Способ выплавки стали в мартеновской печи

 

СПОСОБ ВЫШ1АВКИ СТАЛИ В МАРТЕНОВСКОЙ ПЕЧИ, включающий завалку, прогрев и проплавление шихты заливку чугуна, наведение и спуск первичного шпака, циклическую продувку расплава кислородом посредством заглубленной сводовой фурмы при ее возвратно-пост5таательном движении, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности печи и экономии топлива, продувку начинают после завалки твердой шихты, опускают фурму со скоростью 0,1-0,5 м/с до контакта с шихтой длительностью 0,2-0,8 с, с последуняцим подъемом фурмы с той же скоростью на высоту 7-15 калибров сопла с ее фиксацией в этом положении на 5-15 мин, затем цикл повторяют и по достижении торца Фзфмы уровня 0,3-0,5 м ниже уровня порога завалочных окон ее фиксируют (П в этом положении.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

З(51) С 21 С 5/04

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCH0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3643167/22-02 (22) 17.06.83 (46) 30.12.84. Бюл. В 48 (72) А.Л. Кузьмин, А.А. Кривошейко, А.Г. Мянник, А.А. Голубев, И.А. Талдыкин и В.N. Зрзяйкин (71) Науч;. о-производственное объединение "Тулачермет" (53) 669.183.712(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 318310, кл. С 21 С 5/04, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР

У 371275, кл. С 21 С 5/04, 1967. (54) (57) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ СТАЛИ В МАРТЕНОВСКОЙ ПЕЧИ, включающий завалку, прогрев и нроплавление шихты, заливку чугуна, наведение и спуск первич-

„„su„„» 1os А ного шлака, циклическую продувку расплава кислородом посредством эаглубленной сводовой фурмы при ее возвратно-поступательном движении, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности печи и экономии топлива, продувку начинают после завалки твердой шихты, опускают фурму со скоростью О, 1-0,5 м/с до контакта с шихтой длительностью

0,2-0,8 с, с последующим подъемом фурмы с той же скоростью на высоту

7-15 калибров сопла с ее фиксацией в этом положении на 5-15 мин, затем цикл повторяют и по достижении торца фурмы уровня 0,3-0,5 м ниже уровня ф порога завалочных окон ее фиксируют в этом положении.

1131905

20 указанные недостатки связаны с тем, что продувку кислородом начинают после заливки чугуна, поэтому значительную часть времени сопла фурми находятся на границе раздела металл-шлак р глубина реакционной зоны невелика, что не позволяет использовать в полной иере энергию окисли- 55 теля. Кроме того, способ не предусматривает продувку кислородом твердой части шихты сразу же после окончаИзобретение относится к черной металлургии, в частности к технологии производства стали в мартеновских печах с применением продувки кислородом. 5

Известен способ выплавки стали в мартеновских печах с применением продувки ванны газообразным окислителем, согласно которому продувку . начинают в период заливки чугуна при неизменном положении фурмы на границе металл-шлак. При достижении содержания углерода в металле 0,47. фурму поднимают над поверхностью шлака на 300-500 мм и в этом поло- 15 иаиии ааканчивают продувку (1) .

Способ имеет существенные недостатки: низкую степень проникновения кислорода в ванну, слабое перемешивание ванны по объему и повышенное содержание железа в шлаке, что снижает эффективность применения кислорода, тормозит рост производительности агрегата и снижает выход годного 25

Наиболее близким к предлагаемому является способ выплавки стали в мартеновской печи, включающий завалку, прогрев и плавление шихты, заливку чугуна, наведение и спуск пер-. 50 вичного шлака, циклическую продувку расплава посредством эаглубленной сводовой фурмы при ее возвратно-поступательном движении. После завалки и прогрева скрапа производят заливку чугуна и начинают продувку ванны кислородом, при этом сводовую фурму первоначально устанавливают на границе раздела металл-шлак и придают ей возвратно-поступательное 40 перемещение относительно этого. положения с частотой 20-80 периодов в мин и амплитудой О, 1-0,3 глубины ванны.

Недостатками данного способа яв- 45 ляются низкая производительность печи и значительный расход топлива. ния ее завалки, т.е. продувку кислородом до заливки жидкого чугуна.

Цель изобретения — повышение производительности печи и экономия топлива.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу выплавки стали в мартеновской печи, включающему завалку, прогрев и проплавление шихты, заливку чугуна, наведение и спуск первичного шпака, циклическую продувку расплава кислородом посредством заглубленной сводовой фурмы при ее возвратно-поступательном движеНии, продувку начинают после завалки твердой шихты, опуская фурму со скоростью О, 1-0,5 м/с, до контакта с шихтой длительностью 0,2-0,8 с, с последующим подъемом фурмы с той же скоростью на высоту 7-15 калибров сопла с ее фиксацией в этом положении на 5-15 мин, затем цикл повторяют и по достижении торца фурмы уровня 0,3-0,5 м ниже уровня порога завалочных окон ее фиксируют в этом положении.

Сущность изобретения заключается в том, что подачу кислорода с возвратно-поступательным и циклическим перемещениями фурмы с центральным соплом производят непосредственно после завалки твердой части шихты, причем возвратно-поступательное перемещение фурмы осуществляют на участке 7-15 калибров критического диаметра сопла от торца фурмы до твердой поверхности шихты, а цикл перемещения включает опускание фурмы со скоростью 0,1-0,$ м/с до упора ее с шихтой, упор ее в шихту на время не более 0,2-0,8 с, подъем фурмы ео скоростью О, 1-0,5 м/с и остановку ее продолжительностью

5-15 мин на расстоянии 7-15 калибров критического диаметра сопла от точки упора, затем цикл повторяют и по достижении торцами фурм уровня

0,3-0,5 м ниже уровня порогов завалочных окон прекращают опускание фурм, В дальнейшем продувку плавки проводят на этом уровне.

Преимущества предлагаемого способа по сравнению с известными заключаются в следующем.

Кислород, подаваемый через водоохлаждаемые фурмы на поверхность прогретого металлолома, хорошо

его режет и за счет создания значи11319

3 тельных местных перегревов шихты ускоряется ее расплавление. В результате плавления металлолома образуется жидкий металл, покрытый шпаком, состоящим из окислов железа, кремния и марганца Этот шлак в дальнейшем значительно ускоряет шнакообразование. Подача кислорода через фурму с возвратно-поступательным и циклическим перемещениями обеспечи- 1п вает ускоренное опускание фурмы в глубину ванны и выход ее на работу в заглубленном режиме.

Для ускорения резки кусков металлолома и образования местных перегре. 15 вов фурма перемещается возвратнопоступательно и циклически, т.е. она через определенные промежутки времени (циклично} опускается на большую глубину по мере проплавления металло- 20 лома. Возвратно-поступательное перемещение фурмы осуществляется на расстоянии 7-15 калибров от поверхности твердой шихты. Это вызвано тем, что продолжительное время фурме опасно находиться очень близко к поверхности шихты, так как она может прогореть от воздействия отраженной струи кислорода. Поэтому кратковременно (на время не более 0,2-0,8 с) фурма упирается в шихту и перемещается на 7-15 калибров вверх, где струя еще не потеряла свою "жесткость" при воздействии на лом, но отраженная от лома струя уже слаба. На расстоянии 7-15 калибров струя- сохраняет

35 максимальную жесткость. Для сверхзвуковой струи, истекающей из сопла Лаваля, это расстояние равно 2 "бочкам" т.е. если критический диаметр Фурмы 4О равен 10 мм (калибр), то расстояние

7-15 калибров равно 70-150 мм.

Железистый шлак, полученный при плавлении лома за счет раннего заглубления фурмы, раскисляется (восстанавливаются окислы железа) уже при заливке чугуна в печь. Таким образом, угар железа уменьшается.

Опускание фурмы до упора ее с шихтой (согласно проведенным исследова- s0 ниям) осуществляют со скоростью О, 10,5 м/с. При опускании фурмы со скоростью более 0,5 м/с стойкость головки фурмы уменьшается с 50 до 20 плавок из-за резкого удара головки по SS шихте. При опускании фурмы со скоростью менее О, 1 м/с головка фурмы заметалливается из-эа длительного

05 4 нахождения ее вблизи реакционной зоны, что затрудняет эксплуатацию

Фурмы °

Продолжительность соприкосновениь, головки фурмы с шихтой установлена экспериментально и составляет 0,2—

0,8 с. При времени соприкосновения менее 0,2 с при подъеме фурмы получаются резкие рывки, что выводит из строя цепную передачу.

Подъем фурмы осуществляют со скоростью О, 1-0,5 м/с, так как используется тот же механизм, что и на опускание фурмы.

Подъем фурми осуществляют на расстояние 7-15 калибров критического диаметра сопла от поверхности шихты до торца фурмы, так как при расстоянии менее 7 калибров снижается стойкость фурмы от воздействия отраженной от шихты струи кислорода, а при расстоянии более 15 калибров значительно снижается жесткость (кинетическая энергия на единицу поверхности) струи кислорода °

В верхней точке фурма работает

5-15 мин (время равное продолжительности между перекидкой клапанов).

По мере проплавления шихты фурму опускают ниже и по достижении торцами фурм уровня 0,3-0,5 м ниже уровня порогов завалочных окон опускание фурмы прекращают. При опускании фурмы ниже 0,5 м увеличивается опасность размывания подины печи струей кислорода, а если заглублять меньше, чем на 0,3 м, то заметно снижается эффективность использования фурмы, заглубленнсй в жидкую ванну.

Способ осуществляют следующим образом.

После заправки печи производят загрузку скрапа, начиная с крайних окон. Сразу же после окончания завалки скрапа начинают продувку кислородом через наклонно установленные по краям свода фурмы. Расход кислорода на фурмы определяется садкой печи, видом скрапа, его крупностью, плотностью укладки и составляет 0,05-0,2 нм /т мин . При меньшем расходе кислорода не удается обеспечить необходимую скорость проплавления колодцев в шихте, а при большем — резко увеличиваегся угар и разбрызгивание железа. Одновременно через фурмы подают природный гаэ, причем соотношение расходов

1131905 газа и кислорода изменяется в преде. лах от 1:5 до 1:2. При соотношении расходов меньшем, чем 1:5, подача природного газа практически не влияет на скорость проплавления колодцев, а при соотношении большем, чем

112 возрастает недожог природного газа.

В первоначальный момент фурма опускается до упора с металлоломом. 10

Скорость опускания составляет 0,1—

0,5 м/с, так как при большей, чем

Оу5 м/сy скорости опускания Возможны ее механические повреждения, а при меньшей, чем 0,1 м/с, опасно . 15 длительное нахождение головки фурмы почти в соприкосновении с металлоломом. Расчетным путем определено, что при толщине стенки медной головки,фурмы в 10 мм время ее расплав- 20 ления от воздействия отраженной струи кислорода при прикосновении с твердой шихтой составляет 1-2 с, поэтому продолжительность соприкосновения фурмы с металлоломом при упоре рав- 25 на 0,2-0,8 с, после чего фурма автоматически поднимается вверх со скоростью О, 1-0,5 м/с (механизм подъема фурмы тот же, что и при опускании).

Подъем фурмы осуществляется на Зр расстоянии до 7-15 калибров.от точки упора. Продолжительность продувки в эФом положении фурмы составляет 5-15 мин и зависит от степени прогрева металлолома (в начале продувки, когда металлолом недостаточно прогрет время нахождения фурмы в верхнем положении максимальное и сокращается по ходу продувки). Через 5-15 мин фурма опять опускается 4р до упора с металлоломом и цикл повторяется.

К началу заливки чугуна фурму опускают до уровня 0,3-0,5 м ниже порога завалочных окон. 45

При заливке чугуна положение наклонных фурм остается неизменным.

Достигнутое заглубление фурм обеспечивает интенсивное перемешивание жидкой ванны, процессы нагрева металла и обезуглероживания протекает с высокой скоростью. Дополнительно к наклонным фурмам возможна продувка ванны через центральные вертикаль. ные фурмы. 55

Процесс продувки заканчивают при заданном содержании углерода в металле.

Применение предлагаемого способа позволит сократить продолжительность расплавления твердой шихты и окислительный период плавки, интенсифицировать перемещение и нагрев жидкой ванны, уменьшить угар железа и улучшить тепловой баланс плавки.

Примеры выполнения способа для

400-тонной мартеновской печи.

Пример 1. Заправка печи производится в течение 30 мин, при этом через, головки печи подают

4150 м /ч природного газа и

40 тыс. м /ч вентиляторного воздуха.

Завалку, продолжительностью 1 ч

40 мин начинают с крайних окон. Через головки печи подают 4400 мэ /ч природного газа, 60 тыс. м /ч воздуха, 800 кг/ч мазута, 1000 кг/ч пара. Металлолом крупногабаритный (1х0,5х0,02 м) °

Прогрев. В течение 1 ч 30 мин через головки печи подают 4400 м /ч природного газа, 60 тыс. м /ч воздуха, 800 кг/ч пара,. а через наклонные сводовые фурмы подают

40 мз/мин кислорода и 15 м /мин природного газа. Опускают фурму со скоростью 0,1 м/с до упора с шихтой и через 0,2 с поднимают ее со скоростью О, 1 м/с на расстояние 105 мм от шихты при критическом диаметре форсунки в 15 мм. В этом положении фурма работает 15 мин. После перекидки клапанов фурма опускается до упора с твердой шихтой и циклы повторяются. Циклическое опускание фурмы производится до уровня на 400 мм ниже порогов завалочных окон. В дальнейшем фурма работает в положении, заглубленном на 400 мм в жидкую ванну. В случае прогара фурмы давление воды, подаваемой на ее охлаждение по замкнутому контуру, падает, что фиксируется прибором и фурма автоматически вынимается из металла.

Слив чугуна, плавление, доводка.

Расход природного газа равен

2300 м /ч, мазута — 700 кг/ч, воздуха — 70 тыс. м /ч, 2000 кг/ч пара подают через головки печи и 3500 м /ч кислорода через наклонные сводовые фурмы.

Пример 2. Технологические параметры периодов плавки те же, что и в примере 1, кроме прогрева, что обусловлено подачей в эавалку

1131905

Составитель В. Миронов

Редактор А.Ревин Техред М.Гергель Корректор С.Черни

Заказ 9721/21 Тираж 539 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 мепкогабаритного металлолома (в основном стружки) .

Прогрев. В течение 1 ч 30 мин через головки печи подают 4400 м /ч природного газа, 60 тыс. м /ч воздуха, 800 кг/ч мазута, 1000 кг/ч пара, а через наклонные сводные фурмы — 30 м /мин кислорода и

15.м /мин природного газа. Опускают фурму со скоростью 0,5 м/с до упора с шнхтой и через,0,8 с поднимают ее со скоростью 0,5 м/с на расстояние

225 мм от шихты при критическом диаметре форсунки в 15 мм. В этом положении фурма работает 5 мин. После перекидки клапанов фурма опускается до упора с твердой шнхтой и циклы повторяются ° Циклическое опус-. кание фурмы производится до уровня на 400 мм ниже порогов завалочных, окон. В дальнейшем (при сливе чугуна, плавлении и доводке) фурма работает в положении заглубленном на

400 мм в жидкую ванну. !

Предлагаемый способ выплавки стали повышает производительность печи на 207, увеличивает выход годного на 0,5-1,ОХ, снижает удельный расход топлива на 20 кг/т стали.