СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ В КОНВЕРТЕРЕ Российский патент 2003 года по МПК C21C5/28 

Изобретение относится к области черной металлургии, конкретно к производству стали в конвертере, и связано с использованием в конвертерной плавке нетрадиционных теплоносителей, например отработанных автомобильных покрышек.

Известен способ использования отработанных автомобильных покрышек в качестве металлургического топлива в доменной плавке (А.с. СССР 721009, С 21 В 3/02, 1977).

Недостатком способа является то, что он не приспособлен для использования в области кислородно-конвертерного производства стали.

Известен способ, согласно которому в процессе выплавки стали в конвертер загружают отработанные автомобильные покрышки, покрытые огнеупорным материалом, который после загрузки может расплавляться в конвертере (Патент Японии JP 1-247524 A, С 21 С 5/28, 03.10.1989).

Недостатком данного способа является увеличение затрат на покрытие покрышек огнеупорным материалом.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ выплавки стали, принятый за прототип, в котором после завалки лома и по ходу его прогрева и расплавления загружаются отработанные автомобильные покрышки в количестве 10-15 кг на 1 т лома, причем загрузку ведут порциями по 5-10 мин, при этом расход кислорода увеличивают на 0,8-1,2 нм³ на 1 кг покрышек через 1-2 мин после их загрузки на период 3-5 мин (А.с СССР 1125258, С 21 С 5/28, БИ 43, 23.11.84 г.).

Недостатком известного способа является его ограниченное применение, так как способ направлен на переработку металлошихты, состоящей из 100% металлолома в конвертере с комбинированным дутьем. Порционная загрузка покрышек и их порционное сжигание с несколькими промежуточными повалками приводит к увеличению цикла плавки, усложнению грузопотоков, снижению производства стали и увеличению затрат, связанных с необходимостью применения дорогостоящего природного газа. Загрузка автопокрышек сверху расплавляемого металлолома значительно уменьшает тепловосприятие от их горения с дожиганием выделяющихся горючих газов за пределами конвертера, особенно в периоды максимального увеличения их количества при одновременном увеличении кислорода.

Задачей изобретения является снижение расхода твердых углеродсодержащих теплоносителей, снижение расхода чугуна на производство стали и увеличение стойкости футеровки конвертеров.

Поставленная задача достигается тем, что в способе производства стали в конвертере, включающем завалку отработанных автомобильных покрышек, шлакообразующих и углеродсодержащих материалов и металлолома, подогрев и расплавление лома, продувку кислородом, автомобильные покрышки загружают перед завалкой лома в соотношении (0,009-0,02): 1 соответственно с последующим вводом шлакообразующих и углеродсодержащих материалов в соотношении 1: (0,10-0,35) соответственно, затем подают кислород с расходом 0,25-0,45 номинального, продолжительностью до 35% от общей продолжительности прогрева лома с последующим увеличением расхода кислорода до 0,6-0,8 номинального, при этом общая продолжительность прогрева составляет 30-65% общей продолжительности продувки плавки, после чего в конвертер заливают жидкий чугун и продувают плавку кислородом.

Технический результат заключается в том, что загрузка покрышек перед завалкой лома предохраняет футеровку конвертера. Пиролитическое разложение материала покрышек, которые до 96% состоят из каучука с теплотворной способностью 3500 кДж/кг, начинается практически сразу после их загрузки в конвертер и происходит под металлоломом, что увеличивает степень восприятия тепла, прогрева лома и шлакообразующих материалов при выделении из покрышек и горении газообразных углеводородов в объеме металлолома. Кроме этого, использование покрышек в период прогрева лома позволяет удалить серу из покрышек при уменьшении количества серы, приходящей из углеродсодержащих теплоносителей, в газовую фазу до основной продувки плавки с чугуном, не увеличивая удельные сернистые выбросы в целом за плавку.

Загрузка автопокрышек в количестве менее 0,009 металлолома не приводит к заметному тепловому эффекту, и снижение расхода твердых углеродсодержащих теплоносителей и чугуна на плавку не достигается. При расходе покрышек более 0,02 расхода лома увеличивается продолжительность их загрузки в конвертер, возрастает длительность их сгорания и, следовательно, прогрева лома и шлакообразующих, что приводит к увеличению цикла плавки и снижению производительности конвертера.

При соотношении расхода шлакообразующих и углеродсодержащих материалов 1: (0,10-0,35) обеспечиваются условия эффективного прогрева лома, извести и доломита, уменьшается пассивный период расплавления марганецсодержащих материалов.

При соотношении расхода шлакообразующих и углеродсодержащих материалов более 1:0,10 соответственно эффективность прогрева лома и шлакообразующих не достигается, так как избыток шлакообразующих охладителей приводит к захолаживанию плавки.

При соотношении расходов шлакообразующих и углеродсодержащих материалов менее 1:0,35 соответственно избыток присаживаемых углеродсодержащих теплоносителей увеличивает расход кислорода, продолжительность прогрева.

Прогрев загруженных в конвертер материалов в начальный период продолжительностью до 35% от общей продолжительности прогрева производится при расходе кислорода 0,25-0,45 от номинального, обеспечивает эффективное загорание покрышек и углеродсодержащих материалов по всему объему загруженного металлолома при высокой степени усвоения подаваемого кислорода.

При расходе кислорода менее 0,25 от номинального не происходит эффективного загорания традиционных углеродсодержащих теплоносителей и степень усвоения кислорода снижается, а при значительных расходах кислорода - более 0,45 от номинального избыточная интенсивность подачи окислителя также препятствует эффективному загоранию, снижая степень усвоения кислорода, так как площадь зоны воздействия жесткой струи кислорода на металлолом и шлакообразующие незначительная.

По истечении 35% от начала прогрева расход кислорода увеличивается до 0,6-0,8 от номинального, что обеспечивает максимальную степень усвоения кислорода и степень дожигания монооксида углерода до диоксида в полости конвертера, в результате чего эффективность прогрева значительно возрастает.

При расходе кислорода менее 0,6 от номинального уменьшается степень окисления сажистого углерода в объеме конвертера и степень дожигания СО до СO₂, что снижает эффективность прогрева лома.

При расходе кислорода более 0,8 от номинального дожигание монооксида углерода до диоксида будет происходить только в верхней части конвертера, что также снижает степень усвоения кислорода и приводит к росту потерь тепла в полости конвертера и уходу тепла в газоотводящий тракт.

Уменьшение продолжительности прогрева менее 30% общей продолжительности продувки плавки не обеспечивает достаточный и полный прогрев по всему объему лома и шлакообразущих материалов. При увеличении продолжительности прогрева более 65% от общей продолжительности продувки плавки появляется жидкая фаза от расплавления мелкого легковесного лома, и присаженные автопокрышки, а также твердые углеродсодержащие теплоносители полностью сгорают, вдуваемый кислород начинает охлаждать металлолом.

Пример. В 160-тонном конвертере с верхним кислородным дутьем загрузили 600 кг отработанных автопокрышек, затем на них завалили 45 т металлолома и после раскантовки в конвертер присадили 6,9 т шлакообразующих (5,7 т извести, 1,0 т марганцевого агломерата и 1,0 т доломита) и углеродсодержащих материалов (1,4 т смеси антрацита и газового угля). Соотношение присаженных металлолома и автомобильных покрышек составило 1:0,133, шлакообразующих и углеродсодержащих материалов 1:0,20. Фурму установили на уровне 4,0 м от поверхности металлолома, произвели подачу кислорода с расходом 140 нм 3/мин (0,35 от номинального) и вели активный розжиг теплоносителей и автопокрышек с подогревом лома, извести, марганцевого агломерата и доломита в течение 2 мин (25% от общей продолжительности прогрева). Затем расход кислорода был увеличен до 280 нм 3/мин (0,7 от номинального). На этом этапе вели дожигание выделяющихся газообразных углеводородов в полости конвертера, обеспечивая высокую степень усвоения кислорода, нагрев лома и шлакообразующих. Общая продолжительность подогрева лома составила 8 мин (55% от общей продолжительности продувки плавки). Затем залили жидкий чугун и продували плавку кислородом в течение 21,6 мин. Температура повалки составила 1625^oС, химический состав металла, %: С=0,08; Мn=0,24; S=0,022; Р=0,018. Вес жидкой стали 141 т.

Предлагаемый способ промышленно применим в металлургии и позволяет утилизировать отходы производства автомобильной промышленности.

Применение: в металлургии, в кислородно-конвертерном производстве. При выплавке стали в кислородном конвертере перед завалкой лома загружают отработанные автомобильные покрышки в соотношении (0,009-0,020):1 соответственно с последующим вводом шлакообразующих и углеродсодержащих материалов в соотношении 1: (0,10-0,35) соответственно. Затем подают кислород с расходом 0,25-0,45 от номинального в течение времени, не превышающего 35% от общей продолжительности прогрева, с последующим увеличением расхода кислорода до 0,6-0,8 от номинального. Общая продолжительность прогрева лома составляет 30-65% общей продолжительности продувки плавки. Затем в конвертер заливают жидкий чугун и продувают плавку кислородом. Технический результат - снижение расхода твердых углеродсодержащих теплоносителей и чугуна, увеличение стойкости футеровки.

Способ производства стали в конвертере, включающий завалку отработанных автомобильных покрышек, шлакообразующих, углеродсодержащих материалов и металлолома, подачу кислорода, подогрев лома, его расплавление и последующую продувку кислородом, отличающийся тем, что автомобильные покрышки загружают перед завалкой металлолома в соотношении (0,009-0,020): 1, соответственно, с последующим вводом шлакообразующих и углеродсодержащих материалов в соотношении 1: (0,10-0,35), соответственно, затем подают кислород с расходом 0,25-0,45 от номинального, в течение времени, не превышающего 35% от общей продолжительности подогрева, с последующим увеличением расхода кислорода до 0,6-0,8 от номинального, при этом общая продолжительность подогрева лома составляет 30-65% общей продолжительности продувки плавки, после чего в конвертер заливают жидкий чугун и продувают плавку кислородом.