Способ ведения доменной плавки

 

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к выплавке чугуна в доменной печи. Способ доменной плавки включает подачу в доменную печь шихтовых материалов, вдувание в печь обогащенного кислородом, увлажненного и нагретого дутья, измерение и регулирование его расхода, а также подачу в печь кокса. Содержание кислорода в дутье устанавливают по зависимости W = (V+0,01•ψ-1,0)/(4,8-3,8•ψ), где W - содержание кислорода в дутье, м³/м³ дутья; V - количество горновых газов, м³/м³ дутья; ψ- доля кислорода, расходуемая на горение кокса у фурм. Количество горновых газов устанавливают по зависимости V = -36843α³ + 25970α² - 6097,2α + 478,3, где V - количество горновых газов, м³/м³ дутья, при этом α = 0,01 • (0,222 FeO + 0,300 Fe₂O₃), где FeO и Fe₂O₃ - содержание оксидов железа в железорудной части доменной шихты, мас.%. При использовании изобретения обеспечивается снижение расхода кислорода при минимальном расходе кокса и максимальной производительности доменной печи. 2 з.п.ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к выплавке чугуна в доменной печи.

Наиболее близким по технической сущности является способ ведения доменной плавки, включающий подачу в доменную печь шихтовых материалов, вдувание в печь обогащенного кислородом, увлажненного и нагретого дутья, измерение и регулирование его расхода, подачу в печь дополнительного топлива через фурмы в горн печи, определение содержания кислорода в дутье, а также подачу в печь кокса.

В процессе ведения доменной плавки изменяют концентрацию кислорода в дутье в зависимости от изменения расхода дутья. При этом на каждый 1% снижения расхода дутья концентрацию кислорода в дутье уменьшают на 0,6%. Причем одновременно уменьшают неравномерность распределения рудной нагрузки по радиусу печи и снижают давление колошникового газа.

/См. патент РФ N 2006502, кл. C 21 B 5/00, 1994/.

Недостатком известного способа является перерасход кислорода, кокса и недостаточная производительность доменной печи. Это объясняется тем, что расход кислорода устанавливается вне зависимости от химсостава шихты, количества кокса, удельного расхода природного газ. При этом не учитывается количество кислорода, связанного с железом в виде оксидов FeO и Fe₂O₃. Кроме того, недостаточная производительность доменной печи объясняется избыточным количеством образующихся горновых газов в условиях, когда скорость проплавки шихтовых материалов не соответствует значениям перепада давления горновых газов в печи.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в снижении расхода кислорода при минимальном расходе кокса и максимальной производительности доменной печи.

Указанный технический эффект достигают тем, что способ ведения доменной плавки включает подачу в доменную печь шихтовых материалов, вдувание в печь обогащенного кислородом, увлажненного и нагретого дутья, измерение и регулирование его расхода, подачу в печь дополнительного топлива через фурмы в горн печи, определение содержания кислорода в дутье, а также подачу в печь кокса. Содержание кислорода в дутье устанавливают по отношению: W = (V+0,01•ψ-1,0)/(4,8-3,8•ψ), где W - содержание кислорода в дутье, м³/м³ дутья; V - количество горновых газов, м³/м³ дутья; ψ - доля кислорода, расходуемая на горение кокса у фурм; 0,01; 1,0; 4,8; 3,8 - коэффициенты.

Количество горновых газов устанавливают по соотношению: V = -36843α³+25970α²-6097,2α+478,34, где V - количество горновых газов, м³/м³ дутья; α - коэффициент, характеризующий количество кислорода, связанного с железом в виде оксидов FeO и Fe₂O₃.

При этом α = 0,01 (0,222 FeO + 0,300 Fe₂O₃); где FeO и Fe₂O₃ - содержание оксидов железа в железорудной части доменной шихты; мас.%:
0,222; 0,300 - стехиометрические коэффициенты перерасчета оксидов железа в кислород;
0,01 - коэффициент перерасчета процентов в доли.

Долю кислорода, расходуемую на горение кокса у фурм, устанавливают по соотношению:
ψ = K/(K+β•U•γ),
где ψ - доля кислорода, расходуемая на горение кокса у фурм;
K - удельный расход кокса, кг/т чугуна;
U - расход дополнительного топлива, кг/т чугуна;
γ - величина выхода оксида углерода CO из 1 м³ дополнительного топлива, равная 1,077 м³/м³ дутья;
β - коэффициент, равный 0,65 - 1,5.

Экономия расхода кислорода будет происходить вследствие соответствия расхода кислорода физико-химическим свойствам шихтовых материалов, а также расходам кокса и природного газа в качестве дополнительного топлива. Увеличение производительности доменной печи будет происходить вследствие исключения случаев избыточного количества горновых газов. В этих условиях скорость проплавления шихтовых материалов будет лимитироваться перепадом давления газов. При этом содержание кислорода в дутье устанавливают в зависимости от расхода железорудной части доменной шихты. Расход кислорода также устанавливают в зависимости от количества горновых газов и количества кислорода в железорудной части шихты, связанного с оксидами железа. Ведение доменной плавки с необходимым содержанием кислорода в дутье позволяет стабилизировать ход доменной печи, что приводит к увеличению ее производительности при одновременном снижении удельного расхода кокса.

Анализ научно-технической и патентной литературы показывает отсутствие совпадения отличительных признаков заявляемого способа с признаками известных технических решений. На основании этого делается вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень" .

Ниже дан вариант осуществления изобретения, не исключающий другие варианты в пределах формулы изобретения.

Способ ведения доменной плавки осуществляют следующим образом.

Пример. В процессе ведения доменной плавки в доменную печь подают шихтовые материалы, вдувают в печь обогащенное кислородом, увлажненное и нагретое дутье, измеряют и регулируют его расход, подают в печь дополнительное топливо через фурмы в горн печи, определяют содержание кислорода в дутье, а также подают в печь кокс.

В доменной печи выплавляют чугун следующего химического состава, мас.%: Si = 0,62; Mn = 0,15; S = 0,020; C = 4,5; Fe = 94,63; P = 0,08. Железорудная часть шихты состоит из 100-процентного агломерата следующего химического состава, мас.%: Fe_общ. = 58,0; FeO = 12,0; Fe₂O₃ = 69,49; CaO = 8,14; SiO₂ = 6,79; MgO = 1,81.

В процессе ведения доменной плавки устанавливают содержание кислорода в дутье по соотношению:

где W - содержание кислорода в дутье, м³/м³ дутья;
V - количество горновых газов, м³/м³ дутья;
ψ - доля кислорода, расходуемая на горение кокса у фурм.

0,01; 1,0; 4,8; 3,8 - коэффициенты.

Количество горновых газов устанавливают по соотношению
V = -36843α³+25970α²-6097,2α+478,34,
где V - количество горновых газов, м³/м³ дутья;
α - коэффициент, характеризующий количество кислорода, связанного с железом в виде оксидов FeO и Fe₂O₃.

При этом α = 0,01 (0,222 FeO + 0,300 Fe₂O₃);
где FeO и Fe₂O₃ - содержание оксидов железа в железорудной части доменной шихты, мас.%;
0,222; 0,300 - стехиометрические коэффициенты перерасчета оксидов железа в кислород;
0,01 - коэффициент перерасчета процентов в доли.

Долю кислорода, расходуемую на горение кокса у фурм, устанавливают по соотношению:
ψ = K/(K+β•U•γ);
где ψ - доля кислорода, расходуемая на горение кокса у фурм;
K - удельный расход кокса, кг/т чугуна;
U - расход дополнительного кг/т чугуна;
γ - величина выхода оксида углерода CO из 1 м³ дополнительного топлива, равная 1,077 м³/м³ дутья;
β - коэффициент, равный 0,65 - 1,5.

В процессе выплавки чугуна происходит стабилизация хода доменной печи. При этом расход кислорода будет соответствовать расходу железорудной части шихты и количеству образующихся горных газов.

В таблице приведены примеры осуществления способа с различными технологическими параметрами.

В первом примере вследствие большой доли кислорода в дутье увеличивается расход кокса и снижается производительность доменной печи.

В пятом примере вследствие малой доли кислорода в дутье происходит перерасход кокса и уменьшается производительность доменной печи.

В оптимальных примерах 2-4 вследствие необходимых значений технологических параметров процесса достигается повышение производительности доменной печи, снижение расхода кокса и кислорода.

Формула изобретения

1. Способ ведения доменной плавки, включающий подачу в доменную печь шихтовых материалов, вдувание в печь обогащенного кислородом, увлажненного и нагретого дутья, измерение и регулирование его расхода, подачу в печь дополнительного топлива через фурмы в горн печи, определение содержания кислорода в дутье, а также подачу в печь кокса, отличающийся тем, что содержание кислорода в дутье устанавливают по соотношению

где W - содержание кислорода в дутье, м³/м³ дутья;
V - количество горновых газов, м³/м³ дутья;
ψ - доля кислорода, расходуемая на горение кокса у фурм;
0,01; 1,0; 4,8; 3,8 - коэффициенты.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что количество горновых газов устанавливают по соотношению
V = -36843α³+25970α²-6097,2α+478,34,
где V - количество горновых газов, м³/м³ дутья;
α - коэффициент, характеризующий количество кислорода, связанного
с железом в виде оксидов FeO и Fe₂O₃,
при этом
α = 0,01 • (0,222 FeO + 0,300 Fe₂O₃),
где FeO и Fe₂O₃ - содержание оксидов железа в железорудной части доменной шихты, мас.%;
0,222; 0,300 - стехиометрические коэффициенты перерасчета оксидов железа в кислород;
0,01 - коэффициент перерасчета процентов в доли.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что долю кислорода, расходуемую на горение кокса у фурм, устанавливают по соотношению
ψ = K/(K+β•U•γ),
где ψ - доля кислорода, расходуемая на горение кокса у фурм;
K - удельный расход кокса, кг/т чугуна;
U - расход дополнительного топлива, кг/т чугуна;
γ - величина выхода оксида углерода CO из 1 м³ дополнительного топлива, равная 1,077 м³/м³ дутья;
β - коэффициент, равный 0,65 - 1,5.

РИСУНКИ

Рисунок 1