СПОСОБ ПРОДУВКИ МЕТАЛЛА КИСЛОРОДОМ В ДУГОВОЙ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОЙ ПЕЧИ Российский патент 1997 года по МПК C21C5/52 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к выплавке стали различного назначения в дуговых печах с использованием газообразного кислорода для окисления примесей.

Известен способ продувки металла, включающий подачу кислорода через сводовую вертикальную фурму [1]
Однако этот способ в силу локализации реакционной зоны затягивает окислительный период, что приводит к увеличению расхода кислорода и электроэнергии. Кроме того, локальный объем перегретого металла в реакционной зоне, смещенной от оси печи, способствует повышенному и неравномерному износу футеровки стен печи.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ продувки металла кислородом через вертикальную водоохлаждаемую фурму, расположенную у задней стенки печи [2]
Этот способ предполагает изменение глубины ванны металла в реакционной зоне продувки в течение первых 30 50 времени продувки за счет наклона печи в сторону задней стенки на 4 20^o. Последние 8 20 времени продувки осуществляется при наклоне печи в сторону передней стенки на 3 7^o.

Основным недостатком известного способа является необходимость поворота печи в процессе продувки и усложнение конструкции подвода кислорода в печь. Стационарно закрепленная фурма не обеспечивает расширение реакционной зоны и слабо способствует перемешиванию неоднородного по составу и температуре металла.

Техническим результатом изобретения является увеличение производительности печи, снижение энергозатрат и расхода огнеупоров.

Результат достигается тем, что подача кислорода в жидкий металл осуществляется через боковую стенку печи дугообразной водоохлаждаемой фурмой, при этом угол наклона оси головки фурмы к горизонтали и интенсивность подачи кислорода изменяют в процессе выплавки стали и они составляют соответственно: в период плавления 0-90^o и 100-3500 м³/ч, в начале окислительного периода 80-70^o и 1500-4000 м³/ч, после интенсивного закипания ванны до окончания продувки 71-60^o и 750-2000 м³/ч.

Продувка с интенсивностью ниже указанных пределов (1500 м³/ч и 750 м³/ч) не улучшает показателей плавки. Подача кислорода с интенсивностью выше указанных пределов (4000 м³/ч и 2000 м³/ч) приводит к вспениванию металла и шлака, усложняет технологический процесс.

Ось продувочной фурмы расположена в вертикальной плоскости, касательно с окружности распада электродов, угол наклона оси головки продувочной фурмы относительно зеркала металла изменяется от 0 до 90^o, а механизм перемещения позволяет погружать фурму на заданную глубину в металл. При этом фурма электрически изолирована от корпуса печи.

Дугообразная форма продувочной фурмы и механизмы ее перемещения обеспечивают возможность подачи кислорода в различные зоны жидкой ванны, расширяя реакционную зону, ускоряя процесс наведения шлака и соответственно прямое и косвенное окисление примесей. При этом сокращается длительность плавки, снижаются энергозатраты и расход огнеупоров (см. таблицу).

Положение фурмы, при котором ее ось находится в вертикальной плоскости, касательной к окружности распада электродов обеспечивает удаление реакционной зоны от электродов и меняет характер взаимодействия кислородной струи с распадом. При таком расположении фурмы газокислородная струя увлекает за собой поверхностные слои металла и шлака. Это обеспечивает непрерывное обновление контактирующих поверхностей расплав-окислительная газовая фаза и возникновение циркуляционного движения в объеме расплава. Кроме того, такое расположение фурмы удаляет реакционную зону от стенки печи, способствуя стойкости футеровки и сокращению расхода огнеупоров.

В период плавления фурма используется для интенсификации процесса расплавления металла в результате взаимодействия с кислородной струей, которая по мере необходимости в широком диапазоне расхода кислорода (100-3500 м³/ч) может располагаться под углом 0-90^o к горизонтали.

В начале окислительного периода (при температуре металла 1550-1570^o) струя кислорода направляется под углом 80^o к зеркалу металла с целью локализации зоны реакции и стимулирования начала процесса интенсивного обезуглероживания. При угле наклона более 80^o к горизонту повышается интенсивность разрушения ближнего откоса футеровки сталеплавильной ванны. После интенсивного закипания ванны до окончания продувки угол наклона оси головки фурмы устанавливается в пределах 71-60^o с целью интенсификации циркуляционного перемешивания металла. Наклон оси головки фурмы менее 60^o нецелесообразен, так как при этом возможно непосредственное интенсивное воздействие шлакогазовой смеси на футеровку дальнего откоса, а следовательно, увеличение расхода огнеупоров. Одновременно с изменением угла наклона головки продувочной фурмы интенсивность подачи кислорода снижается в два раза. При наличии циркуляционного перемешивания металла и шлака струей кислорода скорость обезуглероживания при этом не снижается.

Пример. При выплавке стали марки 40Х в 100 т электродуговой печи для интенсификации процесса расплавления металлошихты в начальный период плавления подают кислород с интенсивностью 2000 м³/ч дугообразной фурмой через боковую стенку печи, угол наклона оси головки продувочной фурмы к горизонтали составляет 55^o. По расплавлении среднего и крупногабаритного скрапа интенсивность продувки снижается до 300 м³/ч. После нагрева сталеплавильной ванны до температуры 1560^oC в начале окислительного периода начинается продувка жидкого металла кислородом с углом наклона оси головки фурмы 80^o к горизонтали с заглублением в металл на 80 мм. Интенсивность подачи кислорода поддерживают на уровне 2500 м³/ч до начала интенсивного кипения ванны, после чего для циркуляционного перемешивания ванны угол наклона оси головки продувочной фурмы устанавливают 63^o к горизонтали, а интенсивность продувки 1200 м³/ч. Продувку металла заканчивают при температуре металла 1670^oC и содержания углерода 0,20

Использование: в черной металлургии, в частности при выплавке стали в дуговых сталеплавильных печах. Изобретение позволяет увеличить производительность печи, снизить энергозатраты и расход огнеупоров. Сущность изобретения: по способу продувки металла в дуговую сталеплавильную печь кислород подают через дугообразную водоохлаждаемую фурму, установленную в боковой стенке печи. Угол наклона оси головки продувочной фурмы относительно горизонтали и интенсивность подачи кислорода изменяют, соответственно в период плавления - 0-90^o и 100-3500 м³/ч, в начале окислительного периода - 80-70^o и 1500-4000 м³/ч, после интенсивного закипания ванны до окончания продувки - 71-60^o и 750-2000 м/ч. 1 табл.

Способ продувки металла кислородом в дуговой сталеплавильной печи, включающий подачу кислорода через водоохлаждаемую форму в периоды плавления и окислительный, изменение интенсивности подачи кислорода по ходу продувки, отличающийся тем, что подачу кислорода осуществляют дугообразной фурмой через боковую стенку печи, при этом угол наклона оси головки фурмы к горизонтали и интенсивность подачи кислорода изменяют соответственно
В период плавления 0 90^o и 100- 3500 м³/ч
В начале окислительного периода 80 70^o и 1500 4000 м³/ч
После интенсивного закипания ванны до окончания продувки 71 60^o и 750 2000 м³/ч.