RU2123052C1

RU2123052C1 - Process of steel melting

Info

Publication number: RU2123052C1
Application number: RU93028920A
Authority: RU
Inventors: А.К. Гуров; В.С. Гладков; А.А. Алымов; Л.В. Белуничев; Ю.Г. Черневский; Л.М. Васильев; В.Я. Тишков; В.С. Плошкин; Е.Д. Третьяков; А.А. Кривошейко; А.А. Смирнов
Original assignee: Гуров Александр Константинович
Priority date: 1993-06-03
Filing date: 1993-06-03
Publication date: 1998-12-10

Abstract

FIELD: metallurgy, specifically melting processes with blow-through of bath of molten metal with oxygen and oxygen-carrying gas in open-heat furnaces, in two-bath and other steel-making plants. SUBSTANCE: bath of molten metal is blown through with mixture of oxygen and inert gas with keeping of mixture pressure in furnace lance equal to initial pressure of oxygen in furnace lance. Consumption of mixture is determined from relation

, cu. m/h, where V_mix is consumption of mixture in cu.m per hour; V_oxygen is consumption of oxygen in cu.m per hour; a is percentage share of oxygen in mixture; 1 and 2 are empirical coefficients. Content of oxygen in mixture is kept at level of 20-65%. Nitrogen can be used as inert gas. Running of this process makes it feasible to decrease effluent of dust with combustion products by 1.5-2.0 times, to increase output of good metal by 0.5-1.0%, to reduce consumption of oxygen by 20-45% with maintenance of high productivity of plant and high quality of steel. EFFECT: decreased effluent of dust and combustion products, increased output and quality of melted steel. 1 cl

Description

Изобретение относится к металлургии, конкретнее, к выплавке стали с продувкой ванны жидкого металла кислородом в мартеновских и в двухванных печах. The invention relates to metallurgy, and more particularly, to steelmaking with a molten metal bath purge with oxygen in open-hearth and twin-furnace furnaces.

Известны способ выплавки стали с продувкой жидкого металла кислородом (а. с. СССР N 318310, C 21 C 5/04, 1969) и способ продувки жидкого металла сходящимися и смешивающимися струями кислорода и сжатого воздуха (а.с. СССР N 463713, C 21 C 5/04, от 1970). A known method of steelmaking with a liquid metal purge with oxygen (a.s. USSR N 318310, C 21 C 5/04, 1969) and a method for purging a liquid metal with converging and miscible jets of oxygen and compressed air (a.s. of the USSR N 463713, C 21 C 5/04, from 1970).

Недостатком известных способов является высокий уровень пылеобразования при продувке жидкого металла кислородом, вызываемый высокими температурами в зоне продувки, близкими к температуре кипения железа, результатом чего является большая запыленность продуктов горения, низкий выход годного металла и высокий расход кислорода на выплавку стали. A disadvantage of the known methods is the high level of dust formation during the purging of the liquid metal with oxygen, caused by high temperatures in the purge zone close to the boiling point of iron, which results in high dust content of the combustion products, low yield of metal and high oxygen consumption for steel smelting.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ выплавки стали, включающий завалку в сталеплавильный агрегат шихты, заливку чугуна, продувку ванны жидкого металла газокислородной смесью, доводку и выпуск плавки (а.с. СССР N 190923, C 21 C 5/04, 1967). The closest in technical essence and the achieved result is a method of steel smelting, including filling in the steelmaking unit of the charge, cast iron casting, blowing the molten metal bath with a gas-oxygen mixture, finishing and melting (a.s. USSR N 190923, C 21 C 5/04, 1967).

Недостатком прототипа является плохое взаимодействие кислорода и воздуха в жидком металле из-за разного уровня давлений, высокая запыленность продуктов горения - 10-30 г/м³, низкий выход годного - 90% и загрязнение стали растворенным азотом при снижении производительности агрегата и усложнении конструкции продувочных фурм.The disadvantage of the prototype is the poor interaction of oxygen and air in the liquid metal due to different pressure levels, high dust content of the combustion products - 10-30 g / m ³ , low yield - 90% and steel contamination with dissolved nitrogen while reducing the performance of the unit and complicating the design of purge tuyere.

Технический результат изобретения заключается в снижении пылеобразования при продувке жидкого металла, увеличении выхода годного металла и в снижении расхода кислорода при высокой производительности агрегата. The technical result of the invention is to reduce dust formation during the purging of liquid metal, increase the yield of metal and to reduce oxygen consumption at high productivity of the unit.

Технический результат изобретения достигается тем, что в известном способе выплавки стали, включающем завалку в сталеплавильный агрегат шихты, заливку чугуна, продувку ванны жидкого металла газокислородной смесью, доводку и выпуск плавки, по изобретению, ванну жидкого металла продувают смесью кислорода и инертного газа, при этом давление смеси в фурме поддерживают равным исходному давлению кислорода в фурме, а расход смеси определяют из соотношения

где
V_смеси - расход смеси, м³/ч;
V_{кислорода} - расход кислорода, м³/ч;
a - доля кислорода в смеси,%;
1 и 2 - эмпирические коэффициенты,
при этом содержание кислорода в смеси поддерживают в пределах 20-65%.The technical result of the invention is achieved by the fact that in the known method of steel smelting, including filling in a steelmaking unit of the charge, cast iron casting, blowing a molten metal bath with a gas-oxygen mixture, lapping and melting, according to the invention, a molten metal bath is blown with a mixture of oxygen and an inert gas, while the pressure of the mixture in the lance is maintained equal to the initial pressure of oxygen in the lance, and the flow rate of the mixture is determined from the ratio

Where
V _mixture - flow rate of the mixture, m ³ / h;
V _oxygen - _oxygen consumption, m ³ / h;
a is the fraction of oxygen in the mixture,%;
1 and 2 are empirical coefficients,
while the oxygen content in the mixture is maintained within the range of 20-65%.

В качестве инертного газа используют азот. Nitrogen is used as an inert gas.

Обоснование выбранных параметров "Способа выплавки стали" производится следующим образом. The rationale for the selected parameters of the "Method of steelmaking" is as follows.

Поддержание давления смеси в фурме на уровне исходного давления кислорода в фурме необходимо для осуществления продувки жидкого металла с расходом по приведенному выражению без изменения конструкции продувочных фурм с достижением высокой производительности агрегата;
Превышение верхнего предела содержания кислорода в смеси выше 65% может вызвать усиление испарения железа в зоне продувки, т.е. увеличение пылеобразования, а также ускорить поглощение азота металлом и понижение его качества.Maintaining the pressure of the mixture in the tuyere at the level of the initial pressure of oxygen in the tuyere is necessary for purging the liquid metal with a flow rate in the above expression without changing the design of the purging tuyeres to achieve high performance of the unit;
Exceeding the upper limit of the oxygen content in the mixture above 65% can cause increased evaporation of iron in the purge zone, i.e. an increase in dust formation, as well as accelerate the absorption of nitrogen by the metal and a decrease in its quality.

Понижение содержания кислорода в смеси ниже 20% вызывает необходимость изменения конструкции сводовых фурм во избежание снижения производительности сталеплавильного агрегата - необходимы станут фурмы с большими расходными параметрами. Lowering the oxygen content in the mixture below 20% makes it necessary to change the design of the vault tuyeres in order to avoid reducing the productivity of the steelmaking unit - tuyeres with large flow parameters will become necessary.

Выбор азота в качестве инертного газа для смеси обусловлен его доступностью и дешевизной - кислородные станции выбрасывают азот в атмосферу. The choice of nitrogen as an inert gas for the mixture is due to its availability and low cost - oxygen stations release nitrogen into the atmosphere.

Способ выплавки стали осуществляют следующим образом: плавку производят в 300-тонной двухванной печи, включающую завалку шихты, заливку чугуна, продувку ванны кислородно-азотной смесью, например, с 60% кислорода, доводку и выпуск плавки в ковш. Расход чугуна и металлолома поддерживают на одинаковом уровне с обычной технологией, т.е. с продувкой ванны чистым кислородом. The method of steel smelting is carried out as follows: smelting is carried out in a 300-ton two-shaft furnace, including filling the charge, casting iron, purging the bath with an oxygen-nitrogen mixture, for example, with 60% oxygen, finishing and releasing the smelting into the ladle. The consumption of cast iron and scrap metal is maintained at the same level with conventional technology, i.e. purging the bath with pure oxygen.

Расход продувочной смеси выбирают из выражения по изобретению, а именно: вместо обычного расхода кислорода на продувку ванны в 7000 м³/ч устанавливается расход 60%-ной смеси - 8750 м³/ч при применении одинаковых продувочных фурм, как и при обычной кислородной продувке. При этих условиях длительность плавки обеспечивается за 3 часа 40 минут, т.е. на уровне обычной технологии продувки ванны чистым кислородом. При этом содержание азота в металле опытных плавок по изобретению не превышало его содержания в металле плавок, проведенных по обычной технологии, и составило в пробах по ходу плавки 0,003-0,006% и в готовом металле - 0,005-0,010%, т.е. на уровне среднего содержания азота в готовом металле плавок обычной технологии.The flow rate of the purge mixture is selected from the expression according to the invention, namely: instead of the usual oxygen flow rate for purging the bath at 7000 m ³ / h, the flow rate of the 60% mixture is set at 8750 m ³ / h when using the same purge tuyeres, as with conventional oxygen purge . Under these conditions, the duration of the heat is provided for 3 hours 40 minutes, i.e. at the level of conventional technology purging the bath with pure oxygen. At the same time, the nitrogen content in the metal of the experimental melts according to the invention did not exceed its content in the metal of the melts carried out according to the usual technology, and amounted to 0.003-0.006% in the samples along the course of the melting and 0.005-0.010% in the finished metal, i.e. at the level of average nitrogen content in the finished metal heats of conventional technology.

Содержание пыли в продуктах горения на опытных плавках уменьшилось в 1,5-2,0 раза в сравнении с обычным, в основном, за счет мелкодисперсной фракции пыли, которая особенно плохо улавливается пылеочистками. Снижение пыли при продувке металла 60%-ной смесью обусловлено снижением температуры в зоне продувки на 500-600^oC в сравнении с продувкой металла чистым кислородом. Проводили также выплавку стали в мартеновской 600-тонной печи с продувкой жидкого металла смесью с 60% кислорода, включающую завалку, прогрев, заливку жидкого чугуна в ванну, продувку ванны смесью с 60% кислорода, доводку плавки и выпуск ее в ковши. Расход 60%-ной смеси поддерживают на уровне 4000-4500 м³/ч вместо 3000-3500 м³/ч чистого кислорода по обычной технологии (по прототипу). Техническим результатом плавки по технологии изобретения оказывается снижение пылевыделения при продувке 60%-ной смесью в 1,5-2,0 раза, увеличение выхода годного металла на 0,5-1,00%, уменьшение расхода кислорода на 20 м³/т стали при равной производительности печи и без снижения качества металла.The dust content in the combustion products of the experimental melts decreased by 1.5-2.0 times compared with the usual, mainly due to the fine fraction of dust, which is especially poorly captured by dust cleaners. The reduction in dust when the metal is purged with a 60% mixture is due to a decrease in temperature in the purge zone by 500-600 ^o C in comparison with the purge of metal with pure oxygen. Steel was also smelted in an open-hearth 600-ton furnace with liquid metal blowing with a mixture of 60% oxygen, including filling, heating, pouring molten iron into a bath, blowing a bath with a mixture of 60% oxygen, finishing melting and its discharge into ladles. The consumption of a 60% mixture is maintained at the level of 4000-4500 m ³ / h instead of 3000-3500 m ³ / h of pure oxygen by the usual technology (according to the prototype). The technical result of smelting according to the technology of the invention is to reduce dust emission when purging with a 60% mixture by 1.5-2.0 times, increase the yield of metal by 0.5-1.00%, reduce oxygen consumption by 20 m ³ / t of steel with equal furnace productivity and without compromising the quality of the metal.

Существенным техническим результатом применения изобретения является снижение выброса пыли с продуктами горения в 1,5-2,0 раза, увеличение выхода годного металла на 0,5-1,0%, снижение расхода кислорода на 20-45% без снижения производительности плавильного агрегата и без ухудшения качества металла. Кроме перечисленного, отмечается заметное снижение окислов азота в составе продуктов горения при применении изобретения. A significant technical result of the application of the invention is to reduce dust emissions from combustion products by 1.5-2.0 times, increase the yield of metal by 0.5-1.0%, reduce oxygen consumption by 20-45% without reducing the performance of the melting unit and without deterioration of the quality of the metal. In addition to the above, there is a noticeable decrease in nitrogen oxides in the composition of the combustion products when applying the invention.

Claims

1. The method of steel smelting, including filling in the steelmaking unit of the charge, casting iron, purging the molten metal bath with a gas-oxygen mixture, lapping and melting, characterized in that the molten metal bath is purged with a mixture of oxygen and inert gas, while the pressure of the mixture in the lance is maintained equal the initial oxygen pressure in the tuyere, and the flow rate of the mixture is determined from the ratio

where V of the _mixture is the flow rate of the mixture, m ³ / h;
V _oxygen - _oxygen consumption, m ³ / h;
a - the proportion of oxygen in the mixture,%;
1 and 2 are empirical coefficients,
moreover, the oxygen content in the mixture is maintained in the range of 20 - 65%.

2. The method according to claim 1, characterized in that nitrogen is used as an inert gas.