способ выплавки чугуна

Формула изобретения

Способ выплавки чугуна, включающий загрузку шихты с введением в нее шлака производства ферросилиция, отличающийся тем, что шлак производства ферросилиция, крупностью 20 - 100 мм, с содержанием металлического кремния 7 - 15% и железа 25 - 40%, загружают совместно с коксом в центральную зону доменной печи в количестве 5 - 45 кг/т чугуна.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности, к выплавке передельного чугуна в доменных печах.

Известен способ получения высококремнистого чугуна, включающий загрузку в доменную печь железорудных материалов, кокса и кремнийсодержащей добавки с содержанием кремния 35-60% в количестве 10-30 кг/т чугуна 3-5 прослойками с чередованием их железорудными материалами [1].

Недостатком указанного способа являются значительные колебания содержания кремния в выплавляемом чугуне, достаточно высокий расход кокса и низкая производительность доменной печи. Фракционный состав и зоны выгрузки шлака ферросилиция на поверхность колошника в данном способе не регламентируются, что также ухудшает показатели доменной плавки и увеличивает себестоимость чугуна.

Известен также способ получения высококремнистого чугуна с введением в шихту в процессе загрузки кремнийсодержащих добавок, в качестве последних используют шлак производства ферросилиция с содержанием кремния 20-30% в количестве 50-100 кг/т чугуна [2].

Недостатком этого способа является окисление кремния в шахте печи кислородом окислов железа, перевод кремния в шлак и увеличение расхода кокса.

Задачей настоящего изобретения является снижение расхода кокса, увеличение производительности и получение стабильного качества выплавляемого передельного чугуна.

Поставленная задача достигается тем, что в способе выплавки чугуна, включающем загрузку шихты с введением в нее шлака производства ферросилиция, согласно изобретению шлак производства ферросилиция крупностью 20- 100 мм с содержанием металлического кремния 7-15% и железа 25-40% загружают совместно с коксом в центральную зону доменной печи в количестве 5-45 кг/т чугуна.

Практика работы доменных печей свидетельствует о том, что центральная зона горна доменной печи из-за относительного дефицита физического тепла и активного восстановителя загромождается недовосстановленной закисью железа. Это значительно ухудшает дренажную способность горна, ровность схода шихты, снижает интенсивность процесса плавки и производительность печи, увеличивает удельный расход кокса. Шлак производства ферросилиция представляет собой смесь силикатов, корольков сплава ферросилиция и карбида кремния, содержание металлического кремния достигает 15%, железа - 40%. Известно [3, 4], что за пределами окислительной зоны (в центральной зоне горна печи) металлический кремний является более активным, чем углерод, восстановителем железа из закиси, т.к. реакция восстановления (Si + 2FeO ---> SiO₂ + 2Fe) идет с большим выделением (+78990 ккал) тепла, а при прямом восстановлении углеродом (C + 2FeO ---> SiO₂ + 2Fe) - поглощением тепла (-37930 ккал). Загрузка шлака производства ферросилиция совместно с коксом в центральную (относительно низкотемпературную) зону доменной печи обеспечит максимальный контакт его металлического кремния с твердым и газообразным восстановителем, устранит его окисление и повысит в центральной зоне горна активность химических и тепловых процессов. При этом, в значительной степени улучшится дренажная способность горна доменной печи, ровность схода шихты и увеличится интенсивность процесса плавки при снижении удельного расхода кокса.

При вводе шлака ферросилиция менее 5 кг/т чугуна с содержанием металлического кремния 7-15% затраты тепла на его расплавление и переход в чугун превышают снижение расхода кокса, а при расходе более 45 кг/т чугуна отмечалось увеличение расхода кокса и снижение производительности доменной печи.

В процессе исследований установлено, что использование шлака ферросилиция с размером кусков менее 20 мм (более 10%) нарушало газодинамику процесса вследствие повышения перепада давлений дутья в столбе шихтовых материалов, крупностью более 100 мм (более 10%) приводило к неполному усвоению его в горне доменной печи, что вызывало, при больших его расходах, загромождение горна и, как следствие, перерасход кокса и снижение производительности печи.

Экспериментально доказана целесообразность загрузки в центральную зону доменной печи шлака ферросилиция крупностью 20-100 мм в количестве 5-45 кг/т чугуна. Загрузка шлака ферросилиция данного фракционного состава в центральную зону позволяет сохранить стабильным газодинамический режим при изменяющейся интенсивности плавки.

Пример. Предлагаемый способ доменной плавки осуществлен на доменной печи, полезным объемом 2000 м³, выплавляющей передельный чугун. Согласно заявляемого способа в шихту вводили 25 кг/т чугуна шлака ферросилиция крупностью 20-100 мм (86,9%) с содержанием кремния 14,2% и железа 35,1%, который предварительно дробили и отсевали из него фракции менее 20 мм и более 100 мм. Перед загрузкой шлака ферросилиция в печь определяли его химический состав, механическую прочность и другие показатели (см. таблицу 1) и устанавливали его расход в подачу равным 500 кг. После взвешивания железорудной части шихты, флюса, кокса и добавок, шлак ферросилиция по специальной программе набирался в скип под кокс и распределялся в центральную зону поверхности колошника роторным распределителем шихты на радиусы выгрузки 4-0 (при укладке шихтовых материалов по девяти кольцевым зонам). Количество загружаемого шлака ферросилиция крупностью 20-100 мм изменяли от 5 до 45 кг/т чугуна, содержание в нем металлического кремния и железа колебалось в пределах 7-15%, железа 25-40%.

Из анализа результатов работы доменной печи (таблица 2) следует, что при увеличении расхода шлака ферросилиция в доменную шихту от 5 до 45 кг/т чугуна, фактический удельный расход кокса в исследуемых периодах уменьшался с 462,1 кг/т (способ по прототипу) до 440,4 кг/т (расход шлака ферросилиция 25 кг/т чугуна), а приведенный к условиям базового периода (I) до 441,6 кг/т чугуна.

Результаты промышленных плавок по предлагаемому способу - основные технико-экономические и качественные показатели плавок: производительность, расходы кокса и природного газа, содержание в чугуне кремния и серы - приведенные в таблице 2 свидетельствуют о том, что при повышении производительности печи и снижении удельного расхода кокса качество получаемого передельного чугуна стабильно по содержанию серы, с уменьшением среднего ее содержания на 0,01-0,02% (абс).

Предлагаемый способ доменной плавки промышленно применим на доменных печах всех металлургических предприятий России, не требует капитальных затрат и обеспечивает получение передельного чугуна с низкой себестоимостью.