RU1813100C - Способ выплавки стали - Google Patents

Abstract

Использование: в черной металлургии, в частности в производстве стали в подовых плавильных печах. Сущность изобретени : в рабочее пространство печи через сводо- вую горелку подают топливо с направлением факела по продольной оси ванны и Изобретение относитс  к черной металлургии , в частности к производству стали в подовых плавильных печах. Целью изобретени   вл етс  интенсификаци  про цесса выплавки стали и увеличение стойкости печи. На фиг. 1 показана схема работы сводо- вых горелок в зависимости от направлени  факела торцевых горелок в период прогрева шихты в подовом сталеплавильном агрегате; на фиг.2 - схема использовани  и расположени  подвижных сводовых газо-. продувают расплав окислителем через продувочную фурму, В периоды завалки и прогрева шихты сводовую горелку возвратно-поступательно перемещают в вертикальном направлении с частотой 1 цикл/мин. По мере оседани  расплавл емой шихты амплитуду перемещени  горелки увеличивают, поддержива  посто нным рассто ние от поверхности свода и от поверхности шихты в крайней верхней и нижней точках колебани  фурмы, равным 0,20-0,35 высоты свода. В период продувки расплава окислителем отключают подачу топлива и на сводовую горелку подают окислитель в. количестве, равном его расходу на продувочные фурмы. Нижний торец сводовой горелки устанавливают на рассто ние от поверхности ванны, которое определ етс  из выражени  Н В ctg а, где Н - рассто ние между нижним торцом головки горелки и поверхностью ванны, м; а.- угол наклона продольной оси струй кислорода к вертикальной оси горелки , град.; В - рассто ние между осью, продувочной фурмы и торцом головки горелки , м. 2 ил., 3 табл. (Л С кислородных горелок дл  дожигани  окиси углерода, выдел ющейс  из очагов продувки ванны кислородом, в комплексе с продувочными фурмами в периоды плавлени  и доводки. Нагрев шихты 1 в периоды завалки и прогрева плавки осуществл етс  с помощью стационарных торцевых горелок 2 в сочетании с группой подвижных сводовых газокислородных горелок 3, которые с помощью исполнительного механизма возвратно-поступательно перемещаютс  в 00 СА) О О OJ

Description

вертикальном направлении с частотой 1 цикл/мин, при этом по мере оседани  шихты амплитуду перемещени  горелки увеличивают , поддержива  посто нным рассто ние от поверхности свода и от поверхности шихты в крайней верхней и нижней точках колебани  фурмы, равное 0,20-0,35 высоты свода. Сводовые газокислородные горелки 3 установлены в своде 4 попарно с продувочными сводовыми кислородными фурмами 5. Кислородные и топливные сопла б сеодовых горелок направлены в сторону близлежащих продувочных фурм и выполнены так, что факел 7, образуемый стру ми топлива и окислител , направлен вдоль продольной оси печи под-углом а, равным 15-60° к вертикальной оси горелки или 30-75° к горизонтали. Подача окислител  и топлива на левую и правую группу сводовых горелок в период завалки и прогрева синхронизирована с движением факела 8 торцевых горелок, что устран ет противотоки в рабочем пространстве печи, при этом факел 8 не тер ет настильности.

Непрерывное возвратно-поступательное перемещение горелок в вертикальном направлении позвол ет перемещать факел по поверхности нагреваемой шихты 1, что .обуславливает увеличение площади теплового воздействи  высокотемпературного факела на поверхность шихты. При этом, если рассто ние между голбвкой горелки и поверхностью нагреваемой шихты и повер- хностью свода больше 0,35 высоты свода, то уменьшаетс  ход перемещени  горелки и, как следствие, уменьшаетс  площадь и интенсивность нагрева шихты. Если же указанные рассто ни  .меньше 0,20 высоты свода, то при верхнем расположении горелки наблюдаетс  оплавление свода от близко расположенного высокотемпературного факела , а при нижнем расположении горелки имеет место недожог топлива вследствие короткого пути смешени  топлива с окислителем на участке их движени  от головки горелки до поверхности шихты.

Частота перемещени  горелок 1 цикл/мин обусловлена степенью равномерности нагрева шихты и стойкостью гибких трубопроводов подвода энергоносителей и охлаждающей воды к горелке. При более медленном перемещении горелок наблюдаетс  неравномерный нагрев шихты по длине печи, а с увеличением частоты резко снижаетс  стойкость гибких трубопроводов . Также перемещение сводовых горелок в вертикальном направлении, по сравнению с качающимис  горелками, позвол ет уменьшить габариты сводовых амбразур и тем самым усилить конструкцию свода, увеличить его стойкость и снизить тепловые потери.

В период продувки расплава 9 кислородом через продувочные фурмы 5 нижние

торцы сводовых горелок располагают над ванной на рассто нии Н (фиг.2) и на сводо- вую горелку подают кислород в количестве, равном его расходу на близлежащую фурму. Топливо в этот период на сводовые горелки

0 не подаётс . Если рассто ние Н между нижним торцом горелки и поверхностью ванны больше или меньше величины показател , определенного по формуле, то стру  кислорода , истекающа  из горелки, не требует

5 пересекатьс  у поверхности ванны с выдел ющимс  потоком окиси углерода из очага продувки, что приводит к неполному дожиганию окиси углерода над поверхностью ванны,

0 Определ емое рассто ние Н между торцом головки горелки и поверхностью ванны  вл етс  одним из катетов условного треугольника, у которого известными величинами  вл ютс  второй катет В,

5 представл ющий собой рассто ние между осью продувочной фурмы и торцом головки горелки, и угол накона а, образованный величиной Н и гипотенузой треугольника,  вл ющейс  продольной осью струй

0 кислорода.

Расход кислорода на сводовую горелку

в количестве, равном его расходу на р дом

расположенную продувочную фурму, о&ус . ловлен тем, что при полном взаимодействии

5. 1 м вдуваемого кислорода в железоуглеродистый расплав образуетс  два объема окиси углерода, на сжигание которой требуетс  один объем кислорода, т.е. дл  полного сжигани  СО до С02 расход окислител , посту-0 лающего на горелку, должен быть равным расходу окислител , поступающего на продувку . .:....; . Перемещение горелок в периоды завалки и прогрева в вертикальном возвратно-rjo5 ступательном направлении позвол ет по сравнению с прототипом регулировать положение факела сводовой горелки путем изменени  максимального и минимального , расположени  головки горелки относитель0 но шихты и тем самым интенсифицировать процесс теплоотдачи. Перемещение горелки в вертикальном направлении по сравнению с покачиванием ее в вертикальной плоскости позвол ет также уменьшить раз5 меры сводовой амбразуры, вследствие чего усиливаетс  конструкци  и стойкость свода, и уменьшаютс  тепловые потери.

Кроме того, установка сводовых горелок на уровне, определ емом по формуле, и подача кислорода на горелку в количестве.

равном его расходу на продувочные фурмы, позвол ет обеспечить более полное дожигание технологической окиси углерода в рабочем пространстве агрегата и тем самым интенсифицировать процесс выплавки стали ,

Пример. Опробование предлагаемого способа производили на 450-т мартеновской печи Днепровского металлургического комбината им. Ф,Э.Дзержинского. Печь была оборудована 4 сводовыми продувочными фурмами дл  подачи кислорода в расплав , двум  торцевыми стационарными горелками 4, сводовыми подвижными газокислородными горелками, которые расположены попарно с продувочными фурмами вдоль продольной оси печи против 1, 2, 4 и 5 завалочных окон. Рассто ние между осью продувочной фурмы и торцом головки горелки составл ло 0,5 м. Горелки, установленное против 1 и 2 завалочных окон, находились по правую сторону от р дом расположенных продувочных фурм, а горелки ,установление против 4 и 5 окон, по левую сторону от продувочных фурм. Сопла дл  подачи газа и кислорода были расположены под углом а 45° к вертикальной оси горелки и направлены в сторону близлежащих торцевых горелок. Высота свода печи составл ла 3200 мм.

Нагрев шихты в период завалки и прогрева осуществл лс  с помощью торцевых стационарных и подвижных сводовых горелок . В зависимости от направлени  факела торцевых горелок работали две сводовые горелки, у которых направление факела совпадало с направлением факела торцевой горелки . Работающие сводовые горелки с помощью исполнительных механизмов в автоматическом режиме перемещали в вертикально-поступательном направлении с частотой 1 цикл/мин.

При более медленном перемещении (0,8 цикл/мин) сводовых горелок наблюдалс  неравномерный нагрев шихты. При более частом перемещении (более 1,2 цикл/мин) уменьшалась стойкость гибких трубопроводов дл  подвода энергоносителей и охлаждающей горелку воды.

Рассто ние между сводом и горелкой в верхнем поЯожениифавн лось 0,2-0,35 высоты свода (640-1120 мм).

По мере нагрева и оседани  шихты увеличивали ход возвратно-поступательного перемещени  горелки и в нижней точке перемещени  горелки поддерживали минимальное рассто ние между горелкой и шихтой посто нным на уровне 640-1120 мм или 0,2-0,35 высоты свода, что обеспечивало равномерный нагрев шихты по всей длине печи, при полном сжигании топлива.

Суммарный расход природного газа и

кислорода на сводовые горелки в этот пери5 од соответственно составл л 2200

м 4400 м /ч, Расход природного газа на

торцевые горелки составл л 2000 м3/ч,

В табл.1 представлены данные о вли нии расположени  горелки в верхней и ниж0 ней точках ее перемещени  по отношению к поверхности свода и нагреваемой шихте на стойкость свода, расход топлива, содержани  СО в дымовых газах на выходе из лечи, -,

5 При расположении горелки в верхней точке на рассто ние меньше чем 0,2 высоты свода наблюдаетс  оплавление свода печи и снижение его стойкости, а при расположении в нижней точке на рассто ние менее 0,2

0 высоты свода от поверхности шахты наблюдаетс  недожог топлива и его перерасход,

При расположении горелки на рассто ние более 0,35 высоты свода сокращаетс  путь перемещени  горелки между верхней и

5 нижней точками, вследствие чего уменьшаетс  поверхность ишхты,омываема  высокотемпературным факелом сводовых горелок и увеличиваетс  расход топлива,

После слива чугуна продувку металла

0 кислородом осуществл ли через четыре фурмы с расходом кислорода 1000 м3/ч на одну фурму.

В этот период топливо на сводовые и торцевые горелки не подавались и нагрев

5 ванны осуществл лс  за счет тепла экзотермических реакции окислени  примесей расплава и путем сжигани  технологической окиси углерода в потоках кислорода, истекающего из сопл четырех сводовых горелок и

0 вентил торного воздуха, подающегос  в печь через пламенные окна. Горелки устанавливали на рассто нии Н, равном 0,5 м от поверхности расплава, а также на рассто нии 0,1; 0,3; 0,7 и 0,9 м.

5. Основные технико-экономические по-. : казатели плавки и усредненные данные о длительности периодов плавлени  и доводки , содержании окислов железа в конечном шлаке, выходе годной стали и производи0 тел ьности печи в зависимости от положени  сводовых горелок по отношению к расплаву в жидкие периоды плавки приведены в табл.2.

При установке горелки нэ рассто нии,

5 большем или меньшем от поверхности ванны по сравиениюю с этим показателем, определенным по формуле и равным 0,5 м, увеличиваетс  удельный расход топлива и длительность периодов плавлени  и доводки за счет того, что потоки кислорода, истекающие из горелки, не полностью взаимодействуют с потоками окиси углерода, выде- л ющимис  из подфурменных зон, что ухудшает услови  сжигани  СО и увеличивает тепловой дефицит в рабочем пространстве печи. При расположении горелки по отношению к поверхности ванны на рассто нии меньшем, чем 0,5 м, часть потока кислорода взаимодействует со шлаком и металлом, вследствие чего увеличиваетс  содержание окислов железа в шлаке и снижаетс  выход годной стали,

В период плавлени  и доводки расход кислорода на горелки составл ет 0,8; 1 и 1,2 от расхода, подаваемого на продувочные фурмы, и составл л соответственно 800, 1000 и 1200 на одну горелку. .

Данные о Ъли нии соотношени  расхода кислорода на горелки к расходу на продувочные фурмы на длительность периодов плавлени  и доводки, содержание окиси углерода в дымовых газах при оптимальном расположении горелок по отношению к расплаву на рассто нии, равном 0,5 м, приведены в табл.3.При подаче кислорода на горелку в количестве , меньшем чем на продувочную Фурму (при отношении меньшем чем. 1), наблюдаетс  недожог окиси углерода (1,4% СО в дымовых газах на выходе из печи), вследствие чего увеличиваютс  длительность плавки, в том числе периодов плавлени  и доводки, удельный расход топлива и снижаетс  производительность печи.

При подаче кислорода на сводовую горелку в отношении к его подаче на фурму больше, чем 1, снижаетс  стойкость задней и передней стенок, вследствие чего увеличиваетс  период запраёки и длительность плавки в целом и увеличиваетс  расход топлива . . . : : .. -: . -. , Лучшие технико-экономические показатели работы печи относ тс  к услови м, когда расход кислорода на горелку был равен расходу на сводовые фурмы, т.е. при их отношении , равном 1.

По сравнению с прототипом использование сводовых горелок, перемещающихс 

в вертикально-поступательном направлении , дл  нагрева шихты в периоды завалки и прогрева и использование этих горелок дл  дожигани  окиси углерода с расходом

кислорода на горелку, равным расходу на продувочную фурму, в период плавлени  и доводки позволило сократить удельные расходы на 10%, чугуна - 1,8%, увеличить производительность печи на 7,1%, стойкость

свода на 14%.

.Формул а изобретени 

Способ выплавки стали, включающий завалку и нагрев шихты газокислородным факелом через сводовую газокислородную

горелку с направлением факела горелки по продольной оси ванны, продувку расплава окислителем через фурмы, от л и ч а ю щ и- й с   тем, что, с целью интенсификации процесса выплавки стали и увеличени  стойкости печи, в периоды завалки и прогрева шихты сводовую горелку возвратно поступательно перемещают в вертикальном направлении с частотой 1 цикл/мин, при этом по мере оседани  расплавленной шихты амплитуду перемещени  горелки увеличивают , поддержива  посто нным рассто ние от поверхности свода и от поверхности шихты в крайней верхней и нижней точке колебани  фурмы, равное 0,20-0,35 высоты

свода, а в период продувки расплава окислителем отключают подачу топлива и на свр- довую горелку подают окислитель в количестве, равном его расходу на продувочные фурмы, при этом нижний торец сводовой горелки устанавливают на рассто ние от поверхности ванны, которое определ етс  из выражени 

И B Ctgo,

где Н - рассто ние между нижним торцом головки горелки и поверхностью ванны, м,

or-угол наклона продольной оси струй кислорода и вертикальной оси горелки, град.:

В - рассто ние между осью продувочной фурмы и торцом головки горелки, м.

Таблица 1

Продолжение табл. 1

Таблица 2

Таблица 3

Продолжение табл. 3

Фиг.Ј.