Способ получения губчатого железа в шахтной печи

 

Сущность: подачу горячего восстановительного газа в шахтную печь производят на двух уровнях: через фурмы и в подфурменную часть печи. Для обеспечения более равномерного распределения по сечению печи состава и температуры газового потока, расход в подфурменную часть печи устанавливают равным (8,0-17,0)+0,62·(T_вг-680)м³ на тонну губчатого железа, где T_вг температура восстановительного газа, соответствующая интервалу 680 960°С. 1 ил. 3 табл.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности, к производству губчатого железа в противоточных шахтных печах. Известен способ получения жидкого чугуна из кусковой руды, заключающийся в том, что руду восстанавливают горячим газом в шахтной печи до образования губки, а последнюю затем перемещают в горячем состоянии в плавильный реактор по трубопроводам. При этом газ, образующийся в плавильном реакторе, поступает в шахтную печь через специальные фурмы и, частично, по разгрузочным трубопроводам. Введение газа в шахтную печь ниже фурменной зоны в данном способе является следствием непосредственной связи нижней части восстановительной шахтной печи с плавильным газификатором через загрузочные трубопроводы, служащие для перевода губчатого железа в плавильный газификатор без использования шлюзов или запорной арматуры. Таким образом, в известном способе не предусмотрено регулирование соотношения расходов технологических газов в фурменную и подфурменную зоны печи для коррекции качества губчатого железа. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения губчатого железа в шахтной печи, включающий подачу восстановительного газа с температурой 680-960^оС в фурменную и подфурменную части печи. При этом чугун получают из железной руды, восстанавливаемой до губчатого железа и восстановительной шахтной печи с помощью горячего восстановительного газа, подаваемого в шахтную печь на уровне фурм при температуре 750-1000^оС и в подфурменную часть при температуре 650-850^оС. Цель увеличение содержания углерода в губчатом железе соответственно, в чугуне. Данным способом повышают содержание углерода в губчатом железе при помощи восстановительного газа, для чего целенаправленно снижают его температуру. Однако здесь не предусмотрены меры по стабилизации содержания металлического железа (степени металлизации) в губчатом железе, что резко снижает изотропность получаемого при последующей плавке металла. Главным недостатком известного способа является то, что в этом случае переток восстановительного газа нерегулируемый и не решается задача регулирования качества продукта. Целью изобретения является повышение качества губчатого железа за счет снижения вариации химического состава. Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, включающем подачу восстановительного газа и фурменную и подфурменную части печи, при температуре восстановительного газа (Т_вг) 680-960^оС его расход в подфурменную зону устанавливают равным (8,0-17,0)+0,62^.(Т_вг 680)м³ на тонну губчатого железа. В рабочем пространстве существующих шахтных печей имеются зоны с различным восстановительным потенциалом. Причиной этого является неравномерное распределение газа по сечению шахты, изменяющиеся значения гидравлического сопротивления слоя и другие факторы. Схема газопотоков в рабочем пространстве шахтной печи представлена на чертеже, где цифрами обозначено: 1 периферийный поток газа; 2 центральный поток газа; 3 поток охлаждающего газа, перетекающего в зону металлизации; 4 восстановительный газ, подаваемый в подфурменную зону; 5 восстановительный газ к шахтной печи. Периферийный газовый поток формируется за счет восстановительного газа и поэтому соответствует ему по температуре и химическому составу (см.табл.1). В случае базовой технологии Оскольского электрометаллургического комбината (ОЭМК) центральный поток формируется восстановительным газом и охлаждающим газом, перетекающим через промежуточную зону. Этот газопоток отличается пониженным содержанием восстановительных газов (СО + Н₂) 35-63% и значительным количеством метана, азота, диоксида углерода, паров воды (26,5-71%), оказывающими отрицательное воздействие на процессы восстановления. Разность температур "периферия-центр" составляет до 110^оС. Анализ проб металлизованного продукта показал наличие двух качественно различных групп окатышей. Окатыши первой группы прошли по периферийной части печи и отличаются от среднего химсостава пробы повышенной степенью металлизации (95,0-97,5%) и содержанием углерода (1,2-2,5%). Вторая группа окатышей связана с центральной частью шахты, причем их степень металлизации и содержание углерода значительно меньше среднего 30-70% и 0,1-0,3% соответственно. Это положение отражается и на потоке губчатого железа, выгружаемого из печи. Наблюдаются значительные отклонения от номинала по степени восстановления (металлизации). Анализ работы шахтных печей ОЭМК показал, что если для партий губчатого железа порядка нескольких тысяч тонн колебания состава сглаживаются, то для доз, соизмеримых с емкостью электросталеплавильных печей, эти колебания значительны и носят случайный характер. Последнее приводит к нарушению устойчивости технологического режима электроплавки, что снижает эффективность сталеплавильного передела и отрицательно сказывается на качестве стали. Предлагаемое решение направлено на уменьшение дисперсии степени металлизации губчатого железа. Для этого предлагается вводить восстановительный газ в более узкую, чем надфурменная шахта, подфурменную часть печи, сечение которой значительно меньше сечения надфурменной зоны. Подаваемый в подфурменную зону газ проникает в центральную часть печи (см.чертеж), что позволяет увеличить концентрацию восстановителей до СО + Н₂ 67-80% содержание СО₂,N₂, СН₄ снизить до 16-33,4% (см.табл.1). Для снижения перепада температур важное значение имеет расход восстановительного газа в подфурменную зону. Экспериментально установлено, что с ростом восстановительного газа разность температур "периферия-центр" увеличивается (табл.2). Поэтому для выравнивания температурного уровня по сечению печи необходимо повышать расход восстановительного газа в подфурменную зону с ростом температуры восстановительного газа. Исследования проводили на опытной шахтной печи ЦНИИчермета. Восстанавливали окатыши ОЭМК по типовой технологии металлизации с изменением газовых потоков по предлагаемому способу при температуре восстановительного газа в диапазоне 680-960^оС (см.табл.3). Печь содержит основную цилиндрическую часть зону восстановления, расположенную над фурменным поясом и суживающуюся часть подфурменную зону, переходящую в трубу для выгрузки готового продукта. Восстановление оксидов происходит в противотоке шихты с подаваемым восстановительным газом. Губчатое железо, полученное при различных уровнях температуры процесса металлизации (см. табл. 3) является продуктом, отличающимся значительно по своим физико-химическим свойствам (степень металлизации, содержание углерода, пирофорность, пористость и др.). В зависимости от назначения губчатого железа изменяется температура процесса. Количество восстановительного газа, подаваемого в подфурменную зону, составляло 4,0-200,0 м³ на тонну губчатого железа. При типовой технологии металлизации (ОЭМК) коэффициент аэрации качества по степени металлизации (V) изменяется от 8,4% при температуре восстановительного газа (Т_вг) 680^оС до 2,4% при Т_вг 960^оС. При изменении предлагаемого способа V достигает минимума Т_вг 680^оС при расходе восстановительного газа в подфурменную часть печи 14,0 м³/т губки и более. В этом случае V 2,0% При расходе газа менее 14,0 м³/т губки V возрастает (табл.3, колонки 2.1). При металлизации окатышей с Т_вг 960^оС минимальный коэффициент вариации качества (V 0,3%) достигнут при расходе газа в подфурменную часть в объеме 176,0 м³/т губки и более. При расходе газа менее 176,0 м³/т губки V возрастает (см.табл.3, колонка 6). Таким образом, при расходе восстановительного газа в подфурменную зону 14,0 м³/т губки при Т_вг 680^оС и расходе 176,0 м³/т губки при Т_вг 960^оС коэффициент вариации качества губчатого железа достигает необходимого минимума для последующего передела. При снижении указанных расходов газа коэф.V растет. Расходы восстановительного газа в подфурменную зону при других (промежуточных) значениях температуры восстановительного газа (см.табл.3, колонки 5, 3, 4) для достижения минимального V находятся в пределах от 14,0 до 176,0 м³/т губки. Экспериментально установлены пределы расхода восстановительного газа в подфурменную зону для различных Т_вг с целью достижения минимума показателя качества коэффициента V. Показано, что при расходе восстановительного газа менее 14,0 м³/т губки (Т_вг 680^оС) качество продукта падает (коэф.вариации растет по сравнению с достигнутым уровнем равном 2,0%); при расходе восстановительного газа более 176,0 м³/т губки (Т_вг 960^оС) качество продукта находится на одинаковом уровне (коэф. вариации стабилизируется на достигнутой величине, равной 0,3%). Обработка результатов эксперимента в температурном диапазоне 680-960^оС позволяет предложить формулы. W (8,0- 17,0) + 0,62(Т_вг 680) (1) где W расход восстановительного газа в подфурменную зону, м³/т; Т_вг температура восстановительного газа, ^оС. Формула (1) описывает 95%-ный доверительный интервал оптимальности соотношения расходов восстановительного газа в фурменную и подфурменную зоны в зависимости от Т_вг. Данное решение позволит эффективно использовать, восстановительный газ при различных значениях температур процесса металлизации, стабилизировать качество губчатого железа.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГУБЧАТОГО ЖЕЛЕЗА В ШАХТНОЙ ПЕЧИ, включающий подачу горячего восстановительного газа через фурмы и в подфурменную часть печи, отличающийся тем, что, с целью повышения качества губчатого железа за счет стабилизации его химического состава, при температуре восстановительного газа (Т_вг) 680 960^oС его расход в подфурменную зону устанавливают равным (8,0 17,0) + 0,62 · (Т_ВГ 680) м³ на тонну губчатого железа.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 31-2000

Извещение опубликовано: 10.11.2000        

---