SU1486524A1

SU1486524A1 - СПОСОБ НАГРЕВА МЕТАЛЛОЛОЙПб' КОНВЕРТЕРЕ

Info

Publication number: SU1486524A1
Application number: SU874276180A
Authority: SU
Inventors: Vadim I Baptizmanskij; Aleksandr G Velichko; Yurij G Korinovskij; Vladimir G Gorobets; Nikolaj M Omes; Viktor V Kirichenko; Georgij L Shapoval; Andrej I Grebenyuk; Grigorij M Belopolskij
Original assignee: Dn Metall Inst
Priority date: 1987-07-03
Filing date: 1987-07-03
Publication date: 1989-06-15

Description

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при производстве стали в кислородных конвертерах с предварительным

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к технологии производства стали в кислородном конвертере.

Цель изобретения является интенсификация нагрева металлолома за сч^т ^?увеличения тепловой нагрузки без повышения износа футеровки конвертера.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Процесс нагрева металлического лома в конвертере кислородно-топливным, факелом сопровождается повышенным из2

подогревом металлолома. Цель изобретения - интенсификация нагрева металлолома за счёт увеличения тепловой нагрузки без повышения износа футеровки конвертера - достигается в результате того, что в процессе предварительного нагрева лома топливо-кислородной горелкой в зону свободного объема полости конвертера на уровне перехода цилиндрической части в верхнюю коническую в качестве газа-охладителя подают перегретый водяной пар с интенсивностью 0,6-0,9_Сот интенсивности подачи природного газа. Подачу газа-охладителя производят после сжигания 40-60% природного газа, расхо- § дуемого на нагрев. Интенсивность подачи перегретого водяного пара можно изменить прямо пропорционально температуре отходящих газов. Также возможна импульсная подача газа-охладителя. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

носом футеровки конвертера в зоне перехода цилиндрической части в коническую и далее к горловине. Повышенный износ верхней части футеровки ’ конвертера при прогреве вызван воздействием на огнеупоры высокотемпературных отходящих продуктов сгорания, а также дожиганием в районе горловины конвертера моноокиси углерода до двуокиси.в результате подсоса сюда некоторого количества воздуха. Последнее вызывает дополнительное повышение температуры отходящих газов и

Зи,,., 1486524 А

3

1486524

4

усиливает их воздействие на стойкость футеровки конвертера. Охлаждение продуктов сгорания в верхней части свободного объема конвертера исключает повышенный износ футеровки.

В качестве охладителя целесообразно использовать перегретый водяной пар. Пар обладает относительно высокой теплоемкостью и, следовательно, является эффективным охладителем. Кроме того, пар - дешевый охладитель и его в достаточном количестве производят на металлургическом заводе. Евод перегретого водяного пара в верхнюю часть свободного объема конвертера увеличивают также количество отходящих газов, что исключает подсос воздуха в конвертер в районе горловины и дожигание СО и С0_г. Это также снижает температуру отходящих газов и уменьшает износ футеровки.

Ввод перегретого водяного пара необходимо производить в зону свободного объема конвертера в районе перехода цилиндрической части в коническую. Именно здесь наиболее изнашивается футеровка конвертера под воздействием высокотемпературных продуктов сгорания· топлива. Ввод в указанном количестве перегретого водяного пара в эту область не сказывается на тепловой мощности факела горения топлива и эффективности нагрева металлолома, так как зона ввода перегретого водяного пара удалена от факела горения топлива и нагревающегося металлолома. При этом охлаждение отходящих продуктов сгорания обеспечивает необходимую стойкость футеровки. Кроме того, перегретым водяным паром создается определенный подпор отходящим газом и продукты сгорания дольше контактируют с металлоломом и лучше нагревают его.

Наиболее эффективно осуществлять подачу перегретого водяного пара с интенсивностью 0,6-0,9 от интенсивности подачи природного газа. В этом случае обеспечивается необходимое охлаждение продуктов сгорания в верхней части свободного объема конвертера и минимальный износ футеровки, а эффективность нагрева металлолома в конвертере не снижается. При подаче перегретого водяного пара с интенсивностью менее 0,6 от интенсивности

подачи природного газа не обеспечивается охлаждение отходящих продук10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

тов сгорания и износ футеровки сохраняется относительно высоким. При высокой интенсивности подачи перегретого водяного пара (более 0,9 от интенсивности подачи природного газа] охлаждающий эффект сказывается на эффективности нагрева металлолома. Хотя износ футеровки в верхней части конвертера минимальный, температура нагрева металлолома ниже, чем при прогреве без охлаждения отходящих продуктов сгорания.

Евод перегретого водяного пара наиболее целесообразно производить после сжигания 40-60% расходуемого на прогрев топлива. В подаче пара в более ранний период нет необходимости, так как тепловосприятие холодного металлолома максимальное и температура отходящих продуктов, сгорания минимальна.

Относительно невысокая температура отходящих продуктов сгорания в период прогрева существенно не сказывается на износе огнеупоров верхней части футеровки конвертера. После сжигания 40-60% расходуемого на прогрев топлива температура поверхностного к факелу горения слоя металлолома заметно возрастает и_етеплоусвоение снижается. В результате увеличивается температура отходящих продуктов сгорания и это усиливает износ огнеупоров футеровки конвертера. Кро-« ме того, в этот период в составе отходящих продуктов сгорания заметно увеличивается количество моноокиси углерода ФСО, которая догорает в верхней части свободного объема конвертера. Повышается температура отхо- дящих газов и снижается стойкость футеровки. Поэтому именно в этот период необходимо охлаждать отходящие продукты сгорания топлива в верхней части свободного объема конвертера и не допускать подсоса воздуха через горловину в конвертер.

В случае, если в период нагрева металлолома и подачи перегретого водяного пара (с минимальным количеством в указанном диапазоне) температура отходящих продуктов сгорания продолжает увеличиваться, целесообразно повышать интенсивность подачи перегретого водяного пара в указанном диапазоне до снижения температуры отходящих газов.

5 1486524

6

В целом подача перегретого водяного пара в зону свободного объема конвертера в район перехода цилиндрической части в коническую с указанной интенсивностью и в определенный период прогрева позволяет снизить изI '

нос футеровки верхней части конвертера и повысить тепловую нагрузку процесса нагрева без существенного износа футеровки, что позволяет повысить производительность процесса в целом.

Подача перегретого водяного пара с указанными расходами может производиться как непрерывно, так и в импульсном режиме, В последнем случае подача может производиться отдельными импульсами с постоянной либо изменяемой частотой, как от импульса к импульсу, так и постоянной для равных либо неравных групп импульсов,* Подача пара группами импульсов с равными, неравными или периодически повторяющимися значениями осуществляется для расширения технологических возможностей охлаждения и поддержания заданного интервала температур отходящих продуктов сгорания на различных стадиях процесса.

Учитывая, что частота пульсаций отходящих газов из конвертера· составляет величину порядка (1-5) ΊΟ^-’ с, целесообразно осуществлять импульсную подачу перегретого водяного пара с такой же частотой. При этом минимальное и максимальное значение количества подаваемого импульсного перегретого водяного пара соответственно выбирают 0,6 и 0,9 от интенсивности подачи природного газа.

Основное отличие импульсного режима от непрерывного заключается в его большей охлаждающей эффективности, возможности охлаждения продуктов сгорания с большей скоростью.

. Опробование способа нагрева металлолома в конвертере, проводили на 1-тонном конвертере. При этом проведены плавки по проверке эффективности предлагаемого способа (таблица, плавки 4-29), в сравнении с известным (плавки 1-3),

При всех вариантах технологии выплавляли сталь марки ст.З. Расход шихтовых материалов на плавку следующий: жидкого чугуна 800 кг, металлического лома 200 кг, извести 60 кг. Применяли чугун состава, %: С 4,4;

5ί 0,8; Мп 0,4; 8 0,04; 0 0,10, с температурой 1330^чС. Прогрев и продувку проводили через кислородно₅ конвертерную фурму с центральным трактом для подачи природного газа. Подачу природного газа осуществляли при прогреве металлолома в конвертере. Положение фурт^м в период прогре10 ва 30-40 калибров. Другие параметры прогрева лома в конвертере приведены в таблице.

После нагрева металлолома проводили заливку жидкого чугуна. Продув15 ку осуществляли в обычном для практики режиме с интенсивностью подачи кислорода 3 м’/т мин.

После каждой плавки проводили оценку износа футеровки конвертера.

20 Максимальный износ наблюдали в верхней цилиндрической .и конической частях конвертеоа. Об эффективности нагрева судили по температуре стали после продувки.

25 На плавках 1-3 осуществляли подачу газа-охладителя азота через донную фурму при прогреве металлолома в горизонтальном положении конвертера. На опытных плавках с использова30 нием предлагаемого способа нагрева металлолома в конвертере осуществляли подачу перегретого водяного пара ,с интенсивностью 0,5-1,0 от интенсивности подачи природного газа после

₃₅ сжигания 35-65% расходуемого на нагрев топлива (таблица, плавки 4-23).

I

На всех плавках контролировали износ футеровки в верхней части конвертера. Об эффективности теплоуевое40 ния при прогреве судили по температуре стали после продувки. Контролировали также температуру отходящих продуктов сгорания. Причем температуру отходящих продуктов сгорания 45 поддерживали на опытных плавках с помощью перегретого водяного пара на уровне, наблюдаемом на плавках без прогрева. Износ футеровки в верхней части конвертера на плавках без прогрева обычно составлял в среднем !

1,5 мм за плавку.

Подача газа-охладителя (азота) через донную фурму с интенсивностью 0,1, 0,5 и 1 от интенсивности подачи природного газа при прогреве в горизонтальном положении конвертера приводила к охлаждению факела горения, что·· снижало эффективность нагрева металлолома и температуру металла

7

1486524

8

в конце продувки ниже заданной ,

(плавки 1-3). Кроме того, на плавках 2 и 1 износ футеровки повышенный.

Подача перегретого водяного пара $ в зону свободного объема конвертера в район перехода цилиндрической части в верхнюю коническую с интенсивностью 0,5 от интенсивности подачи природного газа не приводит к охлаж- |д дению продуктов сгорания и износ футеровки повышенный (плавки 4 и 5).

На плавке 6 подача пара с интенсивностью 0,6 от интенсивности подачи природного газа после сжигания 35% 15 расходуемого на нагрев топлива преждевременная. Хотя износ футеровки невысокий, длительность нагрева сократилась, но эффективность нагрева ниже и температура стали в конце про- 20 дувки меньше заданной. На плавках 16 и 17 подачу пара интенсивностью 0,6 и 0,9 осуществляли после сжигания 65% расходуемого на нагрев топлива. Подача пара в более поздний период ’ 25 привела к недостаточному охлаждению продуктов сгорания и износ футеровки высокий.

Подача пара с интенсивностью 1,0 от интенсивности подачи природного βθ газа во всех случаях приводила к снижению эффективности нагрева металлолома и температура стали после продувки ниже заданной (плавки 18 и 19).

На плавках 7-15 подача перегретого водяного пара после сжигания 40- ^5

60% расходуемого на нагрев топлива с интенсивностью 0,6-0,9 от интенсивности подачи природного газа обеспечивала необходимое охлаждение продук-д^ тов сгорания. В результате повышения тепловой нагрузки процесса длительность нагрева сокращена на 20% и составила 4,8 мин. При этом обеспечивался эффективный нагрев металлолома (температура стали в конце продувки 1598-1610°С), а стойкость футеровки в верхней части конвертера сохраня- ‘ лась на уровне обычных плавок без прогрева металлолома.

На плавках 20-23 нагрев металлолома проводили с еще более высокой тепловой нагрузкой. Интенсивность подачи природного газа составила

1,5 м^Э/т мин. В результате длительность нагрева сократилась до 4 мин ^5 (уменьшалась на 33,3%) при высокой эффективности нагрева металлолома (в, конце продувки температура стали на

уровне заданной 1600-1605°С). Подача нагретого водяного пара после сжигания 40-60% расходуемого на нагреве топлива с интенсивностью 0,6-0,9 от интенсивности подачи природного газа обеспечила возможность повышения тепловой продувки процесса и во всех случаях приводила к охлаждению продуктов сгорания, вследствие чего износ футеровки сохраняется на уровне обычных плавок без (прогрева 1,51,6 мм за плавку) .

Повышение интенсивности подачи природного газа привело к сокращению длительности прогрева и общая длительность цикла плавки уменьшилась, а температура стали после продувки сохранялась на уровне заданной..

. На ряде плавок, если фиксировали повышение температуры продуктов сгорания, проводили повышение в ходе прогрева расхода перегретого водяного пара до стабилизации безопасной для футеровки температуры отходящих продуктов сгорания.

Таким образом, предлагаемый способ нагрева металлолома в конвертере позволяет значительно повышать интен сивность прогрева без существенного износа футеровки конвертера, что в свою очередь сокращает длительность прогрева на 20-30%, а производительность процесса в целом повышается на 2-6%.

Claims

Формула изобретения

1. Способ нагрева металлолома в конвертере, включающий загрузку в конвертер скрапа, ввод через горловину конвертера топливокислородной горелки, сжигание природного газа и подачу газа-охладителя, отличающийся тем, что, с целью интенсификации нагрева металлолома за счет увеличения тепловой нагрузки без повышения износа футеровки конвертера, нагрев металлолома осуществляют в вертикальном положении конвертера, а в качестве газа-охладителя используют перегретый водяной пар, который подают в зону свободного объема конвертера на уровне перехода цилиндрической части в верхнюю коническую с интенсивностью 0,6-0,9 от интенсивности подачи природного газа, причем подачу перегретого водяного пара производят после сжигания 40-60% расходуемого на нагрев природного газа.

9

1486524

10

2. Способ по п.1, отличаю- няют прямо пропорционально темперащ и й с я тем, что интенсивность по- туре отходящих газов,

дачи перегретого водяного пара изме-

Плав- Способ нагрева Интенсив- Интенсив- Начало Дни- Износ Темпера ха КОСТЬ по- кость по- подачи па- тель- футеров- тура дачи при- дачи пера- регретого но ста кн за стали родного гретого водяного яагре- плавку после газа на водяного пара после »а. (коки- Продув- нагрев. пара в до- сдиганкя мин ческой кн, С м*/т инн лях от ин- определен- части), тенсквнос- ной доли НМ ти подачи расходуй- природного мого на газа нагрев топлива, X ——«-«'.Г¹

I

I Плавки с подачей газа- 1 - - - 6 2,3 1585 2 охладителя черва дон- 1 - - 6 1,8 1560 3 ну» фурму при прогреве 1 - - 6 1,8 1535 4 в горизонтальном положении конвертера Плавки с подачей нагре- 1,25 0,5 40 > 4,8 2.1 1595 3 того водяного пара в 1,25 0,5 60 4,8 1.9 1600 6 зону свободного объема 1.25 0,6 35 4.8 1,5 1585 7 конвертера в район пе- «.25 0,6 40 4,8 1,5 1605 8 рехода цилиндрической < 1,25 0.6 50 4,8 1.5 1598 9 части в верхнюю коня- 1,25 0,6 60 4,8 1.6 1603 10 часку» 1,25 0,75 40 . 4,8 .1,5 1598 II 1,25 0,75 50 4,8 «,6 1602 12 1,25 0,75 60 4,8 1.6 1600 13 1.25 0,9 40 4,8 1,5 1602 14 1,25 0,9 50 4,8 1,5 1610 15 1.25 0,9 60 4,8, ».б · , 1600 16 1,25 0,6 65 4,8 2,0 1595 17 1.25 0,9 65 4,8 2,2 1600 18 1.25, »,о 40 4,8 1.5 1580 19 1,25 »,о 60 4,8" 1,5 1575 20 1.5 0,6 40 4 1.5 1610 21 «,5 0,6 60 4 1.6 1605 22 1,5 0.9 40 4 1.5 1600 23 »,5 0,9 60 - ' 4,.^: ' 1·,5» 1600