» » Резервы улучшения теплового баланса
15.01.2015

Резервы улучшения теплового баланса конвертерной плавки заключены либо в увеличении вносимого физического и химического тепла, либо в снижении расходных статей.
Первое достигается путем повышения теплосодержания или скрытой теплоты жидкого чугуна и скрапа, внесением тепла извне и повышением теплового к.п.д. агрегата. Второе достигается путем уменьшения потерь лучистой теплоты конвертера и сокращением по возможности материалов, имеющих высокую эффективность охлаждения.
Специфика работы ряда заводов и существующая разница в ценах на чугун и скрап требуют более высокого содержания последнего в шихте конвертерной плавки. Поэтому все мероприятия, связанные с улучшением теплового баланса, направлены на увеличение доли лома. Практическое применение нашли следующие приемы:
1. Повышение температуры заливаемого в конвертер жидкого чугуна.
2. Использование окситопливных фурм, которые вместе с кислородом позволяют подавать в конвертер твердое, жидкое или газообразное топливо, служащее дополнительным источником тепла для расплавления скрапа.
3. Предварительный подогрев лома.
Лом можно подогревать вне конвертера или в конвертере теплом от сжигания кусковых и порошкообразных углей, природного газа, мазута. Возможное увеличение расхода лома зависит от степени его нагрева:
Резервы улучшения теплового баланса

Нагрев лома свыше 600°С нецелесообразен, так как в этом случае часть лома расплавляется, что приводит к снижению эффективности его нагрева.
Общим недостатком всех способов подогрева лома в конвертере является снижение стойкости футеровки, увеличение содержания серы в металле.
4. Ввод в шихту добавок, при окислении которых выделяется большое количество тепла (уголь, кокс, карбид кальция и т.д.).
5. Дожигание CO в полости конвертера.
В отходящих газах заключен значительный запас потенциальной химической энергии - при сжигании 1 м CO до CO2 выделятся 12,65 МДж тепла. Эти возможности эффективно могут быть использованы с применением двухъярусных фурм. Подобные фурмы с 6-8 соплами второго яруса (для дожигания CO) широко апробированы на 130-т конвертерах с получением позитивных результатов. Однако из-за снижения стойкости футеровки двухъярусные фурмы распространения не получили.
Значительные возможности по увеличению степени дожигания CO появились при комбинированной продувке.
6. Качество извести и её нагрев.
Для оптимизации тепловой работы конвертеров важно минимально сократить содержание в извести недопала, прямо пропорционально которому возрастают затраты тепла на её ассимиляцию.
Резервы улучшения теплового баланса

где qизв - охлаждающий эффект извести, кДж/кг; CaCO3 - содержание в извести недопала,%; а и b - постоянные величины.
Определенные позитивные результаты могут быть достигнуты в случае нагрева извести. Увеличение доли лома (Gл) при повышении температуры извести на ΔТи с учетом снижения расхода чугуна составит:
Резервы улучшения теплового баланса

где Си - теплоемкость извести, кДж/кгК; mи - расход извести на 100 кг металлошихты; qл - охлаждающий эффект лома, кДж/кг (-1400 кДж/кг); Qизб -избыточное тепло, кДж.
Расчеты с использованием формулы 3.72 показывают, что нагретая до 1000°C известь с её расходом 60-80кг/т вносит тепло, достаточное для повышения расхода лома на 28-38 кг/т или 57кг/т при переделе фосфористых чугунов с расходом извести 120 кг/т (рис. 3.52).
Резервы улучшения теплового баланса

Реализация способа подогрева извести на практике сопряжена с большими трудностями. Практически это осуществляется при некоторой модернизации известковообжигательных печей для обеспечения выдачи продукта при температуре обжига, нагревом извести непосредственно у конвертеров отходящими газами или в специальных печах, работающих на малосернистом топливе.
7. Технология плавки с передувом.
Суть данной технологии заключается в том, что металл продувают до низких содержаний углерода с последующим его науглероживанием при выпуске плавки. К преимуществу такой технологии относят повышение доли лома в шихте. Однако она не лишена ряда существенных недостатков:
- увеличение потерь железа в виде бурого дыма в 2 и более раза и в 1,5 раза со шлаком в виде оксидов;
- снижение выхода годного;
- значительная переокисленность ванны, что приводит к повышенному расходу ферросплавов.
8. Снижение потерь тепла путем улучшения организации производства, уменьшения продолжительности простоев и т.п. Перспективным является организация подогрева лома с использованием тепла отходящих газов.
Следует отметить, что использование лома имеет и свои недостатки. Его завалку осуществляют в начале плавки, в то время как выделение тепла происходит в течении всей продувки. В связи с этим начало плавки получается «холодным». Кроме того, его охлаждающее воздействие не затрагивает непосредственно зоны максимальных температур - подфурменной реакционной зоны.
В связи с этим наиболее целесообразной следует считать практику охлаждения плавки металлическим ломом с регулированием температуры выпуска стали небольшими присадками сыпучих охладителей.