Способ производства чугуна

 

Использование: доменное производство . Сущность: способ производства чугуна включает загрузку в доменную печь офлюсованных окатышей и агломерата, спеченного из смеси железорудных концентратов с кислой и магнезиальной пустой породой, флюса , топлива. Зону когезии стабилизируют путем изменения доли окатышей в шихте, при этом используют окатыши основностью 0,6-0,9 и на каждый процент увеличения содержания окатышей в доменной шихте от 25 до 39% увеличивают расход железорудного концентрата с магнезиальной пустой породой и/или уменьшают расход топлива в аглошихте на величину, обеспечивающую снижение FeO/.MgO в агломерате на 0,033- 0,047 ед., начиная от значений 5,1-5,2. Это дает увеличение производительности и снижение расхода кокса. 2 табл. ел с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 21 В 5/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4812073/02 (22) 07,02,90 (46) 30,03.93. Бюл, М 12 (71) Череповецкий металлургический комбинат и Институт черйой металлургии (72) В.А.Улахович, А.К,Икконен, И.А,Дегтяренко, В.С.Якушев, Н,А,Гладков и А.С.Нестеров (73) Череповецкий металлургический комбинат (56) В.Крафт и др. Разработка мероприятий по регулированию газопроницаемости столба шихты в доменной печи. — Черные метал лы, 1987; М 13, с.15-25.

Авторское свидетельство СССР М 1271877, : кл. С21 В 5/00, (54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ЧУГУНА

Изобретение относится к доменному производству.

Цель изобретения — снижение расхода кокса путем стабилизации положения зоны когезии в доменной печи при использовании окатышей основностью 0,6-0,9.Поставленная цель достигается reM, что на каждый процент увеличения содержания окатышей в доменной шихте от 25 до 39 увеличивают расход железорудного концентрата с магнезиальной пустой породой или уменьшают расход топлива s аглошихте на величину, обеспечивающую снижение отношения FeO/MgO в агломерате на 0,0330,047 ед„начиная от значений 5,1-5,2.

Способ заключается в следующем, Поддержание стабильным положения эоны когезии в печи обуславливается стабилизацией температуры фильтрации распла Ж 1806206 АЗ (57) Использование: доменное производство. Сущность: способ производства чугуна включает загрузку в доменную печь офлюсованных окатышей и агломерата, спеченного из смеси железорудных концентратов с кислой и магнезиальной пустой породой, флюса, топлива. Зону когезии стабилизируют путем изменения доли окатышей в шихте, при этом используют окатыши основностью

0,6-0,9 и на каждый процент увеличения содержания окатышей в доменной шихте от 25 до 39% увеличивают расход железорудного концентрата с магнезиальной пустой породой и/или уменьшают расход топлива в аглошихте на величину, обеспечивающую снижение FeO,MgO в агломерате на 0.0330,047 ед., начиная от значений 5,1-5,2. Это дает увеличение производительности и сни- у жение расхода кокса. 2 табл, С. ва Тф из восстановленных железорудных материалов через нижерасположенную коксовую насадку. Оптимальной является А-образная форма зоны когеэии, когда средняя часть ее профиля сужена, а основание опирается на заплечики печи. Если зона когеэии расположена выше, то это означает снижение высоты столба шихтовых материалов, восстановление которых происходит косвенным пугем, уменьшение степени восстановления и снижение температуры фильтрации шлака Тф и чугуна Тч, При этом требуется повышение нагрева горна за счет дополнительного количества сжигаемого на формах кокса. Если же зона когезии расположена над фурменными очагами ниже определенного уровня, то ход печи характеризуется частыми подвисаниями шихты и осадками, поступлением в горн

1806206 неподготовленной массы материалов. Это также приводит к перерасходу кокса.

Температура фильтрации расплава для офлюсованных окатышей основностью 0,60,9 ед., полученных из железорудных концентратов с кислой пустой породой (при обычном содержании железа 65-67,5% и кремнезема 5,8-.8%) составляет 1370-1380 С.

При этом технология их производства и химический состав являются стабильными, Поскольку производство окатышей не входит в состав металлургических комбинатов, - их химическим составом нельзя оперативно управлять для регулирования положения эоны когезии в доменной печи. Эта роль принадлежит агломерату, производимому на металлургических комбинатах, имеющих в своем составе аглофабрику и доменный цех.

Для агломерации, спеченного из смеси железорудных концентратов с кислой и магнезиальной пустой породой, расход последнего является определяющим для величины

Тф- чем больше такого концентрата использовано в аглошихте, тем выше тугоплавкость материала и Тф и наоборот;

Содержание FeO в агломерате характеризует с каким расходом топлива спечена аглошихта и, в конечном итоге, какова восстановимость продукта. Чем выше содержание Fe0 в агломерате, тем ниже его восстановимость, при более низких температурах образуется и фильтруется расплав . через нижерасположенную коксовую насадку.

Таким образом, отношение FeO/MgO в агломерате выступает комплексным показателем плавкости агломерата и способности расплава фильтроваться через слой кокса при определенной температуре. Рост.числителя или знаменателя в показателе

FeO/MgO изменяет Тф в противоположные стороны.

Для агломерата основностью 1,15-1,55 ед., спеченного из шихты с содержанием 3-4% углерода (9,8-17,5% FeO в агломерате) при

30-50% концентрата с магнезиальной пустой породой в смеси с концентратом с кислой пустой породой (2,14-3,12% магнезии в спеке) Тф находится в пределах (1410-1430) — (1510-1525) С.

При изменении доли окатышей в доменной шихте для стабилизации положения зоны когезии в печи необходимо изменять соотношение FeO/Mg0 в агломерате таким образом, чтобы смеси агломерата и окатышей имели Тф неизменной. Поскольку Тф расплава из окатышей ниже таковой для агломерата, при увеличении доли окатышей в доменной шихте требуется повышение Тф новности при изменении в нем отношения

FeO/MgO на 1 ед,Тф расплава изменяется

50 на 24 С.

Опытами также установлено (табл.2), что для смеси агломерата и окатышей Тф расплава равна средневзвешенной от составляющих смеси.

Расчет пределов необходимого изменения отношения FeO/MgO в агломерате на

1% изменения доли окатышей в смеси для стабилизации. положения зоны когезии (стабилизации Тф расплава) производят следующим образом, 5

45 агломерата, т.е. увеличение содержания

MgO или уменьшение содержания FeO на определенную величину, характеризуемую изменением отношения FeO/MgO. Изменение содержания FeO производят регулированием расхода топлива (углерода) в шихту, а МдΠ— регулированием доли магнезиального концентрата в аглошихте. При этом пределы изменения FeO ограничивают требованием получения прочного продукта, а пределы изменения MgO- составом конечного доменного шлака. Возможно изменение величины отношения FeO/MgO как за счет одного из факторов, так и одновремен- ного изменения обоих.

Тф определяют экспериментально на лабораторной установке по моделированию поведения материалов в зоне когезии. Агломерат, окатыши и их смеси засыпают в графитовый стакан с отверстиями на слой кокса фракции 7-10 мм. Образец помещают в графитовую трубу, служащую нагревателем. Под трубой располагают секционированный поддон, позволяющий дифференцировать фильтрующийся расплав по температуре, Образец нагревают со скоростью 7 С/мин. С помощью груза обеспечивают давление на материал

9,8 10 Па/см .

Испытывают окатыши с содержанием Fe

61,1-62,9% SIOz 7,5-5,4%, М90 0,13-0,27%, имевшие основность по СаО/Si02 0,6-0,9 ед, Опыты показали, что Тф окатышей основностью 0,6-0,7 ед, составляют 1370 С, основностью 0,8-0,9 ед. — 1380 С. Температура фильтрации чугуна Тч соответственно составляет 1460 и 1470 С.

Агломерат получают из шихтовых компонентов ЧерМК; смеси ковдорского концентрата с магнезиальной пустой породой (6% MgO) и оленегорского концентрата с кислой пустой породой (8% SiOz), офлюсованной известняком и спеченной при разном расходе углерода, Характеристика аглошихты и агломерата приведена в табл,1.

Иэ данных табл.1 следует, что для агломерата указанных интервалов ос1806206

Нижний предел (0,033 ед,) определяют как изменение Тф расплава смеси на каждый 1 изменения в ней доли окатышей основностью 0,8-0,9 ед. (Тф = 1380 С) и агломерата со средним химическим составом, соответствующим опытам серии lll (Тф - 1458 С): (1 458-1380):24:100=0,033 ед, Верхний предел (0,047 ед) определяют как изменение Тф расплава смеси на каждый 1о изменения в ней доли окатышей основностью 0,6-0,7 ед. (Тф = 1370 С) и агломерата со средним химическим составом, соответствующим опытам серии II (Тф = 1483 С): (1483-1370):24;100=0,047 ед.

В промышленности, например, в условиях аглодоменного производства ЧерМК, при проплавке материалов на магнезиальных шлаках (8,5-11,5 магнезии) основностью 1,05-1,15 без использования сырого флюса способ реализуется в пределах использования 25-39 окатышей следующим образом.

Опытными спеканиями устанавливают, что на каждый 1 повышения доли ковдорского концентрата в смеси с оленегорским содержание MgO в агломерате увеличивается на 0,04 . На каждую 0 1 . роста содержания в шихте углерода содержание FeO в агломерате увеличивается на

0,40-0,43 При одинаковом расходе топлива снижение основности агломерата на

0,1 ед. сопровождается ростом FeO на 0,390,42

При установленных опытным путем (по минимальному расходу кокса) параметрах зоны когезии для стабилизации ее положения при изменении доли окатышей в шихте на каждый 1;(, производят обратное изменение отношения FeO/Mg0 в агломерате на

0,033-0,047 ед. путем регулирования содержания ковдорсвкого концентрата и топлива в аглошихте с учетом установлен. ного их влияния на химический состав агломерата.

Пример 1. Плавят смесь 31 окатышей и 69 агломерата основностью 1,35 ед., спеченного из шихты с 40 ковдорского концентрата при расходе углерода 3,4 (Mg0 - 2,59$, Fe0 = 13,36, прочность по

ГОСТ 15137-79 73,47, FeO/MgO = 5,16 ед).

Приэтом Тф=1460 С, Тч=1520 С, Пример 2 (известный способ).

Долю окатышей повышают на S (до

39 ) и плавят в смеси с 61 агломерата основностью 1,40 ед., спеченного из шихты с 427 ковдорского концентрата при расходе углерода 3,64 (MgO =

-2,67, Fe0 = 14,36, прочность 73,5, FeO/Mg0 = 5.38 ед. При этом Тф = 1435 С, Тч = 1505 С.

Пример 3 (предлагаемый способ). То же, что в примере 2, но расход углерода на

5 спекание снижают до 3,35 (MgO = 2.67, FeO = 12 95, прочность 73,3 7ь, Fe0/MgO =

=4,85 ед). При этом Тф и Тч соответственно равны 1460 и 1520 С.

В сравнении с примером 1 доля окаты10 шей увеличена на 8 отношение FeO/MgO в агломерате уменьшено на 0,31 ед. или на 0,039 ед. на 1 увеличения доли окатышей.

Пример 4 (предлагаемый способ).

15 В сравнении с примером 2 агломерат получают при расходе углерода 3,5 u доле ковдорского концентрата в аглошихте

45 (MgO = 2,8о . FeO = 13,677ь. прочность 73,6, FeO/MgO = 4,88 ед,). При этом

20 Тф =-1460 С, Тч = 1520 С.

Пример 5 (известный способ). Долю окатышей снижают до 25 и плавят в смеси с 75 агломерата основностью 1,30 ед., спеченного из шихты с содержанием ков25 дорского концентрата 36 при расходе углерода 2,16 (Mg0 = 2,43, Fe0 = 12,57;, прочность 72,6, FeO/MgO = 5,14 ед,). B сравнении с примером 1 доля окатышей уменьшена на 6, а отношение FeO/MgO в

30 агломерате осталось неизменным, При этом

Тф = 1475 С, Тч = 1520 С.

Пример 6 (предлагаемый способ). То .же, что в примере 5, но агломерат получен из шихты с 37 ковдорского концентрата и

35 3,4 углерода (Mg0 = 2,48, РеО = 13,47 прочность 73,7, FeO/MgO = 5,43 ед.). При эом Тф = 1460 С, Тц = 1520 С, В сравнении с примером 1 доля окатышей уменьшена на 6 отношение FeO/MgO

40 увеличено на 0,27ед. или на 0,045 ед. на 1, уменьшения доли окатышей.

Пример 7 (предлагаемый способ). В сравнении с примером 2 использовали агломерат, полученный из шихты с 41 ковдор45 ского концентрата при расходе углерода на спекание 3,35 (MgO = 2,65, FeQ = 13,0, прочность 73,4 j„FeO/Mg0 = 2,90 ед.). При этом Тф = 1459 С, Тч = 1520 С. В сравнении с примером I отношение FeO/Mg0 в агло50 мерате уменьшено на 0,033 ед, на 1 о увеличения доли окатышей.

Пример 8 (известный способ). В сравнении с примером 2 использовали агломерат, полученный при расходе углерода

55 3,35 j и ковдорского концентрата 39 (Mg0 - 2.52, Fe0 = 12,9, прочность

73,5Я, FeO/MgO = 5,12 ед.), Тф снизилась до 1445ОС, Тч — до 1510ОС. В данном примере на 1 увеличения доли окатышей отношение FeO/MgO в агломерате снизили на

1806206

Характенистика агломерата

Характеристика цнсгты

Серия опытов

Опыт

FeO, $

Те расплава,ос

FeO/M9O.ед

М9О, У

СаОП1СЬ. ед

Содермание углерода,9, Содермание

ывгнеаиальнаго концентрата $

«10

1470

5,88

7,99

3.70

5,70

3,47

4,65

3,0

4.0

3,0

4.0

3.0

4,0

12,7 ! 7.1

7,8

14.7

10.4

13.5

2.16

2, 14

2.65

2,58

3,00

2.90

1,45-1.55

12.95

1466

Средние для с ерни опытов 1

8

9 !

О

11

t 480

1475

5.67

8,06

389

5.91

3,49

5,09

13.2

17.5

10.0

15.0

10,4

14,5

2,25

2,17

1,57

2,54

2.98

2,85

3.0

4.0

3.0

4,0

3.0

4,0

1,30-1,40

5.39

13,43

2.56 ерин опытов!

Средние для с

2.24

2,17

2,67, 2,55

3,12

3.00

i43O

1480

11,7

16,8

10.6

14.0

10,6

13,4

5.22

7.74

4,04

5.49

3.40

4,47

3.0

4.0

3,0

4,0

3,0

4.0

13

14

16

17

18 1.15-1.25

1458

12 88

2.63

Средние для серии опытов ill

0,005 ед., что находится за пределами предлагаемого способа.

Пример 9 (предлагаемый способ).

Основность поступающих в доменный цех окатышей снизилась с 0,8 до 0,7 ед.; что потребовало изменения основности агломерата и корректировки отношения

FeO/MgO для стабилизации положения зоны когезии в доменной печи. Доля окатышей в шихте составляет 25% (уменьшена на

6% в сравнении с примером 1), Их плавят в смеси с агломератом основностью 1,34 ед, спеченным из шихты с 37 ковдорского концентрата при расходе углерода 3,4 (MgO =

2,45%, FeO = 13,32%, прочность 73,5%, FeO/MgO = =5,44 ед,). ТФ при этом составляет 1459 С, Тч — 1520 C. Увеличение

FeO/MgO в агломерате на 1% снижения доля окатышей составляет 0,047 ед.

Пример 10 (известный способ). Доля окатышей и основность — как в примере 9, Их плавят в смеси с агломератом основностью 1,34 ед. спеченным из шихты с 37 ковдорского концентрата и расходе углерода 3,6% (М90 =. 2,44%, FeO = 14,2%, прочность 73, 6%, FeO/MgQ = 5 82 ед.), При этом

ТФ = 1445ОС, Тч = 1510 С. В сравнении с примером 1 на 1 снижения доля окатышей увеличение отношения Fe0/MgO в агломерате составила 0,11 ед., что превысило верхний предел предлагаемого способа, Примеры 1,2, 4, 6, 7 и 9. свидетельствуют о стабилизации положения зоны когезии в печи по предлагаемому способу. При этом в сравнении с известным способом (примеры

2, 8, 10) температура чугуна Тч повысилась на 15 С, что эквивалентно экономии кокса до 1,5 кг/т чуг. Увеличилась также степень восстановления материалов косвенным путем на 1,6-2,3% (определено путем прерывания опыта до начала фильтрации

5 расплава), что эквивалентно экономии кокса 2,8-3,9 кг/т чуг. Таким образом, суммарная экономия кокса оценивается величиной 4,3-5,4 кг/т чуг.

Приближение нижней границы зоны ко10 .гезии к фурменным очагам (пример 5) приведет к подвисаниям и обрывам шихты, поступлению в горн неподготовленных материалов, что потребует перерасхода кокса, При получении агломерата по предлагаемо15 му способу расход углерода подбирается таким образом, что era прочность не ниже, чем в известном способе, Формула изобретения

Способ производства чугуна, включаю20 .щий загрузку в доменную печь офлюсованных окатышей и агломерата, спеченного из смеси железорудных концентратов с кислой и магнезиальной пустой породой, флюса, топлива, изменение доли окатышей в шихте

25 в процессе плавки, отличающийся тем, что, с целью снижения расхода кокса путем стабилизации положения зоны когезии в доменной печи при использовании окатышей основностью 0,6-0,9, на каждый процент

30 увеличения содержания окатышей в доменной шихте от 25 до 39% увеличивают расход железорудного концентрата с магнезиальной пустой породой и/или уменьшают расход топлива в аглошихте на величину

35 обеспечивающую снижение отношения

FeO/Mg0 в агломерате на 0,033-0,047 ед., начиная от значений 5,1-5,2.

1806206

Таблица 2

Зависимость Тф расплава от содержания в смеси окатышей основностью 0,76 ед. и агломерата опыта 6

Составитель А. Агарышев

Редактор 3. Ходакова Техред M.Moðãåíòàï Корректор М. Максимишинец

Заказ 966 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4(5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101