способ ведения доменной плавки

Формула изобретения

Способ ведения доменной плавки, включающий загрузку в доменную печь железорудных материалов, кокса и флюсов, отличающийся тем, что загружаемый кокс предварительно делят на фракции +40 мм и +25 мм и в соотношении по массе 1: 2,5. ..3,0 загружают кокс фракции +40 мм в центр печи, а кокс фракции +25 мм - в рудный гребень и на периферию.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к доменному производству.

Известны способы работы доменных печей, предусматривающие применение двух видов кокса в доменном процессе. Способы заключаются в том, что в доменную печь одновременно с железорудной шихтой загружают два вида кокса различной реакционной способности и это позволяет снизить температуру в резервной тепловой зоне. Известен способ, предусматривающий использование в доменной плавке полуформованного или низкокачественного кокса в смеси с обычным. Ни один из этих способов не предусматривает экономии кокса и повышение производительности печи за счет гибкого регулирования осевого и периферийного потоков газа, улучшения газопроницаемости центра печи и столба шихтовых материалов в целом путем более эффективного распределения по сечению печи обычного кокса с фракционным составом +25 мм.

Из перечисленных технических решений наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому способу относится известный способ работы доменной печи [1], который включает загрузку в доменную печь железорудного сырья, флюса и кокса, который загружают, подмешивая его в слой рудной части шихты.

Недостатком известного способа является то, что он не позволяет повысить точность и оперативность регулирования газодинамики процесса плавки и степени использования газа, так как этот способ предусматривает предварительное смешивание кокса с железорудным сырьем.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение производительности печи и экономии кокса за счет улучшения радиального распределения газа и газопроницаемости центральной части столба шихтовых материалов.

Указанный технический результат достигается тем, что способ ведения доменной плавки включает загрузку в доменную печь железорудных материалов, флюсов, кокса, при этом загружаемый кокс предварительно делят на фракции +40 мм и +25 мм и в соотношении по массе 1:2,5...3,0 загружают кокс фракции +40 мм в центр печи, а кокс фракции +25 мм - в рудный гребень и на периферию.

Как показали результаты экспериментальных исследований (табл. 1), фракционный состав кокса изменяется в широких пределах по содержанию отдельных фракций в насыпной массе.

Колебания фракционного состава обычного кокса приводят к дестабилизации газодинамики плавки по сечению печи, которую не удается эффективно исправлять без потерь производительности печи и перерасхода кокса. Особенно чувствительной зоной печи по газодинамике является центральная отдушина и без гарантированного обеспечения ее достаточной газопроницаемости невозможно обеспечить ровный ход доменной плавки. Так, для решения этой задачи повышают прочность кокса, выполняют его механическую обработку и стабилизацию, сужают нижний и верхний пределы крупности. Однако эти мероприятия, как правило, дорогостоящие и технически сложные, что существенно ограничивает экономический эффект от их применения.

Увеличение же доли крупного кокса +40 мм в центре печи позволяет

1. Повысить газопроницаемость центра печи и обеспечить регулируемость площади центральной отдушины по всей высоте;

2. Уменьшить объем слабопроницаемого уплотненного столба сплавившихся материалов по центру горна ("тотермана");

3. Активизировать попадание большего количества фурменных газов в центральную часть низа печи:

4. Усилить тепловой поток и восстановительную способность фурменных газов в центральной части и вблизи рудного гребня по высоте всего столба материалов с уменьшением периферийных потерь отводом избыточного тепла от стен горна.

Перечисленные мероприятия позволяют повысить степень использования тепловой и восстановительной способности газов, снизить общие теплопотери и обеспечить большую сохранность футеровки горна печи.

Способ реализуется следующим образом.

До подачи на колошник доменной печи из всего кокса на шихтоподаче его часть пропускают через крупные сита для выделения фракций +40 мм. После этого в цикле подач чередуется выгрузка кокса, железорудного сырья и флюсов таким образом, что коксовые порции крупных фракций +40 мм выгружаются в центр печи, а коксовые порции обычных фракций +25 мм выгружаются в рудный гребень и на периферию.

Для реализации способа в системе весового дозирования на шихтоподаче предусматривается задание отношения массы крупного кокса +40 мм к массе обычного +25 мм для цикла их раздельных подач, как 1:2,5....3,0. Например, 10 т кокса крупной фракции +40 мм может загружаться в каждую 3-ю подачу цикла, а по 14 т обычного кокса +25 мм - в подачи 1 и 2.

При этом следят за перепадами давления в печи, характеризующими газодинамику процесса, и контролируют содержание CO₂ в колошниковом газе, характеризующее степень использования газа в доменной печи. Распределением крупных и мелких фракций кокса по радиусу колошника добиваются оптимального значения перепада давления, которому соответствует наилучшая степень использования газа при достижении необходимой производительности печи. При изменении заявляемого соотношения, например, за счет изменения доли отдельных классов крупности в насыпной массе кокса обычного фракционного состава в сторону 1: <2,5 повысится доля крупного кокса в центре печи при снижении его в рудном гребне, что приведет к центральному ходу, снижению общей степени использования газа и газопроницаемости периферии печи. При изменении этого соотношения за пределы 1:>3,0 снижается газопроницаемость центральной отдушины, что влечет за собой снижение количества дутья, развитие периферийного хода печи и уменьшение производительности. По данным практики и проведенным исследованиям обе эти технологические ситуации сопровождаются и перерасходом кокса.

Режим работы доменной печи по заявляемому способу ведения доменной плавки поддерживают на протяжении всего периода эксплуатации печи. Общий (суммарный по крупному и обычному коксу) расход кокса для поддержания соответствующего режима плавки в зависимости от кондиций чугуна, параметров железорудного сырья и комбинированного дутья определяют согласно технологической инструкции.

Таким образом, загрузка в доменную печь кокса, разделенного по фракциям +40 мм и +25 мм в соотношении по массе 1:2,5...3,0 (отношение крупного к обычному) позволяет повысить производительность печи и экономить кокс.

Пример практической реализации

Доменная печь объемом 5500 м³ выплавляет передельный чугун и работает с использованием обычного кокса следующего фракционного состава, %: +80=2,4, 60-80= 24,8; 40-60=43,5; 25-40=29,3. В печь загружают: агломерат - 1030 кг/т чугуна; окатыши -550 кг/т чугуна; металлодобавки - 29 кг/т чугуна; температура дутья -1200^oС, расход природного газа - 106 м³/т чугуна, содержание кислорода в дутье - 25,4%; расход дутья - 8000 м³/мин; общий перепад давления - 1,9 ати, содержание СO₂ в колошниковом газе - 19,4%; СО - 21,5%.

При реализации предлагаемого способа обычный кокс фракционного состава +25 мм предварительно разделили на две части по крупности на сите с отверстиями 40 мм в соотношении (по массе) 1:2,68 и крупный кокс загружают в центр печи, а обычный - в рудный гребень и на периферию. По мере перестройки газодинамики печи увеличилось содержание С02 в колошниковом газе до 20,1%, а содержание СО установилось на уровне 20,9% при том же перепаде давления.

При соблюдении заявляемого соотношения 1:2,5...3,0 по коксу печь работала ровно, производительность ее по чугуну возросла с 10000 до 10100 т/сутки, а удельный расход кокса снизился на 3 кг/т чугуна.

С целью проверки заявленного соотношения масс крупного и обычного кокса (1:2,5...3,0) на доменной печи в два этапа провели его изменение.

На первом этапе, изменив соотношение в сторону 1:2, получили технологическую ситуацию, когда снизилось содержание СО₂ в колошниковом газе до 18,5%, возрос удельный расход кокса на 6 кг/т чугуна и снизилась производительность печи с 10100 т/сутки до 9880 т/сутки.

На втором этапе, снизив долю крупного кокса, загружаемого в центр печи до соотношения 1:3,1, зафиксировали повышение перепада давления на 0,1 ати, снижение расхода дутья до 7750 м³/мин и производительности печи до 9200 т/сутки. Соответственно, возрос на 9 кг/т удельный расход кокса.

При восстановлении же соотношения до заявляемых пределов (1:2,5...3,0) наблюдались параметры режима работы доменной печи, близкие к максимально достижимым на используемом железорудном сырье и параметрах комбинированного дутья.

Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает регулируемую неравномерность структуры шихтового столба по сечению и вертикали, причем создание в центральной зоне доменной печи регулируемой газопроницаемой отдушины надежно обеспечивает возложенные на нее функции. Это способствует более рациональному распределению газового потока, повышению использования тепловой и химической энергии газов и, следовательно, приводит к увеличению производительности печи и снижению удельного расхода кокса.

Источник информации

1. Пат. 55-36044. Япония. Способ работы доменной печи 05.10.1974 г.