Способ выплавки стали в кислородном конвертере Советский патент 1988 года по МПК C21C5/28 

со

sj

СП

оэ сд

OD

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к кислородно- конвертерному способу выплавки стали.

Известен способ выплавки стали в кислородном конвертере из 100%-ного металлического лома с вдуванием порошкообразного угля по ходу продувки и использованием газообразного и жидкого топлива l.

Недостатком этого способа является сложная технология выплавки в связи с подготовкой порошка угля и его использованием.

Наиболее близким к изобретению

по технической сущности и достигаемому результату является способ выплав- 1Ш стали в кислородном конвертере, включающий завалку металлолома, углерод содержаще го энергоносителя и наг- рев шихты продувкой кислородом в две стадии 2.

Недостатком известного способа является то, что снижение расхода топлива при постоянном расходе кислорода во время нагрева и плавления металлолома характеризуется,наличием периодов, когда расход кислорода превышает потребление его на окисление топлива, и избыточньй кислород окис- ляет горючие составляющие в огнеупор ной футеровке и металлический лом, что приводит к повышенному износу футеровки (на 30-Ш0%) и увеличению окисленности лома.

Целью изобретения является повышение эффективности процесса за счет снижения расхода кислорода, увеличения выхода годного и уменьшения износа футеровки.

Поставленная цель достигается тем что согласно способу выплавки стали в кислородном конвертере, включающему завалку металлолома, углеродсодержащего энергоносителя и нагрев шихты продувкой кислородом в две стадии, завалку металлолома производят совместно с газовым углем, составляющим 20-30% от всего количества энергоносителя, з.атем дают кислород на сжига- ние- газового угля, увеличивая его расход до 0,08- 0,26 на 1 кг газового угля в течение 10-20% времени начального периода первой стадии, при этом суммарный расход кислорода на первую стадию составляет 20-30% от общего на плавку, после чего присаживают остальной энергоноситель и продувку продолжают с тем же рас ходом кислорода, а в последние 18 - 22% времени второй стадии расход кислорода снижают до 0,02-0,04 на 1 кг угля.

Как показывают полупромьщленные испытания, наиболее эффективной является замена в первой стадии 20-30% углеродсодержащего энергоносителя, например кокса или антрацита, газовым углем, т.е. углем с большим содержанием летучих составляющих (25 - 45%). Применение углей класса антрацит или кокс, т.е. с небольшим содержанием летучих (до У%),, в связи с трудностью их зажигания и значительными потерями времени на эту операцию приводит к удлинению длительнсЛ:- ти нагрева лома и большому износу футеровки из-за окисления углеродсодер жащих составляющих в огнеупорной кладке.

Исследованием на полупро1 ышлен- ном конвертере установлено, что степень усвоения кислорода в течение нагрева и плавления различна. В начальной стадии, когда уголь и лом холодные, потребление кислорода на сжигание угля низкое. Расход кислорода в этот период нагрева лома зависит от количества выделившейся из угля горючей газовой фазы, которое определяется содержанием летучих в угле и его массой. Поэтому на этой стадии нагрева лома расхода кислорода следует поддерживать на уровне, обес печив ающем .сжигание выделившейся из угля горючей газовой фазы.

Использовать газовые угли во второй стадии нецелесообразно, так как в условиях высоких температур, характерных для второй стадии плавки, происходит бурное выделение летучих, которые не успевают сгорать и выносятся с дымом. Поэтому целесообразно на этой стадии плавки в конвертер вводить угли с небольшим содержанием летучих, например антрацит, кокс. Экспериментально установлено, что в зависимости от содержания летучих в угле длительность начального периода первой стадии составляет 10-20%. При использовании углей с содержанием летучих 40% длительность начального периода составляет 10% времени первой стадии нагрева лома, с уменьшением содержания летучих в угле до 25% длительность начального периода возрастает до 20%. Уменьшение времени подъема расхода кислорода до заданного значения 0,08 - 0,26 м /мин на 1 кг угля менее 10% длительности первого периода приводит к низкому усвоению кислорода, что увеличивает его расход. При увеличении длитель ности подъема расхода кислорода более 20% возрастают потери топлива в виде несгоревших летучих. Расход кислорода в начальный период необходимо поднимать прямо пропорционально времени до 0,08 - 0,26 на 1 кг газового угля. Повышение расхода кислорода больше 0,26 на 1 кг газового угля не приводит к интенсификации процесса сгорания угля, так как в зтом случае скорость сжигания угля лимитируется подводом углерода к месту реакции и избыточный кислород окисляет лом и выжигает уг- леродсрдержашке составляющие футеровки. Нижний предел расхода кислорода (о,08 на 1 кг газового угля) определяется условием начала выделения летучих из углей и их количеством и должен обеспечивать полное их сжигание.

Экспериментально установлено,что наиболее эффективным является при- садка газового угля в количестве 20-30% от общего расхода углеродсо- держащей добавки. Указанное количество предопределено содержанием в угле летучих. При содержании летучих 25% необходимо количество угля 30% от общего, а при содержании летучих 40% - необходимо количество присаживаемого угля 20%. Изменение количества присаживаемого угля в ту или иную сторону приводит к перерасходу кислорода или топлива.

Длительность первой стадии определяется условиями зажигания угля в шихте и выходом на оптимальный режим плавки. Установлено, что процесс горения угля стабилизируется при вводе 20-30% от общего расхода кислорода. При расходе кислорода на.- I стадии ниже 20% от общего потери летучих

составляющих газового угля увелич - ваются, а превышение кислорода (больше 30%) в первой стадии удлиняет цикл плавки. Целесообразность присадки углей с небольшим содержанием лету чих (антрацит, кокс) во второй стадии определяется условиями горения топлива, В случае применения углей с высоким содержанием летучих (болео. 9%)

после 30% длительности плавки происходит интенсивное быстротечное выделение летучих и в связи с невозмояс- ностью их полного сжигания неизбежны потери топлива, что снижает КИТ топлива, позтому необходимо на второй стадии процесса выплавки стали использовать угли с небольшим содержанием летучих (до У%), I

По мере выгорания заданного количества угля избыточная часть кислорода уходит на окисление лома и горюг чей составляющей футеровки, что приводит к повьш1ению окисленности металла и шлака и к снижению стойкости футеровки. Поэтому необходимо в конце плавки по мере выгорания угля снизить расход кислорода. Экспериментально установлено, что за последние 18-22% второй стадии плавки необходимо снизить расход кислорода до 0,02 0,04 на 1 кг угля, присаженного во второй стадии. Это позволяет поддерживать на низком уровне окис- ленность металла и увеличить стойкость футеровки,Снижение расхода кислорода ниже 0,02 на 1 кг угля присаженного во .второй стадии, и ранее 18%-ной длительности второй стадии плавки нецелесообразно в связи с удлинением цикла плавки, а продувка с расходом кислорода более 0,04 MVMHH на 1 кг угля и позднее 22%-ной длительности второй стадии приводит к значительному повьш1ению окисленности шлака и снижению стойкости футеровки.

Пример. В 1-й конвертер загружают ,1 т металлолома, 17,5 кг (25% от расхода угля) газового угля (содержание летучих 32,5%). В течение 1,0 мин расход кислорода пропорционально времени повьш1ают до

4. (о,13 на 1 кг газового угля). Кислород вводят снизу через фурму диаметром 12 мм с расходом 1,9 и через верхнюю фурму диаметром 10 мм и расходом

2.. Расход природного газа . на донные фурмь1 составляет 0,75 м /мин-. После вдувания 25,75 (25% от общего расхода) присаживают в конвертер 52,5 кг антрацита и продолжают продувку .с рас ходом 4,0 м /мин.

Через 24 мин в течение 6 йин дли51

тельности второй стадии производят снижение расхода кислорода до 1,6 м /мин (0,03 м /мин на 1 кг угля АС). Длительность плавки составляет 40,1 мин. Выход жидкой стали 1,003 т и имеет следующий состав,%: С 0,05j Si - следы; следы Мп 0, S 0,035i Р 0,012.

Температура стали 1600°С, суммарный расход кислорода на плавку составляет 103 м .

Использование предлагаемой технологии по сравнению с из вестным способом позволяет сни

756566

зить расход кислорода на 42 м /т стали и расход огнеупоров на 1 кг/т. Кроме того, технологический процесс г упрощается за счет отсутствия выбросов и снижения-окисленности металла, что позволяет повысить выход жидкой стали на 1%, а также в связи с постоянным расходом кислорода и природ- 10 ного газа режим работы донных фурм стабилизируется, что позволяет повысить стойкость футеровки.

Экономический эффект от внедрения предлагаемой технологии по сравнению 15 с известным способом на 1 млн. т стали составляет 1,80 млн.руб.