Способ промывки горна доменной печи

 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано при управлении работой доменных печей. Сущность изобретения заключается в том, что промывку горна доменной печи осуществляют промывочным агломератом, спеченным из шихты, железорудная часть которой состоит из концентрата (Fe_общ ≥ 65%) и окалины при массовом соотношении 1 : (1 - 3) и флюсов в виде смеси известняка, извести и доломита. Расход и состав флюсовой смеси задают из условия получения агломератов с основностью (CaO + MgO)/(SiO₂ + Al₂O₃) ≅ 0,8 при MgO/CaO = 0,30 - 0,50. Промывочный агломерат вводят в 20 - 60 подач в сутки в течение 1 - 10 дней путем замены рудных компонентов шихты, например окатышей, агломератов и руды. При этом рудную нагрузку снижают из расчета увеличения расхода кокса на 20 - 60 кг/т промывочного агломерата. Использование изобретения позволит увеличить производительность доменной печи, снизить расход кокса и повысить качество чугуна. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано при управлении работой доменных печей.

Известен способ промывки горна доменной печи, включающий введение добавок к рудной части шихты в виде сварочного шлака, железной руды, марганцевой руды, плавикового шпата в количестве 0,5-1,5% объема печи, а при ухудшении состояния горна, определяемого по теплосъему с холодильников лещади, например, на 10-15% меньше нижнего предела оптимального значения теплосъема, в шихту вводят плавиковый шпат в количестве 8-10 кг на 1 т чугуна [1] (А.с. N 802365, C 21 E 3/00, 07.02.81, Б. N 5).

Недостатком этого способа является использование дорогого и дефицитного плавикового шпата. На печах объемом 2700-3200 м³ его суточный расход составляет 56-50 т, а на всю промывку требуется 350-450 т. Это приводит к накоплению в горне фтористых соединений, которые оказывают вредное влияние на стойкость футеровки горна, а при массовом выходе из горна вызывают сильное загрязнение рабочей зоны и окружающей среды.

Использование сварочного шлака, марганцевой и железной руд имеет тот недостаток, что эти материалы недостаточно эффективны при сильном загромождении горна и полезны как профилактические средства. Но в заданном количестве они требуют длительного применения, что снижает интенсивность доменной плавки и повышает удельный расход кокса.

По способу [2] (а. с. N 1186635, C 21 B 3/00, 5/02, 23.10.85, Б N 39) промывку горна и стен доменной печи осуществляют путем добавки к основным компонентам шихты (агломерат, окатыши, флюсы и кокс) сварочного шлака, который загружают одной подачей с агломератом, окатышами, коксом и флюсом с чередованием 5-200 обычных подач. Способ предусматривает четыре варианта смесей сварочного шлака с марганцевой рудой при соотношении 1:( 0,6-0,3), со сталеплавильным шлаком при соотношении 1: (1,5-1,7), с агломератом при соотношении 1:( 0,3-2,5) и с коксом при соотношении по массе 1: (0,3-1,0). \ Расход сварочного шлака или его смеси в подачу составляет 0,06-3,0 величины коксовой колоши. В случае загрузки сварочного шлака с рудными материалами для его проплавления в шихту дополнительно вводят кокс в количестве 0,5- 1,0 на 1 т сварочного шлака в зависимости от теплового состояния доменной печи.

Смешивание сварочного шлака с рудными материалами, флюсом, коксом и другими добавками осуществляют путем совместной загрузки указанных компонентов в скип или путем предварительного смешивания их на рудном дворе при формировании штабеля.

Этот способ недостаточно эффективен с точки зрения решения задачи промывки горна и стен доменной печи по той причине, что несмотря на предварительное смешение сварочного шлака с другими компонентами шихты при загрузке в печь и при опускании шихты он энергично сегрегирует в силу существенно отличных физико-механических характеристик: его объемная плотность составляет 2200-2500 кг/м², крупность - 10-80 мм (у агломерата и окатышей соответственно 1700-2000 и 3300-3600 кг/м³ и 0,0...-100 мм, 10- 20 мм). В столбе опускающейся шихты сварочный шлак опережает сопутствующие компоненты (марганцевую руду, агломерат, кокс, флюс и др.), вследствие чего состав смеси не соответствует регламентируемому составу при ее загрузке. Это приводит к увеличению высоты зоны шлакообразования и, как следствие, к снижению интенсивности доменной плавки.

Наиболее близким по существу решаемой задачи (прототипом) является способ [3] (Авт.свид. N 1620488 C 21 B 3/00, Б.2, 1991). Способ заключается в том, что промывочные добавки в виде сварочного материала или марганцевой руды периодически включают в состав рудной части шихты. Промывочные добавки в зависимости от их вида включают в состав 4-20 подач и загружают из расчета поступления в горн первой промывочной подачи к началу выпуска чугуна, а последней промывочной подачи к концу следующего выпуска.

В случае локального ухудшения работы горна промывочные добавки загружают в отдельный сектор колошника над соответствующей чугунной леткой.

Недостатки этого способа промывки горна заключаются в следующем: 1) порционные добавки промывочных материалов, например марганцевой руды или сварочного шлака, увеличивают зоны пластического состояния шихтовых материалов по высоте доменной печи, что приводит к снижению интенсивности доменной плавки; 2) марганцевая руда является дорогим дефицитным материалом.

К тому же ее проплавка в сыром виде вызывает целый ряд "неудобств" для хода доменной печи. Это прежде всего связано с ее кислой пустой породой (до 37% SiO₂). Введение марганцевой руды в доменную шихту требует увеличения расхода флюсов (при основности шлака 1,1 требуется 800-900 кг сырого известняка на 1 т марганцевой руды), что ведет к перерасходу кокса; 3) регламентируемый способ загрузки промывочных добавок ("... промывочные добавки включают в состав 4-20 подач...") не обеспечивает эффективную промывку горна. Например, при введении добавок в 4 подачи их доля в общей массе расплавленной шихты, находящейся в горне печи, составляет всего 3-10% в зависимости от количества добавки в подаче. Этого материала явно недостаточно, чтобы снизить вязкость гетерогенного расплава, заполнившего межкусковые объемы в слое кокса. Этот способ загрузки промывочных добавок окажется еще менее эффективен на доменных печах объемом 3200 м³ и 5000 м³.

Заявляемое изобретение имеет целью решение технологической задачи устойчивой длительной работы доменной печи с высокой интенсивностью и низким удельным расходом кокса путем оперативно управляемой промывки горна. Предлагаемый способ обеспечивает увеличение производительности доменной печи, снижение расхода кокса и повышение качества чугуна за счет снижения [S], [Si] и увеличения количества (%, масс. ) чугуна, удовлетворяющего по химическому составу регламентируемым параметрам.

Сущность изобретения заключается в следующем.

При обнаружении на печи признаков загромождения горна (превышение против обычного величины нижнего перепада давления газов по высоте печи, замедление скорости опускания шихты, более быстрое появление шлака при выпуске чугуна, неравномерность выпусков чугуна по леткам, а при запущенном загроможденном состоянии - участившееся горение фурм) в доменную шихту вводят специальный промывочный агломерат, спекаемый из шихты, железорудная часть которой состоит из концентрата (Fe_общ. ≥ 65%) и окалины при массовом соотношении 1: (1-3) соответственно. Флюсами служат известняк, известь и доломит. Расход флюсов удовлетворяет условию получения агломерата с основностью, рассчитанной по комплексному показателю (CaO + MgO)/(SiO₂) + Al₂O₃) ≅ 0,8. При этом расход известняка и доломита задают в пропорции, обеспечивающей массовое отношение в агломерате MgO/CaO = 0,30-0,50.

Промывочный агломерат загружают в печь путем полной или частичной замены в подаче рудных компонентов шихты (агломерата, окатышей, руды) при снижении рудной нагрузки исходя из расчета увеличения расхода кокса на 20-60 кг/т промывочного агломерата в зависимости от теплового состояния доменной печи перед промывкой.

Промывочный агломерат включают в состав 20-60 подач и загружают в течение 1-10 суток. Дутьевые параметры целенаправленно не изменяют. Расход дутья, его температуру, расход кислорода и природного газа (или другого дополнительного топлива) регулируют исходя из условий оптимального хода доменной печи и нагрева чугуна и шлака.

Признаки, отличительные от прототипа [3]: 1. Промывочным материалом (добавкой) служит промывочный агломерат, спеченный из шихты, железорудная часть которой состоит из концентрата и окалины при массовом соотношении 1:(1-3) соответственно.

Расход флюсов и их состав удовлетворяет условию получения агломерата с основностью, определяемой по отношению (CaO+MgO)/(SiO₂ + Al₂O₃) ≅ 0,8, при этом отношение MgO/CaO = 0,30-0,50.

2. Промывочный агломерат загружают в печь путем полной или частичной замены им рудных компонентов шихты (агломерата, окатышей, кусковой руды) в 20-60 подачах в сутки в течение 1-10 суток.

3. При проплавке промывочного агломерата расход кокса увеличивают путем снижения рудной нагрузки в подаче, исходя из расчета 20-50 кг кокса на 1 т промывочного агломерата в зависимости от теплового состояния печи на период промывки горна.

Пример. На доменной печи V = 3200 м³ апробировали эффективность промывки горна заявляемым способом. Доменная печь выплавляла передельный чугун из шихты состава: агломерат - 70-75% и окатыши Леб.ГОКа 30-25%. Масса подачи - 69-70 т. Коксовая колоша - 15,0-15,2 т.

Промывочный агломерат спекали на агломашине АКМ-312. Опробировали два варианта состава шихты, отличающиеся соотношением концентрата и окалины: 1:3 (I) и 1:1 (II) соответственно. Состав шихты по указанным вариантам следующий, % (сух.масс.): 1) железорудный концентрат (I) 23,63, (II) 45,47; 2) окалина (I) 70,89, (II) 46,47; 3) доломитизированный известняк (I) 1,18, (II) 2,35; 4) топливо (I) 4,30, (II) 4,71.

В соответствии с составом шихты было получено два вида промывочного агломерата, характеризующихся высоким содержанием Fe_общ. (67,31% - I и 65,54% - II) и FeO (27,70% - I и 24,55% - II). Комплексные показатели основности и массовое соотношение CaO и MgO соответствуют регламентируемым значениям (табл. 1) (см. табл. 1-3 в конце описания).

По физическим свойствам оба вида промывочного агломерата отличаются от обычного большей крупностью (табл. 2) и прочностью.

Испытания прочности промывочного агломерата показали следующие результаты (ГОСТ 15137-77):
- выход кл. > 5 мм, % (I) 72,3, (II) 70,5;
- выход кл. < 0,5 мм, (I) 3,5, (II) 4,2.

Загрузку промывочного агломерата осуществляли следующим образом: в течение суток в печь загружали 30-50 подач с промывочным агломератом при увеличении коксовой колоши в среднем на 5%. Кроме этого, в начале и в середине загрузки промывочного агломерата загрузили по 1-ой холостой подаче (во 2-ю и 15-ю подачи по 15,2 т). Общий добавочный расход кокса соответствовал условию расчета: 40 кг на 1 т промывочного агломерата.

Результаты промывки горна доменной печи обоими видами промывочного агломерата приведены в табл. 3. Здесь же приведены результаты промывки горна марганцевой рудой и сварочным шлаком по способу [3] (прототип). Приведенные значения показателей отражают средние значения соответствующих величин за 30-й суточный период работы доменной печи. За этот период осуществлялось по две промывки горна. Длительность промывки и количество проплавленных промывочных добавок составляли: по способу [3] - 8400 т (140 подач в течение 5-и суток) по заявляемому способу (агломерат I/агломерат II) - 4160/4680 т (80/90 подач в течение 2/3 суток).

Эффективность промывки горна по заявляемому способу рассчитана по отношению показателей работы доменной печи при промывке по способу [3]. Количественно она выражается в следующем:
1) в увеличении производительности доменной печи на 8,3/11,1%;
2) в снижении удельного расхода кокса на 1,7/2,2%.

Кроме того, имело место повышение качества чугуна за счет снижения содержания S и Si.

Преимуществами предлагаемого способа промывки горнов доменных печей является высокая эффективность процесса промывки, низкий расход промывочного материала, и соответственно относительно небольшой дополнительный расход кокса.

При использовании промывочного агломерата ход доменной печи приобретает более ровный характер. Вследствие этого уменьшилось количество сгоревших фурм. Теплосъем с холодильников лещади увеличился с 3500 МДж/ч до 3900-4250 МДж/ч.

Библиографический список
1. Авт. свидет. N 802365 C 21 B 3/00. Способ промывки горна доменной печи. Авт. : П.Г. Нетребко, И.Т.Хомич, В.К. Евтеев и др. Опублик. 01.02.81. Бюллетень N 5.

2. Авт. свидет. N 1186635 C 21 B 3/00. Способ промывки горна доменной печи. Авт.: В.П. Лялюк, Р.Д. Каменев, И.Д. Дышлевич и др. Опублик. 23.12.89. Бюллетень N 47.

3. Авт. свидет. N 1620488 C 21 B 3/00. Способ промывки горна доменной печи. Авт. : В. А. Улахович, Ф.Н. Москалина, С.В. Ванчиков и др. Опублик. 15.01.91. Бюллетень N 2.

Формула изобретения

1. Способ промывки горна доменной печи, включающий периодическое введение в состав рудной части шихты промывочных добавок, отличающийся тем, что в качестве промывочных добавок используют промывочный агломерат, полученный при спекании железорудного концентрата и окалины при массовом соотношении 1 : (1 - 3) и флюсов, которым частично или полностью заменяют рудные компоненты в течение 1 - 10 сут в 20 - 60 подачах в сутки, при этом рудную нагрузку на кокс снижают из расчета 20 - 60 кг кокса на 1 т промывочного агломерата в зависимости от теплового состояния доменной печи перед промывкой.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют промывочный агломерат с основностью (CaO + MgO) / (SiO₂ + Al₂O₃) ≅ 0,8 при отношении MgO/CaO = 0,30 - 0,50.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2