Способ нагрева металлолома для выплавки стали

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю С 21 С 5/28, 1/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4867263/02 (22) 17.09.90 (46у 23.01.93. Бюл, Гч. 3 (71) Запорожский индустриальный институт (72) В,В,Куклинский (56) Авторское свидетельство СССР

N416549,,кл,,F 28 D 19/00, 1972, Авторское свидетельство СССР

N 1696496, кл. С 21 С 7/00, С 21 С 5/28, 1989, (54) СПОСОБ НАГРЕВА М ЕТАлл ОЛ ОМА для выплАвки стАли (57) Использование: в черной металлургии, в способах нагрева металлолома для выплавки стали с помощью промежуточного теплоносителя. Сущность изобретения: исИзобретение относится к черной металлургии, в частности к способам нагрева твердых материалов с помощью промежуточного теплоносителя — расплавленного шлака.

Известно техническое решение, характеризующееся тем, что регенеративный теплообмен между двумя сплошными средами осуществляют путем их последовательного смешения и отделения от промежуточного теплоносителя, применяя в качестве последнего жидкие металлы и сплавы.

Недостаток этого технического решения состоит в том, что таким образом нельзя нагревать твердые тела дискретной структуры из-за сложностей, связанных с непрерывной фильтрацией через них расплава.

Известно также техническое решение, наиболее близкое к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту... Ы,, 17895á5 А1 пользуют в качестве промтеплоносителя расплавленный шлак, циркулирующий между горячей и холодной ступенями, причем в последний он передает тепло металлолому.

Промтеплосеть транспортирует через горячую ступень непрерывно, а через холодную — прерывисто периодами с частотой, равной частоте завалок металлолома в печь. Расход промтеплоносителя соответствует уравнен и ю напр (Gqpnp/p gp) (1 / хнфхи) где

6пр и Ох — массовые расходы промежуточного теплоносителя и металлолома, /напр, р,Н, /зхр, плотности промтеплоносителя. металлолома, насыпная и истинная соответственно. 1 з, и. ф-лы, 1 ил, В нем нагревают расплавленный шлак в горячей ступени высокотемпературными газами. после чего заливают на холодный металлолом, загруженный в ковш, перегретый расплавленный шлак и нагревают лом теплом шлака, Однако в известном техническом решении используется проточный режим циркуляции шлака, не регламентируется его расход и температура.

Цель изобретения — повышение температуры безокислительного нагрева металлолома.

Поставленная цель достигается тем, что в способе нагрева металлолома для выплавки стали, включающем использованйе в качестве промежуточного теплоносителя расплавленного шлака, нагрев расплавлен- ного шлака в горячей ступени высокотемпературными газами, передачу тепла шлака, в холодной ступени металлолому, в соответствии с изобретением, промежуточный теп1789565 лоносител ь пропускают через холодную ступень прерывисто периодами, частота которых равна частоте завалок металлолома в сталеплавильную печь. При этом расход расплавленного шлака определяют по следующей формуле: !

Q Рпр (1 Ð ) где Gnp, Gx — массовь е расходы теплоносителя и обрабатываемого металлолома, т/ч; рпр рхп, рхе плотности промтеплоносителя, холодного металлолома, насыпная и истинная, соответственно, т/м .

Предлагаемый способ реализуется с помощью системы, изображенной на чертеже.

П ромежуточный циркулирующий теплоноситель, например расплавленный шлак с основностью 2-3,3, аккумулируется в миксере

1,. откуда он непрерывйо при постоянном расходе стекает в циклонную печь 2, в которую подают также газовое топливо и через щелевые сопла 3 — высоконагретый воздух.

В печи 2 шлак подогревается до заданной 25 температуры и через летку 4 стекает в миксер 5, служащий промежуточной накопительной емкостью. . В качестве холодной ступени используют миксерного типа ковш 6. В него засыпа- 30 ют из корзийы металлолом, а затем последний полностью заливают шлаком из миксера 5. После выдержки в ковше устанавливается заданная равновесная темпе35 ратура, которая всегда выше температуры начала кристаллизации шлака. Далее шлак сливают через донный затвор в ковш 8, перемещают последний к миксеру 1 и вливают в него шлак. Оставшийся в ковше 6 нагре40 тый металлолом задают в плавильную печь

9. Объем последней и обусловливает интервалы в подаче шлакового расплава в холодную ступень.

Например, если садка плавильной печи составляет 6х тонн, а период плавления 45

1 равен i ; то часовой расход холодного ме-: таллолома равен 6х = Gx/ г, т/ч, как диск" ретная среда он характерйзуется насыййой плотностью Рхп и истинной плотностью р„„.. 50

Следовательно, объемный расход тер-. мообрабатываемого материала равен Vx =

=Gx/.pxg, м /ч, а объем садки равен Ч = з

=6x / р н„м . Поскольку при нагреве металз ла шлаком последний должен полностью насыщать поро, .1ности дискретной структуры (отклонения в любую сторону снизят эффективность нагрева), то объемный расход шлака равен объему пустот в ломе, т. е. Ч р

= Vx е, а единичная порция шлака в холодной ступени равна Vnp = Чс я . Отсюда

1 получаем, что интервал подачи шлака в холодную ступень равен т - чпр/Чпр, а рас1 ход промежуточного теплоносителя равен

Qnp = Qx (1 — ), т/ч рпр pxí

Рхн Рхи

При заданных таким образом расходе термообрабатываемого материала Gx, темМ пературе его нагрева 1х и выполнении соотношения (1) конечная температура подогрева шлака в горячей ступени определяется тепловым балансом, Отходящие из циклона 2 газы охлаждаются в котле-утилизаторе 10 и дымососом 11 удаляются из системы.

Пример реализации способа, Плавильная печь с садкой 250 т, использующая в завалке в качестве металлошихты

125 т лома насыпной плотностью 1000 кг/м (истинная плотность металла 7800 кг/м ) и с температурой 1350 С, плавит металл с периодом 35 мин, Определим режим работы нагревательной системы, изображенный на чертеже.

1. Массовый расход металлолома

Gx = Gc/ <= 125 60/35 = 214,28 т/ч

2. Циркуляционный расход расплавленного шлака (по (1)) pnp = 2860 кгlм, 6пр = 214,28 (1 — — ) = 534,4

2860 1000

1000 7800 т/ч.

3. Масса расплавленного шлака в каждой порции, подаваемой в.холодную с..упень с интервалом 35 мин.

I/

Gnp = 534,4 . 35/60 = 311,7 тонн

4. Температура нагрева шлака в горячей ступени (циклоне). По уравнению теплового баланса имеем

hC4 =h Qnp

Л Ф и

Gx = ((СЦх (С1)х,1 = Gnp ((С1)пр (С1)пр1, где с — теплоемкость, с,с ". — начальная и конечная.

Учтем, что 1х = О 1х = напр 1350 С.

Тогда получаем:

214,28 . 10 . 1350 . 0,208 = 534,4 .

10 /(С1)пр - 1350 . 0,3/(С1)пр = 517,59 ккал/кг.

1789565

По таблицам,теплофизических свойств шлаков находим т р = 1545 С, Таким образом, в горячей ступени шлак должен подогреваться на 195 С.

Преимущества предложения заключаются в следующем.

В современной технике лом вне плавильной печи греют горячими газами до температур не более 700 — 800 С. При более высоких температурах нагрева лом заметно окисляется (до 2 %), даже если топливо сжигают с коэффициентом избытка воздуха. Нагрев расплавленным шлаком исключает окисление металла, поэтому верхний предел температур нагрева лома зависит только от теплофизических свойств скрапа и промтеплоносителя.

Все действующие установки для нагрева лома периодического действия, что существенно осложняет утилизацию тепла отходящих газов. В соответствии с предложением, несмотря на интервальный нагрев металлошихты для садки, тепло к промтеплоносителю подводится непрерывно, следовательно, тепло отходящих из циклона газов может быть без каких-либо осложнений использовано в теплоутилизаторе.

Формула изобретения

1, Способ нагрева металлолома для выплавки стали, включающий использование в качестве промежуточного теплоноситель расплавленного шлака, нагрев расплавленного шлака в горячей ступени высокотемпературными газами, передачу тепла шлака в холодной ступени металлолому, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения температуры безокислительнаго нагрева металлолома, промежуточный теплоноситель пропускают через холодную ступень, прерывисто, частота которых равна частота завалок металлолома в сталеплавильную печь, Более высокий подогрев лома по предлагаемому способу позволяет увеличить соотношение лом/чугун в садке кислородного конвертера от 0,609 (при температуре на5 грева 800 С) до 1,86 (при температуре нагрева 1350 С). Например, при стоимости лома 36,34 руб/т и стоимости чугуна 77,3 руб/т это позволяет уменьшить на 11,13 руб/т стоимость металлошихты при получе10 нии 1 т стали -в ценах 1984 г, Кроме того, более высокий подогрев металлолома позволяет увеличить производительность конвертера или электропечи. За этот счет издержки производства снижаются на 0.11

15 руб/т стали.

Снижение окисления металла в подогревателе уменьшает издержки производства еще на 1,31 руб/т стали.

20 Высокий подогрев лома позволяет использовать в садке 100 % легковеса, не опаР саясь холодного начала плавки (при кислородно-конвертерном способе производства стали).

25 Высоконагретый лом меньше повреждает. футеровку металлургических печей при завалке.

2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что расход промежуточного теплоносителя — расплавленного шлака определяют по следующей формуле.

&P (1 Р ) где G np — массовый промежуточный теплоноситель, т/ч; бх — массовый расход металлолома т/ч; р,р — плотность промежуточного теплоносителя, тlмз;

p< — насыпная плотность металлолома, т/м; р,к — истинная плотность металлолома, т/м, 1789565

Составитель Л.UJapanoea

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор 3.Салко

Редактор

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

Заказ 329 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прй ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5