней кромке крышки,проходящей в воде 40 внутри канала 38,Шихтой для непрерывной плавки является железный скрап, чушовый чугуни железо прямого восстановления вформе окатышей или брикетов. Скрапразделяют по чистоте, дробят илирежут до соответствующего размера,если это требуется, для непрерывнойего подачи н цепь и хранения потипу до тех пор, ико он не потребуется для загрузки. Чушковый чугун гранулируют или измельчают до соответствующего размера для шихты.Материал шихты выбирают иэ хранимых дробленых или нарезанных материалов и другого сырья, взвешивают и подают на конвейер. Преимущественно материал шихты взвешивают на взвешивающем конвейереМатериал шихты предварительно нагревают горелками 25 в туннеле, а также посредством пропускания отходящих печных газов через них и над ними в противотоке с потоком шихты в печь, Внутри туннеля поддерживают безокислительную атсмосферу посредством размещения на входе в туннель динамического уплотнения 14. Кислородный датчик 8 определяет являются ли отходящие газы достаточно восстановительными для исключения окисления шихты и осуществляет регулирование горелок внутри туннеля. Если это требуется, то в туннеле можно поиме/нять восстановительное пламя. Неметаллические горючие вещества в шихте сжигаются, а шихта нагревается по крайней мере до 500 С и до максимальной температуры примерно 800 - 1000 С, Горелка 6, установленная на конце желоба, обеспечивает дополнительное тепло, необходимое для повышения температуры шихты для заданного предела для ввода шихты в печь при 800-1000 С.Сталеплавильная печь работает непрерывно на полной мощности в течение продолжительного периода времени примерно шесть-семь дней, во время которого не производят ремонтные работы в печи, После этого печьвыключают и заменяют весь тигель или верхнюю час.ть разъемного кожуха,Печь работает с зеркалом расплавленного металла, примерно равным по весу тоннам металла, удаленным во время каждого выпуска плавки.Скорость загрузки или подачи шихты определяют по отклонению требуемой температуры в ванне. При приближении к времени выпуска плавки скорость подачи шихты в печь уменьшают в течение нескольких минут до нача ла выпуска плавки. Посредством уменьшения эффекта резкого охлаждения шихты на ванне температуру ванны увеличивают до заданной температуры выпуска плавки.Шпак поддерживают в вспененном состоянии но время всех фаз процесса, включая фазу выпуска плавки, причем во время выпуска плавки поддерживают полную мощность печи. Вспенивание шлака вызывается выделением СО и СО внутри шлака. Углерод, необходимый для реакции с кислородом (окись), в шихте вводят 10 в шпак или в поверхность раздела шлак - металл в ванне в виде порошкообраэного углерода или кокса че" рез одну или несколько фурм, расположенных под ванной. Если в ванне 15 присутствует недостаточное количество кислорода, то его можно также вводить через фурмы, расположенные под ванной, для осуществления необходимой реакции с углеродом для образо вания пенистого шлака. Углерод и/или кислород можно вводить в ванну в любое время.Дефосфорацию, окисление, частичную десульфурацию и науглероживание 25 проводят внутри печи. Однако раскис- ление, окончательную десульфурацию и легирование проводят в ковше после выпуска плавки способом, известным как металлургия в ковше, причем З 0 такие добавки вводят с участка обработки стали в ковше. Сталь в ковше свободна от жидкого шлака,и легирующие элементы можно добавлять но время операции выпуска плавки, ког да изготовляют обычные марки сталей. Шпакообразователи добавляют во время выделения пузырьков газа через сталь для достижения однородности и чистоты 40Для выпуска плавки печь наклоняьют под углом 15 иэ ее обычного вертикального положения. Выпуск плавки из печи можно осуществлять при помощи любого устройства или способа, 45 предназначенного для выпуска металла, однако предпочтительно плавку выпускают через слинное отверстие, регулируемое выдвижным шибером. Это позволяет исключить присутствие жид" 0кого шлака в ковше. Углерод, известь, кислород или пенистые шпакообразователи можно вводить под уровнем ванны жидкого металла или н поверхность раздела пшак - металл. Когда для шихты применяют горвчее железо прямого восстановления как подаваемая шихта, расход природного газа в нагревателе предварительного нагрева шихты уменьшается.Предлагаемые способ и установка для непрерывного предварительного нагрева материала шихты для применения в соединении с работой электрической сталеплавильной печи позволяют непрерывно загружать, выпускать плавку и при этом поддерживать полную мощность печи, причем достигается хороший контроль качества и химического состава продукта.Формула и зобр етения1. Способ непрерывного предварительного нагрева шихтовых материалов для сталеплавильной печи, включающий непрерывное пропускание шихтовых материалов через нагревательную туннельную печь с горелками, удаление продуктов горения, пропускание горячих реакционных газов над шихтовыми материалами и разгрузку по-. следних непрерывно и непосредственно в сталеплавильную печь, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности нагрева шихтовых материалов, на выходе нагревательной печи создают динамический газовый затвор для поддержания неокислительной атмосферы в ней, а пламя газовых горелок направляют на поверхность шихтоных материалов, при. чем часть нагревательного туннеля, контактирующего с шихтовыми материалами, охлаждают пропусканием воздуха.2, Установка для непрерывного предварительного нагрева шихтовых материалов для сталеплавильной печи, содержащая нагревательную туннельную печь с входным и выходным концами, опорные средства, средства для подвода тепла внутрь нагревательной туннельной печи, средство для ввода горячих печных газон и средства для удаления отходящих газов иэ нагревательного туннеля, о т л и ч а ю - щ а я с я тем, что, с целью повышения эффектинности нагрева шихтовых материалов, нагревательная туннельная печь снабжена непрерывным транспортным средстном и кожухом, гаэозатворными средствами на входном конце и разгрузочным устройством навыходном конце нагревательного туннеля, а опорные ср едс тна с набжены14931продольными затворами, расположенными параллельно направлению движениянепрерывного транспортного средства,3. Установка по п.2, о т л и -ч а ю щ а я с я тем, что, с целью5повышения работоспособности непрерывного транспортного средства, онаснабжена устройствами для подачиохлаждающего воздуха под непрерывноетранспортное средство.4. Установка по п.2, о т л ич а ю щ а я с я тем, что непрерывное транспортное средство выполненов виде вибрирующего канала.5. Установка по п.2, о т л ич а ю щ а я с я тем, что продольные затворные средства выполнены ввиде водяного затвора,6. Установка по п.2, о т л и -ч а ю щ а я с я тем, что газоэатвор 14 12ные средства выполнены в виде камеры динамического газового затвора.7. Установка по пп.2 и 6, о т - л и ч а ю щ а я с я тем, что камера динамического газового затвора установлена на выходном конце нагревательного туннеля.8. Установка по пп.2, 6 и 7, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что камера динамического газового затвора снаб ,жена горелками, расположенными внут ри камеры.9, Установка по пп.2 и 3, о т л ич а ю щ а я с я тем, что в качестве устройства для подачи охлаждающего воздуха она содержит воздухозаборник, расположенный под входным концом нагревательного туннеля..Заказ 3898/59 Тирах 530 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101