Спосіб виплавки сталі в плавильному агрегаті

Спосіб виплавки сталі в плавильному агрегаті, що включає подачу в плавильний агрегат зверху окисних та відновних сполук до підігрітих газових потоків, який відрізняється тим, що підігріті газові потоки переміщуються як уздовж робочого простору плавильної ванни до каналів, в яких в теплообмінному пристрої гази передають тепло потоку кисню, який рухається в протилежному напрямку до плавильного агрегату і повертає тепло в робочий простір плавильної ванни, так і U 2 (19) 1 3 31581 4 потоків, які, згідно з корисною моделлю, показана принципова схема способу виплавки переміщуються як уздовж робочого простору сталі в плавильному агрегаті. плавильної ванни від каналів, в яких в Для запропонованого способу виплавки сталі теплообмінному пристрою гази передають тепло в плавильному агрегаті, який, наприклад, потоку кисню, що рухається в протилежному складається із двох плавильних ванн 1 і 2, до напрямку до плавильного агрегату і повертає кожної з боків передньої та задньої стінок 3 і 4 тепло в робочий простір плавильної ванни, так і примикають тракти подачі горючих газів високого поперек її, надходячи до робочого простору з тиску 5, зверху (склепіння 6) примикають тракти пальників високого тиску з двох боків назустріч подачі суміші окисних та відновних сполук 7 і один одному з передньої та задньої стінок чавуну 8, з торців газовідвідні тракти 9-11, які плавильного агрегату, причому число Біо кускових з'єднані внизу з вертикалами, шлаковиками, окисних та відновних сполук значно менше 0,25, теплообмінними пристроями. число Рейнольдса газових потоків, які Спосіб здійснюють таким чином. Процес переміщують частки окисних та відновних сполук виплавки сталі в плавильному агрегаті між стінками, більше 2300, число Нуссельта при розпочинають із завантаження металобрухту на теплообміні між газами та частинками окисних та подину плавильної ванни 1 або 2. Для цього відновних сполук більше 100, до того ж швидкість викатне склепіння над плавильною ванною 1 або 2 подачі суміші окисних та відновних сполук до відводять в сторону. Після завантаження газового потоку пов'язана з коефіцієнтом передачі металобрухту на подину плавильної ванни і тепла від газового потоку до частинок окисних та герметичного її закриття з передньої та задньої відновних сполук, так, подача суміші окисних та стінок 3 і 4 печі через тракти подачі горючих газів 5 відновних сполук розпочинається тоді, коли до робочого простору плавильної ванни під тиском коефіцієнт передачі тепла від газового потоку до подають паливо з киснем, де воно згорає, частинок окисних та відновних сполук стає утворюючи при цьому горючі гази, які мають більшим 6,3•104Вт/(м3•К), причому при підвищенні високу температуру та велику швидкість руху. коефіцієнта передачі тепла на 104Вт/(м3•К) Після нагріву металобрухту та досягнення швидкість подачі суміші окисних та відновних коефіцієнта передачі тепла від газового потоку до сполук до газового потоку збільшується більше, частинок суміші окисних та відновних сполук ніж на 15т/год. більшого 6,3•104 Вт/(м3•К) з бункерів над Рух підігрітих газів в робочому просторі склепінням 6 плавильної ванни до робочого плавильного агрегату з критичними простору плавильної ванни через тракти 7 максимальними швидкостями дозволяє, з одного подають гранули суміші окисних сполук заліза та боку, підвищити коефіцієнт передачі тепла від відновних сполук вуглецю, наприклад, залізної газового потоку до частинок окисних та відновних руди та вугілля. Причому при кожному підвищенні сполук, а, з другого боку, підвищити час взаємодії коефіцієнта передачі тепла від газового потоку до газів зі сполуками. Значення числа Біо для кускових матеріалів частинок суміші окисних та відновних сполук на окисних та відновних сполук менші 0,25 104 Вт/(м3•К) швидкість подачі суміші окисних дозволяють значно збільшити поверхню взаємодії сполук заліза та відновних сполук вуглецю агрегаті Процес виплавки сталі в плавильному зростає між газами і частинками окисних та відновних закінчують подачею більше, ніж на 15т/год. чавуну в робочий простір сполук. В тому випадку, коли значення числа Біо плавильної ванни через спеціальний тракт 8 в для кускових окисних та відновних сполук більші склепінні плавильної ванни та додатковою 0,25 поверхня взаємодії між газами і частинками подачею суміші окисних та відновних сполук в окисних та відновних сполук незначна, тому рідкий метал. Димові гази, які утворюються після взаємодії процеси відновлення окисних сполук протікають окисних та відновних сполук, відводять через повільно. значеннях числа Нуссельта при При тракти 9-11 та головки, вертикали, шлаковики і теплообміні між газами та частинками окисних та теплообмінний пристрій до димових труб. відновних сполук більших 100 швидкість Варіанти здійснення способу виплавки сталі в підведення тепла дозволяє забезпечити високу плавильному агрегаті. швидкість процесів взаємодії окисних та відновних Варіант 1 сполук. В тому випадку, коли значення числа В 600-т плавильну ванну 1 або 2 після випуску Нуссельта при теплообміні між газами та металу завантажують 200т металобрухту, частинками окисних та відновних сполук менші герметично закривають зверху робочій простір 100, процеси відновлення окисних сполук обох ванн склепіннями 6 і з передньої та задньої стримуються підведенням тепла до реакційної стінок плавильного агрегату 3 і 4 через газові зони. Число Нуссельта при теплообміні між газами пальники високого тиску 5 подають суміш та частинками окисних та відновних сполук більше природного газу і кисню, а через головку 100 дозволяє мати коефіцієнт передачі тепла від газовідвідного тракту, наприклад, 9, 10 газового потоку до окисних та відновних сполук природний газ і підігрітий в теплообмінному більший 6,3•104 Вт/(м3•К), що забезпечує високу пристрою кисень. Причому димові гази відводять швидкість відновлення окисних сполук. через той же газовідвідний тракт 9, 10, або 11, В тому випадку, коли коефіцієнт передачі підогріваючи при цьому теплообмінний пристрій тепла від газового потоку до окисних та відновних цього тракту для того щоб передати тепло кисню. сполук збільшується на 104 Вт/(м3•К), швидкість При високому тепловому навантаженні та відновлення окисних сполук зростає на 15т/год. високому коефіцієнті теплопередачі від газової Спосіб виплавки сталі в плавильному агрегаті фази до металу, пов'язаному з високим тиском і полягає в наступному і пояснюється на Фіг.1, де великою швидкістю переміщення газів, 5 31581 6 металобрухт в плавильній ванні 1 швидко 6,3•104 Вт/(м3 • К) із бункерів через тракт 7 нагрівається до температури більшій, ніж починають подавати гранули суміші окисних температура термодинамічної рівноваги реакції сполук заліза та відновних сполук вуглецю, відновлення оксида заліза вуглецем. наприклад, залізної руди та вугілля, які в робочому При досягненні таких умов, наприклад, при просторі плавильного агрегату в газовому потоці коефіцієнті теплопередачі від газової фази до переміщуються в горизонтальній площині від матеріалів окисних та відновних сполук більшому однієї стінки печі до іншої з швидкістю більшою, 6,3•104 Вт/(м3•К) із бункерів через тракт 7 ніж 150м/с, змінюючи напрямок руху. При кожному починають подавати гранули суміші окисних підвищенні коефіцієнта теплопередачі від газової сполук заліза та відновних сполук вуглецю, фази до гранулів суміші окисних та відновних наприклад, залізної руди та вугілля, які в робочому сполук на 104 Вт/(м3•К) швидкість подачі суміші просторі плавильного агрегату в газовому потоці окисних сполук заліза та відновних сполук вуглецю переміщуються в горизонтальній площині від підвищують більше, ніж на 15т/год. однієї стінки печі до іншої з максимальною Після завантаження в плавильний агрегат швидкістю більшою 30м/с, поперемінно змінюючи 650т сумішей окисних сполук заліза і відновних напрямок руху. При кожному підвищенні сполук вуглецю та нагріву їх до більшої коефіцієнта теплопередачі від газової фази до температури, ніж температура термодинамічної гранулів суміші окисних та відновних сполук на 104 рівноваги реакції відновлення оксидів заліз; Вт/(м3•К) швидкість подачі суміші окисних сполук вуглецем в плавильну ванну зверху через заліза та відновних сполук вуглецю підвищують склепіння по тракту 8 подають 100 і рідкого чавуну. більше, ніжзавантаження в плавильний агрегат Після на 15т/год. Продуктивність виплавки сталі при таких 550т сумішей окисних сполук заліза та відновних режимах більша, ніж 2,5млн. і сталі на рік, при сполук вуглецю в плавильну ванну зверху через тому що собівартість виробництва її в 2,3 рази склепіння 6 по тракту 8 подають 100т рідкого менша, ніж собівартість виробництва сталі із чавуну. чавуну, витрати кисню і екологічні показники в 4,2 При виплавці сталі в теплообмінних пристроях рази кращі, ніж при виробництві сталі в кисень гріється, а в плавильній ванні його тепло конверторах, до того ж енергетичні показники використовується в технологічних процесах. процесу набагато кращі, ніж при виробництві сталі Продуктивність виплавки сталі при таких в мартенівських агрегатах або в конверторах. режимах досягає 1,5млн.т сталі на рік, при тому Варіант 3 що собівартість виробництва її в 2,25 рази менша, В 600-т плавильну ванну 1 або 2 після випуску ніж собівартість виробництва сталі із чавуну при металу завантажують 100т металобрухту, двостадійному способі її виплавки, а витрати герметично закривають зверху робочий простір кисню і екологічні показники в 4 рази кращі, ніж обох ванн склепіннями і з передньої та задньої при виробництві чавуну в домнах і сталі в стінок плавильного агрегату 3 і 4 через газові конверторах, до того ж енергетичні показники пальники високого тиску 5 подають суміш процесу виробництва сталі набагато кращі, ніж природного газу і кисню, а через головку аналогічні показники виробництва сталі при газовідвідного тракту, наприклад 9, 10 або 11 двостадійному способі. Це пов'язане з тим, що в природний газ і підігрітий в теплообмінному запропонованому способі виплавки сталі відсутні пристрою кисень. Причому димові гази відводять енергетичні витрати на виробництво агломерату, через всі газовідвідні тракти 9, 10, 11, що сприяє коксу та чавуну і не має шкідливих продуктів цих покращенню аеродинамічної роботи плавильного виробництв.2 Варіант агрегату. високому тепловому навантаженні та При В 600-т плавильну ванну 1 або 2 після випуску високому коефіцієнті теплопередачі від газової металу завантажують 150т металобрухту, фази до металу, пов'язаному с високим тиском і герметично закривають зверху робочий простір швидкістю переміщення газів, металобрухт в обох ванн склепіннями і з передньої та задньої плавильній ванні 1 швидко нагрівається до стінок плавильного агрегату 3 і 4 через газові температури значно більшої температури пальники високого тиску 5 подають суміш термодинамічної рівноваги реакції відновлення природного газу і кисню, а через головку оксидів заліза вуглецем. умов, коли, наприклад, При досягненні таких газовідвідного тракту 9, 10 або 11 - природний газ і коефіцієнт теплопередачі від газової фази до підігрітий в теплообмінному пристрою кисень, що гранулів суміші окисних та відновних сполук стає дозволяє збільшити теплове навантаження в більшим 6,3•104 Вт/(м3•К) із бункерів через тракт 7 робочому просторі печі. Причому димові гази починають подавати гранули суміші окисних відводять через той же тракт 9, 10, або 11, сполук заліза та відновних сполук вуглецю, підігріваючи при цьому теплообмінний пристрій наприклад, залізної руди та вугілля, які в робочому цього тракту. При високому тепловому просторі плавильного агрегату в газовому потоці навантаженні та високому коефіцієнті переміщуються в горизонтальній площині від теплопередачі від газової фази до металу, однієї стінки печі до іншої з максимальною пов'язаному з високим тиском і великою швидкістю швидкістю більшою за 300м/с, поперемінно переміщення газів, металобрухт в плавильній змінюючи напрямок руху. При кожному підвищенні ванні 1 швидко нагрівається до температури коефіцієнта теплопередачі від газової фази до значно більшої температури термодинамічної гранулів суміші окисних та відновних сполук на 104 рівноваги реакції таких умов, коли, наприклад, При досягненні відновлення оксиду заліза Вт/(м3•К) швидкість подачі суміші окисних сполук коефіцієнт вуглецем. теплопередачі від газової фази до заліза та відновних сполук вуглецю підвищують суміші окисних та відновних сполук стає більшим більше, ніж на 15т/год. 7 31581 8 Після завантаження в плавильний агрегат суміші окисних сполук заліза та відновних сполук 750т суміші окисних сполук заліза та відновних вуглецю. сполук вуглецю в плавильну ванну зверху через Підвищення тиску в робочому просторі склепіння 6 по тракту 8 подають 100т рідкого плавильного агрегату дозволяє підвищити чавуну. коефіцієнт корисної дії процесу виплавки сталі із Продуктивність виплавки сталі при таких суміші окисних сполук заліза та відновних сполук режимах може бути більшою, ніж 5млн.т сталі на вуглецю. Запропонований спосіб виплавки сталі в рік, при тому що собівартість виробництва її в 2,5 плавильному агрегаті дозволяє підвищити рази менша, ніж собівартість виробництва чавуну, продуктивність виплавки сталі в плавильному витрати кисню і екологічні показники в 4,5 рази агрегаті до 5млн.т сталі на рік, при тому що кращі ніж при двостадійному виробництві сталі в собівартість виробництва її в 2-2,5 рази стає конверторах та чавуну в доменних печах, до того меншою, ніж собівартість виробництва сталі з ж енергетичні показники процесу набагато кращі, чавуну, витрати кисню і екологічні показники в 4ніж при виробництві чавуну в доменних печах та 4,5 рази кращі, ніж при двостадійному виробництві при двостадійному виробництві сталі в сталі в конверторах та чавуну в доменних печах, мартенівських агрегатах. до того ж енергетичні показники процесу набагато В усіх наведених випадках швидкість кращі, ніж при виробництві чавуну в доменних відновних процесів визначається параметрами печах та сталі в мартенівських агрегатах. виплавки сталі, які пов'язані з рівновагою обмінних Джерела інформації, що прийняті до уваги при процесів підведення тепла та відновлення оксидів розгляді заявки: заліза сполуками вуглецю в плавильній ванні. 1. Доменное производство: Справочное Підвищення потужності підведення тепла до издание. В 2-х т. Т.1. Подготовка руд и доменный реакційної зони дозволяє адекватно підвищувати процесс/ Под ред. Вегмана Е.Ф. - М.: Металлургия, швидкість відновних процесів, що дозволяє 1989.-496с. збільшити швидкість подачі до реакційної зони 2. Левин С.Л. Сталеплавильные процессы. К.: Гостехиздат, 1963.- 404с. Комп’ютерна верстка М. Мацело Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601