Способ создания защитного гарнисажа в доменной печи

 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, и может использоваться при выплавке чугуна в доменных печах. Изобретение заключается в ведении в шихту доменных печей в качестве гарнисажеобразующей добавки материала, содержащего титан в виде оксидов и карбонитридов при их соотношении 2-5,5, а также оксиды кальция, магния, алюминия и кремния при соотношениях (СаО)/(SiO₂)= 0,9-1,3(MgO)/(Al₂O₃)= 0,7-0,9(СаО+МgO)/(А1₂O₃+SiО₂)= 0,95-1,05. В качестве такого материала используют шлаковый щебень - продукт переработки доменного шлака, получаемого при проплавке титаномагнетитовых железорудных материалов. Гарнисажеобразующую добавку загружают в узкое периферийное кольцо, ограниченное радиусами 1,0-0,8 радиуса колошника. Загрузку гарнисажеобразующей добавки в доменную печь в количестве 3-10 % от массы железорудной части шихты производят в течение 3-8 суток и повторяют эту операцию через 1,5-3,0 месяца. Применение предложенного технического решения обеспечивает создание защитного гарнисажа на стенках печи и увеличивает длительность кампании печи. 3 з. п. ф-лы.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано при выплавки передельных и литейных чугунов и ферросплавов в доменных печах.

Технической задачей изобретения является создание на стенах доменной печи в нижней части шахты, в распаре, заплечиках и в горне стабильного прочного гарнисажа, обеспечивающего уменьшение тепловых потерь с охлаждающей водой, уменьшение расхода топлива, повышение срока службы футеровки и продолжительности кампании доменной печи.

Известно техническое решение, обеспечивающее создание защитного гарнисажа на стенах горна доменной печи путем ввода в шихту материала, понижающего вязкость шлака, и поддержания высокой (более 4,0) основности шлака для получения его температуры плавления выше температуры внутренней поверхности футеровки горна. Такой шлак образует защитный гарнисаж на футеровке горна и предохраняет ее от износа [1] . Недостатком данного способа является его ограниченные возможности по защите футеровки. Он обеспечивает создание гарнисажа только на стенках горна. Кроме того, гарнисаж из высокоосновного шлака после снижения основности неизбежно размывается шлаками нормальной основности.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по свойствам и достигаемым результатам является известный способ создания гарнисажа в доменной печи, включающий применение в качестве гарнисажеобразующей добавки шлака производства феррованадия, в котором титан находится в оксидной и карбонитридной фазах, путем ввода этого шлака в шихту для производства агломерата и проплавки получаемого агломерата в доменной печи [2] . Недостатком данного технического решения является высокая температура плавления (более 1400^oС) шлака производства феррованадия и плохое его усвоение образующимися в процессе агломерации жидкими фазами. Это затрудняет создание гарнисажа на стенках шахты, распара и заплечиков доменной печи. Кроме того, недостатком данного технического решения является необходимость спекания специального агломерата, что требует организации отдельной технологической цепи подачи и измельчения шлака производства феррованадия.

Технической задачей данного изобретения является устранение недостатков известных технических решений, создание гарнисажа на стенках низа шахты, распара, заплечиков и горна доменной печи, уменьшение тепловых потерь с охлаждающей водой, снижение расхода топлива, увеличение срока службы футеровки и продолжительности кампании доменной печи.

Решение данной технической задачи достигается тем, что в известном способе создания защитного гарнисажа в доменной печи, включающем ввод в шихту гарнисажеобразующей добавки, содержащей титан в виде оксидов и карбонитридов, загрузку шихты в печь и ее проплавку с образованием гарнисажа на стенках печи, в качестве гарнисажеобразующей добавки используют материал, имеющий соотношение оксидов титана к карбонитридам титана, равное 2-5,5, соотношение оксидов кальция и кремния, равное 0,9 -1,3, соотношение оксидов магния и алюминия, равное 0,7-0,9, соотношение суммы (CaO+MgO) к сумме (Al₂O₃+SiО₂), равное 0,95-1,05.

Дополнительно указанная техническая задача решается тем, что в качестве гарнисажеобразующей добавки используют шлаковый щебень - продукт переработки доменного шлака, получаемого при проплавке в доменной печи титаномагнетитовых железорудных материалов, а также тем, что загрузку гарнисажеобразующей добавки осуществляют в периферийное кольцо на поверхности шихты в печи, ограниченное радиусами 1,0-0,8 радиуса колошника.

Техническая задача решается также тем, что ввод в шихту и загрузку гарнисажеобразующей добавки осуществляют в течение 3-8 суток, повторяя эту операцию через 1,5-3 месяца, поддерживая при этом долю гарнисажеобразующей добавки в шихте на уровне 3-10% от массы железорудной части шихты.

Сущность изобретения заключается в следующем.

При вводе в шихту и загрузке в печь гарнисажеобразующей добавки, содержащей титан в виде оксидов и карбонитридов при их соотношении равном 2-5,5, и содержащей также оксиды кальция, кремния, магния и алюминия при соотношениях: (CaO/SiO₂)= 0,9-1,3; (MgO/Al₂O₃)= 0,7-0,9; (CaO+MgO)/(Al₂O₃+SiO₂)= 0,9-1,05, данная гарнисажеобразующая добавка переходит в тестообразное и затем в жидкое состояние при относительно невысоких температурах (1150-1250^oС) в нижней части шахты доменной печи. При соприкосновении с поверхностью кладки или при ее отсутствии с поверхностью холодильника она охлаждается и на контактной поверхности кладки или холодильника образуется защитный слой из тугоплавких карбонитридов титана, которые закрепляются на поверхности благодаря высокой адгезии. Использование в качестве гарнисажеобразующей добавки щебня из шлака доменной плавки на титано-магнетитовой шихте удешевляет способ создания гарнисажа в доменной печи. Загрузка гарнисажеобразующей добавки в периферийное кольцо поверхности засыпи, ограниченное радиусами 1,0-0,8 радиуса колошника, позволяет доставить гарнисажеобразующую добавку именно в то место, где она производит свою работу, и уменьшить общий ее расход.

Ввод в шихту и загрузка в доменную печь в течении 3-8 суток гарнисажеобразующей добавки в количестве 3-10% от массы железорудной части шихты и периодическое повторение этой операции через 1,5-3 месяца обеспечивает стабильную толщину гарнисажа на оптимальном уровне при высоких технико-экономических показателях доменной плавки. Увеличение доли гарнисажеобразующей добавки в шихте и длительности ее применения или более частое повторение этой операции снижает показатели плавки при за счет разубоживания железорудной части шихты. Применение меньших количеств указанной добавки или в течение более короткого времени, а также более редкое повторение загрузки гарнисажеобразующей добавки снижает эффект ее применения.

Предлагаемое техническое решение иллюстрируется следующим примером. На доменной печи объемом 5500 м³ для создания в горне устойчивого гарнисажа, в соответствии с изобретением, в шихту, одна подача которой состояла из 40 т кокса, 105 т агломерата и 45 т окатышей, ввели дробленый доменный шлак крупностью 70-100 мм, полученный при проплавке титано-магнетитовых железорудных материалов, в количестве 9 т в подачу (6% от массы железорудной части шихты). Шлаковый щебень вводили в 1- и 7-ю подачи цикла подач (при числе подач в цикле 14) и загружали ее отдельными порциями массой по 54 т в периферийное кольцо, ограниченное радиусами 1,0-0,8 радиуса колошника (при 9-8 позициях лотка загрузочного устройства). Гарнисажеобразующую добавку применяли в течение 6 суток и повторяли эту операцию через 2 месяца. Состав шлакового щебня за период использования изобретения (6 месяцев) изменялся в следующих пределах: металл 3-5 %, СаО 28-32%, SiO₂ 28-31%, MgO 10,0-11,5%, Al₂O₃ 12-15%, ТiO₂ 8-10%, FeO 0,5-1,0%, TiCN 1,5-3,5%. При этом отношение содержаний компонентов в шлаковом щебне колебалось в пределах: (TiO₂)/(TiCN)= 3,0-4,5, (CaO)/(SiO₂)= 0,95-1,2, (MgO)/(Al₂O₃)= 0,75-0,85, (CaO+MgO)/(SiO₂+Al₂O₃)= 0,98-1,03.

Результатом применения предложенного способа создания гарнисажа в доменной печи было снижение температуры охлаждающей воды на холодильниках низа шахты распара, заплечиков и горна, что свидетельствует об образовании гарнисажа или его утолщении на стенках печи в этих зонах. Снижения технико-экономических показателей работы печи не наблюдали. Расход кокса на выплавку чугуна сократился. Наличие стабильного слоя гарнисажа позволило увеличить форсировку печи и увеличить ее производительность.

Источники информации 1. Авторское свидетельство СССР N 98781, МКИ С 21 В 5/02.

2. Авторское свидетельство СССР N 1401046, МКИ С 21 В 5/00.

Формула изобретения

1. Способ создания защитного гарнисажа в доменной печи, включающий ввод в шихту, содержащую железорудную часть и кокс, гарнисажеобразующей добавки, содержащей оксиды титана, кальция, кремния, магния и алюминия, загрузку шихты в печь и ее проплавку с образованием гарнисажа на стенках печи, отличающийся тем, что гарнисажеобразующая добавка дополнительно содержит карбонитриды титана при следующих соотношениях содержаний компонентов в гарнисажеобразующей добавке: оксидов титана к карбонитридам - 2,0-5,5; оксида кальция к оксиду кремния - 0,9-1,3; оксида магния к оксиду алюминия - 0,7-0,9; суммы оксидов кальция и магния к сумме оксидов кремния и алюминия - 0,95-1,05.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве гарнисажеобразующей добавки в шихту вводят шлаковый щебень - продукт переработки доменного шлака, который получают при проплавке в доменной печи титаномагнетитовых железорудных материалов.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что гарнисажеобразующую добавку загружают в периферийное кольцо колошника, ограниченное радиусами 1,0-0,8 радиуса колошника.

4. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что гарнисажеобразующую добавку вводят в шихту и загружают в печь в течение 3-8 суток, повторяют эту операцию через 1,5-3,0 месяца и поддерживают при этом долю гарнисажеобразующей добавки в шихте на уровне 3-10% от массы железорудной части шихты.