CZ144882A3

CZ144882A3 - Process for increasing scrap charge when producing steel

Info

Publication number: CZ144882A3
Application number: CS821448A
Authority: CZ
Inventors: Karl Dr-Ing Brotzmann
Original assignee: Maximilianshuette Eisenwerk
Priority date: 1978-09-07
Filing date: 1982-03-03
Publication date: 1995-04-12
Also published as: CZ279926B6; DE2838983C3; DE2838983A1; DE2838983B2

Description

(72) Brotzmann Karl dr.-ing., Sulzbach-Rosenberg, DE;(72) Brotzmann Karl Dr-Ing., Sulzbach-Rosenberg, DE;

(54) Způsob zvýšení vsázky šrotu při výrobě oceli (57) Zvýšení podílu šrotu při zkujňování oceli v konvertoru, případně výroby oceli pouze ze šrotu či jiných pevných železonosných látek, při kterém se současně přivádí kyslík shora a spodem a podstatná část struskotvorných látek se přivádí pod povrch taveniny, spočívá v tom, že se kyslík dmýchá shora z odstupu alespoň 2 m nejméně jedním volným paprskem směrovaným na povrch taveniny a do taveniny se současně přivádí uhlík obsahující paliva.(54) Method of increasing scrap scrap in steel production (57) Increasing the proportion of scrap when refining steel in the converter, or making steel only from scrap or other solid iron-bearing substances, where oxygen is simultaneously supplied from above and below and a substantial part of slag-forming substances below the melt surface, the oxygen is blown from above from a distance of at least 2 m by at least one free jet directed at the melt surface and the carbon-containing fuel is simultaneously fed to the melt.

JUDr. íiíiloš VŠETEČKA advokátJUDr. Lawyer

120 00 PRAHA 2, Hálkova 2120 00 PRAGUE 2, Halkova 2

CO σCO σ

oO

CZX oCZX o

W- 82.W- 82.

Způsob zvýšení vsázky šrotu při výrobě oceliMethod for increasing scrap charge in steel production

Oblast technikyTechnical field

Vynález se týká způsobu zvýšení vsázky šrotu při výrobě oceli v konvertoru za přivádění paliva, obsahujícího uhlík.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method for increasing scrap charge in the production of steel in a converter by supplying carbon-containing fuel.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Při výrobě oceli v konvertoru se k tavení šrotuIn the production of steel in the converter is to melt scrap

S . v .S. v.

využívá tepelná energie, vzniklý oxidací látek, jež jsou přimíšeny v surovém železu. Množství šrotu závisí tedy v podstatě na složení surového železa a na použité technice zkujňování, tedy například na tom, zda se kyslík přivádí dmyšnou na hladinu kovové lázně, nebo zda se do lázně dmychá tryskami ve dnu konvertoru. Protože šrot je obvykle levnější, než surové železo, vyráběné ve vysoké peci, je snaha vsázet co nejvíce šrotu, aby se výroba oceli zhospodárnila. Zvýšení podílu šrotu ve vsázce přes obvyklé množství vyžaduje, aby se do konvertoru přivádělo přídavné teplo.it uses thermal energy generated by the oxidation of substances that are admixed in pig iron. The amount of scrap thus depends essentially on the pig iron composition and on the refining technique used, for example whether the oxygen is fed to the surface of the metal bath or is blown into the bath by nozzles in the bottom of the converter. Since scrap is usually cheaper than pig iron produced in a blast furnace, there is an effort to charge as much scrap as possible to make the steel production economical. Increasing the proportion of scrap in the feed over the usual amount requires additional heat to be supplied to the converter.

Jednou z možností je předehřívání šrotu. Jinou možností je přivádět do taveniny vhodné palivo. Je známo množství různých způsobů, jak zvýšit energetickou hladinu taveniny přiváděním látek, obsahujících uhlík.One option is to preheat scrap. Another possibility is to supply a suitable fuel to the melt. A number of different ways are known to increase the energy level of the melt by supplying carbonaceous substances.

V železné tavenině lze využít pouze teplo, vzniklé vytvořením oxidu uhelnatého z uhlíku, obsaženého v přivá2 děném palivu. Podíl vodíku, obsažený například v uhlí, opustí železnou taveninu jako plyn, aniž reaguje s kyslíkem. Vlivem této termodynamické rovnováhy železné taveniny je tepelně technická účinnost_{ vztažená na úplné spálení paliva na oxid uhličitý a vodní páru^poměrně nízká.In the iron melt, only the heat generated by the formation of carbon monoxide from the carbon contained in the supplied fuel can be utilized. A proportion of hydrogen, for example contained in coal, leaves the iron melt as a gas without reacting with oxygen. Due to this thermodynamic equilibrium of the iron melt, the thermal technical efficiency ₍ relative to complete combustion of the fuel to carbon dioxide and water vapor) is relatively low.

Podle druhu uhlí je tepelná účinnost mezi 7 až 12 %, při použití čistého uhlíku činí 17 %. Ke zvýšení vsázky šrotu o 1 t nad chladící množství nutno vsadit cca 500 kg uhlí o výhřevnosti 29 000 J/kg, což odpovídá účinnosti ccaDepending on the type of coal, the thermal efficiency is between 7 and 12%, when using pure carbon it is 17%. To increase the scrap charge by 1 tonne above the cooling amount, it is necessary to charge approx. 500 kg of coal with a calorific value of 29 000 J / kg, which corresponds to an efficiency of approx.

%. Koksu stačí vsadit pouze 300 kg, z čehož vyplývá tepelná účinnost cca 17 %. Z tohoto poměrně malého využití tepelné energie přiváděného paliva vyplývá poměrně malý hospodářský zájem na zvyšování vsázky šrotu. Náklady na přiváděné palivo jsou při této účinnosti přibližně stejné, jako náklady na tavení šrotu v obloukové peci a ve srovnání s náklady na výrobu se nedosáhne žádné větší výhody šrotu ve srovnání s vysokopecním surovým železem. Další nevýhodou vsázce zvýšení podílu šrotujje prodloužení doby tavby a zkujňování vsázky, což snižuje výrobní kapacitu konvertoru.%. Only 300 kg of coke is sufficient, resulting in a thermal efficiency of about 17%. This relatively low utilization of the thermal energy of the supplied fuel implies a relatively low economic interest in increasing the scrap charge. At this efficiency, the fuel feed costs are about the same as the cost of melting scrap in an arc furnace, and no major scrap advantage over the blast furnace pig iron compared to the production cost. A further disadvantage of the charge increase in scrap is an increase in the melting time and refining of the charge, which reduces the production capacity of the converter.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Úkolem vynálezu je vytvořit způsob přivádění tepla při výrobě oceli v konvertoru, umožňující hospodárně zvýšit podíl šrotu ve vsázce.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method of supplying heat in the production of steel in a converter, which makes it possible to economically increase the proportion of scrap in the charge.

Uvedený úkol, totiž zvýšení vsázky šrotu při výrobě oceli v konvertoru, při kterém se současně přivádí kyslík shora a spodem a podstatná část struskotvorných látek se přivádí pod povrch taveniny, byl vyřešen tak, že se kyslík dmýchá shora z odstupu alespoň 2 m jedním nebo několika volnými paprsky, směrovanými na povrch taveiny a do taveniny se přivádí uhlík obsahující paliva.That is to say, increasing the scrap charge in the production of steel in a converter in which oxygen is simultaneously supplied from above and below and a substantial part of the slag-forming substances is supplied below the melt surface by solving oxygen from above from a distance of at least 2 m The carbon-containing fuels are supplied by free beams directed to the surface of the melt and into the melt.

Výhodně se podle vynálezu kyslík přivádí na hladinu i pod hladinu železné taveniny rovným dílem.Advantageously, according to the invention, oxygen is supplied to the surface even below the level of the iron melt in an even portion.

Kyslík se dmychá na hladinu železné taveniny bočními tryskami ve stěnách konvertoru, umístěnými nad čepem konvertoru a to nejméně 2 m nad klidnou hladinou železné taveniny v nově vyzděném konvertoru. Tyto trysky jsou nasměrovány tak, že vystupující paprsek kyslíku směřuje na střed hladiny železné taveniny aniž se dotýká stěn konvertoru. Boční trysky, obdobně jako trysky ve dně konvertoru, jsou složeny ze dvou do sebe zasunutých trubek^přičemž vnější mezerou se k ochraně trysek přivádějí uhlovodíky v množství o,5 až 3 % timychaného množství kyslíku.Oxygen is blown to the surface of the iron melt by side nozzles in the converter walls, located above the converter pin and at least 2 m above the still level of iron melt in the newly bricked converter. These nozzles are directed so that the projecting oxygen beam points to the center of the iron melt level without touching the converter walls. The side nozzles, like the nozzles in the bottom of the converter, are composed of two tubes inserted in each other, with hydrocarbons in the amount of 0.5 to 3% of the oxygen to be bubbled through the outer gap to protect the nozzles.

Tato dráha je ve srovnání s dosavadními technikami dmýchání neobvykle veliká a zaručuje v souvislosti s dmýcháním struskotvorných látek pod povrch taveniny odpovídajícím způsobem dlouhou nasávací dráhu. Tato nasávací dráha zaručuje, že horké spaliny z dodatečného spalování neopouštějí (kontaktu sj konvertor, ale nejprve se přivádějí dostaveni not;, TímtoThis path is unusually large compared to the prior art blowing techniques and guarantees a correspondingly long suction path in relation to the blowing of slag-forming substances below the melt surface. This suction path ensures that the hot flue gases do not leave the afterburner (contact with the converter but first the note adjustments are fed;

V způsobem se dosáhne podstatného zlepšení tepelné bilance.In the process, a significant improvement in the heat balance is achieved.

Způsob podle vynálezu je možno provádět i tak, že kyslík se dmychá na hladinu železné taveniny dmyšnou a pod hladinu železné taveniny se přivádí tryskami. To je účelné zejména tehdy, když konvertor je dmyšnou již opatřen. Vzdálenost mezi výstupním otvorem dmyšny a hladinou železné taveniny se volí obdobně, jako v předešlém případě a bývá větší jak 2 m. Přitom paprsek dmychaného kyslíku musí směřovat na hladinu železné taveniny a nesmí se dotýkat stěn konvertoru.The process according to the invention can also be carried out in such a way that the oxygen is blown to the surface of the iron melt and blown below the surface of the iron melt by means of nozzles. This is particularly useful when the converter is already provided with a lance. The distance between the lance outlet and the iron melt level is chosen similarly as in the previous case and is usually greater than 2 m. The blowing oxygen jet must be directed to the iron melt level and must not touch the converter walls.

Vynález směřuje k tou, vytvořit v konvertorovém prostoru nad taveninou takové podmínky, při nichž volný paprsek nasává odpadní plyny, obsahující oxid uhelnatý, který spálí a dopraví k povrchu lázně. To nečiní potíže, pokud struska na tavenině zachovává obvyklou, nepěnící podobu. Teprve, když vlivem zkujňování podstatně poklesneThe invention aims to create conditions in the converter space above the melt in which the free jet sucks off the flue gases containing carbon monoxide, which burns and transports to the bath surface. This is not a problem if the slag on the melt retains its usual, non-foaming form. Only when it falls substantially due to refining

struska. Tato pěna se rozpíná do prostoru konvertoru a obklopí volný paprsek. Tím volný paprsek ztrácí svůj účinek, protože příčná výměna plynu je znemožněna. Mimo to zpěněná struska izoluje a stíní volný paprsek a znemožňuje tak přenášení tepla do taveniny.slag. This foam expands into the converter space and surrounds the free beam. As a result, the free jet loses its effect because the transverse gas exchange is prevented. In addition, foamed slag insulates and shields the free beam, preventing heat transfer to the melt.

Způsob podle vynálezu vytváří podmínky pro příčný pohyb a přenášení tepla získaného dodatečným spalováním do taveniny dvěma opatřeními. Především vytváří pro volný paprsek dostatečně dlouhou dráhu nad taveninou, během níž paprsek nasaje konvertorové odpadní plyny. Když konvertorové odpadní plyny jsou jednou strženy volným paprskem, dostanou \*ja se díky velké kinetické energir, hladinu taveniny, pokud takový paprsek není obklopen pěnovou struskou, takže není vyfukován do plynného prostoru, ale do emulze, svořené plynem, š\ruskou a železem. Aby se tomu zabránilo, ^chá se v tomto případě kyslík pod hladinu taveniny spolu se struskotvornými látkami, j ej ichž úkolem j e zabránit vzniku pěnové strusky a zajistit, že proud plynu se pohybuje nad tekutou fází jako volný paprsek a může nasávat odpadní plyny 5^ .. .The process of the invention creates conditions for transverse movement and transfer of the heat obtained by post-combustion to the melt by two measures. In particular, it creates a sufficiently long path above the melt for the free jet, during which the jet sucks the converter waste gases. When the converter exhaust gases are once entrained with a free beam, they will reach the melt level due to the large kinetic energies, unless such a beam is surrounded by foam slag so that it is not blown into the gas space but into an emulsion entrapped by gas, Russian and iron. . In order to prevent this, oxygen is left below the melt level together with slag-forming substances to prevent the formation of foam slag and to ensure that the gas stream moves above the liquid phase as a free jet and can suck off the exhaust gases. ...

vystfpujici z taveniny.rising from the melt.

Aby byl vynález technicky zcela jasný, je třeba uvést, že volný paprsek je známý fyzikální jev, jehož znalost se předpokládá a který není předmětem vynálezu. Pod pojmem volný paprsek se zde rozumí o sobě známé vytvoření paprsku plynu, jak je zřejmé z odborné publikace - Verner Albrig Angewandte Strómungslehre , Verlag von Theodor Steinkopff, Dresden und Leipzig, 1962 , str. 328 - 330.In order to make the invention technically clear, it should be noted that the free beam is a known physical phenomenon, the knowledge of which is envisaged and which is not the subject of the invention. As used herein, the term "free jet" refers to the well-known formation of a gas jet, as is evident from the scientific publication Verner Albrig Angewandte Strömungslehre, Verlag von Theodor Steinkopff, Dresden and Leipzig, 1962, pp. 328-330.

Podle vynálezu se jako palivo obsahující uhlík přivádí kamenouhelný koks, hnědouhelný koks, uhlí různých jakostí a to buď jednotlivě, nebo ve směsi.According to the invention, coal-containing coke, brown-coal coke, coal of different grades, either individually or in a mixture, are supplied as carbon-containing fuel.

Zvláště výhodně se podle vynálezu jako palivo obsahující uhlík, přivádí jemná koksová drť.Particularly preferably, according to the invention, a fine coke pulp is supplied as the carbon-containing fuel.

Pro další zvýšení účinnosti způsobu se podle vynálezu jako palivo, obsahující uhlík, přivádí hořlavý prach, který se před přiváděním pod hladinu železné taveniny vysušuje.In order to further increase the efficiency of the process, according to the invention, a combustible dust is fed as carbon-containing fuel, which is dried before being fed below the level of the iron melt.

Způsob přivádění tepla při zkujnování oceli podle vynálezu má četné výhody.The method of supplying heat during refining of steel according to the invention has numerous advantages.

Při přivádění kyslíku ve stejném množství na hladinu železné taveniny i pod ní shoří podstatná část uhlíku na oxid uhličitý. Tím se podstatně zvýší tepelně technická účinnost přiváděného paliva ve srovnání se známými způsoby, kdy se palivo přivádí do železné taveniny, nebo se pomocí dmyšny dmýchá jen na hladinu železné taveniny. Při provádění způsojju^odle vynálezu obsahuj i odpadní plyny z konvertoru až 2Q% oxidu uhličitého. Tepelně technická účinnost přiváděΛ ného paliva stoupá až na 31 %, takže stačí asi 150 kg paliva na tunu šrotu, vsazeného nad obvyklé chladicí množství šrotu. Tento účinek se projeví zejména tehdy, když se palivo přivádí do železné taveniny ve formě prášku, unášeného nosným plynem, jako dusíkem, oxidem uhelnatým, případně metanem, případně zemním plynem nebo inertním plynem, například argonem.When oxygen is supplied in equal amounts to and below the level of the iron melt, a substantial part of the carbon burns to carbon dioxide. This considerably increases the thermo-technical efficiency of the supplied fuel compared to the known methods when the fuel is fed to the iron melt or is blown only to the level of the iron melt by means of a lance. In the process according to the invention, the waste gases from the converter also contain up to 20% carbon dioxide. The thermal efficiency of the fuel feed increases up to 31%, so about 150 kg of fuel per tonne scrap is placed above the usual scrap cooling amount. This effect is particularly pronounced when the fuel is supplied to the iron melt in the form of a powder entrained in a carrier gas such as nitrogen, carbon monoxide or methane, optionally natural gas or an inert gas such as argon.

Vlivem této skutečnosti se snižují náklady na přiváděné palivo, potřebné ke zpracování zvýšeného množství šrotu, asi na pouhou polovinu ve srovnání se známými způsoby.Due to this fact, the cost of the fuel feed required to process the increased amount of scrap is reduced by about half compared to the known methods.

Při použití způsobu podle vynálezu lze zvyšovat podíl v - . „ „ jC šrotu ve vsazce libovolně^takže' možno vsázet i pouze šrot. Zvláště výhodná je skutečnost, že při vsázce šrotu, jež činí 50 % hmotnosti hotové tavby, nevzniká žádné významné prodloužení doby tavby. Při vyšším podílu šrotu se doba tavby prodlužuje a při výhradním použití šrotu se tato doba asi zdvojnásobuje.When using the process according to the invention, the proportion in - can be increased. The scrap in the batch is arbitrary so that only scrap can be charged. It is particularly advantageous that no significant prolongation of the melting time occurs with the scrap charge, which is 50% by weight of the finished melt. With a higher proportion of scrap, the melting time increases and with the exclusive use of scrap, this time is about to double.

Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Možnosti užití způsobu přivádění tepla při výrobě oceli v konvertoru podle vynálezu jsou popsány v dále uvedených příkladech, avšak neomezují se jen na tyto příklady.The possibilities of using the heat supply method in the production of steel in the converter according to the invention are described in the examples below, but are not limited thereto.

Příklad 1Example 1

Jako porovnávací zkouška se do konvertoru o kapacitě 60 t vsadilo 18 t šrotu a 49 t surového železa o hmotnostním složení 3,5 % uhlíku, 0,7 % křemíku, 1 % manganu, 3 % fosforu, zbytek železo. Za dobu zkujňování, která činila cca 12 minyt se spotřebovalo 3 000 m^ kyslíku, přičemž časová frekvence taveb činila 35 minyt.To odpovídá hodinové spotřebě kyslíku 15 000 až 18 000 m\ vždy měřeno za normálních podmínek. Přiváděný kyslík byl rozváděn rovnoměrně mezi 10 trysek ve dně konvertoru.As a comparative test, 18 t of scrap and 49 t of pig iron weighing 3.5% by weight of carbon, 0.7% of silicon, 1% of manganese, 3% of phosphorus, and the remainder of iron were charged into a 60t converter. Over a refining time of about 12 m < 3 >, 3,000 m < 3 > of oxygen was consumed, with a melting time of 35 m < 3 >. The supplied oxygen was distributed evenly between the 10 nozzles in the bottom of the converter.

Příklad 2 * Další zkouška byla provedena s využitím způsobu podleExample 2 * A further test was performed using the method of

I vynálezu. Do téhož konvertoru se vsadilo 34 t šrotu a 33 t surového železa o stejném složení, jako v předcházejícím případě. Při zkujňování se přiváděl kyslík v množství 10 000 m³ za normálních podmínek za hodinu tryskami ve dnu konvertoru a přibližně totéž množství kyslíku se dmychalo dvěma bočními tryskami ve formě volného paprsku. Souběžně s tím se tryskami ve dnu konvertoru přiváděl práškový koks v množství 180 kg/minc/i^Při zkujňování trvajícím asi 18 minyé^ což odpovídá frekvenci taveb 40 minuse do konvertoru přivedlo 6 000 m kyslíku za norm. podmínek a 3 200 kg koksu. Hmotjost odpíchnuté tavby činila 60 t ocele a ocel měla hmotnostní složení : 0,03 % uhlíku, 0,1 % manganu,I of the invention. The same converter was charged with 34 tons of scrap and 33 tons of pig iron of the same composition as in the previous case. During refining, oxygen was supplied in an amount of 10,000 m ³ under normal conditions per hour through the nozzles in the bottom of the converter, and approximately the same amount of oxygen was blown through the two free-jet side nozzles. In parallel, powdered coke at 180 kg / min / min was fed through the nozzles in the bottom of the converter. At a refinement lasting about 18 min. conditions and 3200 kg of coke. The weight of the tapped melt was 60 tonnes of steel and the steel had a weight composition of: 0.03% carbon, 0.1% manganese,

0,025 % fosforu, zbytek železo, což je složení obvykle v konvertoru dosahované.0.025% phosphorus, the remainder iron, which is the composition usually achieved in the converter.

Příklad 3Example 3

Třetí tavba byla vyrobena jen ze šrotu, bez přídavku surového železa. Bylo vsazeno 67 t šrotu ve dvou dávkách. Tento šrot se předehřál spálením 25 litrů oleje na tunu šrotu. Po 10 minfpředehřívání se začalo s přiváděním práškového koksu a množství dmychaného kyslíku se zvýšilo ze stechiometrického množství pro spalování oleje na množství potřebné pro zkujňování, přičemž se kyslík začal dmychat ve formě volného paprsku tryskami nad hladinou vsázky. Předehřívání i zkujňování trvalo celkem 50 min, n^čež se vsázka odpíchla. Spotřeba paliva činila 25 litrů oleje a 65 kg koksu na tunu šrotu.The third melt was made of scrap only, without the addition of pig iron. There were 67 tons of scrap in two batches. This scrap was preheated by burning 25 liters of oil per tonne scrap. After 10 minutes of preheating, powdered coke was started and the amount of blown oxygen increased from the stoichiometric amount to burn the oil to the amount needed for refolding, while the oxygen started to blow in the form of a free jet through the nozzles above the feed level. Preheating and refining took a total of 50 min before the batch was tapped. Fuel consumption was 25 liters of oil and 65 kg of coke per tonne scrap.

Wíeš YŠEíc&CA aev-KáiWíeš YŠEíc & CA aev-Kai

120 00 PRAHA 2. K&teva 2120 00 PRAGUE 2. K & keva 2

PATENTOVÉ NÁROKY ’PATENT CLAIMS ’

Claims

1. A process for increasing the scrap charge in the production of steel in a converter, wherein oxygen is simultaneously supplied from above and below and a substantial part of the slag-forming substances is supplied below the melt surface, characterized in that oxygen is blown from above The fuel-containing carbon is supplied to the melt.

Method according to claim 1, characterized in that the oxygen is supplied to the surface even below the level of the iron melt with an equal portion.

Method according to Claims 1 and 2, characterized in that coal-containing coke, lignite coke, graphite, coal of different qualities are supplied as carbon-containing fuel, either individually or in a mixture.

Method according to claims 1 to 3, characterized in that fine coke pulp is supplied as the carbon-containing fuel.