Способ доменной плавки

 

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при выплавке чугуна в доменных печах с пониженным содержанием серы и с одновременным уменьшением удельного расхода кокса. Способ включает загрузку в печь железорудной шихты, содержащей окатыши основностью 0,3-0,5 и агломерат, введение в шихту кокса, флюсов, причем в печь загружают 30-70% окатышей от массы железорудной шихты. В качестве флюсов используют доломит, известняк и известь в соотношении 1,0:(3,5-3,6):(0,5-0,6) и вводят их в агломерат. Суммарный расход флюсов на 1 тонну чугуна и основность агломерата по (СаО+MgO)/(SiO₂+Al₂O₃) находят по определенным выражениям. Использование изобретения обеспечивает снижение содержания серы, уменьшение расхода кокса и увеличение производительности печи. 3 табл.

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при выплавке чугуна в доменных печах.

Известен способ доменной плавки на основных шлаках с высоким нагревом горна и это обеспечивает снижение содержания серы в чугуне (Остроухов М.Я., Шпарбер Л.Я. Эксплуатация доменных печей. М.: Металлургия, 1975, с. 249).

Недостатком этого способа является рост потребности в коксе и сокращение производительности печи, так как на каждые 0,01% снижения содержания серы в чугуне приходится давать дополнительно 1% кокса, а чугуна при этом выплавляется на 1% меньше.

Ближайшим аналогом к заявляемому способу является способ доменной плавки титаномагнетитового сырья, включающий загрузку в печь железорудной шихты, содержащей окатыши основностью 0,3-0,5 и агломерат, введение в шихту кокса и флюсов, причем в печь загружают 30-70% окатышей от массы железорудной шихты и дают дополнительно сырые карбонаты щелочноземельных металлов, а в качестве таких карбонатов вводят известняк, доломит или их смеси (см. патент РФ 2063443, С 21 В 5/00).

Недостатком этого способа является использование сырых карбонатов - расход их доходит до 78 кг/т чугуна. Согласно справочным данным повышение расхода обычного известняка на 10 кг/т чугуна сопровождается ростом удельного расхода кокса и снижением производительности печи на 0,5%, а доломитизированного - на 0,4%. Поэтому в известном способе удельный расход кокса получается относительно высоким и составляет 458 кг/т чугуна и более. (табл. 3 способа). Содержание серы в чугуне также получается высоким и составляет 0,028% и не изменяется от использования способа (табл. 2 способа). Способ применим только при выплавке чугуна с высоким содержанием титана 0,28%.

Технической задачей данного способа является снижение содержания серы в чугуне с одновременным уменьшением удельного расхода кокса и повышением производительности печи.

Поставленная задача решается тем, что в способе доменной плавки, включающем загрузку в печь железорудной шихты, содержащей окатыши основностью 0,3-0,5 и агломерат, введение в шихту кокса, флюсов, причем в печь загружают 30-70% окатышей от массы железорудной шихты, согласно изобретению в шихте используют агломерат основностью по (CaO+Mg)/(SiO₂+Al₂O₃), определяемой по выражению где В_А - основность агломерата; А и Ок - содержание агломерата и окатышей по массе в шихте доменной печи, %; 0,2 и 0,08 - коэффициенты, определенные эмпирически; В - основность шлака по (CaO+Mg)/(SiO₂+Al₂O₃), устанавливаемая в пределах 1,03-1,07; SiO₂ок, Al₂O₃ок, CaOок, MgOок - содержание соответствующих оксидов в окатышах, %; в состав флюсов включают доломит, известняк и известь в соотношении 1,0: (3,5-3,6):(0,5-0,6) и вводят их в агломерационную шихту, определив суммарный расход на 1 т чугуна из выражения: где Ф - суммарный расход доломита, известняка и извести, кг/т;
Р и K - расход руды и концентрата в составе агломерационной шихты, кг/т чугуна;
В_А - основность агломерата;
SiO₂р, Al₂O₃р, CaOр, MgOр - содержание по массе соответствующих оксидов в руде агломерационной шихты, %;
SiO₂к, Al₂O₃к, CaOк, MgOк - содержание по массе соответствующих оксидов в концентрате агломерационной шихты, %;
СаОф+MgOф - содержание по массе соответствующих оксидов в смеси доломита, известняка и извести, %.

Использование агломерата с величиной основности В_А менее рассчитанной по предложенному выражению приводит к получению шлака с основностью В менее 1,03. Основность В ниже 1,03 вызывает увеличение содержания серы в чугуне из-за уменьшения концентрации серо-поглощающих компонентов (СаО и MgO). Использование агломерата с основностью В_А, превышающей рассчитанную по предложенному выражению величину, приводит к получению шлака с основностью В более 1,07. Такой шлак ухудшает показатели по содержанию серы в чугуне, по удельному расходу кокса и по производительности печи из-за роста вязкости шлака.

Расходование флюса (доломита, известняка и извести) в меньшем количестве, чем по выражению для определения Ф, приводит к получению агломерата с недостаточной основностью по сравнению с требуемой согласно выражению для определения _А. Расходование флюса в большем количестве, чем по выражению для определения Ф, приводит к получению агломерата с избыточной основностью по сравнению с требуемой согласно выражению для определения В_А.

Указанное соотношение между расходами доломита, известняка и извести, позволяет получить качественный агломерат. При этом доломит является источником MgO, известняк и известь - источниками СаО. Кроме того, известняк и доломит служат газообразующими компонентами агломерационной шихты, так как из них в процессе агломерации выделяется СО₂. Выделение газа в процессе агломерации придает получаемому агломерату высокую пористость и, соответственно, высокую восстановимость. Известь служит связующим компонентов агломерационной шихты и придает производимому агломерату высокую прочность. Использование доломита, известняка и извести в указанном соотношении позволяет оптимально сочетать различные свойства агломерата - получать агломерат с основностью, содержанием MgO, прочностью и восстановимостью, обеспечивающими снижение содержания серы в чугуне на 0,005-0,007% абс. (10-30% отн.) и удельного расхода кокса на 1-3 кг/т чугуна при повышении производительности печи на 0,2-1%. Для реализации благоприятных свойств агломерата основность доменного шлака выражают отношением B=(CaO+MgO)/(SiO₂+Al₂O₃) и поддерживают ее в пределах 1,03-1,07. Вышеуказанные пределы соотношения расходов доломита, известняка и извести определяются техническими возможностями обеспечения средних величин между крайними значениями.

Пример
Плавка на доменной печи 4 ОАО ММК. Рудная часть шихты состоит из 60% агломерата и 40% окатышей. Содержание в окатышах: SiO₂=7,63%; Аl₂O₃=0,34%; СаO= 2,95%; MgO=0,26%. Основность доменного шлака по (CaO+MgO)/(SiO₂+Al₂O₃) равна 1,05.

Тогда согласно заявке на изобретение в плавке используют агломерат с основностью по B_А=(CaO+MgO)/(SiO₂+Al₂O₃), составляющей

Расход руды в составе агломерационной шихты - 448 кг/т чугуна, концентрата - 572 кг/т чугуна. Содержание SiO₂, Al₂O₃, CaO, MgO в них и в смеси доломита, известняка и извести в соотношении 1,0:3,5:0,6 приведено в табл.А.

В условиях примера, в соответствии с заявляемым способом, суммарный расход доломита, известняка и извести (Ф) составляет

Показатели работы доменной печи с использованием предлагаемого способа доменной плавки и без него приведены в табл. 1.

Результаты доменной плавки, получающиеся при отклонении от предлагаемого способа, представлены в табл. 2.

Формула изобретения

Способ доменной плавки, включающий загрузку в печь железорудной шихты, содержащей окатыши основностью 0,3-0,5 и агломерат, введение в шихту кокса, флюсов, причем в печь загружают 30-70% окатышей от массы железорудной шихты, отличающийся тем, что в шихте используют агломерат основностью по (СаО+MgO)/(SiO₂+Al₂O₃), определяемой по выражению

где В_А - основность агломерата;
А и Ок - содержание агломерата и окатышей по массе в шихте доменной печи, %;
0,2 и 0,08 - коэффициенты, определенные эмпирически;
В - основность шлака по (СаО+MgO)/(SiO₂+Al₂O₃), устанавливаемая в пределах 1,03-1,07;
SiO₂ок, Al₂O₃ок, СаОок, MgOок - содержание соответствующих оксидов в окатышах, %,
в состав флюсов включают доломит, известняк и известь в соотношении 1,0: (3,5-3,6):(0,5-0,6) и вводят их в агломерат, определив суммарный расход на 1 т чугуна из выражения:
,
где Ф - суммарный расход доломита, известняка и извести, кг/т;
Р и К - расход руды и концентрата в составе агломерата, кг/т чугуна;
В_А - основность агломерата;
SiO₂р, Al₂O₃р, СаОр, MgOр - содержание по массе соответствующих оксидов в руде агломерата, %;
SiO₂к, Al₂O₃к, СаОк, MgOк - содержание по массе соответствующих оксидов в концентрате агломерата, %;
СаОф+MgOф - содержание по массе соответствующих оксидов в смеси доломита, известняка и извести, %.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4