Способ задувки доменной печи

 

Изобретение относится к доменному производству и может быть использовано при задувке доменной печи после капитального ремонта 1 и 2 разрядов, нового строительства или сверхдлительной остановки. Сущность изобретения: способ включает загрузку печи шихтовыми материалами, контроль высоты расположения в печи первых порций шлакообразующих и железорудных материалов, вдувание через фурмы нагретого дутья, контроль и изменение параметров шихты и дутья, измерение температуры отходящих через летки газов, при этом после зажигания кокса, продувки печи через запорную арматуру, соединяющую верх печи с атмосферой, и начала схода шихты, закрывают запорную арматуру, соединяющую верх печи с атмосферой и пылеуловителем, до повышения температуры отходящих через чугунные летки газов на 3 - 300^oС от исходной, после чего открывают запорную арматуру и догружают печь до заданного уровня засыпки. При использовании изобретения достигается снижение расхода кокса, ускорение вывода печи на нормальный режим работы и получение качественного чугуна уже на первых выпусках.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано при задувке доменной печи после капитального ремонта 1 и 2 разрядов нового строительства или после сверхдлительной остановки.

Известен способ задувки доменной печи, при котором в горне на уровне фурм делают деревянный помост, на него загружают порцию кокса и затем задувочную шихту. При подаче горячего дутья помост быстро прогорает и раскаленный кокс, лежащий на помосте, проваливается в нижнюю часть горна на лещадь (Б.Н. Жеребин - Практика ведения доменной печи.- М.: Металлургия, 1980, 248с., с. 85-86).

Недостатки такого способа задувки заключаются в трудоемкости сооружения помоста, в тепловом ударе на огнеупорную кладку лещади и горна в момент обрушения помоста, в отсутствии гарантии достаточного прогрева горна для выпуска продуктов плавки. Кроме того, этим способом нельзя воспользоваться при остановке без освобождения горна печи от остатков шихты и продуктов плавки.

Известен способ задувки доменной печи, при котором после подачи горячего дутья в печь отводят часть образующегося на фурмах газа сквозь коксовую насадку ниже уровня фурм через вставленные в чугунные летки трубы (Типовая технологическая инструкция по доменному производству. Днепропетровск, с. 140,144; п.п. 13.4.23).

Недостаток этого способа в том, что продолжительность прогрева газом нижней коксовой насадки ограничена приходом в горн первых жидких продуктов плавки (шлака), которые, перекрывая отверстия труб, исключают возможность выхода газа через них.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому способу является способ задувки, при котором загружают кокс, железосодержащие и иные шлакообразующие порции в печь, контролируют уровень расположения в печи первых порций шлакообразующих и железорудных материалов, производят вскрытие чугунных леток и подачу нагретого дутья через фурмы, контролируют и изменяют параметры шихты и дутья, в каналы леток доменной печи вставляют перед пуском трубы с перфорацией обращенных к оси печи концов, а прогрев горна осуществляют теплом печных газов, которые выпускают через эти трубы (Сталь, 1989,N6, c. 17-20).

Этот способ, принимаемый за прототип, обеспечивает плавный прогрев нижней коксовой насадки и огнеупорной кладки горна и лещади без тепловых ударов, исключает необходимость сооружения деревянного помоста, но не гарантирует прогрева до высоких температур, необходимых для легкового выпуска первых, недостаточно прогретых продуктов плавки из-за быстрого перекрытия труб жидкими продуктами плавки, стекающими в горн, и малого количества газов, которые выпускают через трубы в летках.

Недостаток способа-прототипа состоит в дополнительном расходе кокса в задувочную шихту и увеличении времени задувки.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, состоит в снижении расхода кокса в задувочную шихту, увеличении форсировки задувки печи, что позволяет сократить время выведения печи на нормальные параметры работы, кроме того, удается снизить трудозатраты, облегчить проведение первых выпусков жидких продуктов плавки, обеспечить требуемое качество чугуна уже на первых выпусках.

Поставленная задача решается тем, что в первый период задувки после загорания кокса на фурмах, продувки печи через запорную арматуру, соединяющую верх печи с атмосферой, и начала схода шихты, весь образующийся у фурм печной газ выпускают через каналы леток, прогревая тем самым горн печи с нижней коксовой насадкой до повышения температуры отходящих газов на 3 - 300^o C от исходной, после чего открывают запорную арматуру, соединяющую верх печи с атмосферой и пылеуловителем, и догружают печь до заданного уровня засыпи.

Сопоставительный анализ предложенного технического решения с прототипом показывает, что в первый период задувки после загорания кокса на фурмах, продувки печи через запорную арматуру, соединяющую верх печи с атмосферой, и начала схода шихты, закрывают арматуру, соединяющую верх печи с атмосферой и пылеуловителем до повышения температуры отходящих через чугунные летки газов на 3 - 300^o С от исходной, после чего открывают запорную арматуру и догружают печь до заданного уровня засыпи.

Сравнительный анализ предложенного решения не только с прототипом, но и другими техническими решениями показал, что прогрев горна и нижней коксовой насадки за счет тепла печных газов, которые выпускают через летки, широко известен (Типовая технологическая инструкция по доменному производству. Днепропетровск, с. 140, 144; п.п. 13.4.7, 13.4.23.), однако во всех случаях через каналы леток выпускают небольшую часть от всего объема образующихся у фурм газов.

В соответствии с предлагаемым способом после загорания кокса, продувки печи через запорную арматуру, соединяющую верх печи с атмосферой, и начала схода с атмосферой и пылеуловителем до повышения температуры отходящих через чугунные летки газов на 3 - 300^oC от исходной, после чего открывают запорную арматуру и догружают печь до заданного уровня засыпи.

Это позволяет контролировать количество тепла, передаваемого в горн печными газами, и надежно прогреть нижнюю коксовую насадку до высокой температуры ранее прихода в горн жидких продуктов плавки.

Следовательно, заявленная совокупность существенных отличий обеспечивает получение упомянутого выше технического результата, что, по мнению авторов, соответствует критерию изобретения "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется следующими положениями.

Основные осложнения при задувке печи после сверхдлительной остановки или капитального ремонта 1 и 2 разрядов возникают из-за недостаточной дренажной способности коксовой насадки в горне. Поэтому одной из основных задач первого этапа задувки является прогрев расположенной ниже фурм коксовой насадки до температуры, обеспечивающей дренаж через нее шлакового и железоуглеродистого расплава без переохлаждения, и для исключения осложнений при проведении первых выпусков продуктов плавки. Средняя температура слоя кокса в горне более 1300^oC достаточна для того, чтобы избежать такого переохлаждения, а ей соответствует повышение температуры отходящих из леток газов от исходного уровня по данным расчетам и измерений на 3 - 300^oC.

Общее время выпуска газов только через летки, необходимое для прогрева горна и нижней коксовой насадки до 1300^oC, зависит от многих технологических факторов: исходной температуры и влажности материалов в горне, температуры фурменного очага, расхода дутья, диаметра выпускных каналов в летках, поведения печного газа на выходе из труб, установленных в летах и др.

Кроме контроля за изменением температуры отходящих газов, окончание первого периода задувки, при котором по способу все печные газы удаляют из печного пространства только через каналы леток, время перехода ко второму периоду задувки, характеризующемуся выпуском большей части газов через верх печи, может быть установлено также по опусканию уровня засыпи на колошнике; по количеству выделившегося на фурмах тепла после загорания кокса; по времени выпуска печных газов через каналы леток. Это позволяет персоналу уверенно вести задувку печи.

Определив момент окончания первого периода задувки, переходят ко второму периоду, для чего открывают запорную арматуру и догружают печь до заданного уровня засыпи. Далее ведут процесс задувки по известному способу, например по (Сталь, 1989, N6, c. 17-20).

При реализации предложенного способа задувки располагать шлакообразующие компоненты ниже 6,0 м от уровня фурм в столбе задувочной шихты нежелательно, поскольку при образовании в районе фурм над очагами горения зон разрыхления в эти зоны могут проваливаться твердые, плохопрогретые и недовосстановленные куски шлакообразующих материалов, что может привести к охлаждению горна ниже уровня фурм, ухудшению дренажа и раннему перекрытию отверстий труб в каналах леток, через которые выпускают печные газы.

При опытных задувках на НЛМК при выпуске через летки небольшой части газов подъем температур начинался спустя 8 ч, если же все газы будут выпускаться только через каналы леток, то прогрев горна завершится еще раньше.

Для определения времени окончания первого периода задувки по способу измеряют температуру в каналах леток. Начало повышения температур газов в каналах леток от исходной является индикатором завершения сушки и нагрева слоя материала в горне от уровня фурм до уровня леток. С учетом возможных погрешностей измерения повышение температуры в канале летки на 3^oС полагаем минимально необходимымо для завершения первого периода задувки. Ко второму периоду задувки следует переходить, когда на всех летках температура отходящих газов повысилась на 3^oC от исходной или более.

Выше 300^oC допускать рост температур в каналах леток в режиме первого периода задувки кокса нецелесообразно, поскольку при этом средняя температура кокса в горне превысит 1300^oC, и дальнейший выпуск печных газов через каналы леток приведет лишь к бесполезной потере тепла с отходящими газами и увеличению времени вывода доменной печи на нормальные параметры работы.

Поэтому по предлагаемому способу верхней границей повышения температур в летках от исходной, сигнализирующей о целесообразности перехода ко второму периоду задувки, принята величина 300^oC.

При этом каналы леток могут быть оставлены открытыми некоторое время и использоваться для выпуска части печных газов, например, в соответствии со способом (Сталь, 1989, N6, c.17-20).

Пример 1. После капитального ремонта 1-го разряда была задута доменная печь N 5 AO "НЛМК", объемом 3200 м³. Перед задувкой в четыре чугунные летки вставили трубы диаметром 100 мм, доходящие до середины горна и оснащенные термопарами для измерения температуры выходящего из леток газа. Первую порцию шлакообразующих в задувочной шихте уложили на 7,0 м и выше фурм. Рудную нагрузку в столбе задувочной шихты увеличили по сравнению с предыдущей задувкой, сократив расход кокса на 185 т. После подачи в печь нагретого дутья с температурой 700-750^oC и устойчивого загорания кокса на фурмах, продувки печи через запорную арматуру (атмосферные клапаны) и начала схода шихты прекратили загрузку, закрыли запорную арматуру, соединяющую верх печного пространства с атмосферой и пылеуловителем и выпускали все образующие при горении кокса на фурмах печные газы через трубы в каналах леток. Выходящий из леток газ поджигали. Давление дутья на фурмах отрегулировали по условию максимально возможной интенсивности выделения газа из леток, обеспечивающей его сжигание без отрыва факела. Температура отходящих через каналы леток газов за 6 ч повысилась на 150-200^oC, то есть нижняя коксовая насадка хорошо прогрелась. После этого открыли запорную арматуру, догрузили печь до заданного уровня засыпи и соединили с газоочисткой. Первый выпуск был открыт спустя 22 ч после загорания кокса. Чугун был хорошо прогрет, легко разделялся со шлаком на первом же выпуске. После первого выпуска печь была выведена на обычный режим работы на литейном чугуне через 9 ч.

Пример 2. Доменная печь N3 AO "НЛМК" объемом 2000 м³ была задута по способу после сверхдлительной остановки (на 15 суток) без выдувки. Перед пуском вскрыли обе чугунные летки, в каналы которых установили термопары. Исходная температура отходящих газов составляла 490 и 560^oC. После загорания кокса на фурмах и начала схода шихты закрыли всю запорную арматуру, соединяющую верх печи с внепечным пространством. После повышения температуры отходящих из каналов леток газов на 100 - 150^oC от исходной открыли запорную арматуру, догрузили печь до заданного уровня и соединили печь с газоочисткой. Первый выпуск открыт через 18 ч после загорания кокса. Чугун был хорошо прогрет и по качеству соответствовал требованиям. После первого выпуска печь вывели на обычный режим работы на литейном чугуне через 9 ч. Горения фурм не наблюдалось.

Формула изобретения

Способ задувки доменной печи, включающий загрузку задувочной шихты, контроль высоты расположения в печи первых порций шлакообразующих и железорудных материалов, вдувание через воздушные фурмы нагретого дутья, зажигание кокса, продувку печи через запорную арматуру, соединяющую верх печи с атмосферой, начало схода шихты, выпуск отходящих печных газов через чугунные летки, обеспечивающий прогрев горна, отличающийся тем, что после продувки печи и начала схода шихты закрывают запорную арматуру, соединяющую верх печи с атмосферой и пылеуловителем, контролируют температуру отходящих печных газов и выпускают отходящие печные газы через чугунные летки до повышения их температуры на 3-300^oC от исходной, после чего открывают запорную арматуру и догружают печь до заданного уровня засыпи шихты.