SU1134607A1 - Способ подготовки металлической шихты дл выплавки стали - Google Patents

Abstract

1. СПОСОБ ПОДГОТОВКИ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ШИХТЫ ДЛЯ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ, включающий обработку жидкого чугуна шлаком, продутым погружным топливнокислородным факелом горени , о тличающийс  тем, что, с целью повьппени  эффективности рафинировани  чугуна от серы, температуры чугуна и экономичности сталеплавильного процесса , шлак продувают тоштивно- кислородным факелом до 1700-1900 С и смешивают его с чугуном в количестве 50-150% массы чугуна. 2. Способ по п. 1,отличаю щ и и с   тем, что чугун смешивают § с ломом в количестве 4,4-7,2% массы чугуна на каждые 100 С его перегрева. (Л

Description

со

4

О) Изобретение относитс  к черной металлургии и может быть использова но в производстве чугуна и стали. Известен способ подготовки к пла ке в сталеплавильном агрегате метал лошихты (чугуна и лома), например, путем ее подогрева горелками lj . Данный способ позвол ет улучшить технико-экономические показатели сталеплавильного производства, одна при этом предъ вл ютс  высокие треб вани  к качеству чугуна. Наиболее близким к предлагаемому 1о технической сущности йвл етс  способ рафинировани  жидкого чугуна десульфуриругощим шлаковым расплавом предварительно регенерированным в ковше с помощью воздуха Г21 или пог ружного топливно-кислородного факел горени  Sj. . Однако этот способ не позвол ет удалить из чугуна большое количеств серы и производить одновременно с десульфурацией чугуна и его подогре из-за очень малой удельной массы шлака (5-6% от массы чугуна), позаи ствованной у метода обработки стали синтетическими шлаками. Как показал исследовани , именно по этой причин шлак в результате обработки чугуна приобретает температуру, близкую к температуре чугуна (1300-1400 С), при которой его жидкоподвижность находитс  на очень низком уровне. При регенерации такого шлака продувкой факелом горени  степень диспергировани  последнего в распла низка , что резко снижает эффективность передачи тепла шлаковому расплаву к низкому тепловому КПД этого процессаj а следовательно, и высокому удельнЪму расходу топлива на процессе регенерации. Целью изобретени   вл етс  повышение э М ективности рафинировани  чугуна от серы, температуры чугуна и экономичности сталеплавильного процесса. Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу подготовк металлической шихты дл  выплавки стали, включающему обработку жидког чугуна шлаком, продутым погружным тошшвно-кйслородным факелом горени шлак продувают топливно-кислородным факелом дЪ 1700-1900 С и смешивают его с чугуном в количестве 50-150% массы чугуна. Кроме того, чугун смешивают с ломом в количестве 4.4-7,2% массы чугуна на каждые 100 С его перегрева . Выбор указанных параметров основан на следующих предпосылках. Во-первых, регенераци  десульфурирующих шлаков продувкой их погруженным факелом горени  становитс  эффективной при их температуре выше 1500 С. Учитыва , что при смещении чугуна со шлаковым расплавом температура их выравниваетс , то минимальный подогрев чугуна при этом и будет определ тьс  температурой 1500 С. В то же врем  дл  сталеплавильного передела целесообразен значительно больший подогрев чугуна. Верхний уровень этого подогрева определ етс  стойкостью огнеупорной футеровки и тепловым КПД процесса регенерации шлакового расплава. На основе анализа этих условий верхний уровень подогрева чугуна целесообразно вз ть равным . Во-вторых, дл  осуществлени  про , t цесса передачи тепла от шлакового расплава чугуну первый должен обладать перегревом над температурой, до которой Нагревают чугун, т.е. этот перегрев должен быть выше соответственно 1500 и . С повышением температуры такого перегрева будут уменьшатьс  тепловой КПД регенерации шлака и возрастать трудности со службой футеровки (огнеупорной или гарнисажной ). С учетом этого целесообразно производить в процессе регенерации перегрев шлакового расплава до 17001900°С . В-третьих, дл  нагрева чугуна до заданной температуры, т.е. до 15001700 0 , шлаковый расплав должен характеризоватьс  не .только указанной температурой нагрева, но и определенной массой. На основе тепловых балансов и их анализа оказалось целесообразным с учетом выбранных температур перегрева шлакового расплава его массу ограничить количеством, составл ющим 50-150% от массы чугуна. После такой обработки (тесного смешени  чугунного и шлакового расплавов и их расслоени ) чугун оказываетс  очищенным от среды до тыс чных долей процента, .независимо от ее начального содержани , и подогретым до 1500-1700с. Подготовленный таким образом чугун может сразу заливатьс . 31 в сталеплавильный агрегат или же вначале смешиватьс  с ломом и после расплавлени  лома направл тьс  в сталеплавильный агрегат, или же повторно обрабатыватьс  свежим регенерированным десульфурирующим шлаковь расплавом и лишь затем подаватьс  на плавку стали. Количество лома, смешиваемого с перегретым чугуном, берут в пределах 4,4-7,2% от массы последнего в зависимости от концентрации в нем углеро да и его температуры перегрева над ликвидусом перед смешением со шлаком которое предшествовало смешению с ломом. Этот прием смешени  подогретого с ломом с последующей обработкой чугунного расплава свежим шлаковым расплавом может производитьс  при необходимости несколько раз. После смешени  с чугунным расплавом и последуюш;его отделени  от него десульфурирующий шлаковый расплав подвергают регенерации (очищению от серы и подогреву) путем продувки ег топливно-кислородным факелом горени с с 1,0-1,25. Причем подогрев его начинаетс  с температуры 1500начинаетс  1700 С, при которой шлак обладает достаточно высокой жидкоподвижностью (низкой в зкостью), что способствуе высокой диспергацйи факела горени  в конечном счете, высокому тепловом КПД (50-60%) нагрева шлака, а следовательно , и низкому удельному расходу топлива. Проводить регенерацию шлака можно в сталеразливочном ковше, обо рудованном топливокислородными фурмами , с помощью которых шлаковый расплав подвергаетс  путем его продувки топливно-кислородным факелом и одновременно рафинируетс  от серы а затем и от других нежелательных примесей, а также корректируетс  по составу и по массе (количеству) с п мощью пневмотранспортной системы. Наиболее высокие технико-зкономические показатели способа могут быть получены при использовании реактора непрерывного действи , представл ющего собой кольцевую камеру, котора  технологически разделена на три зоны: зона регенерации шлака, зона смешени  чугуна со шлаком и зона их разделени . Кольцева  камер в зоне регенерации оборудована топливокислородными фурмами, погружен7 в шлак. В зоне смешени  эта ными камера имеет отверстие дл  слива на глак чугуна и оборудована пульвери зующим узлом дл  дроблени  чугуна на капли, а в зоне разделени  сопеожит отверстие пл  выпуска чугуна. Пнище реактора выполнено с уклоном в сторону отверсти . Свод кольцевой камеры оборудован газоотвод щим трактом-с газоочисткой. Реактор может быть оборудован пневмотранспортной системой дл  подачи в расплав порошков шлакообразующих и раскислителей. В некоторых случа х рафинирование и нагрев шлака (его регенераци ) целесообразно осуществл ть в циклонных или струйных аппаратах, располагаемых над ковшом. Дл  уменьшени  теплопотерь чугуна за врем  его транспортировки к сталеплавильным агрегатам целесообразно устройства дл  подготовки шлаков и обработки ими чугуна располагать вблизи этих агрегатов, например в миксерном отделении. Способ осуществл ют следующим образом. Дл  обработки жидкого шлака используют ковшовое регенерирующее устройство . Требуемое количество шлака после выпуска его из доменной печи заливают в специальный глуходонный ковш, запол н   его объем на 50-75%. Если этот шлак требует корректировки по химическому составу, то необходимые добавки, например известь, задают в ковш перед сливом туда свежего шлака или же в порошкообразном виде ввод т в шлаковый расплав с факельными стру ми по ходу обработки шлака. В залитый в рафинировочньй ковш шлак погружают продувочные фурмы, с помощью которых ведут продувку газо-кислородным факелом горени , вначале с коэффициентом расхода кислорода (об) близким с 1,1 и по мере подогрева шлака увеличивают до 1,25. После достижени  заданной степени десульфурации шлака и при необходимости продолжить его подогрев переход т на продувку его факелом горени  с ot | 1,0. При повьш1енном содержании в шлаке оксидов железа или марганца вслед за окислительным провод т восстановительный (раскислительный) период. Шлак в этот период продувают факелом неполного горени  и вдувают в шлак одновременно с факелом порошкоо§разные раскислители (кокс, карбид кальци , ферросилиций). После завершени  необходимых рафинировани  шлака и его перегрева ковш освобождают от фурм, и готовый шлак сливают из него в смесительный сосуд например другой ковш большего объема типа сталеразливочного с разлийочным отверстием в днище, в которой одновременно сливаетс  и обрабатываема  порци  чугуна. Слив шлака и чугуна в сосуд смешени  производ т с высоты обеспечивающей их тесное смешение (эмульгирование), и котора  устанавливаетс  экспериментально дл  данных конкретных условий такой обработки .

После такой обработки и отстаивани , продолжительность которого определ етс  экспериментально, чугун через разливочное отверстие сливают в чугуновозный ковш с небольшим количеством шлака, необходимым дл  уменьшени  теплопотерь чугуна, а оставшийс  в смесительном сосуде шлак возвращают в рафинировочный ковш, где его подвергают регенерации

При использовании дл  обработки чугуна шлаков типа синтетических, например известково-глиноземистых, их первоначально готов т в рафинировочном ковше путем постепенного направлени  в небольшой ванне, образуемой из жидкого доменного шлака и составл ющей, например, 5-10% от вес приготовл емого шлака. В остальном приготовление и регенераци  по своим приемам остаетс  такой же, как и при использовании доменных шлаков. При наличии на заводе шлакоплавильных электропечей первоначально шлак можно приготовить в этих агрегатах. Учитыва  дефицитность и высокую стоимость глинозема, при сливе чугуна из смесительного ковша не допускают покрыти  чугуна известково-глиноземистым шлаком. Вместо него на поверхность чугуна в чугуновозный ковш заливают или засыпают соответствующее количество обычного доменного галака. Осуществление предлагаемого способа в реакторе непрерьгоного действи  начинаетс  с подготовительных операций приготовлени  синтетическог . десульфурирующего шлака, которые характерны -дл  упом нутых приемоЬ приготовлени  такого шлака на основе жидкого доменного или известковоглиноземистого в устройстве ковшевог типа. После приготовлени  жидкого

шлакового расплава

eio продувают в зоне регенерации с помощью топливокислородных фурм факелом полного горени  дл  удалени  и:з шлака серы и его нагрева. При необходимости корректируют состав шлака, в том числе и путем его раскислени . Под действием струй топливно-кислород ого факела за счет особого расположени  сопел в фурмах шлак непрерывн перемещаетс  вдоль кольцевой камеры проход  последовательно все зоны. В зону смешени  через заливочное отвератие и пульаеризационный узел сливают чугун. Мелкие капли чугуна в зоне разделени , осажда сь через шлаковый расплав на под, очищаютс  от серы и подогреваютс . Далее шлак достигает регенерации и технологический цикл дл  шлака повтор етс . Очищенный от серы и подогретый чугу непрерывно стекает из реактора чере выпускное отверстие в ковш.

При переводе доменной печи на работу со шлаками низкой основности увеличили производительность печи на 10-12% и снизили расход кокса на 7-8%, но при этом в выпускаемом чугуне резко повысилось содержание серы: с 0,04 до 0,35%.

В то же врем , в конвертерном цехе требовалось увеличить производительность конвертеров на 10% и выход металла на 1,5-2,0% за счет снижени  концентрации в чугуне серы до 0,01%, а также увеличить переработку лома на 8-10% от веса металлозавалки за счет перегрева поступающего на конвертеры чугуна е 1250 до 1500°С.

Вьшзеперечисленным требовани м к чугуну, поступающему в конвертерный цех, отвечал чугун, поступающий туд после обработки его перегретым обессеривающим шлаком. Первоначально шл готовили из свежего доменного, имевщего основность 1,0 и температуру 1350 С, в котором содержалось около 2,0% серы. Путем его окислительной продувки в рафинировочном ковше топливно-кислородным факелом с коэффициентом расхода кислорода (oi) от 1,0 до 1,25 удалили серу из шлака д 0,05%. Одновременно в этот период добавили соответствующее количество извести из расчета повышени  основности до 1,2, Даиньй состав шлака характеризовалс  равновесным коэффициентом распределени  равным

80. Поэтому такой шлак при эмульгировании с чугуном обеспечивал необходимую его десульфурацию (снижение серы с 0,25 до 0,01%) в том случае, если его количество относительно чугуна по массе составл ло не менее 36%, Однако такое количество шлака дл  обеспечени  подогрева чугуна при их смешении на заданные требовало перегреть этот шлак до . Целесообразно же было ограничить температуру его перегрева 1750 С. Поэтому с целью сохранени  баланса по его теплосодержанию увеличили массу шлака до 75% по отношению к чугуну, а с учетом компенсации теплопотерь до 80%.

Готовый шлак сливали одновременно с чугуном в отдельный ковш с высоть: примерно 4 м и после отстаивани  чугун через донное отверстие выпускали в чугуновозный козш, а шлак с тем пературой около 1500 С возвращали на регенерацию в рафинировочный ковш, куда добавл ли соответствующее количество свежего доменного шлака и извести дл  компенсации механических потерь, составивших 5%. Этот шлак сначала продували окислительным топливно-кислородным факелом с тем же режимом, что и при начальном приготовлении шлака, а затем восстановительным факелом с cd 0,5 с одновременной подачей в шлак вместе с дутье молотого кокса (угл ) в количестве 0,5% к весу шлака дл  снижени  в нем концентрации закиси железа и закиси марганца. После этого шлак вновь направл ли на обработку чугуна, затем вновь подвергали регенерации, многократно повтор   этот цикл.

В качестве топлива дл  нагрева о шлака применили природный газ, расход которого на один цикл регенерации шлака составил Ш м на 1 т обработанного чугуна. Расход кислорода соответственно составил 22,5 м. Коэффициент полезного использовани 

0 толпива был близок к 0,64.

Таким образом, увеличение массы шлака (в -13 раз) и его десульфурирующей способности за счет его высокой температуры, а следовательно,

5 и жидкоподвижности увеличило степень десульфурации чугуна с 50-70 до 98% (сера в чугуне снизилась до 0,004%), а количество удаленной из н.его серы с 0,015-0,035 до-0,246%, т.е. в

0 7-16 раз.

Многократное увеличение количества удал емой из чугуна серы позволило перевести доменную печь на -работу с меньшей основностью шлака

5 и с выпуском сернистого чугуна,

содержащего 0,25% серы вместо обычных , например 0,040%, что позволило увеличить производительность доменной печи примерно на 10-12% и снизить при этом расход кокса примерно на 7-8%.

I

Подогрев чугуна на позволил при работе с таким чугуном в конверг тере увеличить переработку лома примерно на 10%, а при работе с этим же чугуном в мартеновской печи увеличить ее производительность в среднем на 25%,

Claims (2)

1. СПОСОБ ПОДГОТОВКИ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ШИХТЫ ДЛЯ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ, включающий обработку жидкого чугуна шлаком, продутым погружным топливнокислородным факелом горения, о тличающийся тем, что, с целью повышения эффективности рафинирования чугуна от серы, температуры чугуна и экономичности сталеплавильного про цесса, шлак продувают топливно-кислородным факелом до 1700-1900°С и смешивают его с чугуном в количестве 50-150% массы чугуна.

2. Способ поп. ^отлича ющий с с ломом в чугуна на я тем, что чугун смешивают количестве 4,4-7,2% массы о ’ ’ каждые 100 С его перегрева.

к черной использоваи стали.