Спосіб виплавки сталі у подових сталеплавильних агрегатах

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам дожигания оксида углерода (СО), выделяющегося из жидкой ванны при проведении процесса обезуглероживания железоуглеродистого расплава в мартеновских печах и двухванных сталеплавильных агрегатах. Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является способ выплавки стали в подовых сталеплавильных агрегатах, включающий плавление шихты, продувку ванны кислородом через расположенные у отводящей и подводящей головок печи сводовые фурмы с образованием зоны выделения плавильной пыли, дожигание оксида углерода в рабочем пространстве печи, проведение чистого кипения. Этот способ позволяет существенно повысить стойкость печи, однако, в известном способе через фурму, расположенную у подводящей головки печи подается основное количество продувочного кислорода, что приводит к существенной задымленности всего рабочего пространства, затрудняющей дожигание в нем оксида углерода и снижающей эффективность теплопередачи от факела к ванне. Задачей изобретения является разработка способа выплавки стали, в котором путем повышения эффективности дожигания СО в рабочем пространстве печи достигалось бы снижение количества выбросов его в атмосферу, улучшалось бы теплообеспечение плавки и, тем самым, снижение расхода топлива. Поставленная техническая задача достигается тем, что в способе выплавки стали в подовых сталеплавильных агрегатах, включающем плавление шихты, продувку ванны кислородом через расположенные у отводящей и подводящей головок печи сводовые фурмы с образованием зоны выделения плавильной пыли, дожигание оксида углерода в рабочем пространстве печи, проведение периода чистого кипения, согласно изобретению после 25-30% продолжительности периода плавления весь кислород до начала периода чистого кипения подают в ванну через фурму, расположенную у отводящей головки печи, при этом оксид углерода дожигают, преимущественно вне зоны выделения плавильной пыли. Техническая сущность изобретения является разделение при продувке металла кислородом зон выделения СО и плавильной пыли. Возможность такого разделения зон обусловлена тем, что при вдувании кислорода в расплавленный металл СО выделяется практически по всей поверхности ванны (с несколько большей интенсивностью вблизи реакционной зоны), а плавильная пыль образуется только в реакционной зоне в месте контакта струй кислорода с железоуглеродистым расплавом. Зоны выделения СО и плавильной пыли предлагается разделить путем ввода всего продувочного кислорода в расплавленный металл через фурмы, расположенные на отводящей стороне печи в районе крайних завалочных окон. Причем, разделение зон выделения СО и плавильной пыли предполагается начинать по истечении 25...30% продолжительности периода плавления и осуществлять до начала периода чистого кипения. Момент начала разделения зон выделения из ванны СО и плавильной пыли обусловлен необходимостью достижения ванной физических свойств, обеспечивающих необходимую скорость массопереноса реагентов внутри жидкой ванны. В этом случае плавильная пыль выделяется только на отводящей стороне печи и поступает вместе с печными газами в ближайший вертикальный канал. Остальной объем рабочего пространства остается прозрачным, т.е. свободным от плавильной пыли, что обеспечивает эффективное дожигание СО в этом объеме и интенсивную теплопередачу от топливного факела к ванне, а также от прилегающих к шлаку слоев газа, разогретых за счет дожигания в них оксида углерода. Улучшение теплопередачи в прозрачной части рабочего пространства печи обусловлено отсутствием экранирующего действия частичек плавильной пыли, а также ускорением конвективного теплопереноса. При вдувании кислорода с одной стороны печи обезуглероживание металла происходит практически по всей ванне. Это обусловлено косвенным механизмом окисления углерода: вдуваемый кислород вначале растворяется в металле (в том числе через шлак, куда поступает из реакционной зоны в форме окислов железа), а затем путем конвекции распространяется по всему объему жидкой ванны, где расходуется на окисление углерода по реакции [С]+[О]®{СО}. Следовательно, СО выделяется практически по всей поверхности ванны, хотя вблизи зоны вдувания кислорода интенсивность выделения СО несколько выше. Таким образом, в данном случае большая часть СО выделяется в незадымленное пространство, где сгорает с существенно большей полнотой и более высоким коэффициентом использования тепла экзотермической реакции СО+0,5О2®СО2, чем в задымленных газах. При реверсировании факела фурма (фурмы), работающая на отводящей стороне печи приподнимается на 1,0...1,5м над шлаком и опускается до границы шлак-металл фурма с другой стороны. После реверсирования факела некоторое время продолжается выработка кислорода, накопленного в части продуваемой ванны (главным образом в шлаке), что также обуславливает поступление СО в незадымленную часть рабочего пространства. Подъем и опускание соответствующих фурм производится автоматически одновременно (либо с некоторым опережением) с реверсированием факела. Пример. Сталь выплавляли в 300-т мартеновской печи, оборудованной двумя установками для ввода в рабочее пространство в районе крайних завалочных окон продувочных кислородных фурм. До 25...30% продолжительности периода плавления продувку металла кислородом осуществляли через две фурмы (с использованием обеих установок), когда СО и плавильная пыль выделялись в одно задымленное пространство. При реализации заявляемого способа после 25...30% продолжительности периода плавления процесс плавки начинали проводить с разделением зон выделения СО и плавильной пыли путем осуществления продувки через одну кислородную фурму, расположенную на отводящей стороне печи. Интенсивность продувки составляла 2000м3/ч. Вторая кислородная фурма (на подводящей стороне печи) была приподнята в это время над шлаком на 1,3м. При реверсировании факела эта фурма опускалась до границ шлак-металл, через нее осуществлялась продувка кислородом, а ранее работавшая фурма приподнималась над шлаком. Продувка ванны кислородом прекращалась с началом периода чистого кипения определяемого технологической инструкцией. Для реализации технологии прототипа была проведена опытно-промышленная серия плавок на той же печи, где реализовался заявляемый способ. Кислород для продувки металла с интенсивностью 2000м3/ч подавался одновременно через две фурмы. Причем, через фурму, расположенную на отводящей стороне подавалось 80% (1600м3/ч) продувочного кислорода. Остальная часть(20%) кислорода подавалась через фурму, расположенную с отводящей стороны печи. Результаты испытаний приведены в таблицах 1 и 2. Проведенный сравнительный анализ двух технологий показал, что по сравнению с прототипом при реализации предлагаемого способа количество выбросов в атмосферу СО уменьшается в среднем на 26,1%, при этом расход условного топлива снижается на 5,7кг/т стали. Таким образом, полученные данные свидетельствуют о том, что при реализации предлагаемого способа улучшается как экология, так и энергетика производства стали в подовых сталеплавильных агрегатах.