Способ доменной плавки

 

СПОСОБ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ, включаюгадй.загрузку жепезорудных материалов, кокса, подачу обогащенного до 50% кислородом дутья и восстановительного газа на трех горизонтах печи: горн, средина и верх заплечиков , отличающийся тем, что, с целью экономии коКса за счет увеличения степени использования восстановительной способности газа, восстановительный газ, вдуваемый на двух горизонтах заплечиков, нагревают до 1100-1150с, а расхрд его сос;тавляет 60-70% от общего количества.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

3(51) С 21 В 5/0 Р

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР .

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

H ABTOPCHOlHV CBHBBTBllbCTBY

4 (21) 3387271/22-02 (22) 15.01.82 (46) 23.10.83. Бюл. 9 39 (72) С.М. Тлеугабулов и Б.С. Тлеугабулов (71) Завод-ВТУЗ при Карагандинском металлургическом комбинате ,(53) 669.162.267.4(088.8) (56) 1. Патент ФРГ Р 2150821, кл, С 21 В 5/10, 1974.

2. Патент Ctt!A 9 392023, С 21 С 7/00, 1975.

„„Я0„„1049546 А (54) (57) СПОСОБ ДОМЕННОЯ ПЛАВКИ, включающий. загрузку жепезорудных материалов, кокса, подачу обогащенного до 50% кислородом дутья и восстановитедьного rasa на трех горизонтах печи: горн, средина и верх заплечиков, отличающийся тем, что, с целью экономии кокса за счет увеличения степени использования восстановительной способности газа, восстановительный газ, вдуваемый на двух горизонтах заплечиков нагреваО е ют до 1100-1150 С, а расхОд его составляет 60-703 от общего количества.

104 9546

Изобретение относится к металлур" гии, н частности к производстну чугуна в доменных печах.

Известен способ доменной плавки, включающий Bдунание восстановительного газа с температурой 1000 С н

Q 5 шахту доменной печи. При этом повышается эффективность работы шахты доменной печи и снижается расход кокса (1}.

Недостатками известного способа 1О являются произвольное распределение рабочего газа по высоте доменной печи, отсутствие индивидуального регулирования температуры н зонах восстановления и плавления шихты, отсутствие возможности регулирования восстановительного процесса, что приводит к растянутости зоны размягчения и плавления желеэорудных материалов в нижней части шахты, и, н связи с этим, к неполному использованию резервов снижения расхода кокса.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаг5 емому результату является способ доменной плавки, включающий загрузку железорудных материалон, кокса, подачу обогащенного кислородом дутья и восстановительного газа на трех горизонтах печи: горн„ средина и верх заплечикон (2 j.

Недостатком известного способа является произвольное соотношение расходов и температуры восстановительных газов, что может вызвать на" З5 рушение нормального схода шихты нследствие избытка тепла и преждевременного плавления шихтовых материа,лов в нерхних и недостаточно ин тенсивный ход плавления в нижних 4О горизонтах печи и недоиспользование восстановительного потенциала восстановительных газов.

Цель изобретения — экономия кокса за счет унеличения степени исполь"45 зования восстайонительной способности газов.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу доменной плавки, включающему загрузку железорудных материалов, кокса, подачу обогащенного до 50% кислородом дутья и восстановительного газа на трех горизонтах печи: горн, средина и верх эаплечиков, восстановительный газ, вдуваемый на двух горизонтах эаплечикон, нагревают до 1100-1150 С, а расхбд его со тавляет 60-70% от общего количества восстановительного газа.

При движении шихты от уровня за- 60 грузки до уровня низа заплечиков окислы железа восстанавливаются газом (CO, Н ). Восстановление железа окисью углерода н целом сопровождается -небольшим ныцелением тепловой энергии (около 30 ккал/кг Fe),. а водородом — сопровождается поглощением также небольшой энергии (около 50 ккал/кг Fe) . Тепловой эффект восстановления железа смесью

СО и Н колеблется около нуля с учетом их соотношения (СО>Н ), при этом восстановительная работа в шах"е и эаплечиках практически совершается без участия твердого углерода,. что снижает расход энергии, связанный с процессами носс-.àíoíëåния металлов. B действующих доменных печах на долю прямого восстановления железа и других элементов приходится 25-30% всего расхода тепла на процесс. Из них 7-8% приходится на долю восстановления таких трудновосотанонимых элементов как кремний, фосфор, марганец. При восстановлении железа из его окислон газом до степени 0,95-0,98 расход тепловой энергии на прямое восстановление снижается до 8-10%. Кроме того, за счет нвода восстановительного газа снижается расход углерода как реагента.

Для организации зоны восстановления выше уровня середины заплечиков, где шихта должна находится и сыпучем состоянии, 60-70% восстановительного газа вводится в заплечики с температурой 1100-1150 С, 30-40% газа образуется и горне.

Ввод 60-70% газа в заплечики извне связан с тем, что при увеличении рудной нагрузки до 6-7% газопроницаемость в зоне плавления не позволяет пропустить весь газ при существующем нводе его в горн и пропускании через зону плавления. Необходимо разгрузить зону плавления, исходя из условия сохранения га.зодинамической устойчивости. Б =»o же ,время, во избежание снижения интенсивности планлейия материала, то минимальное количество газа, которое легко проходит через зону плавления„ должно содержать и передавать шихте необходимое количестно тепла для плавления материала и перегрева жидких продуктов планки в горне.

Tio сравнению с существующей технологией в предлагаемом способе рудная нагрузка увеличивается в 1,52 раза. Во столько же раз., уменьшается порозность слоя в зоне плавления„ Определение сопротивления .слоя осуществляют по формуле аР =л w у((у g g""} где il — коэффициент сопротивления слоями и м/с; у — удельный нес газа, кг/м3„.

1049536, 60

8 — - эквивалентный диаметр частиц, м;

E — порозность слоя.

Значение показателя степени находится н пределах 1-2, обычно принимают 1,2-1,5. Принимая n = 1,5, а порозность F = 0,38 при относительном постоянстве остальных величин и двукратном уменьшении порозности слоя Я = О 38 " = О 234 и Е =0,19 " =

=0, 083, получаем а Р> /Л Р.„=О, 234/

0,083 = 2,82 и 3 — кратное .увеличение перепада давления газа, Снизить перепад давления газа и довести его до исходного уровня можно путем уменьшения скорости газа, т.е. объем ного количества в 2 рада, Например, скорость движения газа уменьшается с 1,2 до О,б м/с. Тогда квадрат скорости ш = 1,2 = 1,44;

tz = 0,6 = 0,36. Отношение а Р2/ЛР = и) ы = 0,36/1,44 = 0,25, т.е. пере=пад давления газа при этом уменьшается в 4 раза. Но обогащение дутья кислородом приводит к повышению теоретической температуры горения топлива в очаге горения до 2700 С. Теооретическая температура по существующей технологии равна 1900 С. Повышение температуры с 1900 до 2700 С приводит к увеличению объема газа н

2700/1900=1,42 раза, т.е. приблизительно в 1,5 раза. В этом случае увеличение перепада давления газа от уменьшения порозности слоя не компенсируется уменьшением количества горнового газа в 2 раза. Расчеты показывают, что для снижения перепада давления газа в зоне плавления и обеспечения стабильного схода шихты необходимо уменьшить объемное количестно газа в 2,5-

3,0 раза, т.е. поддерживать на уровне 30-40% от общего количества газа. Верхний предел (403) ограничивается условиями стабильного схода шихты, а нижний предел (303) изменением режима горения 1.окса (переходом циркуляционного режима в слоеной режим горения).

Пример 1. В печь загружают шихту, состоящую иэ 25,7 т офлюсованного агломерата и 4,3 т кокса в одной подаче. В горн вдувается дутье с содержанием кислорода 4ОЪ и температурой нагрева 10000С, расход которого определяется из расчета 0,256 нм /кг шихты. Дутье данно(го состава и температуры нагрева, в таком количестве обеспечивает расход горнового газа в количестве 0,45 нм /кг шихты с теоретической температурой 2600 С. При этом достигается отношение водяных эквивалентов шихты и газа в горне 1,8-2,0,при котором температура газа на выходе из зоны плавления высотой 1,5 м снижается до 1150 С

::.=-р= .:.а ит и восстановительную зоH. - 1анверс иран аH HbIA природный Газ и . ругай насстананительный газ, наг-..етый да 100-1150 C в количесто ве 60-70% от общего расхода газа

5 вводят в заплечики через два яруса, расположенные н верхнем и среднем горизонтах з:-плечиков. Общее коли«ест:=а -аза. входящее н запле уки изн.-е и из горна, обеспечивает от1 наше.-:ие водяных эквивалентов шихты и г=Ç: †:а 0,75 в шахте. IIpH этих соотíа;.-ениях шихты :-. газа время пребыэа. †...я шихты в "о,н-е насстановлеНия с :: †.ii;ературным интервалом 6001150 C составит 5,0 ч и железо вос стананлинается до степени 0,98. Сте= пень восстановления дополнительно ре - лируется изменением интенсивности ;лаьки материала в горне и кон70 центрации восстановительных компоне; —: тон .

l p и м е р 2. В печь загружается шихта,- состоящая из 26,25 т офлюсованнаго агломерата и 3,75 т кок-. са одной подаче. В горн вдувается дутье с содержанием кислорода . ЙВ :. темпeðàòópîé нагрева 1000 С, а расход которого определяется из рассчета 0,217 нм /кг шихты; Такое количества дутья с 50Ъ кислорода и

3() тем-ературой нагрева 1000 С обеспеО чинаят удельный расход. горнового газа 0.-38 нм /кг шихты, теоретическу .а температуру горения 2800 С о и o»íîiieíèå водяных эквивалентов

35 шихт=-: и газа в горне 2,"5, при котора .; -..åìïåðàòóðà газа на выходе из зон». †.;.à=вления высотой 1 2 м снижает вЂ,. лс 1150ОС

=,:-1чные подготовленные железодр ру.", =-:å материалы (офлюсованные аглог .З

;.;е;- =..:- .;. акать.-; и ; н указанных саотно= виях - коксам обеспечивают в печ- га=-:îïpîí- цаемасть слоя, соотве" с:. -. -»Шую c>icpасти движения газа на ":вабаднае сечение шахты в пределах,-0-1,2 м/с, П и непрерывном нагреве и восстаHG:. †.ic"-. шихты н протиноточном pei Kvilе анцентрированным восстановительным газом ка времени прихода

5О .ших-."=ê i -iк . е;пера.--рнай зоне 1000—

1150 ;: на=ти — = ся степень восстанавлеии,=. жех еза О .. 95-0, 98.

Проста-icтва печи разделяются на зоны =с остановлен"-я железа и плавле55 ния, которые имеют границу раздела, обуславлинаемую по 1150-1200 С и степ;-:--ю восстановления железа

95-98=--:

Регулирование температуры восстановительного газа на входе в заплечики как

1 извне,. так и из горна в пределах

1150-1200 С обеспечивает сохранение шихты в твердом сыпучем состоянии.

Извес †.í".o, что,. при существующих отношениях водяных эквчналентав шихты

1049546

Составитель Н.Дунаев !

Редактор Г. Беэвершенко Техред R. Кастелевич Кьрректор В Вутяга, Заказ 8362/28 Тираж 568 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушскаянаб., д. 4/5

Филиал ППП Патент™, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 и газа разница температуры газа и шйхты (в зоне завершенного теплообмена) поддерживается в пределах

40-50 С. В предлагаемом способе рудная нагрузка увеличивается в 1,5-2 раза, что приводит к увеличению от.ношения водяных эквивалентов шихты и газа,-и следовательно, к снижению разницы температуры между газом и шихтой. В пределе эта разница температуры не превышает 40-50ОС. Тогда температура шихты в конце (низу) зоны восстановления находится на уровне 1080-1120 С, при которой шихта находится в твердом состоянии.

Возможность слипания шихты устраняется наличием кокса в составе шихты и непрерывном движении материала, Увеличение температуры газа выше

1200С С ограничено возможностью плавления железорудной части шихты, что резко снижает скорость восстановления железа в шахте, ухудшает газопроницаемость слоя. Уменьшение температуры ниже 1100 С ограничено о снижением скорости восстановления в твердой фазе, что приводит к снижению производительности.

Подготовленный восстановительный газ, нагретый до 1100-1150 С в

Количестве 60-70% от общего расхода газа вводится в заплечики через два яруса- вверх и средина эаплечиков.

Общее количество газа в заплечиках и шахте печи и его восстановительный потенциал обеспечивают отношение водяных эквивалентов шихты и газа

0,85, степень восстановления 0,95 к концу зоны температурного интервала

5 600-1150 С при времени пребывания

3,5 ч. Сход шихты регулируется изменением..удельного расхода. вдуваемого в. гарн кислорода в пределах 0,0970,169 нм >/кг материала. (0 Предлагаемый способ производства чугуна снижает расход кокса на

50-60%, использует конверсированный природный газ или другой подготовительный восстановительный газ. Обогащение дутья кислородом до 40-50% позволяет повысить производитель-. ность агрегата на 25-303. Расходы, связанные с подготовкой восстановительного газа и обогащением дутья кислородом, компенсируется 20% эко-! номии кокса. В связи с обогащением дутья до содержания кислорода 40-50% температуру его нагрева можно поддерживать на уровне 1000 С, Это сни-. жает напряженность работы воздухонагревателей и воздухопроводов, работающих в настоящее время на температуре 1200 С.. В связи с этим повышается надежность работы воэдухонагревателей и. подводящих горячее дутье устройства.

Экономический эффект составит

6 млн.руб. на 1 млн. т чугуна.