SU1497227A1 - Способ предотвращени выбросов шлакометаллической эмульсии из конвертера - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к черной металлургии ,в частности, к способам производства стали в кислородном конвертере. Целью изобретени   вл етс  повышени  эффективности осаждени  шлакометаллической эмульсии и увеличение производительности конвертера. Способ предотвращени  выбросов шлакометаллической эмульсии из конвертера заключаетс  в осаждении шлакометаллической эмульсии стру ми смеси кислорода и инертного газа с частицами конвертерного шлака. Содержание кислорода в смеси составл ет 22,4-65,0 об.%, количество частиц конвертерного шлака равно 0,8-3,4 кг/м³, а общее количество подаваемой на осаждение смеси составл ет 5-22% расхода рафинировочного кислорода. Использование в качестве пеногас щих частиц конвертерного шлака определено тем, что они быстро усваиваютс  шлаком, не дают газообразных продуктов при взаимодействии со шлакометаллической эмульсией и не измен ют химический состав конвертерного шлака. Способ позвол ет полностью предотвратить выбросы шлакометаллической эмульсии, в результате чего увеличиваетс  выход жидкой стали. 1 табл.

Description

Изобретение относитс  к черной металлургии, в частности к способам производства стали в кислородном конвертере .

Цель изобретени  - повьаиение эф- фейтивности осаждени  шлакометалличес-. кой эмульсии и увеличение производительности конвертера.

В предлагаемом способе диапазон подаваемой на осаждение вспененной эмульсии смеси кислорода и инертного- газа составл ет 5-22% от расхода рафинировочного кислорода, идущего - на продувку ванны. Объ сн етс  это тем, что продуктом сгорани   вл етс  лишь диоксид углерода, образовав

3149

шийс  в результате прот.екани  реакции взаимодействи  подаваемого с осаждающей смесью кислорода и выдел ющегос  из ванны оксида углерода. Поскольку в предлагаемом способе выплавки стали в смеси, подаваемой на осаждение, не используют топливо то, при прочих равных услови х количество отход щих газов из конверте- ра снижаетс , что позвол ет увеличить верхний предел количества пода ваемых на осалмвание эмульсии газов до 22% от количества рафинировочного кислорода без нарушений работы газо- отвод щих трактов. Превьдиение предела в 22% вызывает выбивание дымовых газов перегрузки газоотво- д щего тракта. Нижний предел количества осалодающей смеси газов во-змож- но снизить до 5% от количества рафи нировочного кислорода за счет введени  пеногас щих частиц. Дальнейшее .уменьшение расхода осаждающей смеси приводит к.ослаблению эффекта пено- гашени .

С целью компенсации потерь тепла, уносимых из полости конвертера во . врем  ввода осаждающей смеси газов с твердыми пеногас щими частицами отход щими диоксидом углерода и инертным газом, нагретым до 1600°С, а также потерь тепла, затраченного на нагрев пеногас щих частиц до средней температуры жидкой ванны в 1450°С, минимальное необходимое содержание кислорода в осаждающей смеси составл ет 22,4%. При дальнейшем снижении содержани  кислорода в осаждающей газовой смесн резко замедл етс  эф- фект пеногашени  и исчезает эффект теплокомпенсации потерь тепла,, при этом вводить в осалодающую смесь газов пеногас щие частицы невозможно без снижени .температуры ванны кон- Бартера.

В св зи с.тем, что точный расчет тепловых потерь невозможен, была проведена сери  экспериментов по проверке эффективности способа, которые показали, что при содержании кислорода в смеси менее 22,4% снижаетс  передача тепла ванне излучением факела горени  оксида углерода, т.е. снижаетс  коэффициент полезного теп- лоиспользовани .

Верхний предел содержани  кислоро . да в осаждающей смеси составл ет 65%

5

0 5 0

5 0 5

0 5

0

Увеличение количества кислорода сверх указанного приводит к повышенному износу футеровки конвертера и ухудшению степени использовани  кислорода на сжигание оксида.углерода . Указанные пределы содержани  в осалодающей смеси кислорода 22,4-65% позвол ют полностью компенсировать . потери тепла, затраченного на нагрев диоксида углерода, инертного газа, твердых пеногас ищх частиц и плавление последних.В расчетах в качестве инертного газа прин т азот, как наиболее часто используемый на практике .

Концентраци  частиц твердого шлака в осаждающей эмульсию смеси газов составл ет 0,8-3,4 кг/м . Указанные пределы.концентрации частиц получены из расчета на частицы из твердого конвертерного шлака, который в основном содержит сложные соединени  различных оксидов и имеет максимальную теплоемкость по сравнению с более простыми соединени ми. При превышении предела концентрации пеногас щих ; частиц в осаждающей смеси выше 3,4 кг/м без увеличени  содержани  кислорода наблюдаетс  охлаждение конвертерной ванны, что снижает эффективность предлагаемого способа предотвращени  выбросов и снижает, производительность агрегата. Минимальный предел концентрации частиц в осаждающей смеси, равный О,8 кг/м, получен из услови  возможной теплокомпенсации потерь тепла на нагрев и плавление частиц при наименьшем возможном содержании кислорода в смеси, равном 22,4%.

Пеногас щие частицы должны удовлетвор ть следующим услови м: быстро усваиватьс  шлаком, так как присутствие в .шлаке твердых тугоплавких частиц стабилизирует пену, не давать газообразных продуктов при усвоении их щлаком, так как по вление мелких пузырей способствует существованию пены. Таким услови м удовлетвор ют частицы конвертерного шлака. Так как конвертерный щлак состоит из сложных уже сформированных соединений оксидов в процессе его усвоени  исключаютс  диффузионные звень , имеющие место при усвоении ванной чистых оксидов, например оксида кальци , и  вл ющихс  наиболее медленной стадией

1497

в этом процессе. В св зи с этим шлаковые частицы усваиваютс  ванной быстро, гетерогенность шлака и стабилизаци  пены отсутствуют. Использование частиц конвертерного шлака в ка- качестве пеногас щих практически не

вызывает изменений в химическом составе шлаковой ванны, что.также  вл етс  важным фактором стабильности конвертерного процесса. Фракционный состав частиц конвертерного шлака оптимальный дл  достижени  цели изобретени  0,5-3 мм.

Верхний предел размера частиц ограничиваетс  величиной 3 мм, поскольку при размерах более 3-5 мм наблюдаетс  деградаци  частиц при пнев мотранспортировке, при этом вследствие по влени  пылеобразной фракции снижаетс  эффективность пеногашени  так как очень мелкие частицы имеют малую кинетическую энергию и выно- с тс  из конвертера.

Минимальный размер частиц составл ет 0,5 мм. Он получен из услови  преодолени  частицами шлака встречного потока вьщел ющихс  из конвертера газов при максимально достижимых на практике скорост х истечени  осаждающей газовой струи совместно с твердыми частицами. При размерах частиц менее 0,5 мм также наблюдаетс  их вынос из конвертера и эффективность осаждени  эмульсии снижаетс .

Пример . В лабораторньй конвертер емкостью 150 кг загружали металлом в количестве 30 кг, заливали 120 кг чугуна состава, %: С 4,1, Мп 0,70; Si 0,50; Р 0,30; S 0,05, и продували чистым кислородом с интенсивностью 3,3 .мин через 4-соп- ловую фурму с критическим диаметром сопл 1,7 мм. В начале плавки наводили шлак, дл  чего присаживали известь в количестве 12,5 кг и фурму 3 мин держали на высоте 60 калибров Затем фурму переводили в рабочее положение - 25 калибров. Далее продув- ку ванны продолжали до момента наиболее интенсивного выгора ни  углерода (восьма  минута). В это врем  шлак вспенивалс  и его уровень достигал границы цилиндрической части ванны конвертера, что соответствовало предвыбросной ситуации. С целью осаждени  вспененной шлакометалличес кой эмульсии через верхний  рус фурмы (2 сопла диаметром 2,4 мм), рас0

5

0

Г1о,пожчп{ныи на высоте стале( ыпускного

о /л°

отверс ти , иод углом 0 пслдавали смесь газов по способу-прототипу и смесь газов совместно с neHoracH unMV частицами по предлагаемому способу. В качестве пеногас 1ч;их ч астиц использовали части, конвертерного шлака различного химического состава (см. таблицу), фракции 0,5-3,0 мм. Фиксировали снижение уровн  вспененной шлакометаллической эмульсии до нижнего рабочего  руса сопл, подающих рафинировочный кислород, т.е. переход продувки из затопленного режима в открытый. Далее продувку рафинировочным кислородом, продолжали до получени  температуры жидкого металла 1620 С и содержани  углерода 0,15%. В качестве инертного газа в осаждающей смеси использовали азот. Износ футеровки конвертера контролировали по содержанию MgO в шлаке, так как источником оксида магни  в 5 шлаке  вл етс  переход его из огнеупорной кладки в шлак вследствие разъединени  футеровки.

Из данных, приведенных в таблице, видно, что эффективность осаждени  0 вспененной шлакометаллической эмульсии в предлагаемом способе выше, чем в способе-прототипе (см. примеры 1- 14 и 25-26). В частности, при использовании , способа прототипа наблюдаетс  охлаждение конвертерной ванны на 5-7 С, что приводит к удлинению вре-. мени продувки рафинировочным кислородом на 0,3-0,5 мин, в результате чего производительность конвертера снижаетс . При равных расходах осаждающей газовой смеси в способе-прототипе (пример 25) и предлагаемом способе (примеры 6-14) эффективность осаждени  эмульсии во втором случае вьш1е и 5 врем  осаждени  составило 32-12 с

против 63, при этом отсутствовали изменени  температурного режима конвертера и врем  продувки сокращалось до 15,2 мин.

Q Кроме того, из приведенных в таблице данных также видно, что выход за граничные значени  за вл емых пределов расхода смеси газов, концентрации пеногас щих частиц и содержани  кис- g лорода в осаждающей смеси приводит к нарушени м хода процесса плавки и поставленна  цель не достигаетс . Уменьшение расхода смеси до 3-4% (примеры 15-16) приводит к выбросам.

5

0

714972278

вынужденному уменьшению -количестване изменилась и цель изобретени  досподаваемого рафинировочного кислоро-тига.етс  Использование в качестве .

да и удлинению времени плавки напеногас щих частиц тугоплавкого ма1 ,2-2,8 мин. Увеличение расхода осаж- териала (пример 24) показало, что

дающей смеси более 22% от количествапри прочих равных услови х (см. при- рафинировочного кислорода (примеры

меры. 9, 13-14) эффективность осажде- ни  вспененной эмульсиц снижаетгс .; врем  осаждени  увеличилось с 25 до 1 мин 15 с. Изменение фракционного состава частиц конвертерного шлака в сторону увеличени  размеров более 3 мм и уменьшени  ниже 0,5 мм приводило во всех случа х к снижению эффективности осаждени  вспененной шлакометаллической эмульсии.

17-18) приводит к выбиванию дымовых газоЪ, так как газоотвод щий тракт конвертера перегружаетс . Уменьшение концентрации кислорода в осаждающей смеси до величин менее 22,4% (примеры 22-23) вызывает снижение эффективности пеноосаждени  и температуры ванны, удлин ет процесс, следова- тельно производительность конвертера уменьшаетс .

При превьшении предела содержани  кислорода в осаждающей смеси сверх

65% (примеры 19-20) наблюдаетс  рез- кое увеличение содержани  в шлаке

оксида магни  на 0,5-1,6%, свиде- тельствующего об усилении разъеда- ни  футеровки конвертера. Ускоренный износ футеровки агрегата также при- водит к снижению его производительности .

В случае малого содержани  пено-- гас щих частиц в осаждающей смеси (пример 21) наблюдалось охлаждение ванны, резко замедл лось пеноосажде- ние и врем  осаждени  приближалось к полученному в прототипе (примеры 25-Z6), поставленна  цель изобретени  при этом не достигалась. Сравнение данных примеров 13-14 и 9, в которых при одинаковых характеристиках подачи осаждающей смеси используютс  различные конвертерные шлаки в.качестве пеногас щих частиц, показывает что эффективность способа при этом

при прочих равных услови х (см. при-

меры. 9, 13-14) эффективность осажде- ни  вспененной эмульсиц снижаетгс .; врем  осаждени  увеличилось с 25 до 1 мин 15 с. Изменение фракционного состава частиц конвертерного шлака в сторону увеличени  размеров более 3 мм и уменьшени  ниже 0,5 мм приводило во всех случа х к снижению эффективности осаждени  вспененной шлакометаллической эмульсии.

Таким образом, использование предлагаемого способа позвол ет полностью предотвратить выбросы шлакометаллической эмульсии, в результате чего увеличиваетс  выход жидкой стали .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ предотвращени  выбросов шлакометаллической эмульсии из конвертера , включающий осаждение вспененной шлакометаллической эмульсии газовыми стру ми в момент по влени  предвыбросной ситуации, отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности и увеличени  производительности, осаждение осуществл ют стру ми смеси кислорода и инертного газа, которую подают совместно с конвертерным шлаком, при этом содержание кислорода в газовой смеси составл ет 22,4-65,0%, а расход конвертерного шлака равен 0,8- 3,4 кг/м смеси.

   5

   10

   .25

   -25

   42

   28

   Отсутствует 11

   15,2 15,2

   Плавки проведены с использованием в качестве пеногас щих частиц конвертерного шлака начального периода плавки, состава, %: FeO 17,1; Fe,,0 7,2; CaO 26,0; Si02 36,1; MnO 10,0; MgO 0,6; 0,4; 2,6/ Плавка проведена с использованием в качестве пеногас щих частиц конвертерного шлака середины периода плавки, состава, %: FeO 11.8; 4,8; CaO 44,2; SiOj, 26,5; Мп 8,3; MgO 1,2; А120зО,2; 3JO. . Ппавка проведена с использованием в качестве пеногас щих частиц конечного конвертерного шлака состава, %: FeO 14,6; 5,2з СаО 50,5; SiO 18,5; MnO 7,2; MgO 1,8; А1.0з 0,3; РгО 2,1. Опытные плавки проведены по режимам, параметры которых выход т за

   за вл емые граничные услови  с использованием в качестззе пеногас щих частиц начального конвертерного шлака (состав см. выше).

   Опытна  плавка проведена с использованием в качестве пеногас щих час тиц бо  огнеупоров, состо щего из оксида магни .

   Составитель А.Каханов Редактор Н.Киштулинец Техред и.Ходанич Корректор В. Гирн к

   Заказ 4408/30

   Тираж 530

   ВН1-ШПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-издательский комбинат Патент, г.Ужгород, -ул. Гагарина,101

   1497227

   1 О Продолжение таблицы

   Подписное