Патент на изобретение №2293122

(54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В ПОДОВОМ АГРЕГАТЕ

(57) Реферат:

Изобретение относится к металлургической промышленности, предпочтительно к выплавке стали в подовом сталеплавильном агрегате. Способ включает завалку металлошихты, ее прогрев и расплавление, доводку жидкого металла и шлака до требуемых характеристик, продувку ванны инертным или нейтральным газом посредством продувочных устройств, расположенных в пористом огнеупорном слое подины, и интенсификацию тепломассообменных процессов путем регулирования величины интенсивности подачи и давления дутья, при этом дополнительно регулируют окислительный потенциал жидкого металла и шлака путем изменения доли кислорода в дутье в интервале 0,5-25% и регулирования интенсивности подачи дутья на каждое дутьевое устройство в пределах 3,0·10^-2÷7,0·10^-2 м³/ч на тонну жидкого расплава. Использование изобретения позволяет обеспечить стабильность процесса перемешивания ванны, сократить расход дутья, уменьшить износ футеровки и длительность простоев. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к металлургической промышленности, предпочтительно к технологическим процессам выплавки стали в подовом сталеплавильном агрегате, в частности в мартеновской печи, в которой используется прием интенсификации тепломассообменных процессов, протекающих в ванне.

Ускорение процессов нагрева шихты, ее плавления, окисления углерода, оптимизация угара металла и выноса запыленных газов и другие процессы во многом обеспечиваются регулируемым характером продувки и равномерностью перемешивания ванны по ходу плавки в различные периоды.

Однако развитие химических процессов в ванне во многом определяется не только развитием кинетических стадий, но и во многом зависит от термодинамических условий плавки, в частности химического состава шихтовых материалов, составов, образующихся по ходу плавки расплавов металла и шлака, и температуры в печи.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ выплавки стали в подовом агрегате, включающий завалку в ванну металлошихты, ее прогрев и расплавление, доводку жидкого металла и шлака до требуемых характеристик, продувку ванны инертным или нейтральным газом посредством многосопловых продувочных устройств, расположенных в пористом огнеупорном слое подины, и интенсификацию тепломассообменных процессов путем регулирования величины интенсивности подачи и давления дутья и обеспечение требуемой удельной плотности дутья на 1 м поверхности расплава в ванне (Патент RU 2167946, МПК С 21 С 5/04, опубл. 2001.05.27).

К недостаткам известного способа плавки относится отсутствие связи используемого режима продувки от начального состава шихты и изменяющихся требований к составу материалов по ходу плавки.

Задачей изобретения является разработка способа выплавки стали в условиях интенсивной продувки при сохранении существующей интенсивности пылеобразования и угара металла.

Технический результат – повышение производительности и снижение энергетических затрат за счет обеспечения требуемых характеристик металла и шлака и регулирования интенсификации перемешивания и составов расплавов по ходу плавки.

Для достижения технического результата в известном способе выплавки стали в подовом агрегате, например мартеновской печи, включающем завалку в ванну металлошихты, ее прогрев и расплавление, доводку жидкого металла и шлака до требуемых характеристик, продувку ванны инертным или нейтральным газом посредством продувочных устройств, расположенных в огнеупорной кладке задней стенки подового агрегата, и интенсификацию тепломассообменных процессов путем регулирования величины интенсивности подачи и давления дутья, при этом дополнительно регулируют окислительный потенциал жидкого металла и шлака путем изменения доли кислорода в дутье в интервале 0,5-25% и регулирования интенсивности подачи дутья на каждое дутьевое устройство в пределах 3,0·10^-2÷7,0·10^-2 м³/ч·тж, где тж – количество жидкого расплава, т.

Возможны другие варианты проведения процесса плавки в подовом агрегате, согласно которым необходимо, чтобы

– интенсивность подачи газовой смеси на каждое дутьевое устройство регулировали в зависимости от массы расплава, при этом интенсивность подачи дутья увеличивали пропорционально накоплению массы расплава при прогреве и плавлении шихты,

– после расплавления шихты интенсивность подачи дутья на каждое устройство была равной 6,1·10^-2÷7,0·10^-2 м³ /ч·тж.

Предложение основано на следующей особенности процесса, установленной авторами изобретения.

Форсирование барбатажа жидкого металла на ближайших расстояниях от рабочей головки подового агрегата позволяет обеспечить максимальный эффект тепломассообменных процессов. Снижение термического и динамического потенциала факела по мере его продвижения над расплавом уменьшает интенсивность его влияния на расплав. Для более равномерного воздействия факела на расплав, по мере снижения влияния факела в этих зонах увеличивают дутьевую мощность перемешивания инертным газом, которая достигает максимума в удаленных от рабочих горелок зонах. Размещение продувочных устройств на задней (боковых) стенке подового агрегата, в частности, в известном способе решаемая задача также согласуется с этой задачей, способствует более равномерному перемешиванию и более стабильному протеканию процесса.

Предлагаемый способ выплавки стали предусматривает дополнительное использование в дутье кислорода в количестве 0,5-25% от состава дутья. Наличие кислорода в дутье видоизменяет качественный характер окислительных реакций в печи.

При содержании кислорода в пределах 3,0-7,0% его влияние на протекание окислительных реакций не существенно. Такое дутье целесообразно использовать при завалке, прогреве и расплавлении шихты.

При содержании кислорода в дутье 7,0-25,0% в расплаве отмечается заметное, а при близких к 25% значительное возрастание интенсивности выделения газовых пузырей. Учитывая неравномерность окислительного воздействия факела на расплав, а также различное влияние содержания кислорода в дутье на окислительные свойства расплава и шлака, можно добиваться дополнительного устранения неравномерности перемешивания, что позволяет интенсифицировать протекание процессов в труднодоступных зонах ванны и, тем самым, увеличивать интенсивность обезуглероживания. В сочетании с изменением интенсивности продувки можно оптимально управлять процессом плавки.

Согласно изобретению наилучшие результаты по управлению процессами обезуглероживания и перемешивания ванны расплава с помощью изменения содержания кислорода в дутье достигаются тогда, когда интервал регулирования интенсивности подачи дутья на каждое продувочное устройство составляет 3,0·10^-2÷7,0·10^-2 м³/ч·тж.

При снижении интенсивности подачи дутья на продувочное устройство менее 3,0·10^-2 м/ч·тж окислительный потенциал металла и шлака в печи с помощью изменения доли кислорода в дутье не регулируется. Увеличение интенсивности подачи дутья на каждое продувочное устройство свыше 7,0·10^-2 м³/ч·тж приводит к возникновению выбросов и вспениванию ванны шлака.

При прогреве и плавлении шихты интенсивность подачи дутья на продувочное устройство должна пропорционально возрастать с ростом массы расплава в ванне. При достижении интенсивности дутья 6,1·10^-2 м³/ч·тж и дальнейшем увеличении массы подачу газа следует увеличивать так, чтобы суммарный его расход не превышал максимальной интенсивности, равной 7,0·10^-2 м³/ч·тж. После полного расплавления шихты процесс доводки расплава предпочтительно вести при интенсивности подачи дутья 6,1·10^-2÷7·10^-2 м³/ч·тж.

Достижение экономических показателей, в частности повышение производительности и снижение энергетических затрат, обеспечивается в результате ускорения достижения требуемых характеристик металла и шлака, в результате этого сокращается длительность плавки и повышается качество стали.

Пример. Способ реализован в 180 т мартеновской печи (фиг.1), работающей по технологии скрап-процесса с изменением тепловой мощности факела в интервале 28-45 МВт.

Подвод нейтрального газа (азота) в ванну осуществляют через продувочные устройства 1, расположенные на задней стенке 2 подового агрегата (фиг.1) под разными углами к подине 3. Пропускная способность зон продувки до 8 м³/ч·тж, при давлении до 10 атм.

После вывода печи на тепловую нагрузку обеспечивают непрерывную подачу газа через продувочные устройства 1 (фурмы), расположенные на задней стенки 2 подового агрегата, при этом расплав продувают струями азота с содержанием кислорода в дутье менее 2%. По мере накопления на подине 3 расплава интенсивность дутья увеличивают до 11,5 м³/ч на 1 м² поверхности расплава в ванне, а интенсивность дутья на продувочное устройство – с 3,0·10^-2 до 6,1·10^-2 м³/ч·тж

После достижения этой интенсивности ее сохраняют постоянной из расчета увеличения массы расплава до момента полного расплавления шихты.

При доводке расплава содержание кислорода в дутье увеличили до 20%.

В результате регулирования окислительного потенциала печи при нормированном регулировании интенсивности подачи дутья на продувочное устройство производительность печи в сравнении с прототипом увеличилась на 1-2%, а средний вес металла увеличился на 1,5 т при снижении энергетических затрат на плавку, в частности условного топлива на 7%.

Использование изобретения позволяет обеспечить стабильность процесса перемешивания ванны, сократить расход дутья, уменьшить износ футеровки, уменьшить длительность простоев.

Формула изобретения

1. Способ выплавки стали в подовом агрегате, включающий завалку металлошихты, ее прогрев и расплавление, доводку жидкого металла и шлака до требуемых характеристик, подачу в ванну жидкого металла через продувочные устройства дутья, содержащего инертный или нейтральный газ, и интенсификацию тепломассовых процессов путем регулирования интенсивности подачи дутья, отличающийся тем, что в дутье подают кислород и дополнительно регулируют окислительный потенциал жидкого металла и шлака путем изменения доли кислорода в дутье в интервале 0,5-25% и регулирования интенсивности подачи дутья на каждое дутьевое устройство в пределах 3,0·10^-2÷7,0·10^-2 м³/ч на тонну жидкого расплава, при этом продувочные устройства располагают в огнеупорной кладке задней стенки подового агрегата.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что интенсивность подачи дутья на каждое дутьевое устройство регулируют в зависимости от массы расплава, при этом интенсивность подачи дутья увеличивают пропорционально накоплению массы расплава при прогреве и плавлении шихты.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что после расплавления шихты интенсивность подачи дутья на каждое устройство устанавливают равной 6,1·10^-2÷7,0·10^-2 м³/ч на тонну жидкого расплава.

РИСУНКИ