способ доменной плавки

Формула изобретения

Способ доменной плавки, включающий загрузку в печь железорудной части шихты, кокса, флюсов, шлаков кислородно-конвертерного производства, выделенных из конвертерного шлака скрапа металлического и металлсодержащей составляющей, отличающийся тем, что скрап металлический загружают в периферийное сечение печи, не допуская его загрузку в промежуточную зону.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к доменному производству, а именно к способам утилизации конвертерного шлака.

Известен способ доменной плавки, включающий загрузку в печь железорудной шихты, кокса, добавок и шлаков кислородно-конвертерного производства в количестве до 500 кг/т чугуна совместно с рудной составляющей шихты [1].

Недостатком известного способа доменной плавки является то, что способ не обеспечивает возможности получения максимальной эффективности, в частности снижения расхода кокса, от загрузки конвертерного шлака в доменные печи и особенно его металлсодержащей составляющей.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ доменной плавки, включающий раздельную загрузку в печь конвертерного шлака и выделенной из шлака металлсодержащей составляющей, причем конвертерный шлак загружают в доменные печи, работающие с максимальным использованием в шихте сырого флюса, а металлсодержащую составляющую загружают в доменные печи, работающие с наиболее высокой степенью прямого восстановления. Кроме того, конвертерный шлак смешивают с малоофлюсованной частью шихты, например рудой или неофлюсованными окатышами, а металлсодержащую составляющую смешивают с наиболее окисленными и трудновосстановимыми материалами либо загружают в сечения печи с максимальным содержанием СО₂ в колошниковом газе [2].

Недостатком известного способа доменной плавки является то, что способ не обеспечивает возможности получения максимальной эффективности, в частности ровного хода доменной печи и максимального снижения расхода кокса, от загрузки в доменные печи выделенного из конвертерного шлака скрапа металлического (СМ) с содержанием железа до 95%. Загрузка СМ по обычной системе загрузки железосодержащих материалов в промежуточную зону колошника печи нарушает ровный ход печи, приводит к росту перепада давления в печи из-за того, что СМ создает дополнительные твердые "пробки" в массе размягченного материала (зоне "когезии"), т.к. куски СМ размягчаются при более высоких температурах, чем оксидная шихта (оксиды металла и шлака) и имеют малый диапазон размягчения-плавления.

Ставится задача повышения ровности хода печи и снижения расхода кокса в доменной плавке за счет оптимальной загрузки по сечениям колошника печи скрапа металлического.

В связи с изложенным поставленная задача достигается тем, что способ доменной плавки, включающий загрузку в печь железорудной части шихты, кокса, флюсов, шлаков кислородно-конвертерного производства, выделенных из конвертерного шлака скрапа металлического и металлсодержащей составляющей, имеет существенные отличия, заключающиеся в том, что скрап металлический загружают в периферийное сечение печи, не допуская его загрузку в промежуточную зону.

Способ осуществляется следующим образом.

На дробильно-сортировочной фабрике конвертерные шлаки (КШ) из отвалов или текущего выхода дробят и сортируют на фракции с выделением: скрапа металлического (СМ до 95% Fe), металлсодержащей составляющей - шлак обогащенный (ШО до 45% Fe) и минеральной составляющей конвертерного шлака (собственно КШ до 10% Fe). На колошник доменной печи загружают железорудные материалы: агломерат (А), окатыши (О), железную руду (ЖР), например, по системе АААА КККК, или ААОА КККК, или АА(ЖР)А КККК и т.д.; флюс, изменением количества которого регулируют основность шлака; кокс; конвертерный шлак; конвертерный шлак обогащенный и скрап металлический. В горн доменной печи подают через воздушные фурмы комбинированное дутье. Из горна выпускают жидкие продукты плавки - чугун и шлак. Для того чтобы СМ не создавал дополнительных осложнений в зоне жидкопластичного состояния материалов в печи его надо грузить в печь не как обычные железорудные материалы (агломерат, окатыши) в промежуточную зону колошника печи, а только на периферию, применяя, например, системы загрузки (СМ)ААА KKKK В этих зонах СМ, расплавляясь в узком диапазоне температур, не создает высокой зоны размягчения - плавления и соответственно сопротивления проходу газов. Он ведет себя как металл в вагранке. Одновременно повышается проницаемость промежуточной зоны столба шихты.

С целью оценки ожидаемых показателей применения СМ в конкретных условиях КГГМК "Криворожсталь" выполнили серию расчетов по методике А.Н.Рамма [3] с дополненной оценкой себестоимости чугуна.

В ходе расчетов производили вариацию расхода скрапа металлического, бедной железной руды и расходов природного газа и кислорода. Показатели базового периода рассчитаны по фактическим данным о работе ДП №1 КГГМК "Криворожсталь" в мае 2003 г.

В табл.1 даются показатели при вводе скрапа вместо агломерата и окатышей. Ожидается снижение расхода кокса до 441...384...328 кг/т и рост производительности при вводе скрапа соответственно 208, 416 и 624 кг/т. Себестоимость чугуна снизится соответственно на 37...62...87 грн/т.

Таблица 1. Расчетные показатели работы доменной печи №1 с добавкой в шихту разного количества скрапа металлического (СМ)
	Периоды
Показатели плавки	Базовый	CM 208 кг/т	CM 416 кг/т	CM 624 кг/т
Расходы, кг/т чугуна:
Агломерат КГГМК	1419	1440	1081	721
Агломерат НКГОК	173	-	-	-
Окатыши	138	-	-	-
Железная руда	17	15	11	7
Конверт. шлак обогащенный (КШО)	26	-	-	-
Скрап металлический (СМ)	17	208	416	624
Известняк	55	13	2	0
Кокс	500	441	384	328
Антрацит	43	38	33	28
Отсев твердого топлива	35	30	27	23
Дутье, м3 /т	1543	1361	1188	1015
Природный газ, м3/т	113	100	87	74
Технологические показатели:
Суточная производительность, т	2046	2330	2682	3161
Температура дутья, °С	990	990	990	990
Кислород в дутье, %	26,0	26,0	26,0	26,0
Выход шлака, кг/т чуг.	441	362	286	190
Степень прямого восстановления, %	35	35	35	35
Теорет. температура горения, °С	2026	2026	2026	2026
Количество колошник, газа, м 3/т	2082	1826	1588	1350
Состав кол. газа, %: CO2	15,0	13,8	12,0	9.7
СО	28,3	29,0	30,0	31,5
Н2	8,3	8,7	9,2	9,9
Теплотворность газа, кДж/м 3	4493	4613	4804	5063
Изм. себестоимости чугуна, грн./т	0	-37	-62	-87

Пример осуществления способа

На доменной печи объемом 1719 м³ (табл.2) провели испытания загрузки СМ по обычной системе загрузки как агломерат с окатышами в промежуточную зону печи (опытный период №1) и по предлагаемому способу (опытный период №2). В первом случае положительный эффект был в два раза ниже расчетного, а ход печи был не совсем ровным, а во втором случае показатели плавки значительно улучшились и приблизились к расчетным, ход печи был значительно ровнее, улучшилось использование химической и тепловой энергии газового потока.

Таблица 2. Основные показатели работы доменной печи №1 при использовании в шихте скрапа металлического (СМ) фракции 20-120 мм
	Периоды
Показатели	Базовый	Опытный №1		Опытный №2
Скрап металлический (СМ), кг/т чуг.	-	180		178
Среднесуточное производство, т/сут.	2346	2406		2606
Расход кокса, кг/т чуг.	528	506		483
Расход антрацита, кг/т чуг.	4	15	11
Интенсивность горения кокса, кг/м3 сут.	720	706	732
Дутье: расход, м 3/мин	2651	2644	2685
давление, кПа	223	223	224
температура, °С	984	972	982
Расход природного газа, м3 /т чуг.	107	111	107
Расход кислорода, м 3/т	166	175	167
Содержание О2 в дутье, %	28,0	28,8	28,1
Колошниковый газ: давление, кПа	103	103	103
температура, °С	367	310	293
содержание, % СО 2	16,9	16,5	17,5
СО	25,6	25,2	24,1
Н2	9,0	8,0	8,0
Состав чугуна, %: кремний	0,78	0,78	0,77
марганец	0,55	0,69	0,63
сера	0,023	0,021	0,021
фосфор	0,075	0,087	0,077
Основность шлака	1,20	1,21	1,21
Содержание Fe в рудной части шихты, %	54,6	58,4	58,4
Рудная нагрузка, т/т	3,75	3,81	3,81
Состав шихты, %: железная руда	1,5	2,0	2,0
агломерат КГГМК	85,5	75,0	75,0
окатыши СевГОК	13	13	13
скрап металлический	0	10	10
Расходы, кг/т чуг.: известняка	108	89	88
КШО	58	55	53
Вынос пыли (уловленной), кг/т	22	56	54

Высокий экономический эффект от ввода скрапа металлического при большой его цене (180 грн/т) объясняется тем, что он содержит малое количество шлакообразующих и не требует большого количества восстановителей и при правильной его загрузке можно при больших его расходах обеспечить ровный ход печи, снизить удельный расход кокса и увеличить производительность доменной плавки.

Литература

1. А.с. СССР №365384, МКИ С 21 в 3/02, 1973.

2. Патент Украины №49247 МКИ⁶ С 21 в 3/02, 2002.

3. Рамм А.Н. Современный доменный процесс. - М.: Металлургия, 1980. - 304 с.