RU2170268C2

RU2170268C2 - Method of heating open-hearth furnace

Info

Publication number: RU2170268C2
Application number: RU99108835A
Authority: RU
Inventors: К.И. Багрянцев; Н.И. Сибирцев; В.С. Азаров
Original assignee: Багрянцев Константин Иванович
Priority date: 1999-05-11
Filing date: 1999-05-11
Publication date: 2001-07-10

Abstract

FIELD: heating open-hearth furnaces during steel-making process. SUBSTANCE: method of heating open-hearth furnace includes burning carbon-containing fuel and maintenance of thermal load in furnace at maximum level during charging and heating metal burden. Thermal load of furnace is increased to maximum level after closing the furnace hearth by fine scrap, after which remaining metal burden is charged at maximum permissible rate. Height of burden column above level of main baffles is maintained within 500 to 800 mm. Used as carbon-containing fuel is mazut, natural, coke-oven and blast-furnace gases or their mixtures. EFFECT: increased productivity; reduced duration of heat; reduced consumption of fuel; enhanced stability of lining. 2 cl, 2 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к отоплению мартеновских печей в теплотехнический период при выплавке стали. The invention relates to the field of ferrous metallurgy, in particular to heating open-hearth furnaces in the heat engineering period during steelmaking.

Известен способ отопления мартеновских печей, включающий расчет по согласованию тепловых нагрузок печи с темпом завалки шихты в теплотехнический период при выплавке стали (Корнефельд В.Н., Войтов А.О., Штейнберг П.С. "Исследования и наладка тепловой работы мартеновских печей". М., Металлургия, 1971 г. с 254-261, 263-276). There is a known method of heating open-hearth furnaces, including the calculation of the coordination of the thermal loads of the furnace with the rate of filling the charge in the heat engineering period during steelmaking (Kornefeld V.N., Voitov A.O., Shteinberg P.S. "Research and adjustment of the thermal work of open-hearth furnaces" M., Metallurgy, 1971 with 254-261, 263-276).

Недостатком известного способа является значительная продолжительность плавки и повышенный расход топлива, резкие колебания температуры свода. The disadvantage of this method is the significant duration of the melting and increased fuel consumption, sharp fluctuations in the temperature of the arch.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ отопления мартеновской печи при выплавке стали, включающий сжигание углеродсодержащего топлива, поддерживание тепловой нагрузки печи на максимальном уровне в периоды завалки и прогрева металлошихты (SU N 358603, C 21 C 5/04, 19.01.1973). The closest in technical essence and the achieved result to the invention is a method of heating an open-hearth furnace in steelmaking, including burning carbon-containing fuel, maintaining the heat load of the furnace at a maximum level during filling and heating of the metal charge (SU N 358603, C 21 C 5/04, 19.01 .1973).

Однако данному способу также присущи недостатки: чрезмерно быстрая завалка металлошихты приводит к увеличению длительности плавки из-за более продолжительной передачи тепла металлошихте, в основном теплопроводностью, резкие колебания температуры свода. However, this method also has disadvantages: excessively fast filling of the metal charge leads to an increase in the duration of the smelting due to a longer heat transfer to the metal charge, mainly thermal conductivity, sharp fluctuations in the temperature of the arch.

Желаемым техническим результатом изобретения является повышение производительности печи, сокращение длительности плавки, снижение расхода топлива и повышение стойкости футеровки печи. The desired technical result of the invention is to increase the productivity of the furnace, reduce the duration of the smelting, reduce fuel consumption and increase the durability of the lining of the furnace.

Это достигается тем, что в известном способе отопления мартеновской печи при выплавке стали, включающем сжигание углеродсодержащего топлива, поддерживание тепловой нагрузки печи на максимальном уровне в периоды завалки и прогрева металлошихты, по изобретению тепловую нагрузку печи увеличивают до максимального уровня после закрытия пода печи мелким скрапом, после чего загружают остальную металлошихту с максимально возможной скоростью завалки, при этом высоту столба шихты над уровнем основных порогов поддерживают в пределах 500-800 мм. This is achieved by the fact that in the known method of heating an open-hearth furnace during steelmaking, including the combustion of carbon-containing fuel, maintaining the furnace heat load at the maximum level during filling and heating of the metal charge, according to the invention, the furnace heat load is increased to the maximum level after closing the furnace hearth with small scrap, then load the rest of the metal charge with the highest possible filling rate, while the height of the charge column above the level of the main thresholds is maintained within 500-800 mm.

В качестве углеродсодержащего топлива используют мазут, природный, коксовый и доменный газ или их смеси. В качестве интенсификатора горения топлива допускается использование кислорода. As a carbon-containing fuel, fuel oil, natural gas, coke oven gas and blast furnace gas or mixtures thereof are used. As an intensifier of fuel combustion, the use of oxygen is allowed.

Для обеспечения максимально возможной скорости завалки используют одновременно две завалочные машины при подаче шихты в печь, максимально возможную пропускную способность форсунок, газокислородных горелок и фурм для подачи топлива и кислорода. To ensure the maximum possible filling rate, two filling machines are used simultaneously when feeding the mixture into the furnace, the maximum possible throughput of nozzles, gas-oxygen burners and tuyeres for supplying fuel and oxygen.

Для обеспечения равномерного прогрева металлошихты по всему ее объему и исключения "закозления" шихты, с превышением высоты столба шихты в печном пространстве выше 800 мм над уровнем основных порогов завалку прекращают до осаживания шихты до высоты, не превышающей 500 мм над уровнем основных порогов, путем ее прогрева. In order to ensure uniform heating of the metal charge throughout its entire volume and to eliminate the charge “sticking”, with the charge column height exceeding 800 mm above the main thresholds in the furnace space, filling is stopped before the charge is deposited to a height not exceeding 500 mm above the main thresholds, by warming up.

Опытным путем в конкретных условиях производства по оперативным данным определяют соотношения величин тепловых нагрузок и скорости завалки металлошихты, с учетом минимальных значений длительности теплотехнического периода и суммарного расхода топлива за этот период. Для этого под контролем, с подробным хронометражем, проводятся 5-10 плавок, по ходу которых визуально контролируется состояние металлошихты в печи по ходу завалки с учетом ее плотности (высота и образование жидкой фазы). Фиксируются тепловые нагрузки и скорость завалки металлошихты. По данным хронометража опытных плавок производится расчет соотношений величин тепловых нагрузок к скорости завалки. По колебаниям этих соотношений производится расчет средневзвешенных величин по каждой плавке. Empirically, in specific production conditions, the operational data determine the ratio of thermal loads and the rate of filling of the metal charge, taking into account the minimum values of the duration of the heat engineering period and the total fuel consumption for this period. To do this, under control, with detailed timing, 5-10 melts are conducted, during which the state of the metal charge in the furnace is visually monitored during filling, taking into account its density (height and formation of the liquid phase). Thermal loads and metal charge filling speed are recorded. According to the timing of the experimental swimming trunks, the ratio of the thermal loads to the filling speed is calculated. The fluctuations of these ratios are used to calculate the weighted average values for each heat.

Полученные результаты приведены в таблице 1. The results are shown in table 1.

Высота столба шихты над уровнем основных порогов - 500-800 мм. The height of the charge column above the level of the main thresholds is 500-800 mm.

В процессе завалки допускается образование шлакометаллического расплава. Для исключения его затекания на металлические пороги и лучшего прогрева шихты по всему ее объему тепловую нагрузку печи увеличивают до максимального уровня сразу после закрытия пода печи первым слоем мелкого легковесного скрапа. Образование небольшого количества шлакометаллического расплава по ходу завалки металлошихты является одним из признаков поддержания оптимального соотношения величины тепловой нагрузки печи к скорости завалки металлошихты. Это приводит к сокращению длительности плавления за счет совмещения его периода с периодом завалки. In the process of filling, the formation of slag metal is allowed. To prevent it from flowing onto metal thresholds and to better heat the charge throughout its entire volume, the heat load of the furnace is increased to the maximum level immediately after closing the furnace hearth with the first layer of fine lightweight scrap. The formation of a small amount of slag metal melt during filling of the metal charge is one of the signs of maintaining the optimal ratio of the heat load of the furnace to the speed of filling the metal charge. This leads to a reduction in the duration of melting due to the combination of its period with the period of filling.

Исследования показали, что предлагаемое регулирование соотношения тепловых нагрузок и максимально возможной скорости завалки остальной металлошихты в зависимости от высоты столба шихты над уровнем основных металлических порогов печи, которую поддерживают в пределах 500-800 мм, позволяет максимально использовать фактор облучения и конвенции холодной шихты в период завалки. Studies have shown that the proposed regulation of the ratio of thermal loads and the maximum possible filling rate of the remaining metal charge depending on the height of the charge column above the level of the main metal thresholds of the furnace, which is maintained within 500-800 mm, allows maximum use of the irradiation factor and cold charge convention during filling .

Пример осуществления заявленного изобретения
Предлагаемый способ реализован в основной мартеновской печи садкой 480 т, работающей скрап-процессом при выплавке обычных углеродистых и низколегированных марок сталей.An example implementation of the claimed invention
The proposed method is implemented in the main open-hearth furnace with a batch of 480 tons working as a scrap process in the smelting of ordinary carbon and low alloy steel grades.

Подину мартеновской печи садкой 480 т закрывали мелкой обрезью в смеси со стальной стружкой в количестве 40 т за 15 мин (2,7 т/мин) при расходе мазута 3,5 т/час (соотношение тепловых нагрузок к скорости завалки - 1,3). При таком же тепловом режиме загрузили 6 т кокса. Тепловую нагрузку увеличили до максимального уровня - 5,7 т/час и за 45 мин загрузили 90 т металлических пакетов (соотношение тепловых нагрузок к скорости завалки - 2,85). Высота шихты в печном пространстве над уровнем основных порогов превышала 650 мм. The hearth of the open-hearth furnace with a batch of 480 tons was closed with fine trimmings in a mixture with steel chips in an amount of 40 tons in 15 minutes (2.7 tons / min) at a fuel oil consumption of 3.5 tons / hour (the ratio of heat loads to filling speed was 1.3) . At the same thermal conditions, 6 tons of coke were loaded. The heat load was increased to a maximum level of 5.7 tons / hour and 90 tons of metal bags were loaded in 45 minutes (the ratio of thermal loads to filling speed was 2.85). The height of the charge in the furnace space above the level of the main thresholds exceeded 650 mm.

После 10 мин прогрева, ближе к задней стенке завалили 29 т известняка. После 20 мин прогрева в течение 2 час 40 мин загрузили 205 т тяжеловесного лома, в том числе 35 т ошлакованных "козлов" при том же часовом расходе мазута (соотношение тепловых нагрузок к скорости завалки - 4,45). Высота шихты над уровнем порогов превышала 750 мм и факел отклонялся к своду. После 20-минутного прогрева загрузили 60 т чушкового чугуна в течение 20 мин при тех же тепловых нагрузках (соотношение тепловых нагрузок к скорости завалки - 1,9). Чугун закрыли 25 т стального скрапа за 10 мин при том же часовом расходе мазута (соотношение тепловых нагрузок к скорости завалки - 4,21). После 20-минутного прогрева загрузили остаток - 60 т чугуна без изменения теплового режима (соотношение тепловых нагрузок к скорости завалки - 2,85). After 10 minutes of heating, 29 tons of limestone were piled closer to the back wall. After 20 minutes of heating for 2 hours 40 minutes, 205 tons of heavy scrap were loaded, including 35 tons of slagged “goats” at the same hourly consumption of fuel oil (the ratio of thermal loads to the filling rate was 4.45). The height of the charge above the threshold level exceeded 750 mm and the torch deviated to the arch. After a 20-minute warm-up, 60 tons of pig iron were charged for 20 minutes at the same heat loads (the ratio of heat loads to filling speed was 1.9). Cast iron was closed with 25 tons of steel scrap in 10 minutes at the same hourly consumption of fuel oil (the ratio of thermal loads to the filling rate was 4.21). After a 20-minute warm-up, the remainder was loaded - 60 tons of cast iron without changing the thermal regime (the ratio of thermal loads to the filling rate was 2.85).

Средневзвешенное соотношение тепловых нагрузок к скорости завалки в период завалки металлошихты составило 3,41. По ходу завалки образовывались небольшие порции шлакометаллического расплава. Наибольшее количество расплава было в районе 2-ой и 5-ой заслонок. Высота шихты над уровнем основных порогов печи не превышала 800 мм и не понижалась ниже 500 мм. Затекания расплава на основные металлические пороги не было. The weighted average ratio of thermal loads to filling rate during the filling of the metal charge was 3.41. In the course of filling, small portions of slag-metal melt formed. The largest amount of melt was in the area of the 2nd and 5th valves. The height of the charge above the main thresholds of the furnace did not exceed 800 mm and did not fall below 500 mm. There was no leakage of the melt onto the main metal thresholds.

После осаждения шихты в печном пространстве в начале периода плавления расход мазута снизили до 4,8 т/час. Общая длительность теплотехнического периода составила 10 час 40 мин. Удельный расход мазута на плавке составил 165 кг/т годного, часовая производительность - 32,4 т/час. Температура свода печи колебалась в пределах 1550 - 1600^oС, а у насадок - не превышала 1350^oС.After the deposition of the mixture in the furnace space at the beginning of the melting period, the consumption of fuel oil was reduced to 4.8 t / h. The total duration of the heat engineering period was 10 hours and 40 minutes. The specific fuel oil consumption for smelting was 165 kg / t suitable, hourly productivity - 32.4 t / h. The temperature of the arch of the furnace ranged from 1550 to 1600 ^o C, and for nozzles - did not exceed 1350 ^o C.

Доводку проводили по обычной технологии. В результате получили сталь 09Г2С. The refinement was carried out by conventional technology. As a result, steel 09G2S was obtained.

Для сравнения технико-экономических показателей проводились плавки по технологии прототипа. Результаты всех плавок приведены в таблице 2. To compare the technical and economic indicators, swimming trunks were carried out using the technology of the prototype. The results of all swimming trunks are shown in table 2.

Анализ полученных результатов показывает, что при использовании технологии, предусмотренной изобретением, сократился расход мазута на 25,4 кг/т, повысилась часовая производительность печи на 5,2 т/час и резко снизились колебаний температуры свода в периоды завалки. An analysis of the results shows that when using the technology provided by the invention, the consumption of fuel oil was reduced by 25.4 kg / t, the hourly productivity of the furnace increased by 5.2 t / h, and the fluctuations in the temperature of the arch during filling periods sharply decreased.

Claims

1. A method of heating an open-hearth furnace in steelmaking, including burning carbon-containing fuel, maintaining the heat load of the furnace at a maximum level during filling and heating of the metal charge, characterized in that the heat load of the furnace is increased to a maximum level after closing the hearth of the furnace with a small scrap, and then load the rest of the metal charge with the highest possible filling rate, while the height of the charge column above the level of the main thresholds is maintained within 500 - 800 mm.

2. The method according to claim 1, characterized in that as the carbon-containing fuel use fuel oil, natural, coke and blast furnace gases or mixtures thereof.