Спосіб виплавки сталі в конвертерах з використанням гарячого м’якообпаленого вапна

Спосіб виплавки сталі в конвертерах з використанням гарячого м'якообпаленого вапна, який включає подачу як кальцієвмісного матеріалу вапняку величиною більше 8 мм; введення відпаленого вапна в конвертер у нагрітому до температури 700-1200 °С стані; повне допалювання гарячих конвертерних газів, що утворюються при продувці сталі киснем; охолодження гарячих конвертерних газів, утворених після їх повного допалювання, за рахунок змішування з підсмоктуваним повітрям, охолодження конвертерних газів, утворених після розведення підсмоктуваним повітрям, за рахунок відпалу вапняку; остаточне охолодження конвертерних газів, утворених після відпалу вапняку в теплообмінному пристрої; здійснення підігріву, зневоднювання, нагрівання і декарбонізації вапняку, а також нагрівання свіжовідпаленого вапна в безперервноперіодичному режимі; організацію зростання швидкості віднесення знову утвореної в порах відпалюваного матеріалу дрібнозернистої фракції від зони нагрівання свіжовідпаленого вапна, через зони декарбонізації, нагрівання і зневоднювання, до зони підігріву відпалюваного вапняку при русі U В (13) СТАЛІ 64041 (54) СПОСІБ ВИПЛАВКИ М'ЯКООБПАЛЕНОГО ВАПНА (11) ДЕРЖАВНА СЛУЖБА ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ УКРАЇНИ 3 завантаження вапна як шлакоутворюючого матеріалу, коксового дрібняку як карбюризатора, завалку металошихти і проведення періодів плавлення і доведення плавки; завалку скрапу, заливання чавуну, продувку металу киснем, присадку шлакоутворюючих і марганецьвмісних матеріалів, вапна і плавикового шпату порціями при відповідному регулюванні висоти фурми; завантаження в конвертер брухту і рідкого чавуну, продувку розплаву киснем у два періоди зверху через фурму зі зміною її відстані до рівня розплаву в спокійному стані, присадку карбонатів разом з вуглецевмісними матеріалами і, прогрівши їх протягом першого періоду продувки, додаткову подачу вуглецевмісного матеріалу і кисню і, крім того, подачу в розплав з карбонатами вапна. Загальними недоліками відомих способів виплавки сталі є низька ефективність і високий ступінь екологічного ризику процесу виплавки сталі. Низька ефективність обумовлена високою собівартістю виплавки сталі через велику тривалість плавки і через велику витрату споживаних при плавці матеріалів у вигляді палива і флюсів. Високий ступінь екологічного ризику обумовлений викидами пилової фракції відпаленого вапна в навколишнє середовище. Відомий також "Спосіб виробництва сталі з утилізацією тепла конвертерних газів і сухої газоочистки" (див., наприклад, патент України, 7 МПК F27D17/00, С21С5/00,B01J8/00, № 55617 від 27.12.2010p.). Даний спосіб включає завантаження в конвертер твердої металевої шихти, заливання в конвертер чавуну, продувку сталі киснем, завантаження кальцієвмісного матеріалу у видатковий бункер, введення вапна в конвертер по ходу продувки принаймні однією порцією, допалювання в каміні конвертерних газів, що утворюються при продувці киснем, охолодження гарячих конвертерних газів і очищення охолоджених конвертерних газів від дрібнозернистої фракції і тонкодисперсного пилу. як кальцієвмісний матеріал, що завантажується у видатковий бункер, використовують очищений від дрібнозернистої фракції величиною не менше 8 мм вапняк. Відпалене вапно в конвертер по ходу продувки вводять у нагрітому до температури 7001200 °C стані. Гарячі конвертерні гази, що утворюються при продувці сталі киснем, піддають повному допалюванню в каміні і прохолоджують у три прийоми: спочатку їх прохолоджують до температури не більше 1400 °C, змішуючи з підсмоктуваним у камін надлишковим повітрям, потім в охолоджувачі конвертерних газів їх пропускають знизу вверх через нерухомий шар вивантаженого з видаткового бункера вапняку, одночасно здійснюючи процес його відпалу, а потім залишкове тепло газів утилізують, пропускаючи їх через охолоджуваний водою казан-утилізатор. Підігрів, зневоднювання, нагрівання і декарбонізацію вапняку, а також нагрівання свіжовідпаленого вапна гарячими конвертерними газами, що утворюються при продувці сталі киснем, здійснюють у періодичному режимі зі зростанням швидкості віднесення знову утвореної в порах відпалюваного матеріалу 64041 4 дрібнозернистої фракції величиною менше 4 мм від зони нагрівання свіжовідпаленого вапна, через зони декарбонізації, нагрівання і зневоднювання, до зони підігріву відпалюваного вапняку при русі гарячих газів, що утворюються при продувці сталі киснем, знизу вверх через нерухомий шар відпаленого вапна і відпалюваного вапняку. Витрати і температуру гарячих конвертерних газів, що утворюються при продувці сталі киснем, регулюють зміною розрідження в зоні підсмоктування повітря, використовуваного для допалювання вихідних конвертерних газів і розведення продуктів допалювання. Знову утворену дрібнозернисту фракцію величиною менше 4 мм, віднесену з пор відпалюваного матеріалу, розділяють на дрібнозернистий і тонкодисперсний продукт із їх наступним накопиченням, одночасно роблячи суху газоочистку охолоджених конвертерних газів. як охолоджений до температури нижче 1400 °C агент використовують вуглецевмісний матеріал у кількості від 33 % до 50 % від маси вхідних конвертерних газів у залежності від складу і температури вхідних вуглецевмісних матеріалів і вхідних конвертерних газів. як вуглецевмісний матеріал використовують коксовий і/або вугільний пил. Повне допалювання в каміні вхідних конвертерних газів, що утворюються при продувці киснем, здійснюють підсмоктуваним киснем. Гарячі конвертерні гази, що утворюються при продувці сталі киснем, піддають частковому допалюванню. Операції часткового допалювання вхідних конвертерних газів, при продувні киснем, і охолодження при допалюванні конвертерних газів за рахунок відпалу вапняку проводять одночасно, здійснюючи їх в охолоджувачі конвертерних газів. Для часткового допалювання вхідних конвертерних газів, при продувці киснем, підсмоктують повітря в кількості від 9,1 % до 42,2 % від маси вхідних конвертерних газів у залежності від складу і температури вхідного вапняку і конвертерних газів. Для часткового допалювання вхідних конвертерних газів, що утворюються при продувці киснем, підсмоктують кисень у кількості від 2,0 % до 9,3 % від маси вхідних конвертерних газів у залежності від складу і температури вхідного вапняку і конвертерних газів. Для часткового допалювання вхідних конвертерних газів, що утворюються при продувці киснем, підсмоктують повітря в кількості від 181,5 % до 286,0 % від маси вхідних конвертерних газів у залежності від складу і температури вхідного вапняку і конвертерних газів. Охолодження конвертерних газів, що утворюються при допалюванні, здійснюють за рахунок відпалу вапняку і за рахунок конверсії вуглекислого газу і водних парів підсмоктуваним вуглецевмісним матеріалом у кількості кіл 55,0 % до 68,5 % від маси вхідних конвертерних газів у залежності від складу і температури вхідних вуглецевмісного матеріалу і конвертерних газів. Для часткового допалювання вхідних конвертерних газів, що утворюються при продувці киснем, підсмоктують кисень у кількості від 41,7 % до 65,8 % від маси вхідних конвертерних газів у залежності від складу 5 і температури вхідного вапняку і конвертерних газів. Конвертерні гази в охолоджувачі конвертерних газів пропускають знизу вверх через шар вивантаженого з видаткового бункера вапняку, що рухається протитоком зверху вниз. Введення відпаленого вапна в конвертер під час продувки сталі киснем здійснюють безупинно протягом усього часу продувки сталі киснем. Перед продувкою сталі киснем і після неї - підігрів, зневоднювання і часткове нагрівання вапняку здійснюють теплом гарячих конвертерних газів, що утворюються перед і після продувки сталі киснем. Даний спосіб є найбільш близьким до технічного рішення, що заявляється, (способу виплавки сталі в конвертерах з використанням гарячого м'якообпаленого вапна) по технічній суті й ефекту, що досягається, та вибраний як прототип. Недоліком даного способу виробництва сталі з утилізацією тепла конвертерних газів і сухою газоочисткою є його низька ефективність. Низька ефективність обумовлена великими викидами відпаленого вапна в навколишнє середовище, низькою швидкістю реакції взаємодії відпаленого вапна зі шкідливими домішками, високою питомою витратою спожитого при плавці відпаленого вапна, а також високою собівартістю виплавки сталі. Сукупними ознаками найближчого аналога (прототипу) і технічного рішення, що заявляється, (способу виплавки сталі в конвертерах з використанням гарячого м'якообпаленого вапна) є: подача як кальцієвмісного матеріалу вапняку величиною більше 8 мм; введення відпаленого вапна в конвертер у нагрітому до температури 700-1200 °C стані; повне допалювання гарячих конвертерних газів, що утворюються при продувці сталі киснем; охолодження гарячих конвертерних газів, утворених після їх повного допалювання, за рахунок змішування з підсмоктуваним повітрям; охолодження конвертерних газів, утворених після розведення підсмоктуваним повітрям, за рахунок відпалу вапняку;остаточне охолодження конвертерних газів, утворених після відпалу вапняку в теплообмінному пристрої; здійснення підігріву, зневоднювання, нагрівання і декарбонізації вапняку, а також нагрівання свіжовідпаленого вапна в безперервно - періодичному режимі; організація зростання швидкості віднесення знову утвореної в порах відпалюваного матеріалу дрібнозернистої фракції від зони нагрівання свіжовідпаленого вапна, через зони декарбонізації, нагрівання і зневоднювання, до зони підігріву відпалюваного вапняку при русі гарячих конвертерних газів знизу вверх через шар відпаленого вапна і відпалюваного вапняку; регулювання витрати і температури гарячих конвертерних газів, що утворюються при їх допалюванні і розведенні підсмоктуваним повітрям, за рахунок зміни розрідження в зоні підсмоктування повітря; 64041 6 підігрів, зневоднювання і часткове нагрівання вапняку теплом гарячих конвертерних газів, що утворюються перед і після продувки сталі киснем. В основу технічного рішення, що заявляється (способу виплавки сталі в конверторах з використанням гарячого м'якообпаленого вапна), поставлено задачу удосконалення способу виплавки сталі за рахунок регулювання розрідження в зоні опалювання й витрат обпаленого вапняку, що дозволить підвищити ефективність процесу виплавки сталі. Очікуваним технічним результатом технічного рішення, що заявляється, (способу виплавки сталі в конвертерах з використанням гарячого м'якообпаленого вапна) є підвищення ефективності процесу виплавки сталі шляхом забезпечення можливості одержання м'якообпаленого вапна за рахунок регулювання підсмоктування повітря в зону допалення й витрати обпаленого вапняку. Зазначений технічний результат досягається тим, що в способі виплавки сталі у конвертерах з використанням гарячого м'якообпаленого вапна, що включає подачу як кальцієвмісний матеріал вапняку величиною більше 8 мм; введення відпаленого вапна в конвертер у нагрітому до температури 700-1200 °C стані; повне допалювання гарячих конвертерних газів, що утворюються при продувці сталі киснем; охолодження гарячих конвертерних газів, утворених після їх повного допалювання, за рахунок змішування з підсмоктуваним повітрям, охолодження конвертерних газів, утворених після розведення підсмоктуваним повітрям, за рахунок відпалу вапняку; остаточне охолодження конвертерних газів, утворених після відпалу вапняку в теплообмінному пристрої; здійснення підігріву, зневоднювання, нагрівання і декарбонізації вапняку, а також нагрівання свіжовідпаленого вапна в безперервноперіодичному режимі; організацію зростання швидкості віднесення знову утвореної в порах відпалюваного матеріалу дрібнозернистої фракції від зони нагрівання свіжовідпаленого вапна, через зони декарбонізації, нагрівання і зневоднювання, до зони підігріву відпалюваного вапняку при русі гарячих конвертерних газів знизу вверх через шар відпаленого вапна і відпалюваного вапняку; регулювання витрати і температури гарячих конвертерних газів, що утворюються при їх допалюванні і розведені підсмоктуваним повітрям, за рахунок зміни розрідження в зоні підсмоктування повітря; а також підігрів, зневоднювання і часткове нагрівання вапняку теплом гарячих конвертерних газів, що утворюються перед і після продувки сталі киснем, відповідно до технічного рішення, що заявляється, подачу вапняку в зону відпалу здійснюють порціями заданого об'єму протягом усього часу виплавки сталі, а вивантаження утвореного м'яковідпаленого вапна з зони відпалу здійснюють порцією/порціями заданого об'єму тільки під час подачі вапна у процес виплавки сталі, при цьому подачу вапняку в зону відпалу порціями заданого об'єму протягом усього часу виплавки сталі 7 здійснюють у кількості, необхідній для утворення м'яковідпаленого вапна на одну плавку, з урахуванням виносу пилу, а також повітря, що підсмоктується на змішування для охолодження гарячих конвертерних газів, утворених після їх повного допалювання, подають у кількості, що забезпечує температуру одержуваної газової суміші в межах 1250-1350 °C; регулювання температури гарячих конвертерних газів, що утворюються при їх допалюванні і розведенні підсмоктуваним повітрям, за рахунок зміни розрідження в зоні підсмоктування повітря, здійснюють шляхом використання димососа з частотно-регульованим числом обертів електродвигуна. Суть технічного рішення, що заявляється, (способу виплавки сталі в конверторах з використанням гарячого м'якообпаленого вапна) полягає в наступному. При здійсненніподачі вапняку в зону відпалу порціями заданого об'єму протягом усього часу виплавки сталі у кількості, необхідній для утворення м'яковідпаленого вапна на одну плавку, з урахуванням виносу пилу, а також при здійсненні подання повітря, що підсмоктується на змішування для охолодження гарячих конвертерних газів, утворених після їх повного допалювання, у кількості, що забезпечує температуру одержуваної газової суміші в межах 1250-1350 °C; при регулюванні температури гарячих конвертерних газів, що утворюються при їх допалюванні і розведенні підсмоктуваним повітрям, за рахунок зміни розрідження в зоні підсмоктування повітря, шляхом використання димососа з частотно-регульованим числом обертів електродвигуна. Таким чином, сукупність відрізняльних ознак технічного рішення (способу виплавки сталі в конверторах з використанням м'якообпаленого вапна), що заявляється, веде до підвищення ефективності виробництва конвертерної сталі, тобто до досягнення зазначеного вище технічного результату. Застосування способу виплавки сталі в конверторах з використанням м'якообпаленого вапна, що заявляється, ілюструється наступним прикладом конкретного здійснення. Приклад. У конвертер завантажують тверду металеву шихту і заливають чавун у кількостях, що забезпечують виплавку 142 т готової сталі. Зону відпалу перед початком кампанії цілком завантажують готовим відпаленим вапном у 3 кількості 14,968 м (21,846 т). Вхідне завантаження вапна в такій кількості забезпечує згодом необхідний час контактування з конвертерними газами вхідного вапняку, що вводиться безупинно, з розміром шматків 8-50 мм (13,981 т/годину). Необхідний час контактування (0,625 години) вхідного вапняку, що вводиться безупинно, з конвертерними газами забезпечує його повну декарбонізацію з утворенням гарячого (950 °C) відпаленого вапна (18,582 т/годину). Попередньо очищений від дрібнозернистої фракції вхідний вапняк з розміром шматків 8-50 мм (із середньою величиною 37,5 мм, з вологістю 2 %, зі змістом карбонату кальцію 94 % і домішок 4 % у 64041 8 вигляді глини і піску при температурі 15 °C) завантажують безупинно в кількості 13,981 т/годину в зону його відпалу. Безперервне завантаження здійснюють протягом усього періоду виплавки сталі тривалістю 50 хвилин. Конвертерні гази, що утворюються при продувці 142 т сталі киснем протягом 20 хв, у кількості 37861,512 кг/годину (214556,487 3 м /годину при температурі 1600 °C й тиску 98000 Па) зі вмістом 88 % СО, 2 % Н2,6 % CO2 і 4 % Н2О піддають допалюванню шляхом контрольованого підсмоктування повітря через пристрій забору конвертерних газів. Регулювання витрат підсмоктуваного повітря і температури гарячих конвертерних газів, що утворюються при їх допалюванні і розведенні підсмоктуваним повітрям, здійснюють за рахунок зміни розрідження в зоні підсмоктування повітря. Для зміни розрідження в зоні підсмоктування повітря використовують димосос з частотнорегульованим числом обертів електродвигуна. Підсмоктуване повітря подають у кількості 285,735 3 т/годину (241402,359 м /годину при температурі 15 °C). Тепло, що виділяється від допалювання гарячих конвертерних газів, складає 93,542 МВт. Отримані після допалювання і розведення підсмоктуваним повітрям конвертерні гази, що містять 8 % CO2,2,6 % Н2О, 12,6 % О2 і 68,0 % N2, 3 у кількості 323,595 т/годину (241402,362 м /годину при температурі 1250 °C й тиску 98000 Па) використовують як теплоносій для здійснення процесу відпалу вапняку з одержанням м'яковідпаленого вапна. Конвертерні гази, охолоджені за рахунок нагрівання відпаленого вапна, отриманого в попередній плавці, а також за рахунок протікання реакції декарбонізації і процесів нагрівання і зневоднювання свіжозавантаженного вхідного вапняку, що містять 20,3 % CO2,2,7 % Н2О, 12,0 % О2 і 67,0 % N2, у кількості 338,52 т/годину 3 (1315865,493 м /годину при температурі 1007 °C й тиску 87000 Па), направляють для остаточного охолодження в казан-утилізатор. Разом з охолодженими до температури 1007 °C газами виноситься дрібнозернистий і тонкодисперсний пил, що містить 57,7 % CaО, 5,9 % домішок і 36,4 % CаСО3, у кількості 1,446 т/годину при температурі 1007 °C. Тепло на декарбонізацію нагрітого вапняку складає 118,993 МВт, а тепловтрати через зовнішні поверхні апаратів і від гарячого відпаленого вапна - 7,854 МВТ або 6,6 % від тепла допалювання утворених гарячих конвертерних газів. Гаряче відпалене вапно, що містить 92,9 % CaО і 7,1 % домішок, при температурі 950 °C в кількості 6,194 т завантажують двома порціями в конвертер через 8 хв та 12 хв після початку продувки сталі киснем. У казані-утилізаторі здійснюють остаточне охолодження конвертерних газів і пилу, що виноситься, до температури 45 °C. Після остаточного охолодження конвертерних газів (338,52 т/годину) обсяг їх складає 326916,0 м/годину при тиску 63200 Па. Задану температуру остаточно охолоджених конвертерних газів (45 °C) 9 забезпечують за рахунок подачі води на охолодження в кількості 468,0 т/годину при температурі 25 °C. Утворену гарячу пару в 3 кількості 468,0 т/годину (926912,1 м /годину при температурі 602 °C й тиску 204000 Па) використовують на технологічні і господарські потреби підприємства. Остаточно охолоджені до температури 45 °C конвертерні гази, які містять пил, що виноситься у кількості 1,446 т/годину, подають на очищення від дрібнозернистої фракції. Очищення від дрібнозернистої фракції здійснюють у відцентровому полі в циклоні. Уловлений у циклоні дрібнозернистий продукт у кількості 1,008 т/годину при температурі 45 °C накопичують у бункері дрібнозернистого продукту, де останній охолоджується до температури навколишнього середовища (15 °C). Накопичений дрібнозернистий продукт періодично відвантажують споживачеві. Очищені від дрібнозернистої фракції конвертерні гази при температурі близько 44 °C, що містять тонкодисперсний пил у кількості 0,438 т/годину, відсмоктують з циклона і нагнітають на Комп’ютерна верстка І. Скворцова 64041 10 остаточне доочищення від тонкодисперсного пилу. Остаточне доочищення від тонкодисперсного пилу здійснюють на фільтрах. Уловлений на фільтрах тонкодисперсний продукт періодично вивантажують у бункер, де відбувається його накопичення й охолодження до температури навколишнього середовища (15 °C). Накопичений тонкодисперсний продукт у кількості 0,438 т періодично відвантажують споживачеві. Очищені від тонкодисперсного пилу й охолоджені конвертерні гази при регулювання їхньої витрати і температури шляхом використання димососа з частотно-регульованим числом обертів електродвигуна викидають у навколишню атмосферу при температурі 40 °C. Застосування способу виплавки сталі в конвертерах з використанням гарячого м'якообпаленого вапна, дозволить підвищити ефективність процесу виплавки сталі шляхом забезпечення можливості одержання м'якообпаленого вапна за рахунок регулювання підсмоктування повітря в зону опалювання й витрат обпаленого вапняку. Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601