Способ ведения доменной плавки

 

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к выплавке чугуна в доменной печи. Способ доменной плавки включает подачу в печь шихтовых материалов, вдувание в печь обогащенного кислородом, увлажненного и нагретого дутья, измерение и регулирование его расхода, подачу в печь дополнительного топлива, вдуваемого через фурмы в горн печи, а также подачу в печь кокса. Расход дутья устанавливают по зависимости: V = Pξ(K²+vγ)/ω(K+vγ), где V - расход дутья, м³/мин; Р - производительность доменной печи, т/мин; ω - содержание кислорода в дутье, м³/м³ дутья, К - расход сухого кокса, кг/т чугуна; v - расход дополнительного топлива, м³/т чугуна; γ - выход окиси углерода из 1 м³ дополнительного топлива, м³/м³; ξ - коэффициент, равный 0,60 - 1,0. При использовании изобретения обеспечивается снижение удельных расходов кокса и дутья. 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, вдуваемого через фурмы в горн печи, а также подачу в печь кокса. Количество сухого дутья устанавливают по соотношению V=C•v'+S•v''; где V - расход сухого дутья, м³/кг чугуна; C - количество углерода кокса, сгорающего у фурм, кг/кг чугуна; v'- расход дутья, м³, приходящегося на 1 кг сгораемого у фурм углерода; S - расход подаваемого в печь дополнительного топлива, м³/кг чугуна; v'' - расход дутья, м³, приходящегося на 1 кг подаваемого дополнительного топлива.

При этом значения v' и v'' устанавливают по зависимостям v'=0,933/(ω + 0,5Φ); v''=(0,5C₁-O₁)/(ω + 0,5Φ); где ω - содержание кислорода во вдуваемом дутье, м³/м³ сухого дутья;
C₁ - содержание углерода во вдуваемом дополнительном топливе, кг/м³;
O₁ - содержание химически связанного кислорода во вдуваемом топливе, кг/м³;
Φ - влажность дутья, м³/м³ сухого дутья.

/См. Рамм А.Н. Современный доменный процесс. -М.: Металлургия, 1980, с. 61/.

Недостатком известного способа является повышенный удельный расход кокса и дутья, а также пониженная степень использования химической энергии газового потока дутья. Это объясняется тем, что при установлении количества дутья не учитывают производительность доменной печи, не обеспечивается процесс регулирования расхода дутья во времени, что не позволяет регламентировать интенсивность доменной плавки, измеряемой количеством сожженного кокса на 1 м³ печи в сутки. Вследствие этого фактор интенсивности доменной плавки остается вне пределов оперативного регулирования, что приводит к перерасходу кокса и дутья.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в снижении удельных расходов кокса и дутья.

Указанный технический эффект достигают тем, что способ ведения доменной плавки включает подачу в печь шихтовых материалов, вдувание в печь обогащенного кислородом, увлажненного и нагретого дутья, измерение и регулирование его расхода, подачу в печь дополнительного топлива, вдуваемого через фурмы в горн печи, а также подачу в печь кокса.

Расход дутья устанавливают по соотношению

где V - расход дутья, м³/мин;
P - производительность доменной печи, т/мин;
ω - содержание кислорода в дутье, м³/м³ дутья;
K - расход сухого кокса, кг/т чугуна;
v - расход дополнительного топлива, м³/т чугуна;
γ - выход окиси углерода CO из дополнительного топлива, м³/м³;
ξ - коэффициент, равный 0,6-1,0.

Снижение удельных расходов кокса и дутья будет происходить вследствие обеспечения возможности регулирования расхода дутья в зависимости от времени ведения плавки, что позволяет оперативно управлять интенсивностью доменной плавки. Сказанное обуславливает возможность ведения доменной плавки при оптимальной интенсивности, соответствующей минимальным значениям удельных расходов кокса и вдуваемого дутья.

Значение коэффициента ξ в пределах 0,6-1,0 рассчитывают по зависимости

где C_ф - количество углерода, сгорающего у фурм, кг/мин;
C_α - количество углерода, расходуемое на прямое восстановление железа, кг/мин.

При этом

C_ф= C_г-C_α, кг/мин;
(O₂)_d= v_кг[0,5(CO₂+CO)-β(N₂)_кг], м³/мин;



где CO₂ и CO - содержание в колошниковом газе, доли; (N₂)_∂ , (N₂)_кг - содержание N₂ в дутье и в колошником газе, доли; C_г - количество газифицированного углерода, кг/мин; V_кг - количество колошникового газа, м³/мин; (O₂)_α - количество кислорода прямого восстановления, м³/мин; V_д - количество дутья, м³/мин; ω - содержание O₂ в дутье.

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, например природный газ. Природный газ вдувают через фурмы в горн печи, а также подают в печь кокс.

Железорудная часть шихты состоит из 100-процентного агломерата следующего химического состава, мас.%: Fe_общ.=58,33; Fe₂O₃=73,0; FeO=8,5; CaO=8,14; SiO₂=6,79; MgO=1,81; Al₂O₃=0,67; MnO=0,23.

В доменной печи выплавляют чугун следующего химического состава, мас.%: Si=0,62; MnO=0,15; P=0,08; S=0,020; C=4,5; Fe=94,63.

В процессе ведения доменной плавки количество дутья устанавливают по соотношению

где V - расход дутья, м³/мин;
P - производительность доменной печи, т/мин;
ω - содержание кислорода в дутье, м³/м³ дутья;
K - расход сухого кокса, кг/т чугуна;
v - расход дополнительного топлива, м³/т чугуна;
γ - выход окиси углерода CO из дополнительного топлива, м³;
ξ - коэффициент, равный 0,60-1,0.

В процессе ведения доменной плавки обеспечивается возможность регулирования расхода дутья в зависимости от времени, что позволяет оперативно управлять интенсивностью доменной плавки, при этом обеспечивается возможность ведения доменной плавки при оптимальной интенсивности, соответствующей минимальным значениям удельных расходов кокса и вдуваемого дутья.

В таблице приведены примеры осуществления способа ведения доменной плавки с различными технологическими параметрами.

В первом и пятом примерах вследствие несоответствия технологических параметров необходимым значениям происходит перерасход кокса и дутья.

В оптимальных примерах 2-4 вследствие необходимых параметров процесса происходит снижение расхода кокса и дутья.

Формула изобретения

Способ ведения доменной плавки, включающий подачу в печь шихтовых материалов, вдувание в печь обогащенного кислородом, увлажненного и нагретого дутья, измерение и регулирование его расхода, подачу в печь дополнительного топлива, вдуваемого в горн печи через фурмы, а также подачу в печь кокса, отличающийся тем, что расход дутья устанавливают по соотношению
V = Pξ(K²+vγ)/ω(K+vγ),
где V - расход дутья, м³/мин;
P - производительность доменной печи, т/мин;
ω - содержание кислорода в дутье, м³/м³ дутья;
К - расход сухого кокса, кг/т чугуна;
v - расход дополнительного топлива, м³/т чугуна;
γ - выход окиси углерода CO из дополнительного топлива, м³/м³;
ξ - коэффициент, равный 0,60 - 1,0.

РИСУНКИ

Рисунок 1