Способ производства стали из стального лома

Способ производства стали из стального лома

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1.СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ ИЗ СТАЛЬНОГО ДрМА, включакнций предварительный подогрев лома, его расплавление в шахтной печи с использованием газообразного топлива и последующую доводку расплава до требуемого состава и температуры в конвертере с получением стали, шлака и газообразного топлива путем подачи в ванну конвертера углеродсодержащих материалов, окислительного газа и флюсующих добавок, отличающийся тем, что, с цепью сокращения энергетических затрат и повышения выхода годного, окислительный газ и углеродсодержапще добавки подают с коэффициентом расхода окислителя 0,50-0,53 с учетом кислорода восстанавливаемых окислов железа, газообразное топливо подают в зону расплавления лома вместе с газообразным окислителем с коэффициентом расхода окислителя 0,5-0,8 oT стехиометрического . 2, Способ ПОП.1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения более полного использования тепла газообразного топлива, в зону подогрева лома дополнительно поND дают 1 азообразный окислитель с коэффициентом расхода 1,0-1,5 от стехиометрического . СО IVD

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 С 21 С 5/56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3651257/22-02 (22) 22.07.83 (46) 30.12.85. Бюл. 9 48 (71) Всесоюзный ордена Ленина научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт металлургичес, кого машиностроения (72) А.И.Майоров, В.Т.Тимофеев, А.В.Васнливицкий, Э.С.Франтова, И.Е.Зегер, П.Н.Крейндлин, Г.К.Андреes, В.И.Смирнов, В.Г.Иоффе, Д.Б.Марц нковский, Г.П.Шапиро и Н.Д.Калинина (53) 669.184(088.8) (56) Черные металлы. 1981, 11! 10, с.17»)8.

Патент ФРГ В 1800610, кл. С 21 С 5/!ю, опублик. 1976. (54)(57) 1.СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ

ИЗ СТАЛЬНОГО ЛОМА, включающий пред- варительный подогрев лома, его расплавление в шахтной печи с использованием газообразного топлива и последующую доводку расплава до требуемого состава и температуры в кон„ЯЦ„„1201322 А вертере с.получением стали, шлака и газообразного топлива путем подачи в ванну конвертера углеродсодержащих материалов, окислительного газа и флюсующих добавок, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью сокращения энергетических затрат и повышения выхода годного, окислительный газ и углеродсодержащие добавки подают с коэффициентом расхода окисли-. теля 0 50-0 53 с учетом кислорода восстанавливаемых окислов железа, газообразное топливо подают в зону расплавления лома вместе с газообразным окислителем с коэффициентом расхода окислителя 0,5-0,8 от стехиометрического.

2, Способ по п.l, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью обеспечения более полного использования тепла газообразного топлива, в зону подогрева лома дополнительно подают газообразный окислитель с коэффициентом расхода 1,0-1,5 от стехиометрического.

1201322

Таблица1

Параметры

90 95 120

Изобретение относится к металлур- гии, в частности к производству стали, н может быть использовано в непрерывном сталеплавильном процессе.

Цель изобретения — сокращение энергетических затрат и повышение . выхода годного.

Способ осуществляют следующим образом.

В шахтной печи производят предварительный подогрев и расплавление лома за счет физического и химического тепла газообразного топ.лива, поступающего из конвертера.

Образующийся в шахтной печи расплав самотеком поступает в конвертер, в который подают углеродсодержащие материалы, газообразный окислитель и флюсующие добавки. В ванне конвертера металлический расплав доводят по составу и температуре.

Газообразный окислитель и углеродсодержащие добавки подают в ванну с коэффициентом расхода окислителя

М = 0,5 — 0,53.

Расход вдуваемого в ванну кислорода назначают с учетом кислорода

Удельный приход тепла от 1 кг угля, ккал 33 кг

Расход угля в плавильный конвертер, /3 кг/т

Окисленность железа в нмп. шлаке, Fe«X

Потери железа со шлаком

Как следует из табл.1, расход га.зообразного окислителя в пределах

0,50-0,53 обеспечивает оптимальную окисленность конечного шлака. е

При этих значениях достигаются умеренные потери железа в шлаке до

2Х. при расходе угля 90-95 кг/т.

Уменьшение Мщ <0,5 уменьшает окисленность шлака и соответственно потери железа, но при этом резко сокращается приход тепла от угля и растет его необходимый расход. окислов железа, освобождаемого при

i восстановлении последнего. Этот расход обеспечивает выделение из ванны горячих технологических газов, содержащих не менее 90 объемных процентов окиси углерода и водорода.

Указанные газы поступают в шахтную печь, куда в зону плавления подают газообразный окислитель с рас10 ходом в пределах 0 5-0,8 от стехиометрического для сжигания части технологических газов и поддержания восстановительного потенциала в газовой фазе, снижающего окисление железа

l5 при плавлении, а в зону предварительного подогрева лома подают газообразный окислитель с коэффициентом расхода в пределах 1,0-1,5 от .стехиометрического, полностью дожигая техно20 логический газ в низкотемпературной зоне шахтной печи.

1. В табл.1 приведены данные изменения основных параметров в зависимос25 ти от K — коэффициента расхода окисления для углеродсодержащих добавок.

0,6 0,53 0,5 0,4

1500 1200 1100 700

15 20 8 12 4 6 4

2,5-3,0 1,5-2,0 1,5- 1,0

2,0

С увеличением м,Б >0,53 растет окиоленность шлака и потеря железа с ним. Расход угля при этом уменьшается, но весьма незначительно по50

Э скольку дальнейшее его сокращение невозможно из-за необходимости обеспечить теплопитание продуктами гази- фикации угля шахтной части агрегата.

В табл.2 приведены данные измене55 ния основных параметров плавки в зависимости от,М вЂ” коэффициента расхода окислителя и газообразного топлива в зоне расплавления лома.

1201322

Т а б л н ц а 2

Параметры

0,4 0,5 0,8

0,9

Окисление железа в шихте 2-4

4-6 6-8

8-10

105

Расход угля, кг/т 85

85 95

1400 1700 2200 2300

Расход газообразного окислителя, подаваемого в плавильную зону шахтной печи в пределах 0,5-0,8 от стехиометрического, позволяет получить расплав, окисленность которого не превьппает 10Х, что. снижает энергозатраты на его восстановление. При этом расход углеродсодержаще го материала,меняется в йезначительных пределах 85-95 кг/т, а температура в камере сгорания достаточно высокая (1700. †22 .С)., чтобы обеспечить плавление лома.

Дальнейшее увеличение, при водит к повышенному окислению

Т а б л и ц а 3

Параметры

0,9 1,0 1,5

Наличие в отходящих газах продуктов неполного горения,Х СО

0 5-1,5

Температура в зоне о дожигания, С.1000 1000 1000 900

Расход газообразного окислителя, подаваемого в зону шахтной. печи, где происходит предварительный подогрев лома, в пределах 1,0-1,5 от стехиометрического обеспечивает полное дожигание технологических газов в самой шахтной печи в ус- .. ловиях относительно невысоких температур, при которых окисление железа незначительно, что сокращает общие удельные энергозатраты и

Теоретическая температура в камере сгорания (примерно), С

I лома и росту расхода топли20

Снижение a z 0,5 недопустимо из- за уменьшения температуры в каме-ре сгорания 1700 С, при которой отсутствует достаточный температурный напор для плавления стального лома (1 „„ =1600 С).

В табл. 3 приведены данные изменения параметров плавки в зависи30 мости от < >,< -коэффициента расхода газообразного окислителя при дожигании газообразных продуктов в зоне подогрева лома. исключает выбросы за пределы печи несгоревших токсичных газов, со50 держащих СО.

При снижении д ж 1 в отходящих газах появятся продукты неполного горения (СО), что недопустимо по нормам техники безопасности.

55, При увеличении ec > 1,5 будет излишне снижаться температура дожигаемых газов.

1201

Уменьшение энергетических затрат— снижение удельного расхода углеродсодержащих материалов, достигается поддержанием в конвертере .оптимального восстановительного потенциала системы, при котором в газовой фазе содержится не более 5-10 СО + Н О, что соответствует коэффициенту расхода окислителя при конвертерной продувке ганны углекислородной фурмой 10 в пределах 0,5-0,53 с учетом кислорода восстанавливаемых окислов железа. Такой коэффициент расхода окислителя обеспечивает восстановление большей части железа, окис- 15 ленного при расплавлении лома, что в свою очередь приводит к увеличению выхода годного.

Экономия расхода углеродсодержащих материалов достигается также за счет того, что в зону расплавления лома подают окислитель с коэффициентом расхода в пределах 0,5-0,8 ат стехиометрического, что позволяет в требуемых пределах независжко изменять температурные и окислительные условия расплавления лома, обеспечивающие заданную производительность шахтной печи с минимальным окислением железа. 30

Этой же цели служит и подача газообразного окислителя в низкотемпературную зону подогрева лома с коэффициентом расхода в пределах 1 01,5, обеспечивающим полное дожигание газообразного топлива в зоне с температурой, при которой окисление железа в факеле с окислительным потенциалом незначительно.

В примере, описанном ниже, количество и состав реагентов энергоносителей, участвующих в процессе, приведены в расчете на 1 т жидкой < стали.

322 4

Н,О 1,7; N2 4,6 при соотношении

СО: СО =95: 5 и Н:Н 0=93: 7, сжигае мых с коэффициентом избытка воздуха

; — 0,8, лом расплавляется с частичным окислением. порядка 6,0 . Поддержанием в продуктах сгорания содер.: жания восстановительных по отношению к железу газов (СО и Н2) в количестве 25-7Х достигают..получение окисленности лома в шихте, не превышающей б при плотности лома

1-1,5 т/м .

Расплав лома, окисленного до б ., поступает в восстановительный конвертер общей массой 1038 кг/т (в том числе 79 кг/т окислов железа, в которых содержится 17,5. кг/т кислорода).

В конвертер через фурму подается .углеродсодержащий материал— уголь кузнецкий следующего состава,X: с 75,8; Н 3,6; N 1,7; в количестве 92,7 кг/т стали (опреде- ляется по тепловому балансу из выражения С1 = (981+33,7) кг/т, где х— доля окисленного железа в конкретном случае х = 0,06).

Через ту же фурму в конвертер подают газообразный окислитель -.. технический кислород в количестве

G„, = 75,6 кг/т (или 6, =(708,1х+

+33,1) кг/т.

Коэффициент расхода окислителя определяется как отношение расхода кислорода, введенного с газообразным окислителем и окислами железа, к стехиометрическому расходу, необходимому для полного окисления углеродсодержащей части угля.

В данном примере Ч0 для кузнец2 кого угля составляет 2 кг/кг угля или 184,2 кг/т в общем виде 2G)

=(1962х+67,4) кг/т.

В ломоплавильную шахту загружают стальной лом в количестве 6А — 1,02 т/т, который в верхних горизонтах шахты может подогреваться продуктами сгорания, образующимися при дожигании газов, поступающих из горна (ниже в тексте приводится характеристика и состав дожигаемых газов).

По мере нагрева лом опускается в горн шахты, где за счет физического и химического тепла газов (температура 1600 С, состав, no объему: СО 68,3; СО2 3,5; Н 21,9;

r ou

Ск+ 4 к 708,iх H.1+292х

<<6Ц

ЧО2 . 1962x+67,4

10001х+ ЗЪ 1

1962х 67<4 при X=0,05-0,1 (5-10Х окисления железа), к () = 0,503-0, 506.

Коэффициент расхода окислителя для конкретного примера составляет 4,О „ 0,504.

Или в общем виде

t

1201322

8.Ю

Составитель И.Олесеюк

Редактор М.Недолуженко Техред З.Палий Корректор В. Синицкая

Заказ 79б3/24 Тираж 552 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР. по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35,Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

При другом составе угля

0,53.

При поддержании такого в оь„ из конвертерной ванны выделяется газ, параметры которого указаны вьппе (при описании процесса расплавление лома).

Такой газ является восстановительным по отношению к окислам .железа и в конвертерной ванне восстанавливается большая часть окислов, поступающих с расплавом.

В шлаке остается около 20 кг закиси железа, что соответствует потере 1,5Х железа, а с учетом угара железа, который при углекислородной продувке составляет 0,5Х, выход жидкой стали в процессе по пред- . лагаемому способу составит величину порядка 98Х.

Расход условного топлива, включая производство кислорода и электроэнергии для работы агрегата, составит 140 кг.

В способе rio прототипу (КУЯ-процесс) расход первичных энергоносителей на 40Х ниже, чем при электро переплаве лома.. Поскольку при электропереплаве расход энергии со тавляет 300-305 кг/т, в прототипе он будет не менее 180 кг/т, то на

40 кг/т выше,чем в предлагаемом способе.

10 В зависимости от характера перерабатываемого лома, например стружки, может оказаться целесообразным сжигание газа в горне производить с минимальным к =0,5, чтобы не

15 увеличивалось окисление железа.

В этом случае для увязки теплового баланса конвертера 1и шихты без увеличения расхода угля, необходимо

20 осуществить дожигание продуктов сгорания, поступающих из горна, в верхней части шихты с коэффициентом расхода окислителя 1,0-1,5 и использовать тепло для нагрева лома примерно до 1000 С.