Способ выплавки литейного чугуна в доменной печи

 

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано при выплавке литейных чугунов в доменных печах. Способ включает загрузку в печь железорудных материалов, кокса, флюса, вдувание в горн горячего, обогащенного кислородом дутья и периодическую загрузку материала, содержащего свободный кремнезем и углерод, в качестве такого материала используют шунгит крупностью 10-100 мм, содержащий кремнезем и углерод в соотношении 1,25 - 2,4, в количестве 30-60 кг/т на каждый 1% содержания кремния в чугуне, при этом загрузку его ведут отдельными порциями с частотой 0,3 - 2,6 ч ^-1. Присутствие в шунгите мелкодисперсных свободного кремнезема и углерода, тесно контактирующих друг с другом, облегчает восстановление кремния. Периодическая добавка шунгита в шихту для выплавки литейного чугуна в указанном количестве приводит к сокращению расхода кокса и повышению стабильности состава выплавляемого чугуна.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано при выплавке в доменной печи литейных чугунов.

Известен способ выплавки литейных чугунов или предельных чугунов с повышенным содержанием кремния, включающий загрузку в доменную печь железорудных материалов, металлодобавки, кокса и кремнийсодержащей добавки в виде шунгита с массовым отношением (0,8-1,2)/2 содержащихся в нем углерода и кремния. Недостатком данного способа является отсутствие в нем каких-либо регламентаций по количеству используемого шунгита в зависимости от состава выплавляемого чугуна, что приводит к неконтролируемым колебаниям содержания кремния в чугуне и снижает его качество.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ выплавки литейного чугуна в доменной печи, включающий загрузку в доменную печь железорудных материалов, кокса, флюса, периодическую загрузку материалов, содержащих свободный кремнезем, в подачах с пониженной рудной нагрузкой на углерод, вдувание в горн обогащенного кислородом горячего дутья и выпуск продуктов плавки через заданные промежутки времени (2). Недостатком известного способа является необходимость увеличивать расход кокса в подачах с материалом, содержащим свободный кремнезем, что приводит к увеличению расхода кокса на выплавку литейного чугуна.

Целью изобретения является удешевление выплавки литейного чугуна в доменной печи за счет уменьшения расхода кокса, а также повышение качества чугуна за счет стабилизации его состава.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе выплавки литейного чугуна в доменной печи, включающем загрузку железорудных материалов, кокса, флюса, периодическую загрузку материалов, содержащих свободный кремнезем, в подачах с пониженной рудной нагрузкой на углерод, вдувание в горн обогащенного кислородом горячего дутья и выпуск продуктов плавки через заданные промежутки времени, в качестве материала, содержащего свободный кремнезем, используют шунгит крупностью 10-100 мм с отношением содержаний кремнезема и углерода в пределах 1,25-2,4 в количестве 30-60 кг/т чугуна на каждый 1% заданного содержания кремния в выплавляемом чугуне, причем загрузку шунгита производят с частотой (0,3-2,6) ч^-1.

Сущность изобретения заключается в следующем. При выплавке литейных чугунов, содержащих 1,2-4,0% кремния, и других высококремнистых чугунов в шихту доменной печи включают шунгит, содержащий кремнезем и углерод в соотношении 1,25-2,4 крупностью 10-100 мм из расчета 30-60 кг шунгита на тонну чугуна на каждый 1% заданного содержания кремния в выплавляемом чугуне. Шунгит загружают отдельными порциями в подачах с пониженной рудной нагрузкой на углерод периодически с частотой (0,3-2,6) ч, причем понижение рудной нагрузки на углерод в этих подачах происходит за счет углерода, содержащегося в шунгите. Наличие шунгита в шихте обеспечивает преимущественное восстановление кремния из кремнезема шунгита углеродом шунгита, что приводит к сокращению расхода кокса на выплавку чугуна. Высокая удельная поверхность контактов между углеродом и кремнеземом в веществе шунгита обеспечивает приоритетность указанной реакции по сравнению с процессом восстановления кремния из кремнезема пустой породы неофлюсованных окатышей и руды, также содержащих свободный кремнезем. Количество загружаемого шунгита принимают в зависимости от заданного содержания кремния в выплавляемом чугуне и соотношения между кремнеземом и углеродом в используемом шунгите. При низком содержании углерода в шунгите (отношение содержаний кремнезема и углерода 1,81-2,4) его расход на каждый 1,0% содержания кремния в чугуне составляет 30-45 кг/т чугуна. При высоком содержании углерода в шунгите (отношение содержаний кремнезема к углероду 1,25-1,8) его расход составляет 46-60 кг/т чугуна на каждый 1% содержания кремния в чугуне.

Для загрузки в доменную печь используют шунгит крупностью 10-100 мм, при которой обеспечивается высокая газопроницаемость слоя и полнота протекания реакции восстановления кремния в куске шунгита во время его движения от колошника до горна печи.

Опытным путем установлено, что наиболее высокая степень усвоения шунгита при максимальном коэффициенте замены им кокса достигается при периодической загрузке шунгита отдельными порциями с частотой 0,3-2,6 час^-1. При этом высокая частота загрузки шунгита (1,4-2,6) ч^-1 соответствует его повышенному расходу (46-60 кг/т), а низкая частота (0,3-1,39) ч^-1 - пониженному расходу шунгита (30-45 кг/т).

После начала загрузки шунгита в доменную печь расход кокса на выплавку чугуна в течение плавки корректируют с учетом количества шунгита в шихте, заданного и фактического содержания кремния в выпускаемом чугуне. Корректируют также основность загружаемой железорудной шихты или количество флюса в шихте.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами его применения.

Пример 1.

В доменной печи объемом 1033 м³ выплавляли литейный чугун с заданным содержанием кремния 2,5%. В шихту кроме агломерата, окатышей и кокса включили шунгит крупностью 10-100 мм, содержащий 29% углерода и 58% кремнезема (отношение кремнезема к углероду 2,0). Расход шунгита на 1 т чугуна составлял 80 кг/т (по 32 кг/т на каждый 1% содержания кремния в чугуне). Шунгит загружали отдельными порциями в каждую 7-ю подачу. При этом частота загрузки шунгита составляла 1,2 ч^-1. После начала загрузки шунгита количество кокса в подаче уменьшили с 6 т до 5,7 т, а после увеличения содержания кремния сверх заданного на 0,2% расход кокса еще уменьшили на 0,3 т в подачу. При стабильной выплавке чугуна с содержанием кремния в пределах 2,3-2,8% расход кокса в подачу поддерживали в пределах 5,3-5,5 т/подачу при неизменном расходе шунгита. Коэффициент замены кокса шунгитом составил 0,81 кг/кг.

Пример 2.

В доменной печи объемом 1033 м³ выплавляли литейный чугун с содержанием кремния 3,5%. В шихту доменной печи добавляли шунгит с содержанием углерода 26% и кремнезема - 62% (отношение кремнезема к углероду - 2,38). Расход шунгита составлял 110 кг/т чугуна (31,4 кг/т на каждый 1% кремния в чугуне). Загрузку шунгита вели отдельными порциями в каждую пятую подачу с частотой 1,56 ч^-1. При стабильной выплавке чугуна с содержанием кремния в чугуне в пределах 3,2-3,7% добавка указанного количества шунгита в шихту привела к снижению расхода кокса на 69 кг/т чугуна. Коэффициент замены кокса шунгитом составил 0,63 кг/кг.

Пример 3.

В доменной печи объемом 1033 м³ выплавляли литейный чугун с содержанием кремния 1,4%. В шихту добавляли шунгит с содержанием кремнезема 58% и углерода 34% (отношение кремнезема к углероду - 1,7). Расход шунгита составлял 80 кг/т чугуна или 57 кг/т на каждый 1% содержания кремния в чугуне. Шунгут загружали отдельными порциями с частотой 2,1 ч^-1. При стабильной работе доменной печи и стабильном составе выплавляемого чугуна (содержание кремния колебалось в пределах 1,25-1,60%) добавка шунгита позволила уменьшить расход кокса на 77 кг/т. Коэффициент замены кокса шунгитом составил 0,96 кг/кг.

Таким образом, выплавка литейных чугунов в доменной печи согласно изобретению приводит к снижению расхода кокса и повышению качества чугуна.

Источники информации: 1. Авторское свидетельство СССР N 740834, кл. C 21 B 5/00, 15.06.80.

2. Авторское свидетельство СССР N 1615186, кл. C 21 B 5/00, 23.12.90.

Формула изобретения

\ \ \1 Способ выплавки литейного чугуна в доменной печи, включающий загрузку в доменную печь железорудных материалов, кокса, флюса, периодическую загрузку материалов, содержащих свободный кремнезем, в подачах с пониженной рудной нагрузкой на углерод, вдувание в горн обогащенного кислородом горячего дутья, выпуск продуктов плавки через заданные промежутки времени, отличающийся тем, что в качестве материала, содержащего свободный кремнезем, используют шунгит крупностью 10 - 100 мм, содержащий кремнезем и углерод в соотношении 1,25 - 2,4 в количестве 30 - 60 кг/т чугуна на каждый 1% заданного содержания кремния в выплавляемом чугуне, причем загрузку шунгита ведут с частотой (0,3 - 2,6) ч^-1.