способ доменной плавки

Формула изобретения

Способ доменной плавки, включающий загрузку через колошник кокса, железорудных материалов и каменного угля, отличающийся тем, что загрузку осуществляют раздельными подачами кокса и смеси железорудных материалов с каменным углем в соотношении более 6 т железорудных материалов на 1 т каменного угля, при этом увеличивают массу коксовой подачи от минимально допустимой величины, определяемой из соотношения МПМП _Б·К_Б/(К_Б-У·КЗ), где МП, МП_Б - масса коксовой подачи соответственно в режимах с заменой кокса каменным углем и в базовом, т; К_Б - удельный расход кокса в базовом режиме, кг/т чугуна; У - количество поданного каменного угля на замену кокса, кг/т чугуна; КЗ - коэффициент замены кокса каменным углем, кг/кг, до максимальной величины коксовой подачи, обеспечивающей ровный ход и лучшие показатели работы печи.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к доменному производству, а именно к способам замены части кокса каменным углем.

Известен способ доменной плавки, включающий загрузку через колошник подач, состоящих из кокса, рудной части шихты и каменного угля при заданном массовом отношении угля к коксу, при этом загрузку подач с каменным углем производят с периодом от времени пребывания шихты в печи до величины произведения времени пребывания шихты в печи на отношение насыпных весов кокса и угля [1].

Недостатком известного способа доменной плавки является расстройство хода доменной печи из-за ухудшения газопропускной способности зоны жидкопластического состояния (зоны "когезии") при замене кокса углем. В зависимости от последовательности набора материалов на большой конус и опускания их в печь различают несколько способов (порядков) загрузки: совместная подача (циклическая загрузка), раздельная подача и расщепленная подача [2, с.187-189]. В настоящее время на доменных печах применяют циклическую систему загрузки, например 3ААКК42ККАА и т.д., т.е. слой кокса в столбе шихты образуется из двух скипов кокса. При замене части кокса углем уменьшается толщина коксовых слоев и соответственно площадь коксовых "окон" в зоне размягчения материалов. При этом загрузка угля не прибавляет площади "окон", так как уголь при повышении температуры растрескивается и дает много мелочи, которая в смеси с размягченными материалами непроницаема для газа. Это приводит к увеличению газодинамического напряжения в указанной зоне и соответствующему ухудшению условий газораспределения в печи, которые способствуют повышению затрат тепла и топлива, а также снижению производительности печи.

Ставится задача снизить расход кокса и увеличить производительность доменной плавки при замене максимально возможной части кокса углем путем установления рациональных параметров загрузки, которые обеспечат повышение газопроницаемости не только в слоях железорудных материалов, с которыми смешивают уголь, а и в зоне их размягчения с улучшением таким образом газораспределения и тепло-массообмена в печи.

Поставленная задача решается следующим образом.

В отличие от известного способа доменной плавки с загрузкой через колошник подач, состоящих из кокса, железорудных материалов и каменного угля, в предлагаемом способе предварительно печь переводят на загрузку раздельными подачами железорудных материалов и кокса с увеличением массы коксовой подачи от минимально допустимой величины, определяемой из соотношения: МПМП _Б·К_Б/(К_Б-У·КЗ), где МП, МП_Б - масса коксовой подачи соответственно в режимах с заменой кокса углем и в базовом, т; К_Б - удельный расход кокса в базовом режиме, кг/т чугуна; У - количество поданного угля на замену кокса, кг/т чугуна; КЗ - коэффициент замени кокса углем, кг/кг; до максимальной величины коксовой подачи, при которой достигается ровный ход и лучшие показатели работы печи; при этом уголь смешивают с железорудными материалами в каждой подаче в соотношении более 6 т железорудных материалов на 1 т угля.

Между существенными отличительными признаками изобретения и достигаемым техническим результатом имеется следующая причинно-следственная связь.

Перевод доменной печи на систему загрузки, при которой можно увеличивать массу кокса в подачу, с определением минимально допустимой величины подачи при снижении удельного расхода кокса за счет его замены углем, а также предварительное смешивание угля с железорудными материалами в определенном весовом соотношении, способствует ровному ходу печи при больших расходах угля.

Таким образом, существенные отличительные признаки заявляемого способа обеспечивают достижение технического результата, заключающегося в ровном ходе печи при больших расходах угля. Потребительский результат выразится в повышении производительности печи и снижении расхода кокса.

Способ осуществляется следующим образом.

На колошник доменной печи загружают железорудные материалы, кокс, уголь флюсы. В горн доменной печи подают через воздушные фурмы комбинированное дутье. Из горна выпускают жидкие продукты плавки - чугун и шлак. С циклической системы загрузки, например 4KААKAAKK, печь переводят на раздельную подачу, например АААККК, ААААКККК, ААААККК и т.д. По формуле: МПМП _Б·К_Б/(К_Б-У·КЗ), где МП, МП_Б - масса коксовой подачи соответственно в режимах с заменой кокса углем и в базовом, т; К_Б - удельный расход кокса в базовом режиме, кг/т чугуна; У - количество поданного угля на замену кокса, кг/т чугуна; КЗ - коэффициент замены кокса углем, кг/кг, определяют минимально допустимую подачу кокса при замене его углем, чтобы не допустить уменьшения толщины коксовых окон в зоне "когезии". Максимальную величину подачи кокса находят опытным путем, последовательно изменяя массу подачи, обеспечивая постоянство или рост рудной нагрузки, ровный ход печи и лучшие показатели работы печи. Уголь загружают в скип с железорудными материалами, обеспечивая их смешивание в соотношении более 6 т железорудных материалов на 1 т угля. Это способствует расходованию основной массы угольной мелочи на процессы прямого восстановления железорудных материалов при недопущении прихода ее в горн, что снижает вероятность загромождения горна.

Пример осуществления способа

На доменной печи объемом 2700 м³ КГГМК "Криворожсталь" в обычном режиме в печь загружали: местный кокс и агломерат аглофабрики комбината по системе 4KAAK, ААКК, на уровень засыпи 1,75 м, масса рудной сыпи в среднем 37,4 т, при рудной нагрузке 3,46 т/т (масса кокса в подачу 10,8 т). ВРШ работал на 6 станций. Данные периферийных термопар 4-го горизонта показывали неравномерную работу печи по окружности колошника. Производство было на уровне 3378 т/сут при расходе кокса 523 кг/т·чуг.

Перешли на загрузку печи раздельными подачами железорудных материалов и кокса по системе АААА, КККК, на уровень засыпи 1,5 м. По формуле: МПМП _Б·К_Б/(К_Б-У·КЗ), где МП, МП_Б - масса коксовой подачи соответственно в режимах с заменой кокса углем и в базовом, т; К_Б - удельный расход кокса в базовом режиме, кг/т чугуна; У - количество поданного угля на замену кокса, кг/т чугуна; КЗ - коэффициент замены кокса углем, кг/кг, определили минимально допустимую подачу кокса при замене его углем 40, 80, 120, 160 и 320 кг/т чуг., что составило соответственно 11,5; 12,3; 13,2; 14,3 и 21,1 т соответственно. Обеспечивая ровный ход печи, увеличили массу рудной сыпи до 97 т при массе коксовой подачи 28 т, что по условиям сохранения газопропускной способности зоны "когезии" позволяет грузить в печь угля до 320 кг/т чугуна. Уголь, конкретно антрацит грузили из бункеров добавок на дозу агломерата и совместно в скип.За счет перегрузок антрацит хорошо перемешивался с агломератом. Антрацит фракции 25-50 мм грузили в печь последовательно в разные периоды в количестве 20, 40, 60 и 80 кг/т чуг., что составляло в подачу 0,85; 1,7; 2,5 и 3,4 т, в весовом соотношении с агломератом 28,5-114. Дальнейшее увеличение расхода угля ограничивалось недостатком его в бункерах. При увеличении подачи угля до 5, 7 и 14 т удельный расход угля можно довести до 115, 160 и 320 кг/т чуг., при этом весовое соотношение смеси агломерата с углем в каждой подаче составит 6,9-19,4. При колебаниях рудной сыпи 84-97 т в подачу это соотношение равно или больше 6 т железорудных материалов на 1 т угля. Указанные массы в 5, 7 и 14 т угля в смеси с агломератом при четырехскиповой системе загрузки вмещаются в скип, имеющий полезный объем 17 м³ и грузоподъемность 35 т.

Печь при расходе угля 80 кг/т чуг. работала ровно, термопары 4-го горизонта показывали равномерную работу печи и по окружности. Производительность увеличилась до 3600 т/сут при снижении расхода кокса до 460 кг/т·чуг.

Источники информации

1. А.с. СССР №1158591, МКИ⁴ С 21 в 3/00, 1985.

2. Ефименко Г.Г., Гиммельфарб А.А., Левченко В.Е. Металлургия чугуна. - Киев: Вища школа, 1981. - 496 с.