Способ доменной плавки железорудных шихт

 

Использование: при выплавке чугуна из цинксодержащих железорудных материалов. Сущность изобретения: контролируют тепловое состояние кладки горна доменной печи; выпуск из печи расплавов чугуна и шлака производят через ту летку, которой соответствует меньшее значение разности температуры воды на выходе и входе леточных холодильников. 2 табл.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в доменном производстве при выплавке чугуна из цинксодержащих материалов.

Известен способ доменной плавки железорудных материалов, включающий контроль за тепловым состоянием горна и его кладки, выпуски чугуна и шлака из доменной печи по графику, который определяется количеством накапливающих в горне расплавов и пропускной способностью леток.

Недостатки способа неравномерный и нестабильный прогрев кладки горна печи и низа шахты по периметру, неравномерный сход шихтовых материалов и неодинаковая их восстановительно-тепловая обработка по горизонтальному сечению шахты. При плавке цинксодержащих шихт это вызывает адекватную неравномерность накопления цинка по объему печи и воздействия его масс на ход процесса, на восстановление окислов железа и самого цинка, что увеличивает различие химического состава и температуру чугуна при выпуске из разных леток, а также в течение его выпуска из одной летки.

Наиболее близким по технической сущности достигаемому результату является способ доменной плавки железорудных шихт, включающий выпуск чугуна и шлака преимущественно через четыре летки с определенной последовательностью открытия леток. Очередной выпуск расплавов производят через ту летку, которой соответствует минимальное значение произведения массы расплавов, выпущенных за предыдущий выпуск, на время этого выпуска.

Недостатком этого способа является то, что он не учитывает физического состояния кладки горна, в результате чего его эффективность не всегда может быть реализована в максимальной степени. Наибольший эффект достигается лишь тогда, когда физическое состояние кладки горна примерно одинаково по всему периметру печи.

Если при отработке одинаковых масс продуктов плавки на внутреннюю поверхность кладки, особенно в районе леток, создаются одинаковые тепловые нагрузки, то через кладку к ее наружной поверхности проходят также одинаковые тепловые потоки. В этом случае распределение температур и термических напряжений в ненарушенной кладке по периметру является неравномерным. При неравномерном разгаре кладки и различном состоянии летучих устройств одинаковые тепловые потоки через внутреннюю поверхность кладки приводят к различному распределению температур по ее толщине при накоплении расплава и вдоль ее при выпуске расплавов, а, следовательно, к неравномерной тепловой нагрузке по периметру и неодинаковой температуре наружной кладки и кожуха печи. В результате температура расплавов при выпуске из разных леток снизится в разной степени. Нестабильность температуры расплава и неравномерность разогрева кладки горна приводят к неодинаковой дренажной способности горна, что влияет на массу накапливающих расплавов и на интенсивность их выхода. При наличии в шихте цинка эти негативные явления усиливаются.

Цель изобретения снижение колебаний химического состава и температуры чугуна, а также повышение стабильности и равномерности нагрева кладки горна, особенно в районе леток, при плавке цинксодержащих шихт.

Цель достигается тем, что в способе плавки железорудных шихт, включающем выпуск расплавов чугуна и шлака с определенной последовательностью открытия леток, контролируют температуру воды на входе и выходе леточных холодильников и очередной выпуск расплавов производят через летку, которой соответствует меньшее значение разности температуры воды на выходе и входе леточного холодильника.

Преимуществом заявляемого способа является то, что предлагаемая очередность открытия леток обеспечивает выравнивание теплотехнических условий работы секторов доменной печи. Это дает возможность при различном разгаре внутренней поверхности кладки предотвратить образование гарнисажа там, где кладка цела или изношена в меньшей степени. В то же время создаются условия для образования гарнисажа там, где кладка изношена в наибольшей мере. В результате тепловой поток выравнивается не только на выходе к наружной поверхности, но и на выходе на границе расплав-кладка. Это приводит к снижению колебаний температуры расплавов, к более равномерной дренажной способности горна, к выравниванию восстановительно-тепловых условий в секторах печи, расположенных над различными летками. При наличии в печи цинка это приведет к более равномерному его накоплению и восстановлению в зоне когезии и горне.

Согласно предлагаемому способу доменной плавки последовательность открытия леток для выпуска расплавов определяется с учетом одного, но основного фактора количества тепла, передаваемого через кладку от расплавов воде, подаваемой в леточные холодильники. Этот фактор выражается через разность температуры воды на выходе и входе в холодильники. При одинаковом расходе охлаждающей воды неодинаковое повышение ее температуры в холодильниках свидетельствует о различии количества тепла, передаваемого в системе расплав-кладка-холодильник. Разница в температуре воды на выходе и входе холодильника является интегральным показателем различия в разгаре и тепловом состоянии кладки горна. Отличия в этой разнице косвенно свидетельствуют о различных условиях дренажа шихты, различиях в нагреве и химическом составе чугуна. При наличии цинка это обусловливает неравномерность его накопления по сечению шахты и влияния на работу низа печи.

Таким образом, новыми по сравнению с прототипом признаками в предполагаемом изобретении являются: контроль температуры воды на выходе и входе леточных холодильников и очередной выпуск расплавов через летку, которой соответствует меньшее значение разности температуры воды.

Поиск и анализ научно-технической и патентной информации не выявил источников использования новых существенных признаков по их функциональному назначению и выполнению задачи изобретения, что соответствует критерию "изобретательский уровень".

Предлагаемый способ был опробован на доменной печи объемом 2000 м³ с двумя диаметрально расположенными летками, проплавляющей цинксодержащую шихту, состоящую из смеси агломерата и окатышей.

Способ реализации следующий.

На протяжении длительного периода работы доменной печи контролировали температуру воды, поступающей в холодильники и выходящей из них. Средние значения технических показателей работы печи за этот и сопоставляемый периоды представлены в табл.1. Как видно из этих данных, основные условия, обеспечивающие работу при использовании способа прототипа и предлагаемого способа, а также технические показатели плавки, качественно сохранились. Количественное различие в технических показателях плавки обусловлены коррекцией графика выпусков.

Использование предлагаемого способа показало, что очередность открытия леток в определенные периоды работы печи не совпадала с очередностью, предусматриваемой при использовании способа-прототипа. Стабилизация теплового режима печи достигается быстрее при использовании предлагаемого способа. Проявилось это в том, что за одинаковые по длительности периоды приходилось реже производить выпуск расплавов 2 раза подряд из одной летки. В табл.2 представлены фрагменты результатов, полученных при использовании предлагаемого способа. В каждой горизонтальной позиции в колонке 2 обозначен номер летки, через которую произведен выпуск, в колонке 4 этой же строки обозначен номер летки, через которую рекомендуется производить следующий выпуск. Анализ данных позволяет заключить, что при использовании предлагаемого способа восстановительно-тепловая работа горна становится более равномерной, за счет чего уменьшилось не только различие в содержании кремния в чугуне, но и само содержание. Это закономерно связано с понижением общей тепловой напряженности горна.

Использование предлагаемого способа плавки цинксодержащих железорудных материалов по сравнению с прототипом наряду с указанными преимуществами, обеспечивает сокращение периодов расстройств хода печи, снижение энергоемкости процесса и расхода кокса.

Формула изобретения

СПОСОБ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ ШИХТ, включающий выпуск из печи расплавов чугуна и шлака с определенной последовательностью открытия леток, отличающийся тем, что контролируют температуру воды на выходе и входе леточных холодильников и очередной выпуск расплавов производят через летку, которой соответствует меньшее значение разности температур воды на выходе и входе леточного холодильника.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3