СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ АТМОСФЕРЫ В БАШЕННОЙ ПЕЧИ Российский патент 1997 года по МПК C21D1/76 

Изобретение относится к способам утилизации защитной атмосферы, в частности к использованию азотоводородной атмосферы, отходящей от башенных печей при отжиге электротехнических сталей, и может быть использовано в металлургической и машиностроительной промышленности.

Известен способ обезуглероживающего отжига электротехнической стали в башенной печи, включающий подвод свежей защитной атмосферы в камеры нагрева и выдержки и отвод отработанной защитной атмосферы через свечу камеры нагрева (см. Б. М. Эстрин. "Производство и применение контролируемых атмосфер". М. Металлургия. 1973, с. 371 372).

Недостатком этого способа являются значительные потери защитной атмосферы, т. к. свежая защитная атмосфера постоянно подается на печь (и в камеру нагрева, и в камеру выдержки) и не имеет системы повторного использования отработанной печной защитной атмосферы.

Наиболее близким к изобретению является способ регулирования состава атмосферы в печи для химико-термической обработки металлических изделий, в которой содержится CO, H₂, CO₂ и CH₄. Согласно известному способу постоянно производят удаление большей части печных газов из печи с отводом их в коллекторный трубопровод, затем производят охлаждение этой части газов в холодильнике, сжимают их посредством компрессора и эту часть сжатых печных газов возвращают в печь для регулирования углеводородного потенциала печной атмосферы (см. Заявку ФРГ N 0 3631389, кл. C 21 D 1/76, 1987.

Недостатком известного способа является то, что расход свежей защитной атмосферы уменьшается незначительно, т. к. нет полной замены свежей защитной атмосферы на утилизируемую.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что в способе утилизации атмосферы в башенной печи, включающем подачу свежей защитной атмосферы в камеры нагрева и выдержки и отвод отработанной атмосферы, а также отбор части отработанной атмосферы и подачу ее на очистку, охлаждение, компримирование и возврат ее в печь, согласно изобретению отбор части отработанной защитной атмосферы производят из свечи камеры выдержки, а возвращают ее в камеру нагрева, при этом подачу свежей защитной атмосферы в камеру нагрева прекращают.

Отбор части отработанной защитной атмосферы из свечи камеры выдержки и подача ее в камеру нагрева позволяют получить атмосферу после очистки и охлаждения, по составу близкую к свежей защитной атмосфере, при этом обеспечить заданное обезуглероживание трансформаторной стали в соответствии с требованиями процесса отжига по технологии и сокращение общего расхода свежей защитной атмосферы на башенную печь за счет полного прекращения ее подачи в камеру нагрева в связи с заменой на отработанную.

Количество подаваемой после очистки, охлаждения и компримирования атмосферы в камеру нагрева поддерживают равным расходу свежей защитной атмосферы в камеру нагрева, что позволяет полностью исключить подачу свежей защитной атмосферы за счет повторного использования отработанной печной защитной атмосферы.

Совокупность заявленных признаков позволяет получить технический результат, а именно исключить подачу свежей защитной атмосферы в камеру нагрева, т. е. сократить расход ее на 10 12 от общего количества, подаваемого на башенную печь, и получить после окончания процесса отжига содержание углерода в стали (C_Fe 0,003 0,004 мас.), обеспечивающее достижение заданного качества и марочности стали и удовлетворяющее требованиям технологии отжига.

Пример осуществления способа утилизации.

В башенную печь для обезуглероживающего отжига трансформаторной стали подают 2900 3200 м³/ч свежей защитной атмосферы, в том числе 300 - 400 м³/ч в камеру нагрева, 1700 1800 м³/ч в камеру выдержки и остальное в камеру ускоренного охлаждения.

При взаимодействии свежей защитной атмосферы состава, об. H₂ 5; H₂O 3,24; N₂ остальное до 100, с отжигаемой трансформаторной сталью состава, мас. C 0,04; Mn 0,10; Si 3,3; P 0,012; S 0,005; Cr 0,05; Ni 0,1; Cu 0,14; Al 0,015; N 0,012; Ti 0,006; Fe 96,22, в камере нагрева достигается остаточное содержание углерода в стали, равное C_Fe 0,0101 мас. что соответствует технологии отжига трансформаторной стали.

В установившемся режиме работы из свечи камеры выдержки отбирают часть отработанной защитной атмосферы состава, об. H₂ 6,466; CO 0,994; CH₄ 9,49 • 10^-5; H₂O 1,67; CO₂ 0,267; N₂ остальное до 100, в количестве 300 400 м³/ч. Эту атмосферу можно использовать взамен свежей защитной атмосферы только после ее очистки от окиси углерода (CO), т. к. CO замедляет процесс обезуглероживания стали. Поэтому ее направляют на очистку и охлаждение до 20 25^oC. Состав полученной атмосферы равен, об. H₂ 7,243; CO 0,292; CO₂ 1,20; H₂O 3,24; N₂ остальное до 100.

Полученную атмосферу при необходимости разбавляют азотом до получения содержания водорода в ней до 5 компримируют до 1000 1500 кгс/м² и подают в камеру нагрева в количестве, равном первоначальному расходу свежей защитной атмосферы в камере нагрева, при этом подачу свежей защитной атмосферы в камеру нагрева прекращают.

После чего дальнейший процесс отжига ведут с использованием отработанной защитной атмосферы в камере нагрева. При этом обеспечивается содержание углерода в трансформаторной стали в камере нагрева, равное C_Fe 0,0091 мас. которое меньше C_Fe 0,0101 мас. при использовании свежей защитной атмосферы.

Таким образом, осуществление способа утилизации атмосферы в башенной печи позволяет полностью заменить свежую защитную атмосферу, подаваемую в камеру нагрева, на отработанную и тем самым сократить общий расход свежей защитной атмосферы на башенную печь на 10 12 при этом потенциал отработанной, очищенной и охлажденной защитной атмосферы обеспечивает обезуглероживание трансформаторной стали до заданных величин по технологии и равных C_Fe 0,003 0,004 мас. после окончания процесса отжига (на выходе из печи).

Использование: в металлургической и машиностроительной промышленности при отжиге электротехнических сталей. Сущность изобретения: способ включает подачу свежей защитной атмосферы в камеры нагрева и выдержки, отвод отработанной атмосферы и отбор части отработанной атмосферы, которую подают на очистку, охлаждение и компримирование. Отбор части отработанной атмосферы производят из свечи камеры выдержки и возвращают ее в камеру нагрева в определенном количестве. Подачу свежей защитной атмосферы в камеру нагрева прекращают. Сокращается общий расход защитной атмосферы на башенную печь на 10 - 12 %, при этом потенциал отработанной атмосферы, подаваемой в камеру нагрева обеспечивает обезуглероживание трансформаторной стали до заданных величин по технологии и равных C_Fe = 0,003 - 0,004 мас. % после окончания процесса отжига (на выходе из печи).

Способ утилизации атмосферы в башенной печи, включающий подачу свежей защитной атмосферы в камеры нагрева и выдержки, отвод отработанной атмосферы, а также отбор части отработанной защитной атмосферы и подачу ее на очистку, охлаждение, компримирование и возврат этой части в печь, отличающийся тем, что отбор отработанной защитной атмосферы производят из свечи камеры выдержки, а возвращают ее в камеру нагрева в количестве, равном расходу свежей защитной атмосферы в камере нагрева, при этом подачу свежей защитной атмосферы в камеру нагрева прекращают.