SU1789565A1 - Method of heating scrap for steelmaking - Google Patents

Description

Изобретение относится к черной металлургий, в частности к способам нагрева твердых материалов с помощью промежуточного теплоносителя ~ расплавленного шлака.

Известно техническое решение, характеризующееся тем, что регенеративный теплообмен между двумя сплошными средами осуществляют путем их последовательного смешения и отделения от промежуточного теплоносителя, применяя в качестве последнего жидкие металлы и сплавы.

Недостаток этого технического решения состоит в том, что таким образом нельзя нагревать твёрдые тела дискретной структуры из-за сложностей, связанных с непрерывной фильтрацией через них расплава.

Известно также техническое решение, наиболее близкое к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту.

нем нагревают расплавленный шлак в горячей ступени высокотемпературными газами. после чего заливают на холодный металлолом, загруженный в ковш, перегретый расплавленный шлак и нагревают лом теплом шлака.

Однако в известном техническом решении используется проточный режим циркуляции шлака, не регламентируется его расход и температура.

Цель изобретения - повышение температуры безокислительного нагрева металлолома.

Поставленная цель достигается тем, что в способе нагрева металлолома для выплав- ; ки стали, включающем использование в качестве промежуточного теплоносителя расплавленного шлака, нагрев расплавленного шлака & горячей ступени высокотемпературными газами, передачу тепла шлака, в холодной ступени металлолому, δ соответствии с изобретением, промежуточный теп1789565 А1

I поноситель пропускают через холодную ступень прерывисто периодами, частота которых равна частоте завалок металлолома в сталеплавильную печь. При этом расход расплавленного шлака определяют по следующей формуле:

⁽¹⁾

Г» ' '. I ή ¹ где G_np, G_x - массовыерасходы теплоносителя и обрабатываемого металлолома, т/ч;

/Опр, /5хн, /5хи~ плотности промтеплоносителя, холодного металлолома, насыпная и истинная, соответственно, т/м³.

Предлагаемый способ реализуется с помощью системы, изображенной на чертеже. П ромежуточный циркулирующий теплоноситель, например расплавленный шлак с основностью 2-3,3, аккумулируется в миксере 1,. откуда он непрерывно при постоянном расходе стекает в циклонную печь 2, в которую подают также газовое топливо и через щелевые сопла 3 - высоконагретый воздух. В печи 2 шлак подогревается до заданной температуры и через летку 4 стекает в миксер 5, служащий промежуточной накопительной емкостью.

В качестве холодной ступени используют миксерного типа ковш 6. В него засыпают из корзины металлолом, а затем' последний полностью заливают шлаком из миксера 5. После выдержки в ковше устанавливается заданная равновесная температура, которая всегда выше температуры начала кристаллизации шлака. Далее шлак сливают через донный затвор в ковш 8, перемещают последний к миксеру 1 и вливают в него шлак. Оставшийся в ковше 6 нагретый металлолом задают в плавильную печь 9. Объем последней и обусловливает·· интервалы в подаче шлакового расплава в холодную ступень.

Например, если садка плавильной печи составляет Gx¹ тонн, а период плавления равен т , то часовой расход холодного металлолома равен G_x ~ G_x/ τ, т/ч, как дискретная среда он характёрйзуётся насыпной ПЛОТНОСТЬЮ /5хи Й истинной плотностью Рн»· ,_ч /

Следовательно, объемный расход термообрабатываемого материала равен V_x =Gx/ р*н, м³/ч, а объём садки равен Vc =. =GX¹ / /5хк.м³. Поскольку при нагреве металла шлаком последний должен полностью насыщать породности дискретной структуры (отклонения в любую сторону снизят эффективность нагрева), то объемный расход шлака равен объему пустот в ломе, т. е. Vnp = Vx ε, а единичная порция шлака в холодной ступени равна Vnp¹ = Vc ε . Отсюда получаем, что интервал подачи шлака в хо_ лодную ступень равен т¹ = Vnp/Vnp, а расэ ход промежуточного теплоносителя равен

1А — : - ::

При заданных таким образом расходе термообрабатываемого материала Gx, температуре его нагрева ίχ и выполнении соотношения (1) конечная температура подогрева шлака в горячей ступени опреде¹⁵ ляется тепловым балансом.

Отходящие из циклона 2 газы охлаждаются в котле-утилизаторе 10 и дымососом 11 удаляются из системы.

Пример реализации способа.

Плавильная печь с садкой 250 т, использующая в завалке в качестве металлошихты 125 т лома насыпной плотностью 1000 кг/м³ (истинная плотность металла 7800 кг/м³) и с _ температурой 1350^ю С. плавит металл с пе²¹³ риодом 35 мин. Определим режим работы нагревательной системы, изображенный на чертеже.

1. Массовый расход металлолома

Gx = G_c/ τ= 125 60/35 = 214,28 т/ч.

2. Циркуляционный расход расплавленного шлака (по (1))/Опр = 2860 кг/м³.

Gnp = 214,28 т/ч.

28600

1000 ^и

1000

7800 ) = 534,4 .θ 3. Масса расплавленного шлака э каждой порции, подаваемой в холодную ступень с интервалом 35 мин.

Gnp = 534,4.35/60 = 311.7 тонн.

4. Температура нагрева шлака в горячей ступени (циклоне). По уравнению теплового баланса имеем .

Δθ<=Δ0_Πρ,

Gx = [(ctjx - (ct)x) = Gnp [(ct)n_P - (ct)n_PJ, где с - теплоемкость, c*' ,c^l( - начальная и _ύ конечная. . _t . _I(

Учтем, что tx = 0, t_x =t_np = 1350° C. Тогда получаем:

. 214,28 . 10³ . 1350 . 0,208 = 534,4 . ,1(T/(ct)np - 1350 . 0,3/(ctJnp =517,59 ккал/кг.

По таблицам „теплофизических свойств шлаков находим t_np = 1545° С. Таким образом, в горячей ступени шлак должен подогреваться на 195° С.

Преимущества предложения заключа- 5 ются в следующем.

В современной технике лом вне плавильной печи греют горячими газами до температур не более 700-800° С. При более высоких температурах нагрева лом заметно 10 окисляется (до 2 %), даже если топливо сжигают с коэффициентом избытка воздуха. Нагрев расплавленным шлаком исключает окисление металла, поэтому верхний предел температур нагрева лома зависит толь- 15 ко от теплофизических свойств скрапа и промтеплоносителя.

Все действующие установки для нагрева лома периодического действия, что существенно осложняет утилизацию тепла 20 отходящих газов. В соответствии с предложением, несмотря на интервальный нагрев металлошихты для садки, тепло к промтеплоносителю подводится непрерывно, следовательно, тепло отходящих из циклона 25 газов может быть без каких-либо осложнений использовано в теплоутилизаторе.

Более высокий подогрев лома по предлагаемому способу позволяет увеличить соотношение лом/чугун в садке кислородного конвертера от 0,609 (при температуре нагрева 800° С) до 1,86 (при температуре нагрева 1350° С). Например, при стоимости лома 36,34 руб/т и стоимости чугуна 77.3 руб/т это позволяет уменьшить на 11,13 руб/т стоимость металлошихты при получении 1 т стали в ценах 1984 г. Кроме того, более высокий подогрев металлолома позволяет увеличить производительность конвертера или электропечи. За этот счет издержки производства снижаются на 0,11 руб/т стали.

Снижение окисления металла в подогревателе уменьшает издержки производства еще на 1,31 руб/т стали.

Высокий подогрев лома позволяет использовать в садке 100 % легковеса, не опасаясь холодного начала плавки (при кислородно-конвертерном способе производства стали).

Высоконагретый лом меньше повреждает футеровку металлургических печей при завалке.

Claims (2)

1. Формула изобретения

   1. Способ нагрева металлолома для выплавки стали, включающий использование в качестве промежуточного теплоноситель расплавленного шлака, нагрев расплавленного шлака в горячей ступени высокотемпературными газами, передачу тепла шлака в холодной ступени металлолому, отличающийся тем. что, с целью повышения температуры безокислительного нагрева металлолома, промежуточный теплоноситель пропускают через холодную ступень прерывисто, частота которых равна частота завалок металлолома в сталеплавильную печь.
2. 2. Способ поп. 1,отличающийся тем, что расход промежуточного теплоносителя - расплавленного шлака определяют по следующей формуле.

   где Gnp - массовый промежуточный теплоноситель, т/ч;

   Gx - массовый расход металлолома т/ч; Рпр - плотность промежуточного теплоносителя, т/м³;

   /Эхн - насыпная плотность металлолома, т/м'ц

   Рхк^- истинная плотность металлолома, т/м .