SU602559A1 - Способ выплавки стали - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ

1

Изобретение относитс  к метал,lypiin-i черных металлов и может быть пс1ЮЛ1.зова11; при выплавке стали в дуговых печах.

Характерной оеобенноетью дуговых сталеплавильных печей  вл етс  локальный подвсд тепла. Высока  электрическа  мощность преобразуетс  в тепловую энергию на электродах, расположенных вблизи оси печи. В этол; случае зона тепловыделени  очень мала по обьему, во .много раз меньше садки металлощихты. Такой способ подвода тепла в печь приводит к о.пределенной последовательности liai-pesa и расплавлени  .металлошихты.

В первую очередь расплавл етс  металлоилихта вблизи э.чектродов; затем нагреваегс  и расплавл етс  металлопшхта на периферии. у стен иечи, на откосах. Отставание нагрева периферийных слоев металлош1 хты значительно удлин ет илавку. Неравномерность нагрева металлошихты усиливаетс  с увел1 чение. раз .меров печей.

Форсированное расплавление .метал.ОШ15хты . расположенной на откосах вблпз.ч стен печи, неизбежно вызывает noBt.iHjenHi) износ футеровки пр мого излучетш дуг на кладку, котора  в заключительн1 111 г еоиод t;.iaвлени  уже не экранируетс  ломом. Это  в;г етс  одной из основных причин }гизкпй

стойкости печей. С новышением мощности печного трансформатора усиливаетс  неpaBio .MepHOCTb нагрева металлои1ихты.,Использование дог1олнительного источника тепла - энергии топлива иозвол ет ускорить нагрев и расплавление металлошихты.

Известн способы выплавки стали, в которых с помощью пгоелок в рабочее пространство г:еч1 через отверсти  в своде (стенках) или через завалочное окно ввод т топливо 1. Даже lleбoльиJиe тенловые нагрузки (34 мл:;, ккал/ч) сокращают продолжительность периода расг лав;;1ни  на малых печах на 20- 40-г. на 100 т печах - на 7-12%. Однако . ввода топлива газокисло равлен непосредственно на : этом греетс  относитель1цадь металлои1ихты в зоне увеличить поверхность нагрева , топливо через две - три горелки .

11звестен также споеоб выплавки стали в дуговой печи с падейной загрузкой металлощпхты , в котором используетс  топливо, подаваемое 15 печь с ачала периода п..тавлени  од: онрол-енио п -езависимо от иодачп электроэнерг ; : на элсктрод1 1 2. Тоиливо используетс  хл  нагрева периферийных слоев металлошихты как в уже указанных способах. Газокислородный факел направлен непосредственно на 1У1еталлошихту, но шарнирна  установка горелки на подвижном кронштейне позвол ет измен ть направление факела. Сталевар периодически измен ет положение горелки, направл   факел на новые, еще слабо нагретые участки металлошихты. Это суш,ественно увеличивает эффекти-вность использовани  топлива. Недостатками известного способа  вл ютс  пр ма  направленность газокислородного факела на садку металлошихты и относительно небольша  площадь скрапа, подвергающа с  нагреву факелом, что ограничивает количество эффективно используемого топлива. Так, 1мощность горелки на 100 т печи, как и на печах малой емкости, не превышает 3,5 млн.ккал/ч. Увеличение интенсивности отоплени  не дает положительного эффекта, возрастает недожог топлива, а эффективность нагрева металлошихты заметно не измен етс . Это объ сн етс  тем, что при нагреве металлоЛ1ИХТЫ направленным топливокислородным факелом , начина  с температур лома 900-1000°С, наблюдаетс  быстрое окисление железа продуктами полного сгорани  топлива, которые разлагаютс  на кислород и горючие. Металлошихта продолжает нагреватьс , в основном, за счет экзотермических реакций окислени  железа , а полезное использование химической энергии топлива резко ухудшаетс . Поэтому с увеличением расхода топлива резко сокращаетс  врем  целесообразного его использовани , что делает применен-ие мощных горелок неэффективным . Поскольку установка большого числа горелок на печи невозможна по конструктивным и эксплуатационным соображени м, существенно увеличить поверхность нагрева лома и количество полезно сжигаемого топлива при таком способе сжигани  не удаетс . Целью изобретени   вл етс  обеспечение интенсивного и равномерного нагрева и расплавлени  периферийных слоев садки металлошихты и эффективное использование дл  этого энергии топлива.- Указанна  цель достигаетс  тем, что в известном способе выплавки стали в дуговой печи с бадейной загрузкой металлошихты, включающем использование энергии дуг и топливокислородного факела в период расплавлени , в свободном кольцевом пространстве между вертикальной стенкой печи и садкой металлошихты осуществл ют закрутку потоков греющих газов путем введени  и направлени  струй топлива и окислител  на цилиндрическую стенку печи. Кроме того, дл  организации интенсивной крутки потоков греющих газов топливо и окислитель ввод т со скорост ми не менее 120м/с с тепловой форсировкой кольцевого сечени  1-3 млн. ккал/м -ч., причем ввод топлива и окислител  осуществл ют, по крайней мере, в двух точках, расположенных по периметру печи у основани  вертикальной стенки на уровне откосов. Топливо и окислитель ввод т в печь отдельными , разнесенными по высоте стру ми, направленными под углами к касательной к внутренней поверхности цилиндрической стенки 35.° и 10-20° соответственно, что позвол ет устранить локальные перегревы футеровки. Предложенна  циклонна  схема движени  греющих газов в кольцевом пространстве между вертикальной стенкой печи и садкой металлощихты обеспечивает равномерное выгорание топлива и разогрев футеровки вертикальной стенки по всему периметру печи. В этом случае происходит интенсивный и равномерный нагрев всей периферийной поверхности металлошихты излучением и конвекцией от футеровки и греющих газов. Результаты аэродинамических исследований , проведенных на холодной модели 100 т дуговой сталеплавильной печи в масштабе 1:10, показывают, что интенсивна  крутка потока греющих газов в кольцевом пространстве возможна при вводе топлива и окислител  с тангенциальными скорост ми 120м/с и более. Количества подаваемого топлива и окислител  могут измен тьс  в зависимости от емкости печи, но всех случа х теплова  форсировка горизонтального сечени  свободного кольцевого пространства между вертикальной стенкой печи и садкой металлошихты должна быть 1-3 млн. ккал/м ч. Кроме того, при таком способе нагрева металлошихты в значитель ной мере устран етс  окисление металлошихты продуктами сгорани , неизбежное при непосред ственном направлении факела на лом. Равно.мерность вихревого потока по периметру печи создаетс  вводом топлива и окислител , по крайней мере, в двух противоположных точках. Ввод топлива и окислител  у основани  вертикальной стенки на уровне откосов обеспечивает равномерный разогрев всей футеровки вертикальной стенки по высоте и по периметру. Дл  устранени  локальных перегревов футеровки и уменьшени  угара металла топливо и окислитель ввод т в печь отдельными, разнесенными по высоте стру ми, причем направл ют их в сторону металлошихты под соответствующими углами к касательной. При этом замедл етс  смещение струй, топливо более равномерно выгорает по периметру печи, устран етс  локальный перегрев футеровки в месте удара струй о стенку и, кроме того, топливна  стру , направленна  ближе к металлощихте , защищает ее от окислени . Рассто ние между стру ми топлива и окислител  и углы отклонени , струй от касательной выбраны на основании аэродинамических исследований. На фиг. 1 схематически показано рабочее пространство дуговой сталеплавильной печи; на фиг. 2 - то же, сечение по А-А на фиг. 1, Рабочее пространство 1 печи загружено металлощихтой 2. Между вертикальной стенкой 3, откосами 4 и металлошихтой имеетс  свободное кольцевое пространство 5. Через свод 6 печи в кольцевое пространство опущены горелки 7, а пО центру печи - электроды -8. Топливо и окислитель ввод т через сопла 9 и 10 соответственно. Направление топливной струи показано стрелкой 11, направление струи окислител  - стрелкой 12.

При бадьевой загрузке металлошихты в рабочее пространство I между вертикальной стенкой 3, откосами 4 и поверхностью металлошихты 2 по всему периметру печи образуетс  свободное кольцевое пространство 5, которое на 100-200 т дуговых сталеплавильных печах имеет ширину 0,5-0,7 м. Через свод

6печи в рабочее пространство опускают электроды 8 по центру печи и две диаметрально противоположные горелки 7 в свободное кольцевое пространство 5. Нагрев и расплавление металлошихты 2 производитс  за счет энергии дуг и топлива одновременно и независимо друг

от друга. Энерги  дуг в течение всей плавки используетс  как в известном способе. Горелки

7опускают настолько, что сопла 9 и 10 оказываютс  на уровне откосов 4.

В начале периода расплавлени  в кольцевое пространство ввод т топливо и окислитель отдельными стру ми через сопла 9 и 10 тангенциально к внутренней поверхности кладки вертикальной стенки 3 с тангенциальными скорост ми не менее 120 м/с. Расход топлива и окислител  зависит от емкости печи, но во всех случа х теплова  форсировка горизонтального свободного кольцевого пространства 5 должна быть 1-3 млн. ккал/м -ч. Дл  100 т отечественных дуговых печей это соответствует расходу природного газа 1000-3000 . Струи топлива и окислител  отклонены от касательной 13 в сторону металлошихты 2: топливна  стру  11 под углом 25-35° к касательной, а стру  окислител  12 - под углом 10-20°. Разделением струй топлива и окислител  замедл етс  их смещение и достигаетс  равномерное выгорание топлива по периметру, что исключает локальный перегрев футеровки и окисление металлошихты . Циркулирующий в кольцевом пространстве газовый высокотемпературный поток нагревает поверхность вертикальной стенки печи и металлошихту.

Температуру поверхности футеровки контролируют , например, шомпольным термозондом. Максимальный расход топлива устанавливают по показани м шомпольного термозонда таким, чтобы температура футеровки не превышала безопасного уровн  1650°С. Подачу топлива и окислител  производ т до полного раслпавлени  металлошихты. После этого горелки удал ют из рабочего пространства и дальнейшие операции провод т в соответствии с известным способом выплавки стали.

Использование предлагаемого способа выплавки стали обеспечивает по сравнению с известными способами следующие преимущества:

интенсивный нагрев периферийных слоев металлошихты , и в результате этого сокращение периода расплавлени ;

сокращение расхода электроэнергии и электродов;

повышение стойкости футеровки;

уменьшение угара металлошихты;

побышение КПД используемого топлива.

Например, по расчетам дл  100 т печи и при удельном расходе природного газа и кислорода соответственно 33 и 60 продолжительность расплавлени  уменьшаетс  на 45/о, производительность печи увеличиваетс  на 25%, удельный расход электроэнергии снижаетс  на 170 квтч/т, а электродов - на

1.8кг/т. Затраты по переделу уменьшаютс  на

2.9руб/т.

Claims (3)

1.Способ выплавки стали, включающий использование энергии дуг и топливокислородного факела в период нагрева и расплавлени  металлошихты, отличающийс  тем, что, с целью обеспечени  интенсивного и равномерного нагрева и расплавлени  периферийных слоев садки металлощихты и эффективного использовани  дл  этого энергии топлива, создают крутку потока греющих газов в свободном кольцевом пространстве между стенкой и садкой металлошихты путем введени  и направлени  струи топлива и окислител  на цилиндрическую стенку печи.

2.Способ по п. 1, отличающийс  тем, что, с целью организации интенсивной крутки потоков греющих газов, топливо и окислитель ввод т со скорост ми не менее 120 м/с при расходах реагентов, обеспечивающих тепловую форсировку кольцевого сечени  1-3 млн. ккал/м ч

3.Способ по п. 1, отличающийс  тем, что, с целью устранени  локальных перегревов футеровки , топливо и окислитель ввод т в печь разнесенными по высоте стру ми, направленными под углами к касательной к внутренней поверхности цилиндрической стенки 25-35° и 10-20° соответственно.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе:

1.Электротерми , 1969, вып. 85, с. 54-55.

2.Журнал «Сталь, № 6, 1969, с. 517-520.

GfflS

fui.z