Способ предотвращения выбросов шлакометаллической эмульсии из конвертера Советский патент 1989 года по МПК C21C5/28 C21C5/32 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам производства стали в кислородном конвертере.

Цель изобретения - повьаиение эф- фейтивности осаждения шлакометалличес-. кой эмульсии и увеличение производительности конвертера.

В предлагаемом способе диапазон подаваемой на осаждение вспененной эмульсии смеси кислорода и инертного- газа составляет 5-22% от расхода рафинировочного кислорода, идущего - на продувку ванны. Объясняется это тем, что продуктом сгорания является лишь диоксид углерода, образовав

3149

шийся в результате прот.екания реакции взаимодействия подаваемого с осаждающей смесью кислорода и выделяющегося из ванны оксида углерода. Поскольку в предлагаемом способе выплавки стали в смеси, подаваемой на осаждение, не используют топливо то, при прочих равных условиях количество отходящих газов из конверте- ра снижается, что позволяет увеличить верхний предел количества пода ваемых на осалмвание эмульсии газов до 22% от количества рафинировочного кислорода без нарушений работы газо- отводящих трактов. Превьдиение предела в 22% вызывает выбивание дымовых газов перегрузки газоотво- дящего тракта. Нижний предел количества осалодающей смеси газов во-змож- но снизить до 5% от количества рафи нировочного кислорода за счет введения пеногасящих частиц. Дальнейшее .уменьшение расхода осаждающей смеси приводит к.ослаблению эффекта пено- гашения.

С целью компенсации потерь тепла, уносимых из полости конвертера во . время ввода осаждающей смеси газов с твердыми пеногасящими частицами отходящими диоксидом углерода и инертным газом, нагретым до 1600°С, а также потерь тепла, затраченного на нагрев пеногасящих частиц до средней температуры жидкой ванны в 1450°С, минимальное необходимое содержание кислорода в осаждающей смеси составляет 22,4%. При дальнейшем снижении содержания кислорода в осаждающей газовой смесн резко замедляется эф- фект пеногашения и исчезает эффект теплокомпенсации потерь тепла,, при этом вводить в осалодающую смесь газов пеногасящие частицы невозможно без снижения.температуры ванны кон- Бартера.

В связи с.тем, что точный расчет тепловых потерь невозможен, была проведена серия экспериментов по проверке эффективности способа, которые показали, что при содержании кислорода в смеси менее 22,4% снижается передача тепла ванне излучением факела горения оксида углерода, т.е. снижается коэффициент полезного теп- лоиспользования.

Верхний предел содержания кислоро .да в осаждающей смеси составляет 65%

5

0 5 0

5 0 5

0 5

0

Увеличение количества кислорода сверх указанного приводит к повышенному износу футеровки конвертера и ухудшению степени использования кислорода на сжигание оксида.углерода. Указанные пределы содержания в осалодающей смеси кислорода 22,4-65% позволяют полностью компенсировать . потери тепла, затраченного на нагрев диоксида углерода, инертного газа, твердых пеногасяищх частиц и плавление последних.В расчетах в качестве инертного газа принят азот, как наиболее часто используемый на практике.

Концентрация частиц твердого шлака в осаждающей эмульсию смеси газов составляет 0,8-3,4 кг/м . Указанные пределы.концентрации частиц получены из расчета на частицы из твердого конвертерного шлака, который в основном содержит сложные соединения различных оксидов и имеет максимальную теплоемкость по сравнению с более простыми соединениями. При превышении предела концентрации пеногасящих ; частиц в осаждающей смеси выше 3,4 кг/м без увеличения содержания кислорода наблюдается охлаждение конвертерной ванны, что снижает эффективность предлагаемого способа предотвращения выбросов и снижает, производительность агрегата. Минимальный предел концентрации частиц в осаждающей смеси, равный О,8 кг/м, получен из условия возможной теплокомпенсации потерь тепла на нагрев и плавление частиц при наименьшем возможном содержании кислорода в смеси, равном 22,4%.

Пеногасящие частицы должны удовлетворять следующим условиям: быстро усваиваться шлаком, так как присутствие в .шлаке твердых тугоплавких частиц стабилизирует пену, не давать газообразных продуктов при усвоении их щлаком, так как появление мелких пузырей способствует существованию пены. Таким условиям удовлетворяют частицы конвертерного шлака. Так как конвертерный щлак состоит из сложных уже сформированных соединений оксидов в процессе его усвоения исключаются диффузионные звенья, имеющие место при усвоении ванной чистых оксидов, например оксида кальция, и являющихся наиболее медленной стадией

1497

в этом процессе. В связи с этим шлаковые частицы усваиваются ванной быстро, гетерогенность шлака и стабилизация пены отсутствуют. Использование частиц конвертерного шлака в ка- качестве пеногасящих практически не

вызывает изменений в химическом составе шлаковой ванны, что.также является важным фактором стабильности конвертерного процесса. Фракционный состав частиц конвертерного шлака оптимальный для достижения цели изобретения 0,5-3 мм.

Верхний предел размера частиц ограничивается величиной 3 мм, поскольку при размерах более 3-5 мм наблюдается деградация частиц при пнев мотранспортировке, при этом вследствие появления пылеобразной фракции снижается эффективность пеногашения так как очень мелкие частицы имеют малую кинетическую энергию и выно- сятся из конвертера.

Минимальный размер частиц составляет 0,5 мм. Он получен из условия преодоления частицами шлака встречного потока вьщеляющихся из конвертера газов при максимально достижимых на практике скоростях истечения осаждающей газовой струи совместно с твердыми частицами. При размерах частиц менее 0,5 мм также наблюдается их вынос из конвертера и эффективность осаждения эмульсии снижается.

Пример . В лабораторньй конвертер емкостью 150 кг загружали металлом в количестве 30 кг, заливали 120 кг чугуна состава, %: С 4,1, Мп 0,70; Si 0,50; Р 0,30; S 0,05, и продували чистым кислородом с интенсивностью 3,3 .мин через 4-соп- ловую фурму с критическим диаметром сопл 1,7 мм. В начале плавки наводили шлак, для чего присаживали известь в количестве 12,5 кг и фурму 3 мин держали на высоте 60 калибров Затем фурму переводили в рабочее положение - 25 калибров. Далее продув- ку ванны продолжали до момента наиболее интенсивного выгора ния углерода (восьмая минута). В это время шлак вспенивался и его уровень достигал границы цилиндрической части ванны конвертера, что соответствовало предвыбросной ситуации. С целью осаждения вспененной шлакометалличес кой эмульсии через верхний ярус фурмы (2 сопла диаметром 2,4 мм), рас0

5

0

Г1о,пожчп{ныи на высоте стале( ыпускного

о /л°

отверс тия, иод углом 0 пслдавали смесь газов по способу-прототипу и смесь газов совместно с neHoracH unMV частицами по предлагаемому способу. В качестве пеногася1ч;их ч астиц использовали части, конвертерного шлака различного химического состава (см. таблицу), фракции 0,5-3,0 мм. Фиксировали снижение уровня вспененной шлакометаллической эмульсии до нижнего рабочего яруса сопл, подающих рафинировочный кислород, т.е. переход продувки из затопленного режима в открытый. Далее продувку рафинировочным кислородом, продолжали до получения температуры жидкого металла 1620 С и содержания углерода 0,15%. В качестве инертного газа в осаждающей смеси использовали азот. Износ футеровки конвертера контролировали по содержанию MgO в шлаке, так как источником оксида магния в 5 шлаке является переход его из огнеупорной кладки в шлак вследствие разъединения футеровки.

Из данных, приведенных в таблице, видно, что эффективность осаждения 0 вспененной шлакометаллической эмульсии в предлагаемом способе выше, чем в способе-прототипе (см. примеры 1- 14 и 25-26). В частности, при использовании, способа прототипа наблюдается охлаждение конвертерной ванны на 5-7 С, что приводит к удлинению вре-. мени продувки рафинировочным кислородом на 0,3-0,5 мин, в результате чего производительность конвертера снижается. При равных расходах осаждающей газовой смеси в способе-прототипе (пример 25) и предлагаемом способе (примеры 6-14) эффективность осаждения эмульсии во втором случае вьш1е и 5 время осаждения составило 32-12 с

против 63, при этом отсутствовали изменения температурного режима конвертера и время продувки сокращалось до 15,2 мин.

Q Кроме того, из приведенных в таблице данных также видно, что выход за граничные значения заявляемых пределов расхода смеси газов, концентрации пеногасящих частиц и содержания кис- g лорода в осаждающей смеси приводит к нарушениям хода процесса плавки и поставленная цель не достигается. Уменьшение расхода смеси до 3-4% (примеры 15-16) приводит к выбросам.

5

0

714972278

вынужденному уменьшению -количестване изменилась и цель изобретения досподаваемого рафинировочного кислоро-тига.ется Использование в качестве .

да и удлинению времени плавки напеногасящих частиц тугоплавкого ма1,2-2,8 мин. Увеличение расхода осаж- териала (пример 24) показало, что

дающей смеси более 22% от количествапри прочих равных условиях (см. при- рафинировочного кислорода (примеры

меры. 9, 13-14) эффективность осажде- ния вспененной эмульсиц снижаетгся.; время осаждения увеличилось с 25 до 1 мин 15 с. Изменение фракционного состава частиц конвертерного шлака в сторону увеличения размеров более 3 мм и уменьшения ниже 0,5 мм приводило во всех случаях к снижению эффективности осаждения вспененной шлакометаллической эмульсии.

17-18) приводит к выбиванию дымовых газоЪ, так как газоотводящий тракт конвертера перегружается. Уменьшение концентрации кислорода в осаждающей смеси до величин менее 22,4% (примеры 22-23) вызывает снижение эффективности пеноосаждения и температуры ванны, удлиняет процесс, следова- тельно производительность конвертера уменьшается.

При превьшении предела содержания кислорода в осаждающей смеси сверх

65% (примеры 19-20) наблюдается рез- кое увеличение содержания в шлаке

оксида магния на 0,5-1,6%, свиде- тельствующего об усилении разъеда- ния футеровки конвертера. Ускоренный износ футеровки агрегата также при- водит к снижению его производительности.

В случае малого содержания пено-- гасящих частиц в осаждающей смеси (пример 21) наблюдалось охлаждение ванны, резко замедлялось пеноосажде- ние и время осаждения приближалось к полученному в прототипе (примеры 25-Z6), поставленная цель изобретения при этом не достигалась. Сравнение данных примеров 13-14 и 9, в которых при одинаковых характеристиках подачи осаждающей смеси используются различные конвертерные шлаки в.качестве пеногасящих частиц, показывает что эффективность способа при этом

при прочих равных условиях (см. при-

меры. 9, 13-14) эффективность осажде- ния вспененной эмульсиц снижаетгся.; время осаждения увеличилось с 25 до 1 мин 15 с. Изменение фракционного состава частиц конвертерного шлака в сторону увеличения размеров более 3 мм и уменьшения ниже 0,5 мм приводило во всех случаях к снижению эффективности осаждения вспененной шлакометаллической эмульсии.

Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет полностью предотвратить выбросы шлакометаллической эмульсии, в результате чего увеличивается выход жидкой стали.

Формула изобретения

Способ предотвращения выбросов шлакометаллической эмульсии из конвертера, включающий осаждение вспененной шлакометаллической эмульсии газовыми струями в момент появления предвыбросной ситуации, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и увеличения производительности, осаждение осуществляют струями смеси кислорода и инертного газа, которую подают совместно с конвертерным шлаком, при этом содержание кислорода в газовой смеси составляет 22,4-65,0%, а расход конвертерного шлака равен 0,8- 3,4 кг/м смеси.

Изобретение относится к черной металлургии ,в частности, к способам производства стали в кислородном конвертере. Целью изобретения является повышения эффективности осаждения шлакометаллической эмульсии и увеличение производительности конвертера. Способ предотвращения выбросов шлакометаллической эмульсии из конвертера заключается в осаждении шлакометаллической эмульсии струями смеси кислорода и инертного газа с частицами конвертерного шлака. Содержание кислорода в смеси составляет 22,4-65,0 об.%, количество частиц конвертерного шлака равно 0,8-3,4 кг/м³, а общее количество подаваемой на осаждение смеси составляет 5-22% расхода рафинировочного кислорода. Использование в качестве пеногасящих частиц конвертерного шлака определено тем, что они быстро усваиваются шлаком, не дают газообразных продуктов при взаимодействии со шлакометаллической эмульсией и не изменяют химический состав конвертерного шлака. Способ позволяет полностью предотвратить выбросы шлакометаллической эмульсии, в результате чего увеличивается выход жидкой стали. 1 табл.

5

10

.25

-25

42

28

Отсутствует 11

15,2 15,2

Плавки проведены с использованием в качестве пеногасящих частиц конвертерного шлака начального периода плавки, состава, %: FeO 17,1; Fe,,0 7,2; CaO 26,0; Si02 36,1; MnO 10,0; MgO 0,6; 0,4; 2,6/ Плавка проведена с использованием в качестве пеногасящих частиц конвертерного шлака середины периода плавки, состава, %: FeO 11.8; 4,8; CaO 44,2; SiOj, 26,5; Мп 8,3; MgO 1,2; А120зО,2; 3JO. . Ппавка проведена с использованием в качестве пеногасящих частиц конечного конвертерного шлака состава, %: FeO 14,6; 5,2з СаО 50,5; SiO 18,5; MnO 7,2; MgO 1,8; А1.0з 0,3; РгО 2,1. Опытные плавки проведены по режимам, параметры которых выходят за

заявляемые граничные условия с использованием в качестззе пеногасящих частиц начального конвертерного шлака (состав см. выше).

Опытная плавка проведена с использованием в качестве пеногасящих час тиц боя огнеупоров, состоящего из оксида магния.

Составитель А.Каханов Редактор Н.Киштулинец Техред и.Ходанич Корректор В. Гирняк

Заказ 4408/30

Тираж 530

ВН1-ШПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г.Ужгород, -ул. Гагарина,101

1497227

1 О Продолжение таблицы

Подписное