SU1731824A1

SU1731824A1 - Method of steelmaking in converter

Info

Publication number: SU1731824A1
Application number: SU904777121A
Authority: SU
Inventors: Вадим Ипполитович Баптизманский; Александр Григорьевич Величко; Юрий Григорьевич Кориновский; Лариса Никифоровна Хоружая; Борис Михайлович Бойченко
Original assignee: Днепропетровский Металлургический Институт
Priority date: 1990-01-02
Filing date: 1990-01-02
Publication date: 1992-05-07

Abstract

Использование: в черной металлургии, а именно в кислородно-конвертерных способах производства стали, Сущность изобретени : в ванну загружают металлолом, нагревают его сжиганием углеродсодержа- щего топлива и заливают чугун. Дополнительно ввод т отходы на основе полистирола, предпочтительнее пенополи- стирол, в количестве 20-40% от объема загружаемого топлива. В качестве углерод- содержащего топлива используют тощие угли . Отходы полистирола и уголь ввод т при соосношении размеров их частиц (0,5- 1,8):1. 1 табл.Usage: in ferrous metallurgy, namely in oxygen-converter steel production methods. Summary of the invention: scrap metal is loaded into a bath, heated by burning carbon-containing fuel and cast iron is poured. Additionally, waste based on polystyrene, preferably polystyrene foam, is introduced in an amount of 20-40% of the volume of fuel loaded. As carbon-containing fuel, lean coals are used. Waste polystyrene and coal are introduced at co-ratio of their particle sizes (0.5-1.8): 1. 1 tab.

Description

Изобретение относитс к черной металлургии , а именно к кислородно-конверторному способу производства стали.This invention relates to ferrous metallurgy, in particular to an oxygen-converter method for the production of steel.

Известен способ выплавки стали в кислородном конвертере, включающий загрузку твердого натурального топлива в конвертер совместно с газовым углем, Замена части углеродсодержащего энергоносител с высоким содержанием летучих (кокса, антрацита, тощего угл ) газовым углем с большим содержанием летучих составл ющих снижает температуру воспламенени и несколько сокращает длительность подготовительного периода. Газовый уголь играет роль интенсификатора процесса сжигани угл .There is a known method for smelting steel in an oxygen converter, which includes loading solid natural fuel into a converter together with gas coal. Replacing part of the carbon-containing energy carrier with a high content of volatile (coke, anthracite, lean coal) with gas coal with a high content of volatile components reduces the ignition temperature and somewhat reduces the duration of the preparatory period. Gas coal plays the role of an intensifier of the coal combustion process.

Недостатком данного способа вл етс то, что в услови х слоевого сжигани топлива в конвертере вли ние присадок газового угл сказываетс лишь на подготовительном периоде, а интенсивное стабильное горение коксового остатка обоих видов топлива в слое не обеспечиваетс . Низкосортные (мелкозернистые) и тощие виды углей, примен емые в конвертерном процессе дл нагрева металлолома после загрузки, образуют плотный слой, поступление тепла и окислител в который затруднено. Это приводит к нестабильному процессу сжигани угл в конвертере, уголь за врем нагрева не успевает весь сгореть и после слива чугуна усваиваетс металлом. В результате уголь вносит дополнительно азот, который усваиваетс ванной, что снижает качество стали.The disadvantage of this method is that under the conditions of layer combustion of fuel in the converter, the effect of gas coal additives affects only the preparatory period, and the intense stable burning of the coke residue of both types of fuel in the layer is not ensured. Low-grade (fine-grained) and lean types of coal used in the converter process for heating scrap metal after loading, form a dense layer, the flow of heat and oxidant in which is difficult. This leads to an unstable combustion process of the coal in the converter, the coal during the heating time does not have time to burn all and after the casting of the iron, it is absorbed by the metal. As a result, coal introduces additional nitrogen, which is absorbed by the bath, which reduces the quality of the steel.

Целью изобретени вл етс повышение качества стали за счет снижени содержани азота в результате интенсификации процесса нагрева и горени тощего угл и его полного сжигани за врем нагрева металлолома .The aim of the invention is to improve the quality of steel by reducing the nitrogen content as a result of the intensification of the process of heating and burning lean coal and its full combustion during the heating of scrap metal.

1one

00 0000 00

юYu

JJ

Сжигание низкосортного тощего угл , загружаемого на лом или днище конвертера , как правило, происходит в слое. Особен- ностью процесса вл етс наличие противотоков: подаваемого кислорода, под- водимого тепла к поверхности взаимодействи с одной стороны и отвод продуктов сгорани с другой. Слой мелкозернистого тощего угл плотный и в услови х отсутстви подвода тепла и подготовки топлива к горению в слое сгорает нестабильно, периоды до воспламенени топлива и горени коксового остатка занимают длительное врем .Burning low-grade lean coal loaded onto scrap or bottom of the converter usually occurs in a bed. The peculiarity of the process is the presence of countercurrents: supplied oxygen, heat supplied to the surface of the interaction on the one hand and removal of combustion products on the other. The layer of fine-grained lean coal is dense and, under the conditions of the absence of heat supply and preparation of fuel for combustion in the layer, it burns unstably, the periods until the fuel ignites and the coke residue burns take a long time.

Как показали экспериментальные исс- ледовани в лабораторном конвертере создание газопроницаемого, рыхлого сло топлива при его сжигании сокращает длительность подготовленного периода, а горение коксового остатка протекает стабильно и интенсивно по всей поверхности топлива. Наличие газопроницаемого сло обеспечивает прогрев топлива в глубину, тем самым осуществл етс подготовительна операци к сжиганию нижних слоев тощего угл . Облегчаютс услови подвода тепла и кислорода к нижним сло м топлива и интенсифицируетс процесс горени коксового остатка. В результате весь тощий уголь за врем нагрева успевает сгореть и после ели- ва чугуна не попадает в сталеплавильную ванну. Металл не насыщаетс азотом и качество стали повышаетс .As shown by experimental studies in a laboratory converter, the creation of a gas-permeable, loose layer of fuel during its combustion reduces the duration of the prepared period, and the burning of the coke residue proceeds steadily and intensively over the entire surface of the fuel. The presence of a gas permeable layer provides heating of the fuel in depth, thereby carrying out a preparatory operation for burning the lower layers of lean coal. The conditions for supplying heat and oxygen to the lower layers of the fuel are facilitated and the combustion of the coke residue is intensified. As a result, all the lean coal during the heating time has time to burn, and after casting iron does not fall into the steelmaking bath. The metal is not saturated with nitrogen and the quality of the steel is improved.

Наиболее доступными и приемлемыми материалами, создающими газопроницае- мый слой топлива, вл ютс органические материалы на основе полистирола. Целесообразно использование отходов производства или потреблени полистирола. Это материалы имеют температуру деструкции 200-300°С. В результате деструкции выдел етс газообразный стирол, который в присутствии кислорода сгорает.The most accessible and acceptable materials that create a gas-permeable layer of fuel are organic materials based on polystyrene. It is advisable to use waste production or consumption of polystyrene. These materials have a decomposition temperature of 200-300 ° C. As a result of degradation, styrene gas is released, which burns in the presence of oxygen.

При совместной загрузке тощего угл с материалом на основе полистирола в ре- зультате воздействи высокотемпературной атмосфере рабочего пространства конвертера происходит быстра деструкци полистирола и сжигание газообразного стирола . Вместо сгоревшего интенсификатора остаетс пустота в слое топлива. Процесс идет по слою топлива, создава газопроницаемые зоны, обеспечива хорошие услови дл подвода тепла и кислорода и сжигани низкосортного мелкозернистого тощего угл в конвертере, Стабильное интенсивное горение коксового остатка обеспечивает его полное сжигание в конвертере до слива чугуна в конвертер. Тощий уголь не усваиваетс ванной и, следовательно, неWhen a lean coal is combined with a polystyrene-based material, as a result of the high-temperature atmosphere of the converter working space, polystyrene is rapidly destroyed and styrene gas is burned. Instead of a burnt intensifier, a void remains in the fuel layer. The process goes through a layer of fuel, creating gas-permeable zones, providing good conditions for supplying heat and oxygen and burning low-grade fine-grained lean coal in the converter. The stable, intense burning of the coke residue ensures that it is completely burned in the converter before the iron is drained into the converter. Lean coal is not digested by the bath and therefore not

вносит дополнительно азот. Качество стали повышаетс .makes additional nitrogen. The quality of the steel is improved.

Предпочтительнее использовать пено- полистирол (температура дегазации 200- 250°С). В соответствии с изобретением при сжигании 1 т тощего угл в конвертере дл предварительного нагрева металлолома в 150-тонном конвертере ( ругл 1,5 т/м3) требуетс 0,3-0,6 м3 отходов полистирола. Его плотность составл ет 15-30 кг/м , т.е. понадобитьс пор дка 5-15 кг подготовленного пенополистирола.It is preferable to use polystyrene (degassing temperature 200-250 ° C). In accordance with the invention, burning 1 ton of lean coal in a converter to preheat scrap metal in a 150 ton converter (1.5 ton / m3 rot) requires 0.3-0.6 m3 of polystyrene waste. Its density is 15-30 kg / m, i.e. about 5-15 kg of prepared polystyrene foam is needed.

Применение материала - разрыхлител сло с высокой температурой деструкции не обеспечивает быстрого сгорани материала - интенсификатора и образование газопроницаемого сло происходит с задержкой, что не обеспечивает стабильности процесса сжигани коксового остатка топлива.The use of a material - a layer loosening agent with a high decomposition temperature does not ensure the rapid combustion of the material - intensifier and the formation of a gas-permeable layer occurs with a delay, which does not ensure the stability of the process of burning the coke residue of fuel.

Экспериментально установлено, что наилучшие результаты интенсификации процесса получены при загрузке пенополистирола в количестве 20-40% от объема загружаемого топлива. В этом случае горение коксового остатка происходит стабильно и интенсивно по всей поверхности тощего угл . При загрузке меньшего количества пено- полистирола цель изобретени не достигаетс , так как уголь не прогреваетс в достаточной мере, а количество пор не достаточно дл обеспечени газопроницаемости сло топлива и эффективного подвода тепла и окислител в глубину сло угл и, в конечном итоге, не обеспечивает полное сжигание угл .It was established experimentally that the best process intensification results were obtained when loading polystyrene foam in an amount of 20-40% of the volume of fuel loaded. In this case, the burning of the coke residue occurs stably and intensively over the entire surface of the lean coal. When a smaller amount of polystyrene is loaded, the purpose of the invention is not achieved, since the coal is not heated sufficiently, and the number of pores is not sufficient to ensure the gas permeability of the fuel layer and the effective supply of heat and oxidizer to the depth of the coal layer. coal combustion

При достижении пенополистирола более 40% от объема угл снижаетс интенсивность сжигани тощего угл . Большое количество интенсификатора в угле приводит к неравномерному распределению пенополистирола в слое, что снижает газопроницаемость топлива. Разрушение пор после выхода газов происходит за счет осыпани тощего угл в каналы пор, что и уменьшает газопроницаемость сло топлива. За врем нагрева уголь не успевает сгореть полностью.When the expanded polystyrene reaches more than 40% of the coal volume, the intensity of lean coal combustion decreases. A large amount of intensifier in the coal leads to an uneven distribution of polystyrene foam in the layer, which reduces the gas permeability of the fuel. The destruction of pores after the release of gases occurs due to the shedding of lean coal into the pore channels, which reduces the gas permeability of the fuel layer. During the heating time, the coal does not have time to burn completely.

Предпочтительнее применение пенополистирола с размером частиц 0,5-1,8 от среднего размера частиц загружаемого тощего угл . При данном размере материала происходит образование пор, обеспечивающих наилучшую газопроницаемость сло топлива. При меньших размерах частиц величина образующих пор незначительно и слой топлива плотный. Требуемой газопроницаемости сло достичь не удаетс . При большом размере частиц пенополистирола образуютс поры относительно большого размера и после их сгорани происходитIt is preferable to use polystyrene with a particle size of 0.5-1.8 of the average particle size of the loaded lean coal. With this material size, pores are formed, which provide the best gas permeability of the fuel layer. With smaller particle sizes, the size of the forming pores is insignificant and the fuel layer is dense. The desired gas permeability of the layer is not achieved. With a large size of expanded polystyrene particles, pores of relatively large size are formed and after their combustion

разрушение пор за счет засыпани пор мелкозернистым углем. В результате ухудшаетс тепло- и массообмен в слое сжигаемого топлива и тощий уголь не сгорает за врем нагрева.destruction of pores due to the filling of pores with fine-grained coal. As a result, heat and mass transfer in the combustible fuel layer is deteriorated and lean coal does not burn during heating.

Проведены испытани по предлагаемой технологии.Conducted tests on the proposed technology.

В таблице приведены примеры реализации предлагаемого способа выплавки стали в конвертере по сравнению с извест- ным в однотонном конвертере.The table shows examples of the implementation of the proposed method of steelmaking in the converter as compared with the known one in a single-color converter.

Опробывание способа провод т на однотонном конвертере. В конвертер загружают 200 кг металлолома и низкосортный уголь марки Т (тощий) в количестве 12,5 кг. Вместе с углем в конвертер загружают отходы пенополистирола с температурой дист- рукции 200°С и плотностью 20 кг/м3. Кислород подают с расходом 2 м3/мин. Длительность прогрева определ ют необ ходимостью подачи кислорода в стехиомет- рическом соотношении дл сжигани всего количества тощего угл .Testing of the method is carried out on a single-color converter. 200 kg of scrap metal and low-grade grade T (lean) coal in the amount of 12.5 kg are loaded into the converter. Together with coal, foam polystyrene waste with a distribution temperature of 200 ° C and a density of 20 kg / m3 is loaded into the converter. Oxygen is supplied at a flow rate of 2 m3 / min. The duration of the heating is determined by the need for oxygen in a stoichiometric ratio for burning the total amount of lean coal.

После прогрева металлолома путем сжигани тощего угл кислородом в полости конвертера провод т слив жидкого чугуна с температурой 1320°С и осуществл ют продувку ванны кислородом с расходом 3 м /мин. По ходу продувки загружают 60 кг извести. Сталь имеет следующий химиче- ский состав, %: С 0,1; Si следы; Мп 0,12- 0,16; S до 0,04, Р до 0,015. Учитыва , что количество загружаемого угл и врем его сжигани одинаково на всех опытных плавках , об эффективности процесса суд т по содержанию азота в стали. Стабильное горение топлива и его полное сжигание в ходе прогрева привод т к тому, что уголь не попадает в металлическую ванну и содержание азота в стали невысокое. Если не обеспечиваетс полное сжигание топлива в слое, уголь весь не сгорает за врем нагрева , после слива чугуна усваиваетс ванной и содержание азота в стали на выпуске высокое .After heating the scrap metal by burning lean coal with oxygen in the cavity of the converter, molten iron with a temperature of 1320 ° C is drained and the bath is purged with oxygen at a flow rate of 3 m / min. In the course of the purge load 60 kg of lime. Steel has the following chemical composition,%: С 0.1; Si traces; Mp 0.12-0.16; S to 0.04, P to 0.015. Considering that the amount of coal loaded and the time of its combustion are the same for all experimental melts, the efficiency of the process is judged on the nitrogen content in the steel. Stable combustion of the fuel and its complete combustion during heating leads to the fact that coal does not fall into the metal bath and the nitrogen content in the steel is low. If the complete combustion of the fuel in the bed is not ensured, the coal is not completely burned during the heating time, after the iron is drained, the bath is absorbed and the nitrogen content in the steel at the outlet is high.

Сравнительные плавки по известному способу (таблица, плавки) провод т с добавками газового угл в количестве 20-30% от веса загружаемого угл . Общее количество угл на прогрев составл ло 12, 12,5, 13 кг. Длительность нагрева 9,0-9,5 мин обеспечивает подачу кислорода в количестве, необходимом дл сжигани топлива. Визуально в ходе прогрева наблюдают бо- лее раннее воспламенение угл по сравнению с загрузкой только тощего угл , однако за врем нагрева уголь не сгорает полностью . Несгоревший уголь после слива чугуна усваиваетс ванной, что приводит кComparative melting by a known method (table, melting) is carried out with the addition of gas coal in an amount of 20-30% of the weight of the loaded coal. The total amount of coal for heating was 12, 12.5, 13 kg. The heating time of 9.0-9.5 minutes ensures the supply of oxygen in the quantity necessary for burning the fuel. Visually, during heating, more early ignition of coal is observed as compared to loading only lean coal, however, during heating, the coal does not burn completely. Unburned coal is absorbed by the bath after casting the iron, which leads to

насыщению стали азотом. Содержание азота в стали 0,0069-0,0071.steel saturation with nitrogen. The nitrogen content in the steel is 0.0069-0.0071.

Плавки 4-9 проведены по предлагаемому способу, плавки 4 и 5 - с загрузкой пенополистирола в количестве 19% от объема используемого угл . Видно, что содержание азота в стали высокое и составл ет 0,0067-0,0069%, т.е. при нагревании металлолома весь уголь не сгорает и усваиваетс ванной после слива чугуна, т.е. не обеспечиваетс интенсивное и стабильное горение топлива. Загрузка интенсификатора в таком количестве не обеспечивает повышение качества стали за счет снижени содержани азота.Melting 4-9 held by the proposed method, melting 4 and 5 with the loading of polystyrene in the amount of 19% of the volume of coal used. It can be seen that the nitrogen content in the steel is high and is 0.0067-0.0069%, i.e. when scrap metal is heated, all coal does not burn and is absorbed by the bath after casting iron, i.e. there is no intensive and stable combustion of the fuel. The loading of the intensifier in such quantity does not provide an increase in the quality of steel by reducing the nitrogen content.

При загрузке пенополистирола и тощего угл с соотношением размеров 0,4:1,0 и 1,9:1,0 содержание азота также высокое (плавки 6 и 7) соответственно 0,0068 и 0,0069%. В первом случае образующие поры в слое топлива малой величины и необходима газопроницаемость сло не обеспечиваетс . При большем размере частиц интенсификатора (1,9:1,0) поры образуютс относительно большие и засыпаютс мелкозернистым углем. Все это ухудшает услови сжигани топлива и часть угл усваиваетс ванной после слива чугуна.When loading polystyrene foam and lean coal with a ratio of sizes of 0.4: 1.0 and 1.9: 1.0, the nitrogen content is also high (melts 6 and 7), respectively, 0.0068 and 0.0069%. In the first case, the pores forming in the fuel layer are of small size and the gas permeability of the layer is not provided. With a larger particle size of the intensifier (1.9: 1.0), the pores form relatively large and are filled with fine-grained coal. All this worsens the conditions for burning fuel, and part of the coal is absorbed by the bath after casting iron.

Применение пенополистирола в количестве 40% от объема используемого угл , но с размерами 0,4:1,0 и 1,9:1,0 не приводит к созданию достаточной газопроницаемости сло топлива и улучшению условий сжигани угл (плавки 16 и 17). В результате весь уголь не сгорает, а усваиваетс ванной. Содержание азота 0,0068-0,0069%.The use of expanded polystyrene in the amount of 40% of the volume of coal used, but with sizes of 0.4: 1.0 and 1.9: 1.0 does not lead to the creation of sufficient gas permeability of the fuel layer and improving the conditions for burning coal (smelting 16 and 17). As a result, all the coal does not burn, but is absorbed by the bath. The nitrogen content is 0.0068-0.0069%.

Плавки 18 и 19 проведены с загрузкой пенополистирола в количестве 41% от обь- ема используемого угл . Такое количество материала, хот и при оптимальных размерах пенополистирола относительно примен емого топлива, не приводит к улучшению сжигани сло угл и полного его сгорани не достигаетс . Содержание азота в стали 0,0067-0,0068%.Melting 18 and 19 were carried out with the loading of polystyrene in the amount of 41% of the volume of coal used. This amount of material, although at the optimal size of expanded polystyrene with respect to the fuel used, does not lead to an improvement in the combustion of the coal layer and its complete combustion is not achieved. The nitrogen content in the steel is 0.0067-0.0068%.

Плавки 8-15 проведены в соответствии с предлагаемым способом. Объем загружаемого с топливом пенополистирола 20-40% от объема используемого угл . Средние размеры частиц пенополистирола и угл наход тс в отношении (0,5-1,8):. В результате создани оптимальной газопроницаемости сло сжигаемого угл последний полностью сгорает и усваиваетс ванной после слива чугуна. Содержание азота на этих плавках 0,0056-0,0060%, что ниже, чем на плавках по известному способу и в других примерах.Melting 8-15 carried out in accordance with the proposed method. The volume of expanded polystyrene loaded with fuel is 20-40% of the volume of coal used. The average particle sizes of polystyrene foam and coal are in a ratio of (0.5-1.8) :. As a result of creating an optimal gas permeability of the burning coal layer, the latter is completely burned and absorbed by the bath after the cast iron is drained. The nitrogen content in these heats is 0.0056-0.0060%, which is lower than in the bottoms by a known method and in other examples.

Анализ таблицы показывает, что использование способа выплавки стали обеспечивает стабильное и полное сжиганиеThe analysis of the table shows that the use of the method of steelmaking ensures stable and complete combustion

топлива в газопроницаемом слое. В результате при одном и том же количестве топлива и длительности периода нагрева содержание азота на плавках, проведенных по предлагаемому способу, на 0,00070-0,00075% ниже по сравнению с известным. Изобретение позвол ет повысить качество стали.fuel in a gas-permeable layer. As a result, with the same amount of fuel and the duration of the heating period, the nitrogen content in swimming trunks, carried out by the proposed method, is 0,00070-0,00075% lower compared to the known. The invention improves the quality of the steel.

Claims

The invention method of steel smelting in the converter, including the loading of scrap into the unit, heating it by burning carbonaceous

fuel, cast iron pouring, melt purging with oxygen, characterized in that, in order to improve the quality of steel by reducing the nitrogen content in the metal, waste based on polystyrene, preferably polystyrene, is preferred in an amount of 20-40% by volume fuel to be charged, and lean carbons are used as carbon-containing fuels, while the waste polystyrene and coal are introduced in a mixture with a particle size ratio (0.5-1.8): 1.