СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ В ДУГОВОЙ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОЙ ПЕЧИ Российский патент 2018 года по МПК C21C5/52 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству стали в дуговых сталеплавильных печах.

При выплавке стали в дуговых сталеплавильных печах широкое применение получили альтернативные источники энергии: топливокислородные горелки, кислородные фурмы, угольные инжекторы и пр., обеспечивающие снижение энергозатрат при производстве стали. При сгорании предварительно подготовленного порошкообразного углерода в струе кислорода в плавильном пространстве печи выделяется тепло, позволяющее сократить период плавления. Кроме этого образование в результате экзотермической реакции моноокиси углерода способствует получению пенистых сталеплавильных шлаков, которые надежно укрывают электрические дуги, повышают КПД технологического процесса и защищают футеровку рабочего пространства дуговой электропечи (Сталь на рубеже столетий. Колл. авторов под научной редакцией Ю.С. Карабасова. - М: МИСИС, - 2001 - 664 с., см. стр. 234-236). Недостатком такого способа является введение углеродосодержащего материала с недостаточно высоким содержанием углерода, не более 88 массовых процентов.

Наиболее близким способом производства стали в дуговой сталеплавильной печи, принятым заявителем за прототип, является способ, описанный в изобретении по патенту RU №2321643, при котором производят завалку металлолома в печь, плавление, вспенивание шлака посредством продувки кислородом и вдуванием углеродосодержащего материала в окислительный период, выпуск расплава в ковш. В качестве углеродосодержащего материала используют колошниковую пыль доменного производства или пыль газоочистки электросталеплавильного производства, являющиеся отходами производства.

Недостатком данного способа является то, что используемые углеродосодержащие материалы содержат углерода не более 19-27%, что приводит к недостаточному выделению тепла при их сжигании.

Задача, решаемая заявляемым способом, заключается в расширении диапазона углеродосодержащих материалов, используемых при вдувании в конце периода плавления и в окислительный период для вспенивания шлака и для повышения энергоэффективности процесса выплавки стали в дуговой сталеплавильной печи.

Достигаемый технический результат заключается в расширении диапазона углеродосодержащих материалов, используемых при вдувании в конце периода плавления и в окислительный период для вспенивания шлака и для повышения энергоэффективности процесса выплавки стали в дуговой сталеплавильной печи.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе производства стали в дуговой сталеплавильной печи, включающем подачу в печь шихты, плавление, вспенивание шлака посредством продувки кислородом и вдуванием углеродосодержащего материала в конце периода плавления и в окислительный период, выпуск расплава в ковш, согласно изобретению в качестве углеродосодержащего материала используют нефтяной кокс производства Комсомольского-на-Амуре нефтеперерабатывающего завода (далее КНПЗ), влажностью не более 2%, фракцией до 3 мм, в количестве 10-12 кг/т стали.

Новым в заявленном изобретении является то, что в качестве углеродосодержащего материала для вспенивания шлака и повышения энергоэффективности процесса используют нефтяной кокс производства КНПЗ, влажностью не более 2%, фракцией до 3 мм в количестве 10-12 кг/т стали.

Использование нефтяного кокса производства КНПЗ в качестве углеродосодержащего материала обеспечивает эффективное вспенивание печных шлаков, позволяет получить более высокий тепловой эффект при сгорании в плавильном пространстве печи, так как содержание углерода в нем составляет 91-99%. Содержание углерода в нефтяном коксе выше, чем в обычно используемой коксовой пыли, содержащей 80-88% углерода, в результате чего выделяется дополнительное тепло при сгорании нефтяного кокса. Химический состав нефтяного кокса производства КНПЗ приведен ниже в таблице.

Нефтяной кокс производства КНПЗ влажностью не более 2% исключает дополнительное насыщение стали водородом.

Нефтяной кокс производства КНПЗ фракцией не более 3 мм обеспечивает оптимальное образование пенистых шлаков в дуговой сталеплавильной печи. Кроме того кокс такой фракции и влажности обеспечивает надежную его подачу пневмотранспортом.

Кроме интенсификации выплавки стали использование данного изобретения имеет целью получить дополнительный мультипликативный эффект, заключающийся в следующем:

- сокращение объемов экологически вредного коксохимического производства из каменного угля;

- исключение дальних грузоперевозок кокса и коксовой пыли для передельных металлургических предприятий, не имеющих в составе собственного производственного цикла коксохимического производства. Например, ОАО «Амурметалл», расположенное в городе Комсомольск-на-Амуре, может полностью закрыть свои потребности в углеродосодержащем материале, используя побочный продукт местного нефтеперерабатывающего завода. Тем самым исключаются дорогостоящие перевозки кокса и коксовой пыли из регионов Сибири и Урала и снижается загруженность железнодорожных магистралей.

Заявляемый способ реализуют следующим образом. Перед использованием в дуговой сталеплавильной печи нефтяной кокс должен пройти предварительную подготовку, состоящую из сушки до влажности не более 2%, дробления и помола до фракции не более 3 мм. Затем подготовленный материал пневмотранспортом подается в герметичные накопительные бункеры, расположенные рядом с печью.

В печь загружают металлошихту, известь (для раннего наведения шлака), коксовый орешек или кусковой нефтекокс (для науглероживания расплава). После проплавления части шихты и получения жидкого шлака в конце периода плавления, а затем и в окислительный период в плавильное пространство печи через угольные инжекторы в струе инертного газа подают в качестве углеродосодержащего материала порошок нефтяного кокса производства Комсомольского-на-Амуре нефтеперерабатывающего завода влажностью не более 2% и фракцией до 3 мм в количестве 10-12 кг/т стали; одновременно в печь подают газообразный кислород через кислородные копья, расположенные по периферии печи, для окисления углерода и наведения пенистого шлака. Шлак поддерживают во вспененном состоянии до выпуска расплава в ковш.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству стали в дуговых сталеплавильных печах. В способе осуществляют подачу в печь шихты, плавление, вспенивание шлака посредством продувки кислородом и вдуванием углеродосодержащего материала в конце периода плавления и в окислительный период, выпуск расплава в ковш. В качестве углеродосодержащего материала используют нефтяной кокс следующего химического состава, %: углерод 91-99, сера не более 1,5, кремний не более 0, 05, железо не более 0,05, ванадий не более 0,015, зольность не более 0,6, влажностью не более 2%, фракцией до 3 мм, в количестве 10-12 кг/т стали. Изобретение позволяет расширить диапазон углеродосодержащих материалов для вспенивания шлака. 1 табл.

Способ производства стали в дуговой сталеплавильной печи, включающий подачу в печь шихты, плавление, вспенивание шлака посредством продувки кислородом и вдуванием углеродосодержащего материала в конце периода плавления и в окислительный период, выпуск расплава в ковш, отличающийся тем, что в качестве углеродосодержащего материала для вспенивания шлака используют порошок нефтяного кокса следующего химического состава, %: углерод 91-99, сера не более 1,5, кремний не более 0, 05, железо не более 0,05, ванадий не более 0,015, зольность не более 0,6, влажностью не более 2%, фракцией до 3 мм, в количестве 10-12 кг/т стали.