Способ защиты футеровки горна доменной печи

 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, и может использоваться при выплавке чугуна в доменных печах. Способ включает введение в шихту доменных печей в качестве гарнисажеобразующей добавки в виде кускового крупностью 10-100 мм шунгита, содержащего 28-32% углерода и 58-60% кремнезема. Подачу гарнисажеобразующей добавки производят по результатам контроля температуры футеровки на уровне стыка горна и лещади. При положительном отклонении тренда температуры от установленного уровня более чем на 20^oС шунгит в количестве 3,0-8,0% от массы кокса загружают в узкое периферийное кольцо, ограниченное радиусами 0,8-1,0 радиуса колошника. Для локальной защиты футеровки горна контролируют ее температуру по секторам горна, определяют сектор с максимальной температурой и при ее отклонении более чем на 25^oС от средней температуры по окружности шунгит периодически порциями по 0,15-0,35 порции железорудной части шихты загружают в сектор колошника, расположенный над сектором горна с максимальной температурой футеровки. Применение предложенного технического решения обеспечивает создание защитного гарнисажа на стенках печи и увеличивает длительность кампании печи. 2 з.п.ф-лы.

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

Технической задачей изобретения является создание на футеровке горна доменной печи стабильного прочного гарнисажа, обеспечивающего уменьшение тепловых потерь с охлаждающей водой, уменьшение расхода топлива, повышение срока службы футеровки и продолжительности кампании доменной печи, предотвращение прорыва горна.

Известно техническое решение, обеспечивающее создание защитного гарнисажа на стенах горна доменной печи путем ввода в шихту материала, понижающего вязкость шпака, 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 [авт. св. СССР N 98781, МКИ С 21 В 5/02]. Недостатком данного способа является его ограниченные возможности по защите футеровки. Гарнисаж из высокоосновного шлака после снижения основности шлака 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 загрузку в печь гарнисажеобразующей добавки в виде титансодержащего агломерата, при спекании которого в аглошихту добавляют шлак производства феррованадия, содержащий титан в оксидной и карбонитридной фазах [авт. св. СССР N 1401046, МКИ С 21 В 5/00]. 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 стабильного гарнисажа на стенках горна доменной печи, уменьшение тепловых потерь с охлаждающей водой, снижение расхода топлива, увеличение срока службы футеровки горна и продолжительности кампании доменной печи.

Решение данной технической задачи достигается тем, что в известном способе защиты футеровки горна доменной печи, включающем загрузку в печь гарнисажеобразующей добавки, в качестве гарнисажеобразующей добавки в печь загружают шунгит фракции 10-100 мм, содержащий 28-32% углерода и 58-60% SiO₂, контролируют температуру периферийных углеродистых блоков футеровки на уровне стыка горна и лещади и при положительном отклонении тренда средней температуры футеровки по окружности горна от установленного уровня более чем на 20^oС осуществляют загружу шунгита в количестве 3-8% от массы кокса, причем загрузку шунгита производят в узкую периферийную зону колошника, ограниченную радиусами 0,8-1,0 радиуса колошника.

Дополнительно указанная техническая задана решается тем, что контролируют температуру периферийных углеродистых блоков футеровки на уровне стыка горна и лещади по секторам его окружности, определяют сектор с максимальной температурой и при ее отклонении от средней температуры кладки по окружности горна более чем на 25^oС шунгит загружают в сектор колошника, расположенный над сектором горна с максимальной температурой футеровки.

Решение технической задачи с высокой эффективностью достигается также тем, что шунгит загружают периодически, отдельными порциями массой 0,15-0,35 от массы порции кокса.

Сущность изобретения заключается в следующем. При вводе в шихту в качестве гарнисажеобразующей добавки шунгита, содержащего углерод и кремнезем в стехиометрическом соотношении для реакции образования из этих компонентов карбида кремния, и загрузке его узкое периферийное кольцо, ограниченное радиусами 0,8-1,0 радиуса колошника, в кусках шунгита при их нагреве до 1400^oС и выше по мере опускания в горн печи происходит химическое взаимодействие между углеродом и кремнеземом с образованием карбида кремния. Карбид кремния в кусках шунгита в горне расходуется в реакциях восстановления железа и марганца из первичных шлаков, заменяя при этом углерод кокса Однако вблизи стен горна, где поток первичных шлаков менее интенсивный, чем в районе рудного гребня, часть карбида кремния не успевает ассимилироваться чугуном и шлаком и при контакте с кладкой горна осаждается на ней, образуя устойчивый тугоплавкий гарнисаж, наличие которого препятствует размыванию футеровки горна. Образование гарнисажа на стенках горна снижает теплопотери и способствует увеличению срока его службы и продлению кампании печи. Загрузка шунгита в более широкую периферийную зону или в зону, расположенную ближе к центру печи, уменьшает гарнисажеобразующий эффект от загрузки шунгита в печь.

Контроль тренда средней температуры футеровки на горизонте стыка горна и лещади позволяет своевременно принимать меры по защите футеровки и прекращать загрузку гарнисажеобразующей добавки при ликвидации нежелательного увеличения средней температуры футеровки горна на указанном горизонте. Опыт работы печей показывает, что положительное отклонение тренда средней температуры футеровки на стыке горна и лещади, требующее принятия мер по защите футеровки горна от разгара, составляет 20-25^oС.

Контроль температуры футеровки на стыке горна и лещади по окружности горна позволяет определить наиболее изношенный и опасный участок футеровки и защитить его путем секторной загрузки шунгита в сектор с максимальной температурой. По опыту работы допустимое отклонение температуры в секторах от средней температуры по окружности не должно превышать 25-30^oС.

Заявляемое количество загружаемого шунгита 3,0-8,0% от массы кокса также получено в результате опыты работы. При количестве загружаемого шунгита, меньшем 3,0% от массы кокса, увеличивается время наращивания гарнисажа в горне, что нежелательно, так как ведет к увеличению потерь тепла. При загрузке шунгита в количестве более 8-0% начинает сказываться увеличение количества шлака, отрицательно влияющее на технико-экономические показатели плавки.

Загрузка шунгита порциями менее чем 15% от массы порции кокса чрезмерно снижает темп загрузки печи. Загрузка шунгита в количестве более 35% от массы порции кокса затрудняет его загрузку в узкий периферийный сегмент (в пределах 0,8-1,0 радиуса колошника).

Предлагаемое техническое решение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Ha доменной печи объемом 3200 м³ при контроле температуры футеровки на уровне стыка горна и лещади выявили положительное отклонение тренда средней температуры периферийных углеродистых блоков футеровки (по всем термопарам, измеряющим температуру периферийных углеродистых блоков на данном горизонте) от установленного на основе опыта работы печи безопасного уровня средней по окружности температуры блоков 105-110^oС на 27^oС (в течение 3 суток средняя температура увеличилась от уровня 107^oС до уровня 134^oС), что свидетельствовало об уменьшении толщины гарнисажа на стенках горна в этой зоне. Для создания на футеровке устойчивого гарнисажа в соответствии с изобретением в шихту ввели шунгит фракции 10-100 мм, содержащий 30% углерода и 59% кремнезема, в количестве 20 кг/т чугуна или 4,5% от массы кокса. Шунгит загружали в узкую кольцевую зону колошника, ограниченную радиусами 0,85-1,0 радиуса колошника. Спустя 8 суток средняя температура футеровки на указанном горизонте снизилась до уровня 106^oС. Загрузку шунгита прекратили.

Пример 2. На доменной печи объемом 3200 м³ при контроле температуры футеровки по окружности горна на уровне стыка горна и лещади выявили сектор с максимальной температурой (135^oС) футеровки (в районе летки N 4), которая превышала среднюю температуру (106^oС) футеровки по окружности на 29^oС. Шунгит в количестве 25 кг/т чугуна или около 6% от расхода загружали в сегмент указанного сектора, ограниченный радиусами 0,85-0,95 радиуса колошника. Через четверо суток градиент температур футеровки между секторами горна уменьшился до допустимого и загрузку гарнисажеобразующей добавки прекратили.

Результатом применения предложенного способа защиты футеровки горна доменной печи было снижение температуры охлаждающей воды на холодильниках горна, что свидетельствует об образовании гарнисажа на его стенках. Снижения технико-экономических показателей работы печи не происходило. Наличие стабильного слоя гарнисажа на стенах горна позволило повысить ее форсировку и увеличить производительность печи.

Таким образом, применение предложенного способа создания гарнисажа в доменной печи позволяет уменьшить потери тепла, повысить производительность и увеличить длительность кампании печи.

Формула изобретения

1. Способ защиты футеровки горна доменной печи, включающий загрузку в печь гарнисажеобразующей добавки, отличающийся тем, что в качестве гарнисажеобразующей добавки в печь загружают шунгит фракции 10-1000 мм, содержащий 28-32% углерода и 58-60% SiO₂ контролируют температуру периферийных углеродистых блоков футеровки на уровне стыка горна и лещади и, при положительном отклонении тренда средней температуры футеровки по окружности горна от установленного уровня более чем на 20°С, осуществляют загрузку шунгита в количестве 3-8% от массы кокса, причем загрузку шунгита производят в узкую периферийную зону колошника, ограниченную радиусами 0,8-1,0 радиуса колошника.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что контролируют температуру периферийных углеродистых блоков футеровки на уровне стыка горна и лещади по секторам его окружности, определяют сектор с максимальной температурой и при ее отклонении от средней температуры кладки по окружности горна более, чем на 25°С шунгит загружают в сектор колошника, расположенный над сектором горна с максимальной температурой футеровки.

3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что шунгит загружают периодически, отдельными порциями, массой 0,15-0,35 от массы порции кокса.