Способ выплавки стали Советский патент 1993 года по МПК C21C5/04 

вертикальном направлении с частотой 1 цикл/мин, при этом по мере оседания шихты амплитуду перемещения горелки увеличивают, поддерживая постоянным расстояние от поверхности свода и от поверхности шихты в крайней верхней и нижней точках колебания фурмы, равное 0,20-0,35 высоты свода. Сводовые газокислородные горелки 3 установлены в своде 4 попарно с продувочными сводовыми кислородными фурмами 5. Кислородные и топливные сопла б сеодовых горелок направлены в сторону близлежащих продувочных фурм и выполнены так, что факел 7, образуемый струями топлива и окислителя, направлен вдоль продольной оси печи под-углом а, равным 15-60° к вертикальной оси горелки или 30-75° к горизонтали. Подача окислителя и топлива на левую и правую группу сводовых горелок в период завалки и прогрева синхронизирована с движением факела 8 торцевых горелок, что устраняет противотоки в рабочем пространстве печи, при этом факел 8 не теряет настильности.

Непрерывное возвратно-поступательное перемещение горелок в вертикальном направлении позволяет перемещать факел по поверхности нагреваемой шихты 1, что .обуславливает увеличение площади теплового воздействия высокотемпературного факела на поверхность шихты. При этом, если расстояние между голбвкой горелки и поверхностью нагреваемой шихты и повер- хностью свода больше 0,35 высоты свода, то уменьшается ход перемещения горелки и, как следствие, уменьшается площадь и интенсивность нагрева шихты. Если же указанные расстояния .меньше 0,20 высоты свода, то при верхнем расположении горелки наблюдается оплавление свода от близко расположенного высокотемпературного факела, а при нижнем расположении горелки имеет место недожог топлива вследствие короткого пути смешения топлива с окислителем на участке их движения от головки горелки до поверхности шихты.

Частота перемещения горелок 1 цикл/мин обусловлена степенью равномерности нагрева шихты и стойкостью гибких трубопроводов подвода энергоносителей и охлаждающей воды к горелке. При более медленном перемещении горелок наблюдается неравномерный нагрев шихты по длине печи, а с увеличением частоты резко снижается стойкость гибких трубопроводов. Также перемещение сводовых горелок в вертикальном направлении, по сравнению с качающимися горелками, позволяет уменьшить габариты сводовых амбразур и тем самым усилить конструкцию свода, увеличить его стойкость и снизить тепловые потери.

В период продувки расплава 9 кислородом через продувочные фурмы 5 нижние

торцы сводовых горелок располагают над ванной на расстоянии Н (фиг.2) и на сводо- вую горелку подают кислород в количестве, равном его расходу на близлежащую фурму. Топливо в этот период на сводовые горелки

0 не подаётся. Если расстояние Н между нижним торцом горелки и поверхностью ванны больше или меньше величины показателя, определенного по формуле, то струя кислорода, истекающая из горелки, не требует

5 пересекаться у поверхности ванны с выделяющимся потоком окиси углерода из очага продувки, что приводит к неполному дожиганию окиси углерода над поверхностью ванны,

0 Определяемое расстояние Н между торцом головки горелки и поверхностью ванны является одним из катетов условного треугольника, у которого известными величинами являются второй катет В,

5 представляющий собой расстояние между осью продувочной фурмы и торцом головки горелки, и угол накона а, образованный величиной Н и гипотенузой треугольника, являющейся продольной осью струй

0 кислорода.

Расход кислорода на сводовую горелку

в количестве, равном его расходу на рядом

расположенную продувочную фурму, о&ус. ловлен тем, что при полном взаимодействии

5. 1 м вдуваемого кислорода в железоуглеродистый расплав образуется два объема окиси углерода, на сжигание которой требуется один объем кислорода, т.е. для полного сжигания СО до С02 расход окислителя, посту-0 лающего на горелку, должен быть равным расходу окислителя, поступающего на продувку. .:....; . Перемещение горелок в периоды завалки и прогрева в вертикальном возвратно-rjo5 ступательном направлении позволяет по сравнению с прототипом регулировать положение факела сводовой горелки путем изменения максимального и минимального , расположения головки горелки относитель0 но шихты и тем самым интенсифицировать процесс теплоотдачи. Перемещение горелки в вертикальном направлении по сравнению с покачиванием ее в вертикальной плоскости позволяет также уменьшить раз5 меры сводовой амбразуры, вследствие чего усиливается конструкция и стойкость свода, и уменьшаются тепловые потери.

Кроме того, установка сводовых горелок на уровне, определяемом по формуле, и подача кислорода на горелку в количестве.

равном его расходу на продувочные фурмы, позволяет обеспечить более полное дожигание технологической окиси углерода в рабочем пространстве агрегата и тем самым интенсифицировать процесс выплавки стали,

Пример. Опробование предлагаемого способа производили на 450-т мартеновской печи Днепровского металлургического комбината им. Ф,Э.Дзержинского. Печь была оборудована 4 сводовыми продувочными фурмами для подачи кислорода в расплав, двумя торцевыми стационарными горелками 4, сводовыми подвижными газокислородными горелками, которые расположены попарно с продувочными фурмами вдоль продольной оси печи против 1, 2, 4 и 5 завалочных окон. Расстояние между осью продувочной фурмы и торцом головки горелки составляло 0,5 м. Горелки, установленное против 1 и 2 завалочных окон, находились по правую сторону от рядом расположенных продувочных фурм, а горелки,установление против 4 и 5 окон, по левую сторону от продувочных фурм. Сопла для подачи газа и кислорода были расположены под углом а 45° к вертикальной оси горелки и направлены в сторону близлежащих торцевых горелок. Высота свода печи составляла 3200 мм.

Нагрев шихты в период завалки и прогрева осуществлялся с помощью торцевых стационарных и подвижных сводовых горелок. В зависимости от направления факела торцевых горелок работали две сводовые горелки, у которых направление факела совпадало с направлением факела торцевой горелки. Работающие сводовые горелки с помощью исполнительных механизмов в автоматическом режиме перемещали в вертикально-поступательном направлении с частотой 1 цикл/мин.

При более медленном перемещении (0,8 цикл/мин) сводовых горелок наблюдался неравномерный нагрев шихты. При более частом перемещении (более 1,2 цикл/мин) уменьшалась стойкость гибких трубопроводов для подвода энергоносителей и охлаждающей горелку воды.

Расстояние между сводом и горелкой в верхнем поЯожениифавнялось 0,2-0,35 высоты свода (640-1120 мм).

По мере нагрева и оседания шихты увеличивали ход возвратно-поступательного перемещения горелки и в нижней точке перемещения горелки поддерживали минимальное расстояние между горелкой и шихтой постоянным на уровне 640-1120 мм или 0,2-0,35 высоты свода, что обеспечивало равномерный нагрев шихты по всей длине печи, при полном сжигании топлива.

Суммарный расход природного газа и

кислорода на сводовые горелки в этот пери5 од соответственно составлял 2200

м 4400 м /ч, Расход природного газа на

торцевые горелки составлял 2000 м3/ч,

В табл.1 представлены данные о влиянии расположения горелки в верхней и ниж0 ней точках ее перемещения по отношению к поверхности свода и нагреваемой шихте на стойкость свода, расход топлива, содержания СО в дымовых газах на выходе из лечи, -,

5 При расположении горелки в верхней точке на расстояние меньше чем 0,2 высоты свода наблюдается оплавление свода печи и снижение его стойкости, а при расположении в нижней точке на расстояние менее 0,2

0 высоты свода от поверхности шахты наблюдается недожог топлива и его перерасход,

При расположении горелки на расстояние более 0,35 высоты свода сокращается путь перемещения горелки между верхней и

5 нижней точками, вследствие чего уменьшается поверхность ишхты,омываемая высокотемпературным факелом сводовых горелок и увеличивается расход топлива,

После слива чугуна продувку металла

0 кислородом осуществляли через четыре фурмы с расходом кислорода 1000 м3/ч на одну фурму.

В этот период топливо на сводовые и торцевые горелки не подавались и нагрев

5 ванны осуществлялся за счет тепла экзотермических реакции окисления примесей расплава и путем сжигания технологической окиси углерода в потоках кислорода, истекающего из сопл четырех сводовых горелок и

0 вентиляторного воздуха, подающегося в печь через пламенные окна. Горелки устанавливали на расстоянии Н, равном 0,5 м от поверхности расплава, а также на расстоянии 0,1; 0,3; 0,7 и 0,9 м.

5. Основные технико-экономические по-. : казатели плавки и усредненные данные о длительности периодов плавления и доводки, содержании окислов железа в конечном шлаке, выходе годной стали и производи0 тел ьности печи в зависимости от положения сводовых горелок по отношению к расплаву в жидкие периоды плавки приведены в табл.2.

При установке горелки нэ расстоянии,

5 большем или меньшем от поверхности ванны по сравиениюю с этим показателем, определенным по формуле и равным 0,5 м, увеличивается удельный расход топлива и длительность периодов плавления и доводки за счет того, что потоки кислорода, истекающие из горелки, не полностью взаимодействуют с потоками окиси углерода, выде- ляющимися из подфурменных зон, что ухудшает условия сжигания СО и увеличивает тепловой дефицит в рабочем пространстве печи. При расположении горелки по отношению к поверхности ванны на расстоянии меньшем, чем 0,5 м, часть потока кислорода взаимодействует со шлаком и металлом, вследствие чего увеличивается содержание окислов железа в шлаке и снижается выход годной стали,

В период плавления и доводки расход кислорода на горелки составляет 0,8; 1 и 1,2 от расхода, подаваемого на продувочные фурмы, и составлял соответственно 800, 1000 и 1200 на одну горелку. .

Данные о Ълиянии соотношения расхода кислорода на горелки к расходу на продувочные фурмы на длительность периодов плавления и доводки, содержание окиси углерода в дымовых газах при оптимальном расположении горелок по отношению к расплаву на расстоянии, равном 0,5 м, приведены в табл.3.При подаче кислорода на горелку в количестве, меньшем чем на продувочную Фурму (при отношении меньшем чем. 1), наблюдается недожог окиси углерода (1,4% СО в дымовых газах на выходе из печи), вследствие чего увеличиваются длительность плавки, в том числе периодов плавления и доводки, удельный расход топлива и снижается производительность печи.

При подаче кислорода на сводовую горелку в отношении к его подаче на фурму больше, чем 1, снижается стойкость задней и передней стенок, вследствие чего увеличивается период запраёки и длительность плавки в целом и увеличивается расход топлива. . . : : .. -: . -. , Лучшие технико-экономические показатели работы печи относятся к условиям, когда расход кислорода на горелку был равен расходу на сводовые фурмы, т.е. при их отношении, равном 1.

По сравнению с прототипом использование сводовых горелок, перемещающихся

в вертикально-поступательном направлении, для нагрева шихты в периоды завалки и прогрева и использование этих горелок для дожигания окиси углерода с расходом

кислорода на горелку, равным расходу на продувочную фурму, в период плавления и доводки позволило сократить удельные расходы на 10%, чугуна - 1,8%, увеличить производительность печи на 7,1%, стойкость

свода на 14%.

.Формул а изобретения

Способ выплавки стали, включающий завалку и нагрев шихты газокислородным факелом через сводовую газокислородную

горелку с направлением факела горелки по продольной оси ванны, продувку расплава окислителем через фурмы, от л и ч а ю щ и- й с я тем, что, с целью интенсификации процесса выплавки стали и увеличения стойкости печи, в периоды завалки и прогрева шихты сводовую горелку возвратно поступательно перемещают в вертикальном направлении с частотой 1 цикл/мин, при этом по мере оседания расплавленной шихты амплитуду перемещения горелки увеличивают, поддерживая постоянным расстояние от поверхности свода и от поверхности шихты в крайней верхней и нижней точке колебания фурмы, равное 0,20-0,35 высоты

свода, а в период продувки расплава окислителем отключают подачу топлива и на свр- довую горелку подают окислитель в количестве, равном его расходу на продувочные фурмы, при этом нижний торец сводовой горелки устанавливают на расстояние от поверхности ванны, которое определяется из выражения

И B Ctgo,

где Н - расстояние между нижним торцом головки горелки и поверхностью ванны, м,

or-угол наклона продольной оси струй кислорода и вертикальной оси горелки, град.:

В - расстояние между осью продувочной фурмы и торцом головки горелки, м.

Использование: в черной металлургии, в частности в производстве стали в подовых плавильных печах. Сущность изобретения: в рабочее пространство печи через сводо- вую горелку подают топливо с направлением факела по продольной оси ванны и Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству стали в подовых плавильных печах. Целью изобретения является интенсификация про цесса выплавки стали и увеличение стойкости печи. На фиг. 1 показана схема работы сводо- вых горелок в зависимости от направления факела торцевых горелок в период прогрева шихты в подовом сталеплавильном агрегате; на фиг.2 - схема использования и расположения подвижных сводовых газо-. продувают расплав окислителем через продувочную фурму, В периоды завалки и прогрева шихты сводовую горелку возвратно-поступательно перемещают в вертикальном направлении с частотой 1 цикл/мин. По мере оседания расплавляемой шихты амплитуду перемещения горелки увеличивают, поддерживая постоянным расстояние от поверхности свода и от поверхности шихты в крайней верхней и нижней точках колебания фурмы, равным 0,20-0,35 высоты свода. В период продувки расплава окислителем отключают подачу топлива и на сводовую горелку подают окислитель в. количестве, равном его расходу на продувочные фурмы. Нижний торец сводовой горелки устанавливают на расстояние от поверхности ванны, которое определяется из выражения Н В ctg а, где Н - расстояние между нижним торцом головки горелки и поверхностью ванны, м; а.- угол наклона продольной оси струй кислорода к вертикальной оси горелки, град.; В - расстояние между осью, продувочной фурмы и торцом головки горелки , м. 2 ил., 3 табл. (Л С кислородных горелок для дожигания окиси углерода, выделяющейся из очагов продувки ванны кислородом, в комплексе с продувочными фурмами в периоды плавления и доводки. Нагрев шихты 1 в периоды завалки и прогрева плавки осуществляется с помощью стационарных торцевых горелок 2 в сочетании с группой подвижных сводовых газокислородных горелок 3, которые с помощью исполнительного механизма возвратно-поступательно перемещаются в 00 СА) О О OJ

Таблица 1

Продолжение табл. 1

Таблица 2

Таблица 3

Продолжение табл. 3

Фиг.Ј.