Установка для виплавки сталі в конверторах з використанням гарячого вапна

Реферат: Винахід належить до галузі чорної металургії, а саме, до конструкції установки виплавки сталі в конверторах з використанням гарячого вапна. Установа включає конвертор, систему забору конверторних газів, їх допалювання, апарат для охолодження конверторних газів, виконаний у вигляді завантажувального вузла з механізмом завантаження обпаленого вапна, систему відводу охолоджених конвертерних газів, футеровану піч, систему підведення гарячих конверторних газів, розвантажувальний вузол з механізмом вивантаження обпаленого вапна, димосос із обладнанням регулювання швидкості відсмоктування конверторних газів, при цьому система забору конверторних газів та їх допалювання, виконана у вигляді вільно з'єднаних один з одним обладнання забору конверторних газів і тракту гарячих конверторних газів, обладнання забору конверторних газів оснащене механізмом його підйому/опускання й механізмом підйому/опускання кришки цього обладнання, зблокованими з механізмом підйому/опускання кисневої фурми, при цьому футерована піч апарата для охолодження конверторних газів виконана горизонтальною, система завантаження гарячого обпаленого вапна в конвертор складена з механізму періодичного вивантаження гарячого обпаленого вапна й поворотного жолоба, а обладнання регулювання швидкості відсмоктування конверторних газів - з електродвигуна з вузлом частотного регулювання числа обертів вказаного електродвигуна, крім цього, установка оснащена завантажувальним бункером вихідного вапняку. Винахід забезпечує утилізацію тепла вихідних конверторних газів для UA 97913 C2 (12) UA 97913 C2 опалення вихідного вапняку, що завантажують окремо, регулювання швидкості відсмоктування вихідних конверторних газів та введення м'якоопаленого вапна у сталь, що виготовляють в конверторі. UA 97913 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до галузі чорної металургії, а саме, до конструкції установки виплавки сталі в конверторах з використанням гарячого вапна і до охолодження гарячих конверторних газів, що утворюються при виробництві сталі та може бути застосований у трактах, що відводять гази, для утилізації енергії гарячих конверторних газів на одержання обпалених продуктів, зокрема м'якообпаленого вапна. Відомий спосіб рекуперації енергії з гарячого газа (див., наприклад, Патент РФ № 2290446 С2, МПК С21С5/38 (2006.01), F23J15/02 (2006.01)), у якому реалізована установка для охолодження конверторних газів. Установка включає наступні апарати: кожухо-трубний теплообмінник для охолодження газу до температури нижче 550 °С, у якому гарячий газ пропускають по міжтрубному простору, а холодну воду - у внутрішньому трубному просторі, в якому утворюється пара, з якої рекуперується енергія, послідовно розташовані відцентрові 3 розділові обладнання для відділення часток від газу до вмісту пилу нижче 400 мг/нм і детандер для розширення газу з метою рекуперації енергії. Недоліком відомої установки для охолодження конверторних газів є низька ефективність рекуперації енергії з гарячого конверторного газу. Відома також установка для виробництва сталі з утилізацією тепла конверторних газів і сухим газоочищенням, у якій реалізований призначений для охолодження конверторних газів і випалу вапняку охолоджувач конверторних газів (див., наприклад, Патент України, № 55616 від 27.12.2010 р.). Відома установка включає конвертор, кесон, призначений для охолодження конверторних газів і випалу вапняку охолоджувач конверторних газів (ОКГ), вузол очищення охолоджених конверторних газів і димосос із обладнанням регулювання швидкості відсосу конверторних газів. Вузол очищення охолоджених конверторних газів виконаний у вигляді послідовно розміщених циклона й фільтра, оснащених розвантажувальними обладнаннями й бункерами-накопичувачами. Призначений для охолодження конверторних газів і випалу вапняку охолоджувач конверторних газів (ОКГ) виконаний у вигляді вертикальної футерованої печі. ОКГ оснащений завантажувальним вузлом, як мінімум однією розташованою горизонтально газопроникною решіткою із широкими отворами для проходження зверху вниз гартованого матеріалу й вузькими отворами для проходження знизу уверх газового потоку, системою підведення й рівномірного розподілу гарячих конверторних газів, і розвантажувальним вузлом. Вертикальна футерована піч виготовлена (по ходу вертикального руху газового потоку) з розташованого в її нижній частині короба прямокутного перерізу, потім зчленованої з ним своєю широкою основою великої зрізаної піраміди й потім зчленованої своєю широкою підставою з вузькою основою великої зрізаної піраміди, малої зрізаної піраміди. Завантажувальний вузол виконаний у вигляді приймального бункера вихідного матеріалу, механізму періодичного вивантаження вихідного матеріалу із приймального бункера, камери накопичення вихідного матеріалу, що періодично вивантажується, механізму періодичного вивантаження вихідного матеріалу з камери накопичення, бункера безперервного завантаження вихідного матеріалу, розміщеної в нижній частині бункера безперервного завантаження вихідного матеріалу системи саморегулювання витрати матеріалу, що завантажується, й відводу охолоджених конверторних газів. Приймальний бункер вихідного матеріалу виготовлений у формі переверненої зрізаної чотиригранної піраміди, механізми періодичного вивантаження вихідного матеріалу із приймального бункера й з камери накопичення оснащені заслінками, що працюють у режимі «відкрито/закрито» таким чином, що при відкритій заслінці механізму періодичного вивантаження вихідного матеріалу із приймального бункера заслінка механізму періодичного вивантаження вихідного матеріалу з камери накопичення закрита й, навпаки. Камера накопичення вихідного матеріалу, що періодично вивантажується, виготовлена у формі вертикального чотиригранного короба. Бункер безперервного завантаження вихідного матеріалу виготовлений у формі переверненої зрізаної чотиригранної піраміди. Система саморегулювання витрати матеріалу, що завантажується, й відводу охолоджених конверторних газів виготовлена у вигляді плоскої решітки із закріпленими на ній вертикальними трубами для проходження зверху вниз вихідного матеріалу, що має вузькі отвори у своєму тілі для проходження знизу уверх газового потоку, і оснащена патрубками для відсмоктування охолоджених конверторних газів, з'єднаними, як мінімум, з однієї газовою колекторною трубою. Система підведення й рівномірного розподілу гарячих конверторних газів виконана з, як мінімум, одного ряду звернених опуклими сторонами вверх півциліндрів, що утворюють між собою широкі прямокутні канали для проходження зверху вниз гарячого обпаленого матеріалу, і оснащених вузькими отворами в тілі півциліндрів для проходження знизу вверх газового потоку, засмоктуваного усередину півциліндрів через патрубки, з'єднані, як мінімум, з однієї газовою колекторною трубою. півциліндри, патрубки, труба, що підводить газ, й газопроникна решітка виготовлені з жароміцного матеріалу, наприклад, карбіду кремнію або нітриду бору, а футерівка 1 UA 97913 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 вертикальної печі - з торкрет-маси. Розвантажувальний вузол виконаний у вигляді приймального бункера гарячого обпаленого вапна й механізму його періодичного вивантаження при подачі в конвертор. Приймальний бункер гарячого обпаленого вапна виготовлений у формі переверненої зрізаної чотиригранної піраміди, а механізм періодичного вивантаження - у вигляді заслінки, що працює в режимі «відкрито-закрито». Камін оснащений обладнанням підсмоктування пилоподібного матеріалу. Між конвертором і кесоном розміщене обладнання регулювання підсмоктування повітря, що працює в режимі «відкрито-закрито» («закрито» - при продувці сталі киснем і «відкрито» - до й після продувки сталі киснем), виконане у вигляді двох ущільнювальних плит, що мають можливість зворотно-поступального руху й виготовлених з жароміцного матеріалу, і однієї сторони оснащених кріпильними скобами, жорстко з'єднаними зі штоками механізмів, що забезпечують зворотно-поступальний рух ущільнювальних плит, а з іншої сторони містять наскрізні прорізи у формі півкіл діаметром, рівним внутрішньому діаметру горловини конвертора, з центрами на серединах сторін ущільнювальних плит, що також мають співвісні півколам некрізні виїмки з верхньої сторони ущільнювальних плит. Виїмки з верхньої сторони ущільнювальних плит виконані також у формі півкіл, що мають діаметр, який дорівнює зовнішньому діаметру кесона, і глибину, рівну різниці між товщиною ущільнювальних плит і зазором між нижньою кромкою кесона й верхньою кромкою горловини конвертора. Дана установка для виробництва сталі з утилізацією тепла конверторних газів і сухим газоочищенням за технічною суттю та ефектом, що досягається, є найбільш близькою до установки, що заявляється, для виплавки сталі в конверторах з використанням гарячого вапна. Недоліком даної установки для виробництва сталі з утилізацією тепла конверторних газів і сухим газоочищенням є складність конструктивного оформлення використовуваного устаткування, а також неможливість застосування даної установки для проведення процесу одержання м'яко обпаленого вапна. Сукупними ознаками найближчого аналога установки для виплавки сталі в конверторах з використанням м'якообпаленого вапна є: - конвертор, - система забору конверторних газів та їх допалення, - апарат для охолодження конверторних газів, виконаний у вигляді завантажувального вузла з механізмом завантаження вихідного матеріалу, системи відводу охолоджених конверторних газів, футерованої печі, системи підведення гарячих конверторних газів, розвантажувального вузла з механізмом вивантаження обпаленого вапна, - димосос із обладнанням регулювання швидкості відсосу конверторних газів. В основу технічного рішення, що заявляється, поставлено задачу вдосконалення конструкції установки за рахунок зміни застосовуваного устаткування, що дозволить більш ефективно утилізувати енергію гарячих конверторних газів на одержання обпалених продуктів, зокрема м'якообпаленого вапна. Очікуваним технічним результатом технічного рішення, що заявляється, є забезпечення можливості використання її для проведення процесу одержання м'яковідпаленого вапна для виплавки сталі за рахунок удосконалення апаратурного оформлення установки. Зазначений технічний результат досягається тим, що в установці для виплавки сталі в конверторах з використанням гарячого вапна, що включає конвертор (1), систему (2) забору конверторних газів та їх допалювання, апарат (3) для охолодження конверторних газів, виконаний у вигляді завантажувального вузла (4) з механізмом (5) завантаження вихідного матеріалу, системи (6) відводу охолоджених конверторних газів, футерованої печі (7), системи (8) підведення гарячих конверторних газів, розвантажувального вузла (9) з механізмом (10) вивантаження обпаленого вапна, димосос (11) з обладнанням (12) регулювання швидкості відсосу конверторних газів, відповідно до технічного рішення, що заявляється, - система (2) забору конверторних газів та їх допалювання виконана у вигляді обладнання (і 3) забору конверторних газів і тракту (14) гарячих конверторних газів, які вільно зчленовуються один з одним, причому обладнання (13) забору конверторних газів оснащене механізмом (15) його підйому/опускання й механізмом (16) підйому/опускання кришки (17) цього обладнання (13), зблокованими з механізмом підйому/опускання кисневої фурми (18), при цьому - футерована піч (7) апарата (3) для охолодження конверторних газів виконана горизонтальною, система (19) завантаження гарячого обпаленого вапна в конвертор (1) складається з механізму вивантаження (10) гарячого обпаленого вапна й поворотного жолоба (20), а - обладнання (12) регулювання швидкості відсосу конверторних газів - з електродвигуна (21) з вузлом (22) частотного регулювання числа обертів електродвигуна (21), крім цього установка оснащена завантажувальним бункером (23) вихідного вапняку. 2 UA 97913 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Суть технічного рішення, що заявляється (установки для виплавки сталі в конверторах з використанням гарячого вапняку), полягає в тому, що при виконанні системи забору конверторних газів та їх допалювання у вигляді обладнання забору конверторних газів і тракту гарячих конверторних газів, які вільно зчленовуються один з одним, при оснащенні обладнання забору конверторних газів механізмом його підйому/опускання й механізмом підйому/опускання кришки обладнання, зблокованими з механізмом підйому/опускання кисневої фурми, при виконанні футерованої печі апарата для охолодження конверторних газів у горизонтальному виконанні, при виконанні системи завантаження гарячого обпаленого вапна в конвертор з механізму вивантаження обпаленого вапна й поворотного жолоба, а обладнання регулювання швидкості відсосу конверторних газів - з електродвигуна з вузлом частотного регулювання числа обертів електродвигуна, при оснащенні установки завантажувальним бункером вихідного вапняку, установка, що заявляється, дозволяє за рахунок удосконалення її апаратурного оформлення забезпечити можливість її використання для проведення процесу одержання м'якообпаленого вапна для виплавки сталі. Таким чином, сукупність суттєвих ознак установки, що заявляється, дозволяє досягти технічного результату, зазначеного в технічному рішенні, що заявляється. Суть технічного рішення, що заявляється, ілюструється також його принциповою схемою, наведеною на фіг. 1-3. На фіг. 1 зображений загальний вид установки для виплавки сталі в конверторах з використанням гарячого вапна. На фіг. 2 зображене положення обладнання під час нахилу конвертора (обладнання забору конверторних газів підняте над горловиною конвертора). На фіг. 3 зображене положення обладнання під час завантаження конвертора (кришка обладнання забору конверторних газів піднята, а саме обладнання опущене на опірне кільце конвертора). До складу установки для виплавки сталі в конверторах з використанням гарячого вапна входять: поз. 1 - конвертор, поз. 2 - система забору конверторних газів та їх допалювання, поз. 3 - апарат для охолодження конверторних газів, поз. 4 - завантажувальний вузол горизонтальної футерованої печі, поз. 5 - механізм завантаження вихідного вапняку, поз. 6 система відводу охолоджених конверторних газів, поз. 7 - горизонтальна футерована піч, поз. 8 - система підведення гарячих конверторних газів, поз. 9 - розвантажувальний вузол, поз. 10 - механізм вивантаження гарячого обпаленого вапна, поз. 11 - димосос, поз. 12 - обладнання регулювання швидкості відсмоктування конверторних газів, поз. 13 - обладнання забору конверторних газів, поз. 14 - тракт гарячих конверторних газів, поз. 15 - механізм підйому/опускання обладнання забору конверторних газів, поз. 16 - механізм підйому/опускання кришки обладнання забору конверторних газів, поз. 17 - кришка обладнання забору конверторних газів, поз. 18 - киснева фурма, поз. 19 - система завантаження гарячого обпаленого вапна в конвертор, поз. 20 поворотний жолоб, поз. 21 - електродвигун, поз. 22 - вузол частотного регулювання числа обертів електродвигуна, поз. 23 - завантажувальний бункер вихідного вапняку. Установка для виплавки сталі в конверторах з використанням гарячого вапна працює в такий спосіб. Вихідні гарячі конверторні гази, що утворюються при продувні сталі киснем (фіг. 1 положення устаткування під час продувки сталі киснем, коли обладнання поз. 13 забору конверторних газів опущене на горловину конвертора поз. 1) і при завантаженні конвертора поз. 1 (фіг. 3 - положення устаткування під час завантаження конвертора, коли обладнання поз. 13 забору конверторних газів опущене на горловину конвертора поз. 1, а кришка поз. 17 перебуває в піднятому стані), а також при випуску сталі з конвертора поз. 1 (фіг. 2 - положення обладнання під час випуску сталі з конвертора поз. 1, коли обладнання поз. 13 забору конверторних газів підняте над горловиною конвертора поз. 1), з обладнання поз. 13 забору конверторних газів при заданому верхньому й нижньому підсмоктуванні повітря по тракту поз. 14 гарячих конверторних газів надходять у систему поз. 8 підведення гарячих конверторних газів апарата поз. 3 для охолодження конверторних газів. Рівномірно розподілені по усьому перерізу вертикальних каналів апарата поз. 3 гарячі конверторні гази піднімаються в горизонтальну футеровану піч поз. 7, у вертикальних каналах якої гарячі конверторні гази, що піднімаються нагору, контактують із вапняком, що опускається вниз. Протягом заданого часу контактування гарячих конверторних газів і вапняку відбувається зневоднювання, нагрівання й декарбонізація останнього з утворенням гарячого обпаленого вапна й з виділенням вуглекислого газу. У результаті протікання процесів зневоднювання, нагрівання й декарбонізації вапняку гарячі конверторні гази знижують свою температуру й через систему поз. 6 відводу охолоджених конверторних газів виводяться з апарата поз. 3 для охолодження конверторних газів в існуючий тракт конверторних газів. По існуючому тракту конверторних газів за допомогою димососа поз. 3 UA 97913 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 11, оснащеного обладнанням поз. 12 регулювання швидкості відсмоктування конверторних газів, що складається з електродвигуна поз. 21 і вузла поз. 22 частотного регулювання числа обертів електродвигуна поз. 21, охолоджені конверторні гази надходять в існуючу систему газоочищення. Вихідний вапняк по існуючій системі (на схемі не показана) доставки обпаленого вапна до конвертора поз. 1 у заданій кількості надходить у завантажувальний бункер поз. 23 вихідного вапняку й через механізм поз. 5 завантаження вихідного вапняку вивантажується в завантажувальний вузол поз. 4 апарата поз. 3 для охолодження конверторних газів. Із завантажувального вузла поз. 4 вихідний вапняк через вертикальні канали системи поз. 6 відводу охолоджених конверторних газів самопливом надходить у горизонтальну футеровану піч поз. 3, у якій відбувається його випал з утворенням м'якообпаленого вапна й з виділенням вуглекислого газу. Утворене гаряче обпалене вапно з вертикальних каналів горизонтальної футерованої печі поз. 3 самопливом надходить у розвантажувальний вузол поз. 9 апарата поз. 3 і вивантажується з нього в конвертор поз. 1 за допомогою системи поз. 19 завантаження гарячого обпаленого вапна, що складається з механізму поз. 10 вивантаження гарячого обпаленого вапна й поворотного жолоба поз. 20. У момент часу, відповідний до початку подачі обпаленого вапна у виплавлену сталь, відкривається механізм поз. 10 періодичного вивантаження гарячого обпаленого вапна, і гаряче обпалене вапно в заданій кількості із заданою витратою через поворотний жолоб поз. 20 надходить у виплавлену сталь крізь обладнання забору конверторних газів поз. 13 при відкритій кришці поз. 17 (див. фіг. 3). Застосування установки, що заявляється, дозволяє за рахунок удосконалення її апаратурного оформлення забезпечити можливість її використання для проведення процесу одержання м'якоопаленого вапна для виплавки сталі. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Установка для виплавки сталі в конверторах з використанням гарячого вапна, що включає конвертор, систему забору конверторних газів та їх допалювання, апарат для охолодження конверторних газів, виконаний у вигляді завантажувального вузла з механізмом завантаження вихідного вапняку, систему відводу охолоджених конвертерних газів, футеровану піч, систему підведення гарячих конвертерних газів, розвантажувальний вузол з механізмом вивантаження обпаленого вапна, димосос з обладнанням регулювання швидкості відсмоктування конверторних газів, яка відрізняється тим, що система забору конверторних газів та їх допалювання виконана у вигляді обладнання забору конверторних газів і тракту гарячих конверторних газів, які вільно зчленовані один з одним, причому обладнання забору конверторних газів оснащене механізмом його підйому/опускання й механізмом підйому/опускання кришки цього обладнання, зблокованими з механізмом підйому/опускання кисневої фурми, при цьому футерована піч апарата для охолодження конверторних газів виконана горизонтальною, система завантаження гарячого обпаленого вапна в конвертор складена з механізму вивантаження гарячого обпаленого вапна й поворотного жолоба, а обладнання регулювання швидкості відсмоктування конверторних газів - з електродвигуна з вузлом частотного регулювання числа обертів вказаного електродвигуна, крім цього установка оснащена завантажувальним бункером вихідного вапняку. 4 UA 97913 C2 5 UA 97913 C2 Комп’ютерна верстка І. Скворцова 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 6