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. Сущностью изобретения является введение в шихту доменных печей в качестве титансодержащей гарнисажеобразующей добавки материала, содержащего титан в виде оксидов, карбонитридов и металлического, а именно металлоотсева производства феррованадия. 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 10^oС металлоконцентрат в количестве 1,5-3,0% от массы железорудной шихты загружают в узкое периферийное кольцо, ограниченное радиусами 0,7-0,9 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 15^oС от средней температуры по окружности металлоконцентрат периодически, порциями по 0,1-0,25 порции железорудной части шихты загружают в периферийный сегмент, ограниченный радиусами 0,7-0,9 радиуса колошника в секторе колошника над сектором горна с максимальной температурой футеровки. Применение предложенного технического решения обеспечивает создание защитного гарнисажа на стенках печи и увеличивает длительность кампании печи. 2 с.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 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 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. 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 в качестве гарнисажеобразующей добавки титансодержащего агломерата, при спекании которого в аглошихту добавляют шлак производства феррованадия, содержащий титан в оксидной и карбонитридной фазах [2] . 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 и продолжительности кампании доменной печи.

Решение данной технической задачи достигается тем, что в известном способе создания защитного гарнисажа в доменной печи, включающем загрузку в печь титансодержащей гарнисажеобразующей добавки, в качестве гарнисажеобразующей добавки в печь загружают металлоконцентрат, получаемый из отвальных доменных шлаков производства ванадиевого чугуна, контролируют температуру периферийных углеродистых блоков футеровки на уровне стыка горна и лещади и загрузку металлоконцентрата в количестве 1,5-3% от массы железорудной части шихты осуществляют при положительном отклонении тренда средней температуры футеровки горна по окружности горна от установленного уровня более чем на 10^oС, причем загрузку металлоконцентрата производят в узкую периферийную зону колошника, ограниченную радиусами 0,7-0,9 радиуса колошника.

Дополнительно указанная техническая задача 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 15^oС металлоконцентрат загружают в периферийный сегмент колошника, ограниченный радиусами 0,7-0,9 радиуса колошника, в его секторе, соответствующем сектору горна с повышенной температурой футеровки.

Решение технической задачи с высокой эффективностью достигается также тем, что металлоконцентрат загружают периодически, отдельными порциями массой 0,1-0,25 от массы порции железорудной шихты.

Сущность изобретения заключается в следующем. При вводе в шихту в качестве гарнисажеобразующей добавки металлконцентрата, содержащего титан в виде оксидов, карбонитридов и металла, и загрузке его узкое периферийное кольцо, ограниченное радиусами 0,7-0,9 радиуса колошника, металлоконцентрат, содержащий шлаковую (50-65%) и металлическую (35-50%) составляющие, достигнув зоны плавления, расплавляется в виде титансодержащих чугуна и шлак стекает в горн в непосредственной близости от стен горна. При этом шлаковая составляющая металлоконцентрата, содержащая в среднем: 14-16% Аl₂O₃, 11-14% MgO, 8-10 TiO₂, 0,3-0,4% MnO, 1,5-2,0% FeO, 25-28%, SiO₂ и СаО - остальное, вследствие более ее высокой температуры плавления имеет более высокую вязкость по сравнению с первичными шлаками, образующимися в зоне плавления из железорудной части шихты, и высокую адгезионную способность. Этому же способствует наличие в ней карбонитридов титана. Такой шлак при контакте с кладкой горна образует на ней в зоне нахождения шлака в горне устойчивый гарнисаж.

Чугунная составляющая металлоконцентрата расплавившись стекает в горн вблизи от его стен и в фурменной зоне окисляется незначительно. Вследствие отсутствия перемешивания чугуна в металлоприемнике содержащиеся в расплаве металлической составляющей металлоконцентрата карбонитриды титана, имеющие высокую температуру плавления, по мере приближения к стенам горна и снижения температуры чугуна кристаллизуются и образуют на стенках горна в металлоприемнике 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. Дополнительным эффектом применения металлоконцентрата в качестве гарнисажеобразующей добавки является сокращение расхода кокса в связи с появлением металлического железа в шихте.

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 10-15^oС.

Загрузка металлоконцентрата в зону колошника, расположенную дальше от его стен чем на расстоянии 0,3 радиуса колошника снижает эффективность применения металлоконцентрата. При загрузке металлоконцентрата в периферийное кольцо, расположенное ближе чем на расстоянии 0,1 радиуса колошника, возникает опасность образования настылей в шахте печи из-за высокой адгезионной способности шлака, содержащегося в металлоконцентрате.

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 металлоконцентрата в сектор с максимальной температурой. По опыту работы допустимое отклонение температуры в секторах от средней температуры по окружности не должно превышать 15^oС.

Заявляемое количество загружаемого металлоконцентрата 1,5-3,0% от массы железорудной части шихты также получено в результате опыта работы. При количестве загружаемого металлоконцентрата меньшем 1,5% увеличивается время наращивания гарнисажа в горне, что нежелательно, так как ведет к увеличению потерь тепла. При количестве металлоконцентрата более 3,0% возможно увеличение толщины гарнисажа и снижение объема металлоприемника, что также нежелательно из-за снижения технико-экономических показателей плавки.

Загрузка металлоконцентрата порциями менее чем 10% от массы порции железорудной шихты чрезмерно снижает темп загрузки печи. Загрузка добавки в количестве более 25% от массы порции железорудной шихты затрудняет загрузку добавки в узкий периферийный сегмент (в пределах 0,7-0,9 радиуса колошника).

Предлагаемое техническое решение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Ha доменной печи объемом 5500 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 12^oС (в течение 3 суток средняя температура увеличилась от уровня 108^oС до уровня 120^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 металлоконцентрат фракции 20-70 мм в количестве 25 кг/т чугуна или 1,7% от массы железорудных материалов. Металлоконцентрат загружали в узкую кольцевую зону колошника, ограниченную радиусами 0,75-0,85 радиуса колошника. Спустя 4 суток средняя температура футеровки на указанном горизонте снизилась до уровня 107^oС. Загрузку металлоконцентрата прекратили.

Пример 2. На доменной печи объемом 5500 м³ при контроле температуры футеровки по окружности горна на уровне стыка горна и лещади выявили сектор с максимальной температурой (124^oС) футеровки (в районе летки N4), которая превышала среднюю температуру (105^oС) футеровки по окружности на 17^oС, т.е. более чем на 15^oС. Металлоконцентрат в количестве 35 кг/т чугуна или около 2% от массы железорудной шихты загружали в сегмент указанного сектора, ограниченный радиусами 0,75-0,9 радиуса колошника. Загрузку металлоконцентрата производили периодически отдельными порциями величиной по 25,0 т (16% от массы порции железорудных материалов). Через 60 ч градиент температур футеровки между секторами горна уменьшился до допустимого и загрузку гарнисажеобразующей добавки прекратили.

Результатом применения предложенного способа создания гарнисажа в доменной печи было снижение температуры охлаждающей воды на холодильниках горна 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.

Источники информации 1. Авт. св. СССР 98781, МКИ С 21 В 5/02.

2. Авт. св. СССР 1401046, МКИ С 21 В 5/00.

Формула изобретения

1. Способ создания защитного гарнисажа в доменной печи, включающий загрузку в печь титансодержащей гарнисажеобразующей добавки, отличающийся тем, что в качестве гарнисажеобразующей добавки в печь загружают металлоконцентрат, получаемый из отвальных доменных шлаков производства ванадиевого чугуна, контролируют температуру периферийных углеродистых блоков футеровки на уровне стыка горна и лещади и загрузку металлоконцентрата в количестве 1,5-3% от массы железорудной части шихты осуществляют при положительном отклонении тренда средней температуры футеровки горна по окружности горна от установленного уровня более чем на 10°С, причем загрузку металлоконцентрата производят в узкую периферийную зону колошника, ограниченную радиусами 0,7-0,9 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 15°С металлоконцентрат загружают в периферийный сегмент колошника, ограниченный радиусами 0,7-0,9 радиуса колошника, в его секторе, соответствующем сектору горна с повышенной температурой футеровки.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что металлоконцентрат загружают периодически, отдельными порциями массой 0,1-0,25 от массы порции железорудной шихты.