Способ выплавки стали Советский патент 1984 года по МПК C21C5/28 

ю сд ю

сд00Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к области производства стали в конвертерах, в особенности при работе на шихте из 100% скрапа, кроме того, оно связано с утилизацией отходов резины, в частности, изношенных автомобильных шин. Большая -часть отходов автомобильных покрышек в настоящее время не утилизируется, а выбрасывается на свалки или накапливается непосредственно около мест потребления (на предприятиях, в колхозах и т.п. что приводит к загрязнению окружаю щей средм, например, при сжигании шин на открытом воздухе. Известны и другие способы уничтожения изно.шенных покрышек, однако большинство из них требует создания специальног оборудования и дополнительных капи.тальных затрат, кроме того, эти спо собы не решают задачи вторичного использования в промышленности ценных веществ, содержащихся в отходах. Известен способ использования из шенных автомобильных шин в качестве .металлургического топлива в доменно плавке ij . Недостатком способа является то. что он не Приспособлен для использования в области кислородно-конвер торного производства стали применительно к технологии выплавки стали. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаем му результату является способ выплавки стали в конвертере с комбиннрованным дутьем, включающий завал ку дома его liarpeB и расплавление посредство1м сжигания углеводородного и твердого топлива. . Согласно известному способу загруженные в конвертер твердые железосодержащие материалы, в частности скрап, нагревают и расплавляют в конвертере с донными и боковыми кислородно-топливными фурмами. В период нагрева и расплавления кис лородно-топливные фурмы работают ка горелки. Через них по щелевым каналам подается повьш1енное количество углеводородсодержащего топлива и кислород. По ходу нагрева и расплав ления лома в конвертер дают также дополнительное жидкое топливо посредством специальной трубы и тве дое топливо, например кокс, графит, антрацит и т.п. Кислород поступает но центральным каналам фурм. После расплавления шихты донные фурмы используются для рафинирования расплава, а углеводородное топливо по отношению к кислороду выполняет роль защитной среды, предотвращающей разрушение фурм 21. Недостатками известного способа являются высокий расход топлива и значительные капитальные затраты. Это связано с тем, что по щелевым каналам кислородно-топливных фурм приходится подавать как газообразное, так и жидкое топливо. Так как использование газообразного топлива в качестве защитной среды более Технологично по сравнению с жидким топливом, то обычно щелевые каналы фурм рассчитывают на подачу газообразного топлива в количестве 3-10% от расхода кис;1орода. Однако при использовании фурм в качестве Горелок, т.е. во. время нагрева и расплавления металлолома, подачу топлива по щелевым каналам приходится увеличивать. Возможности же увеличения расхода газа по щелевым каналам ограничены их недостаточной пропускной способностью. Для того .чтобы увеличить подачу знергоносителей. приходится по щелевым каналам подавать жидкое топливо. Тем менее количество жидкого топлива, вводимого вместе с кислородом через фурмы, является недостаточным. Поэтому по ходу прогрева лома приходится дополнительно вводить в конвертер жидкое топливо посредством специальной трубы, которую вставляют в, вьиускние отверстиеИспользование жидкого топлива осложняет процесс, ухудшает его технологичность, так как для его транспортировки помимо газопроводов необходимы дополнительные трубопроводы, насосы, подогреватели, а также соответствующая регулирующая и запорная аппаратура, необходима надежная система переключения подач с газа на жидкое топливо, и наоборот. Следует иметь, в виду и то, что жидкое топливо дефицитно и цены на него постоянно повышаются, а позтому потребление его следует ограничивать. Целью изобретения является снижение расхода топлива и уменьшение капитальных затрат. 3 Ук азанная цель достигается тем, что согласно способу выплавки стали, преимущественно металлического лома, в конвертере с комбинированньм дутьем включающему завалку лома, его нагре и расплавление посредством сжигания углеводородного и твердого топлива, пЪсле завалки лома и по ходу его иагрева и расплавления загружают автомобильные шины в количестве 1015 кг на 1 т лома, причем загрузку ведут порциями по 5- J 5 кг/т с интер валом в 5-10 мин, при. этом расход кислорода увеличивают на 0,8-1,2 нм на I кг шин через 1-2 мин после их эагрузки на период 3-5 мин. Сущность изобретения заключается в том, что в среднем и 93-95% состоят из резиновой основы с содержанием хлопчатобумажного или капронового корда, или около 5% металлокорда. Корд не является вредной примесью: хлопчатобумажный и к роновый при сгорании дают тепло, а металлический увеличивает выход стали. Резиновая основа на 9196% состЬит из каучука с общей фОрмулой (CjHg) и теплотворной способ ностью ЗАООО-36000 кДж/кг. Таким образом, при сгорании I кг шин вьщепяется 28700-34000 кДж тепла. По теплотворной способности шины превосходят антрацит (2700030000 кДж/кг) и несколько уступают мазуту.(38000-41000 кДж/кг). Зольность материала шин составляет 0,20,5%, т.е. в 40-100 раз меньше золь ности применяемых углей, и существе ного влияния на конвертерный процес не оказывает. Добавка шин в конвертер после окончания завалки металлолома И| подачи окислительного , например кислорода, обеспечивает вьщеле./ние больших количеств тепла. Вслед- ствие высокой теплотворной способнести сжигание шин практически равноценно сжиганию жидкого топлива. В соответствии с этим расход шин г на плавку (по весу) устанавливается примерно таким, как и расход жидкого топлива, т.е. 10-50 кг/т заваленного металлолома. При расходе шии м нее 10 кг/т эффект от их исползования в качестве концентрированного энергоно сителя незначителен и не сказывает ся на сокращении продолжительности нагрева и расплавления лома, а сле584довательно, и всей плавки Более вы сокий расход шин (более 50 кг/т металлолома) является излишним по тепловому балансу процесса, учитывая что помимо шин необходимо использовать также газообразное (поступающее по фурмам) и твердое углеродис- . тое топливо. Горение шин в отличие от горения твердого топлива, такого, как кокс или антрацит, начинается практически сразу же после его загрузки в конвертер, однако при этом происходит пиролитическое разложение резины с интенсивным вьщелением газообразных углеводородов, в основном метана. Вследствие вьщеления большого количества газов, а также ограниченного тепловосприятия загруженного металлолома загрузка шин производится рассредоточенно порциями по 5-15 кг/т металлолома через каждые 5-10 мин продувки. Указанное количество изношенных шин выбрано с учетом тепловосприятия металлолома, находящегося в конвертере, и возможностей дутьевых устройств, обеспечивающих подачу окислителей, необходимых для сжигания вьщеляющихся гаЗОВ. Максимальное выделение горючих гадов, образующихся при пиролитическом разложении материала щин, происходит через 1-2 мин непосредственно после загрузки шин и сохраняется ha зтом уровне в течение последующих 3-5 мин, поэтому в эти моменты необходимо увеличивать подачу окислителя для сжигания вьщеляющихся газов. Согласно предложенному расход окислительных газов по сравнению с предшествующим пер.иодом Необходш о увеличивать из расчета О,8I,2 нм кислорода на 1 кг загружентля шин. Через примерно 5 мин после эагрузки шин вьщеление газов вследствие их разложения значительно уменьшается, поэтому в конвертер можно загружать очередную порцию шик. При повышенном количестве резиновых отходов в загружаемой порции (5 кг/т металлолома) длительность их сгорания возрастает до 10 Мин. Следовательно, промежуток времени между загрузками очередных порций шин в соответствии с предлагаемым способом составляет интервал в 510 мни. С учетом лучшего тепловосприятия находящегося в конвертере металлолома при относительно низкой температуре его нагрева загрузку шин в ко вертер предпочтительно производить на ранней стадии нагрева, т.е. непос редственно после окончания завалки. Размеры конвертера позволяют Загру жать в него практически неизмельченные шины, поэтому в предлагаемом спо собе оговаривается режим загрузки отдельными порциями. При организации разделки шин, что потребует дополнительных капитальных затрат,изношенны покрьш1ки можно измельчать, например, до размера кусков в пределах 0,31,0 кг. В этом случае загрузку измел ченного материала можно производить более или менее равномерно по ходу нагрева и расплавления твердой метал лошихты, однако желательно давать ег в начальный период, т.е. при нагреве массы лома до 1400-1500 С. Расход кислорода при такой загрузке следует увеличивать в соответствии с указанным выше соотношением (о,3-1,2 нм О,/ кг отходов), распределяя это дополнительное количество кислорода равномерно на период загрузки отходов и заканчивая через 3-5 мин после загрузки последней порции отходов . Пример 1, В 1 0-тонный конвертер с тремя данными и двумя боковыми кислородно-топливньми фурмами, а тйкже верхней водоохлалздаемой кисло родной фурмой загрузили 10,5 т лёРковесного скрапа (пакеты, высечка, арматурное железо). Перед этим на дно дали 0,5 т извести.По окончании завалки лома, непосредственно перед поворотом в вертикальное положение, в конвертер дали резиновые отходы в виде изношенных автомобильных шин в количестве ПО кг ( 10 кг/т метал лошихты. Подогрев начали при подаче через донные фурмы 20 м/мин кислорода и 10 природного газа, через боковые, фурмы поступало 10 кислорода и 5 мЗ/мин природного газа. По истечении 1 мин подачу кислорода на боковые фурмы увеличили до 20 и дополнительно ввели в рабочее пространство конвертера водоохлаждаемую кислородную фурму, по которой поступало 12,5 м/мин кислорода. В начале 6-ой минуты подачу кислорода для дожигания газов, вьщеляющихся в результате ,пиролитического разложения резины. прекратили. По сравнению с обычной технологией за 4 мин на дожигание вьшеляющихся из шин горючих газов израсходовали (10+12,5)4 90 м кислорода, т.е. 90 : 110 0,80 м кислорода на каждый килограмм резиновых отходов. Далее нагрев и расплавление лома осуществляли обычным способом. На 6-ой минуте в конвертер загрузили 300 кг каменного угЛя. По донным фурмам теперь поступало 30 м/мин воздуха, обогащенного кислородом до 47%, и природного газа, а по боковым фурмам кислород и природный газ соответствен но 10-5 м/мин. Через кислородную фурму подавали 10 кислорода. На 15-ой минуте в конвертер загрузили еще 200 кг каменного угля, а через одну минуту 200 кг извести. При этом по донным фурмам расходовали 20 м/мин кислорода и 10 природного газа, по боковым соответственро 10 и 5 м /мин кислорода и природного газа. В начале 20-ой минуты перешли на рафинирующую продувку, уменьшив расход природного газа на донные фурмы до 3,0 м /мин, сохранив прежний расход кислорода 20 . По боковым фурмам поступало 10 кислорода и 5 м /минприродного газа, по. верхней фурме 10 м/мин кислорода. Через 6 мин продувку прекратили. Температура металла при повалке составила . После отбора пробы и замера температуры металл слили в разливочный ковш. Вес жидкой стали составил 2,3 т. Ее химсостав, %: С 0,04; Мп 6,02, S 0,028, Р 0,011. Пример 2. В 10-тонный конвертер, оборудованный теми же дутьевыми устройствами, загрузили 0,5 т извести, 9,8 т тяжеловесного лома и 150 кгл. ( 15 кг/т) резиновых отходов в виде изношенных автомобильных покрьш1ек. Прогрев начали при тех же режимах подачи кислорода и П1)иродного газа по донным и боковым топливно-кислородным фурмам. С момента интенсивного вьщеления образующихся вследствие разложения резиновых отходов, начиная с I мин 50 с, подачу кислоро;}а увеличили на 25 м/мин (дополнительно 10 м/мнн по боковым урмам и 15 м по верхней кислородной фурме). За 5 последующих минут в конвертер дополнительно поступило м/кг м кислорода, т.е. 0,83 7 шин. Через 8 мин от начала подогрева и загрузки первой порции отходов конвертер повалили и загрузили .еще 160 кг л. 1 5 кг/т) шин. Для их сжигания дополнительно к обычным расходам кислорода и топлива в течение 5 мин подали 150 м кислорода или Г,О м/кг шин. Дополнительный кислород поступал с ld-ой минуты от начала подачи дутья, т.е. 1 мин спустя после загрузки шин. На 15-ой минуте в конвертер загрузили 350 кг каменноугольного штыба и 200 кг извести, повалили конвертер и загрузил еще 150 (15 кг/т) автомобильных шин Интервал между присадками шин 6 мин Через 1 мин 30 с после загрузки шин подачу .кислорода увеличили на 35 м/мин (10 м - через боковые фурмы, 15 м - через верхнюю фурму и 5 м - через донные фурмы). В тече ние последующих 5 мин подали дополни тельно 175 м кислорода или 1,20и7к шин. Через 23 мин от начала дутья паре Ш.ПИ на рафинирующую продувку при вдувании через донные фурмы 25 м/ми кислорода, снизив расход природного газа до уровня, обеспечивающего . защиту фурм от разрушения, -Зм/мйнДлительность рафинирования составила 9 мин, по истечении которых темпе ратура металла достигла 1610 С. Металл содержал, %: С 0,03, Мп 0,10, S 0,024, Р 0,008, Для подогрева расплава его промежуточной повалки додували еще 2 мин и выпустили при 1630°С. Длительность дутья 34 мин. Соста:ь металла. %: С 0,04, Ш 0,05, S , Р 0,007. Вес жидкой стали 9,2 т. На плавку израсходовано 460 кг изношенных автомобильных шин, или 50 кг/т металлошихты, а также 350 кг каменноугольного .Пример 3. В тот же конвер- .тер загрузили иа дно 500 кг -извести, 9,9 т среднегаба ритного лома и ГОО кг (iO кг/т шихты) автомобильных шин. Через 2 мин после иачапа периода прогрева подачей топлива и окислителя согласно обычному дутьевому режиму расход кислорода уве- личили на 25 (10 м/мин на боковые фурмы и 15 по верхней .фурме). Дожигание вели в течение 4 мин, израсходовав 100 м кислорода или 1,0 шин. 258 Следунодая присадка шин (100 кг ши 10 кг/кг лома) произведена по истечении 6 мин 30 с, а расход кислорода через Г мин 30 с после загрузки шин в течение 3,5 мин 8 мин .11 мин 30 с был увеличен на 30 . Всего на дожигание выделяющихся газов израсходовано 105 м кислорода, т.е. 1,05 м/кг пшн.. На 12-Ьй минуте в конвертер присадили 250 кг каменноугольного штыба. После этого (5 мин 30 с после предыдущей |присадки) загрузипи еще 50 кг шин ( кг/т металлошихты) и через 1 мин прдавали увеличенный на 13,5 расход кислорода. В течение 3 мин (13-16 мин) подали 40 м /кислрро;да или л- 0,8 шин. На 17-ой минуте дали 200 кг каменноугольного штыба и 200 кг извести. t , . Дпительность подачи дутья на плавке составила 30 мин и еще 1,5 мин додувки. На плавку израсходовано всего 250 кг (25,0 кг/т металлошихты) резиновых отходов в виде шин и 450 кг каменного угля. Приведенные достаточно характеризуют последовательность технологических приемов конвертерной плавки на шихте из 100% лома при использовании в качестве топлива изношенных автомобильных шин. I ... При добавке резиновых отходов сокращается расход каменного угля. В соответствии с имеющимися данными использование шин в количестве 1050 кг/т металлолома позволяет экономить эквивалентное количество каменного угля. При цене антрацита, применяемого на конвертерных плавках, 25 руб/т следует ожидать снижения себестоимости на 0,25 - 1,25 руб/т или 0,3-1,4 руб/т стали (при выходе годного около 90%). Экономический эффект, окажется более высоким, если иметь в виду, что применение изиошенных автомобильных шин имеет целью исключить использование жидкого топлива. Эффективность в этом плане определяется также повьш1ением технологичности процесса и сиижеиием его капиталлоемкости, так как отпадает необходимость использоваиия сложного оборудования для подачи жидкого топлива в конвертер.

9112525810

, Наряду с повьтением эффективности номично решается также проблема переконвертерного производства при рабо- работки резиновых отходов, загрязняюте в соответствии с изобретением эко- щих окружакяцую среду.

СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ, преимущественно металлического лома, в конвертере с комбинированным дутьем, включающий завалку лома, его нагрев и расплавление посредством сжигания углеводородного и твердого топлива, отличающийся тем, что, с целью снижения расхода топлива и уменьшения капитальных затрат, после завалки лома и по ходу его нагрева и расплавления загружают автомобильные шины в количестве 10-15 кг на 1 т лома, причем загрузку ведут порциями по 5-15 кг/т с интервалом в 5-10 мин, при этом расход кислорода увеличивают на 0,81,2 нм на 1 кг шин через 1-2 мин после их загрузки на период 3-5 мин.