СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ Российский патент 1998 года по МПК C21C5/04 

Изобретение относится к металлургии, конкретнее, к выплавке стали с продувкой ванны жидкого металла кислородом в мартеновских и в двухванных печах.

Известны способ выплавки стали с продувкой жидкого металла кислородом (а. с. СССР N 318310, C 21 C 5/04, 1969) и способ продувки жидкого металла сходящимися и смешивающимися струями кислорода и сжатого воздуха (а.с. СССР N 463713, C 21 C 5/04, от 1970).

Недостатком известных способов является высокий уровень пылеобразования при продувке жидкого металла кислородом, вызываемый высокими температурами в зоне продувки, близкими к температуре кипения железа, результатом чего является большая запыленность продуктов горения, низкий выход годного металла и высокий расход кислорода на выплавку стали.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ выплавки стали, включающий завалку в сталеплавильный агрегат шихты, заливку чугуна, продувку ванны жидкого металла газокислородной смесью, доводку и выпуск плавки (а.с. СССР N 190923, C 21 C 5/04, 1967).

Недостатком прототипа является плохое взаимодействие кислорода и воздуха в жидком металле из-за разного уровня давлений, высокая запыленность продуктов горения - 10-30 г/м³, низкий выход годного - 90% и загрязнение стали растворенным азотом при снижении производительности агрегата и усложнении конструкции продувочных фурм.

Технический результат изобретения заключается в снижении пылеобразования при продувке жидкого металла, увеличении выхода годного металла и в снижении расхода кислорода при высокой производительности агрегата.

Технический результат изобретения достигается тем, что в известном способе выплавки стали, включающем завалку в сталеплавильный агрегат шихты, заливку чугуна, продувку ванны жидкого металла газокислородной смесью, доводку и выпуск плавки, по изобретению, ванну жидкого металла продувают смесью кислорода и инертного газа, при этом давление смеси в фурме поддерживают равным исходному давлению кислорода в фурме, а расход смеси определяют из соотношения

где
V_смеси - расход смеси, м³/ч;
V_{кислорода} - расход кислорода, м³/ч;
a - доля кислорода в смеси,%;
1 и 2 - эмпирические коэффициенты,
при этом содержание кислорода в смеси поддерживают в пределах 20-65%.

В качестве инертного газа используют азот.

Обоснование выбранных параметров "Способа выплавки стали" производится следующим образом.

Поддержание давления смеси в фурме на уровне исходного давления кислорода в фурме необходимо для осуществления продувки жидкого металла с расходом по приведенному выражению без изменения конструкции продувочных фурм с достижением высокой производительности агрегата;
Превышение верхнего предела содержания кислорода в смеси выше 65% может вызвать усиление испарения железа в зоне продувки, т.е. увеличение пылеобразования, а также ускорить поглощение азота металлом и понижение его качества.

Понижение содержания кислорода в смеси ниже 20% вызывает необходимость изменения конструкции сводовых фурм во избежание снижения производительности сталеплавильного агрегата - необходимы станут фурмы с большими расходными параметрами.

Выбор азота в качестве инертного газа для смеси обусловлен его доступностью и дешевизной - кислородные станции выбрасывают азот в атмосферу.

Способ выплавки стали осуществляют следующим образом: плавку производят в 300-тонной двухванной печи, включающую завалку шихты, заливку чугуна, продувку ванны кислородно-азотной смесью, например, с 60% кислорода, доводку и выпуск плавки в ковш. Расход чугуна и металлолома поддерживают на одинаковом уровне с обычной технологией, т.е. с продувкой ванны чистым кислородом.

Расход продувочной смеси выбирают из выражения по изобретению, а именно: вместо обычного расхода кислорода на продувку ванны в 7000 м³/ч устанавливается расход 60%-ной смеси - 8750 м³/ч при применении одинаковых продувочных фурм, как и при обычной кислородной продувке. При этих условиях длительность плавки обеспечивается за 3 часа 40 минут, т.е. на уровне обычной технологии продувки ванны чистым кислородом. При этом содержание азота в металле опытных плавок по изобретению не превышало его содержания в металле плавок, проведенных по обычной технологии, и составило в пробах по ходу плавки 0,003-0,006% и в готовом металле - 0,005-0,010%, т.е. на уровне среднего содержания азота в готовом металле плавок обычной технологии.

Содержание пыли в продуктах горения на опытных плавках уменьшилось в 1,5-2,0 раза в сравнении с обычным, в основном, за счет мелкодисперсной фракции пыли, которая особенно плохо улавливается пылеочистками. Снижение пыли при продувке металла 60%-ной смесью обусловлено снижением температуры в зоне продувки на 500-600^oC в сравнении с продувкой металла чистым кислородом. Проводили также выплавку стали в мартеновской 600-тонной печи с продувкой жидкого металла смесью с 60% кислорода, включающую завалку, прогрев, заливку жидкого чугуна в ванну, продувку ванны смесью с 60% кислорода, доводку плавки и выпуск ее в ковши. Расход 60%-ной смеси поддерживают на уровне 4000-4500 м³/ч вместо 3000-3500 м³/ч чистого кислорода по обычной технологии (по прототипу). Техническим результатом плавки по технологии изобретения оказывается снижение пылевыделения при продувке 60%-ной смесью в 1,5-2,0 раза, увеличение выхода годного металла на 0,5-1,00%, уменьшение расхода кислорода на 20 м³/т стали при равной производительности печи и без снижения качества металла.

Существенным техническим результатом применения изобретения является снижение выброса пыли с продуктами горения в 1,5-2,0 раза, увеличение выхода годного металла на 0,5-1,0%, снижение расхода кислорода на 20-45% без снижения производительности плавильного агрегата и без ухудшения качества металла. Кроме перечисленного, отмечается заметное снижение окислов азота в составе продуктов горения при применении изобретения.

Изобретение относится к области металлургии, конкретнее- к способам выплавки стали с продувкой ванны жидкого металла кислородом и кислородсодержащими газами в мартеновских, двухванных и других сталеплавильных агрегатах. По способу выплавки стали продувку ванны жидкого металла осуществляют смесью кислорода и инертного газа при поддержании давления смеси в фурме равным исходному давлению кислорода в фурме. Расход смеси определяют из соотношения:

где V_смеси - расход смеси, м³/ч;
V_{кислорода} - расход кислорода, м³/ч;
а - доля кислорода в смеси, %;
1 и 2 - эмпирические коэффициенты.

Содержание кислорода в смеси поддерживают на уровне 20 - 65%. В качестве инертного газа могут использовать азот. Применение изобретения позволяет снизить выброс пыли с продуктами горения в 1,5 - 2,0 раза, увеличить выход годного металла на 0,5 - 1,0%, снизить расход кислорода на 20 - 45% при сохранении высокой производительности агрегата и высокого качества выплавляемой стали. 1 з.п.ф-лы.

1. Способ выплавки стали, включающий завалку в сталеплавильный агрегат шихты, заливку чугуна, продувку ванны жидкого металла газокислородной смесью, доводку и выпуск плавки, отличающийся тем, что ванну жидкого металла продувают смесью кислорода и инертного газа, при этом давление смеси в фурме поддерживают равным исходному давлению кислорода в фурме, а расход смеси определяют из соотношения

где V_смеси - расход смеси, м³/ч;
V_{кислорода} - расход кислорода, м³/ч;
а - доля кислорода в смеси, %;
1 и 2 - эмпирические коэффициенты,
причем содержание кислорода в смеси поддерживают в пределах 20 - 65%. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве инертного газа используют азот.