Способ спекания агломерационной шихты

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее, к процессам спекания агломерата для доменной выплавки чугуна. Железосодержащую нагрузку шихты, твердое топливо, флюсующие добавки и возврат дозируют, смешивают шихту, окомковывают шихту, подают на движущиеся спекательные тележки слой агломерационной шихты. Далее осуществляют зажигание шихты, создают разрежение под спекательными тележками. Ширину верхней поверхности слоя загруженной шихты на спекательные тележки устанавливают в пределах 1,03-1,14 от ширины нижней поверхности слоя шихты. Изобретение позволит увеличить производительность процесса спекания агломерата, снизить расход твердого топлива и повысить механические свойства готового агломерата. 1 табл.

 

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее, к процессам спекания агломерата для доменной выплавки чугуна.

Наиболее близким по технической сущности является способ спекания агломерационной шихты, включающий дозирование железосодержащей нагрузки шихты, твердого топлива, флюсующих добавок, возврата, смешивание шихты, окомкование шихты, подачу на движущиеся спекательные тележки слоя агломерационной шихты, последующее зажигание шихты, создание разрежения под спекательными тележками.

При этом перемещение спекательных тележек осуществляют с переменной скоростью, определяемой по зависимости:

V=K·h·P/H,

где V - скорость перемещения спекательных тележек, м/мин;

Н, h - толщина нижнего и верхнего слоев шихты, мм;

Р - разрежение под спекательными тележками, мм вод.ст.;

К - эмпирический коэффициент, характеризующий скорость спекания шихты в обоих слоях, равный 0,001-0,015 м/мин·(мм.вод.ст)

(См. патент РФ №2112056, МПК С 22 В 1/20, БИ №15, 1998 г.).

Недостатком известного способа является низкая производительность процесса спекания агломерационной шихты, увеличенный расход твердого топлива, неравномерное газодинамическое сопротивление слоя шихты по ширине спекательных тележек, снижение металлургических свойств готового агломерата, увеличение содержания мелочи в агломерате.

Указанные недостатки известного способа объясняются отсутствием регламентирования соотношения ширины слоя шихты по его верхней и нижней плоскостям в зависимости от технологических параметров процесса спекания агломерационной шихты.

Технический результат при использовании изобретения заключается в увеличении производительности агломерационной машины, экономии металлосодержащего сырья в процессе спекания агломерата, в снижении расхода твердого топлива и в повышении механических свойств готового агломерата.

Указанный технический результат достигают тем, что способ спекания агломерационной шихты включает дозирование железосодержащей нагрузки шихты, твердого топлива, флюсующих добавок, возврата, смешивание шихты, окомкование шихты, подачу на движущиеся спекательные тележки слоя агломерационной шихты, последующее зажигание шихты, создание разрежения под спекательными тележками.

Ширину верхней и нижней поверхностей слоя шихты устанавливают различными, при этом ширину верхней поверхности устанавливают в пределах 1,03-1,14 от ширины нижней поверхности слоя шихты, а скорость движения спекательных тележек устанавливают по зависимости:

V=К·Н·Ж·Т·q/h·В·Q

где V - скорость движения спекательных тележек, м/мин;

Н - ширина верхней поверхности слоя шихты на спекательной тележке, м;

h - ширина нижней поверхности слоя шихты на спекательной тележке, м;

Ж - величина железосодержащей нагрузки шихты, т/час;

Т - доля твердого топлива в шихте от железосодержащей нагрузки шихты, %;

q - доля извести в шихте от железосодержащей нагрузки шихты, %;

В - необходимая основность спеченного агломерата, безразмерная;

Q - доля железорудных концентратов в железосодержащей нагрузке шихты, %;

К - эмпирический коэффициент, характеризующий физико-химические закономерности спекания агломерационной шихты, равный 0,046-0,072 м·час/мин·т·%.

Увеличение производительности процесса спекания шихты будет происходить вследствие оптимизации тепловых условий спекания за счет совмещения фронта горения твердого топлива и фронта теплопередачи отходящего газа, выравнивания газодинамического сопротивления слоя шихты по ширине спекательных тележек, обеспечивающих максимальную скорость спекания шихты.

Снижение расхода твердого топлива будет происходить за счет повышения газопроницаемости слоя агломерационной шихты, перераспределения тепловых потоков газов при увеличенном количестве шихты, загруженной в прибортовых зонах спекательных тележек, совмещения фронта горения твердого топлива и фронта теплопередачи отходящего газа.

Повышение механических свойств агломерата будет происходить за счет увеличения газопроницаемости слоя шихты и более эффективного использования твердого топлива.

Установление ширины верхней и нижней поверхностей слоя шихты на спекательных тележках различными позволяет стабилизировать газодинамическое сопротивление слоя шихты по ширине спекательных тележек, улучшить тепловые условия и интенсифицировать процессы твердофазного и жидкофазного спекания шихты в прибортовой зоне спекательных тележек.

Диапазон значений ширины верхней поверхности в пределах

1,03-1,14 от ширины нижней поверхности слоя шихты объясняется структурой и физико-химическими закономерностями спекания агломерационной шихты.

При больших значениях будет происходить замедление движения зоны горения и увеличение недопека шихты вдоль бортов спекательных тележек.

При меньших значениях будет происходить опережение зоны теплопередачи зоной горения топлива, уменьшение газодинамического сопротивления слоя шихты вдоль бортов спекательных тележек, снижение производительности агломашины и качества агломерата.

Диапазон значений содержания в шихте железорудных концентратов в пределах 85-97 мас.% объясняется стабильностью и равномерностью спекания во всем объеме шихты, необходимостью получения агломерата с высокими металлургическими свойствами и высокой производительностью агломашины. При меньших и больших значениях не будут обеспечиваться указанные параметры процесса спекания в необходимых пределах.

Диапазон содержания в шихте твердого топлива в пределах 3,8-5,8 мас.% объясняется физико-химическими свойствами компонентов шихты, необходимостью обеспечения достаточного количества жидкотекучего расплава и формирования основной массы агломерата через жидкое и пластическое состояние шихты при сравнительно низком тепловом уровне процесса спекания шихты. При меньших и больших значениях не будут обеспечиваться указанные параметры в необходимых пределах.

Диапазон значений содержания в шихте извести в пределах 2,6-3,6% объясняется физическими и минералогическими свойствами исходного сырья, эффективностью окомкования шихты, повышением производительности агломашины и получением офлюсованного агломерата с определенными металлургическими свойствами. При меньших и больших значениях не будут обеспечиваться оптимальные пределы указанных технологических параметров и свойств агломерата.

Диапазоны значений эмпирического коэффициента К в пределах 0,046-0,072 м·час/мин·т·% объясняются физико-химическими закономерностями спекания агломерационной шихты.

При меньших значениях процесс спекания шихты сместится в область жидкофазного превращения с одновременным получением агломерата с оплавленной структурой. При больших значениях процесс спекания шихты сместится в область твердосплавного превращения с получением агломерата с рыхлой непрочной структурой.

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 осуществления, в пределах формулы изобретения.

Способ спекания агломерационной шихты осуществляют следующим образом.

Пример.

В процессе спекания агломерационной шихты на агломерационной машине производят дозирование окомкованной смеси железосодержащей части шихты, твердого топлива, возврата и флюсующих добавок на движущиеся спекательные тележки из одного или двух загрузочных устройств.

Железосодержащая часть шихты состоит из железорудных концентратов, руды, железосодержащих шламов, окалины, аспирационной и колошниковой пыли. Твердое топливо состоит из коксовой мелочи. Флюсующие добавки состоят из извести, конвертерного шлака, известняка и доломита.

Смешанную шихту с естественной влажностью окомковывают до влажности 7,2-8,7%.

Под движущимися спекательными тележками создают разрежение в пределах 850-1250 мм вод.ст.

При подаче шихты на движущиеся тележки производят ее зажигание под зажигательным горном. Толщину слоя агломерационной шихты устанавливают в пределах 380-450 мм.

Ширину верхней и нижней поверхностей слоя шихты устанавливают различными за счет изменения конфигурации боковых стенок спекательных тележек.

При этом ширину верхней поверхности устанавливают в пределах 1,03-1,14 от ширины нижней поверхности слоя шихты, а скорость движения спекательных тележек устанавливают по зависимости:

V=К·Н·Ж·Т·q/(h·B·Q)

где: V - скорость движения спекательных тележек, м/мин;

Н - ширина верхней поверхности слоя шихты на спекательной тележке, м;

h - ширина нижней поверхности слоя шихты на спекательной тележке, м;

Ж - величина железосодержащей нагрузки шихты, т/ час;

Т - доля твердого топлива в шихте от железосодержащей нагрузки шихты, %

q - доля извести в шихте от железосодержащей нагрузки шихты, %

В - необходимая основность спеченного агломерата, безразмерная;

Q - доля железорудных концентратов в железосодержащей нагрузке шихты, %;

К - эмпирический коэффициент, характеризующий физико-химические закономерности спекания агломерационной шихты, равный 0,046-0,072 м·час/мин·т·%.

В таблице приведены примеры осуществления способа спекания агломерационной шихты с различными технологическими параметрами.

В первом и пятом примерах вследствие несоблюдения необходимых технологических параметров процесса спекания не обеспечивается необходимая удельная производительность агломерационной машины, прочность готового агломерата и содержание в нем мелочи.

В оптимальных примерах 2-4 вследствие соблюдения необходимых технологических параметров процесса спекания агломерационной шихты и отношения величин ширины верхней и нижней поверхностей слоя шихты на спекательных тележках происходит увеличение удельной производительности агломерационной машины, прочности готового агломерата и снижение содержания мелочи в готовом агломерате.

Таблица Способ спекания агломерационной шихты
Наименование	Параметры
1	2	3	4	5
1. Ширина h, м	4,0	4,0	4,0	4,0	4,0
2. Отношение H/h, безразмер.	1,02	1,03	1,08	1,14	1,15
3. Ширина H, м	4·1,02=4,08	4·1,03=4,12	4·1,08=4,32	4·1,14=4,56	4·1,15=4,60
4. Величина нагрузки Ж, т/час	460	450	400	350	340
5. Доля твердого топлива Т, %	6,1	5,8	4,8	3,8	3,5
т/час	0,061·460=28,1	0,058·450=26,1	0,048·400=19,2	0,038·350=13,3	0,035·340=11,9
6. Доля извести q, %	2,5	2,6	3,1	3,6	3,7
т/час	0,025·460=11,5	0,026·450=11,7	0,031·400=12,4	0,036·350=12,6	0,037·340=12,6
7. Доля железорудных концентратов Q, %	82	83	90	97	98
0,82·460=377	0,83·450=374	0,90·400=360	0,97·350=340	0,98·340=333
т/час
8. Величина основности В, безразмер.	1,0	1,1	1,2	1,3	1,4
9. Величина К, м·час/мин·т·%.	0,041	0,046	0,055	0,072	0,079
10. Величина скорости V, м/мин	3,6	3,5	3,3	3,1	2,9
11. Удельная производительность агломашины, т/м·час	1,53	1,65	1,63	1,59	1,50
12. Прочность агломерата по ГОСТ, 15137-77
X+5	63,6	64,3	64,8	64,5	64,1
Х-0.5	6,2	5,8	5,7	5,7	6,1
13. Содержание мелочи в агломерате (фракции - 5 мм), %	7,9	7,3	7,2	7,4	7,7

Способ спекания агломерационной шихты, включающий дозирование железосодержащей нагрузки шихты, твердого топлива, флюсующих добавок, возврата, смешивание шихты, окомкование шихты, подачу на движущиеся спекательные тележки слоя агломерационной шихты, последующее зажигание шихты, создание разрежения под спекательными тележками, отличающийся тем, что ширину верхней и нижней поверхностей слоя шихты на спекательных тележках устанавливают различными, при этом ширину верхней поверхности устанавливают в пределах 1,03-1,14 ширины нижней поверхности слоя шихты, а скорость движения спекательных тележек устанавливают по зависимости

V=K·H·Ж·T·q/h·B·Q,

где V - скорость движения спекательных тележек, м/мин;

H - ширина верхней поверхности слоя шихты на спекательной тележке, м;

h - ширина нижней поверхности слоя шихты на спекательной тележке, м;

Ж - величина железосодержащей нагрузки шихты, т/ч;

Т - доля твердого топлива в шихте от железосодержащей нагрузки шихты, %

q - доля извести в шихте от железосодержащей нагрузки шихты, %

В - необходимая основность спеченного агломерата, безразмерная;

Q - доля железорудных концентратов в железосодержащей нагрузке шихты, %;

К - эмпирический коэффициент, характеризующий физико-химические закономерности спекания агломерационной шихты, равный 0,046-0,072 м·ч/мин·т·%.