Способ доменной плавки

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к доменному производству. Способ включает смешивание железорудных материалов с углем на конвейере шихтоподачи путем наложения порций угля на порции железорудных материалов. Порции угля располагают между началом и серединой порций железорудных материалов. Уголь в промежуточном бункере бесконусного загрузочного устройства располагают между нижней и средней его частями. Выгрузку смешанных порций угля осуществляют в кольцевые зоны колошника печи, которые соответствуют 0,6-0,9 радиуса колошника. При увеличении удельного расхода угля до уровня, при котором начинают появляться признаки загромождения горна, порции угля на конвейере шихтоподачи перемещают ближе к началу порций железорудных материалов с возможностью расположения его в нижней части промежуточного бункера загрузочного устройства. Выгрузку угля на колошник осуществляют на угловых положениях лотка бесконусного загрузочного устройства, соответствующих выдаче угля ближе к большим значениям радиуса колошника печи. Использование изобретения обеспечивает снижение расхода кокса. 3 табл.

 

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к доменному производству, а именно к способам замены части кокса каменным углем.

Известен способ доменной плавки, включающий загрузку через колошник подач, состоящих из кокса, рудной части шихты и каменного угля при заданном массовом отношении угля к коксу, при этом загрузку подач с каменным углем производят с периодом от времени пребывания шихты в печи до величины произведения времени пребывания шихты в печи на отношение насыпных весов кокса и угля [1].

Недостатком способа доменной плавки является расстройство хода доменной печи из-за ухудшения газопропускной способности зоны жидкопластического состояния (зоны "когезии") при замене кокса углем. В зависимости от последовательности набора материалов на большой конус и опускания их в печь различают несколько способов (порядков) загрузки: совместная подача (циклическая загрузка), раздельная подача и расщепленная подача [2, с.187-189]. На доменных печах, оборудованных двухконусными засыпными аппаратами и применяющими циклическую систему загрузки, например, nAAKK↓ mKKAA↓ и т.д., слой кокса в столбе шихты образуется из двух скипов кокса. При замене части кокса углем уменьшается толщина коксовых слоев и соответственно площадь коксовых "окон" в зоне размягчения материалов. Это приводит к увеличению газодинамического напряжения в указанной зоне и соответствующему ухудшению условий газораспределения в печи, которые способствуют повышению затрат тепла и топлива, а также снижению производительности печи.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ доменной плавки, включающий раздельную загрузку через колошник доменной печи увеличенных по массе порций кокса и предварительно смешанных с каменным углем железорудных материалов [3].

Недостатком известного способа доменной плавки является неконтролируемое распределение угля по радиусу колошника, из-за чего часть угля через центральную зону печи приходит в горн, что вызывает его загромождение, которое в свою очередь приводит к снижению производительности печи и росту расхода кокса. Загромождение горна является одним из дополнительных факторов, который ограничивает возможность использования угля в доменной шихте для частичной замены кокса. В прототипе, за счет увеличенных по массе порций кокса, удалось устранить главный фактор, ограничивающий использование угля - газодинамическую напряженность в зоне размягчения материалов. В то же время эксперименты на печах показали, что при увеличении удельных расходов угля, например, в зависимости от качества кокса, для печей объемом 1719-2700 м³ это 50-70 кг/т, а для печи объемом 5000 м³ и при 20-30 кг/т, появляются признаки загромождения горна мелочью угля. Ликвидировать загромождение горна, сдерживающего рост удельного расхода угля, можно применением промывок горна известными способами, но это не устраняет причину загромождения горна. Предотвращение загромождения горна возможно при подаче антрацита в периферийную или среднюю зоны колошника печи, где гарантирована интенсивная газификация углерода антрацита диоксидом углерода газовой фазы и где остатки антрацита с большой вероятностью попадают в окислительные зоны фурменных очагов и газифицируются кислородом дутья. Такое контролируемое распределение антрацита по радиусу колошника возможно в первую очередь на доменных печах, оборудованных безконусными загрузочными устройствами.

Ставится задача снизить расход кокса в доменной плавке при замене максимально-возможной части кокса углем путем установления рациональных параметров загрузки, которые обеспечат предотвращение загромождение горна печи угольной мелочью.

Поставленная задача решается следующим образом.

В отличие от известного способа доменной плавки, включающего раздельную загрузку через колошник доменной печи увеличенных по массе порций кокса и предварительно смешанных с каменным углем железорудных материалов, в предлагаемом способе смешивание железорудных материалов с углем производят на конвейере при выгрузке материалов из бункеров шихтоподачи путем наложения порций угля на порции железорудных материалов, причем порции угля располагают между началом и серединой порций железорудных материалов, так чтобы уголь располагался в промежуточном бункере безконусного загрузочного устройства между нижней и средней его частями, а выгрузку смешанных порций угля осуществляют в кольцевые зоны колошника печи, которые соответствуют 0,6-0,9 радиуса колошника, причем при увеличении удельного расхода угля до уровня, при котором начинают появляться признаки загромождения горна, порции угля на конвейере шихтоподачи перемещают ближе к началу порций железорудных материалов и располагают в нижней части промежуточного бункера загрузочного устройства, а выгрузку на колошник производят на угловых положениях лотка безконусного загрузочного устройства, соответствующих выдаче угля ближе к большим значениям радиуса колошника печи.

Способ осуществляется следующим образом.

На колошник доменной печи загружают кокс, флюсы и железорудные материалы (агломерат, окатыши) в смеси с углем, например антрацитом. В горн доменной печи подают через воздушные фурмы комбинированное дутье. Из горна выпускают жидкие продукты плавки - чугун и шлак. Смешивание агломерата и окатышей или одного агломерата с антрацитом производят на ленточном конвейере при выгрузке материалов из бункеров шихтоподачи путем наложения порций угля на порции железорудных материалов в соотношении более 6 тонн железорудных материалов на 1 тонну угля. Порции антрацита располагают между началом (головой) и серединой порций железорудных материалов, так чтобы уголь при всех перегрузках попал в промежуточный бункер безконусного загрузочного устройства между нижней и средней его частями. Выгрузку смешанных порций угля и железорудных материалов осуществляют в кольцевые зоны колошника печи, которые соответствуют 0,6-0,9 радиуса колошника, т.е. в промежуточную или периферийную зоны колошника. Предельные значения этого диапазона были установлены специальными экспериментами на доменной печи объемом 5000 м³, оборудованной бесконусным загрузочным устройством. Причем при увеличении удельного расхода угля до уровня, при котором начинают появляться признаки загромождения горна, порции угля на конвейере шихтоподачи перемещают ближе к началу порций железорудных материалов и располагают концентрировано в нижней части промежуточного бункера загрузочного устройства, а выгрузку на колошник производят на угловых положениях лотка бесконусного загрузочного устройства, соответствующих выдаче угля ближе к большим значениям радиуса колошника печи, т.е. порции угля перемещают ближе к периферии печи, где гарантирована интенсивная газификация углерода антрацита и где остатки антрацита попадают в окислительные зоны фурменных очагов и газифицируются кислородом дутья.

Пример реализации способа.

Доменная печь объемом 5000 м³ оборудована бесконусным загрузочным устройством лоткового типа. Радиус колошника равняется 5,4 м. Цикл загрузки доменной печи состоит из девяти порций, которые выгружаются в печь раздельно при использовании девяти угловых положений ("станций") лотка:

№ станции:	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Угол наклона, град.	21,1	26,9	30,9	34,4	37,4	40,2	42,9	45,3	46,1

Шихта состоит из следующих материалов:

Вид материала	Пометка	Масса материала в порции, т
Кокс	К	21,6
Агломерат	А	75,0
Окатыши	О	33,3
Шлак конверторный обогащенный	ШО	28,0
Известняк	И	2,4
Антрацит	АН	5,5

Состав порций, которые входят в цикл загрузки, и набор угловых положений лотка, который непрерывно вращается, следующие:

№ порции в цикле	Состав порции	Набор угловых положений лотка
1	К	3-1
2	А+ШО+И	9-6
3	К	8-5
4	А+О+Ан	9-3
5	К	3-1
6	К	8-4
7	А+О+И	8-4
8	К	8-4
9	А+О+Ан	9-3

Материалы подаются на колошник с помощью ленточного конвейера. Четвертая и девятая порции, которые содержат антрацит, формируются на ленте конвейера, таким образом, что предварительно на ленту загружается 11 т чистого агломерата, а в дальнейшем на слой агломерата укладывают слой антрацита и окатышей. Антрацит, который выгружается на ленту, сопровождается тридцатью тонами железорудных материалов. Больше половины массы смеси агломерата и окатышей располагается на конвейере после разгрузки на него антрацита. Благодаря этому в промежуточном бункере загрузочного устройства антрацит располагается в средней его зоне. При загрузке такой порции в печь благодаря тому, что любому из семи фиксированных угловых положений лотка отвечает разгрузка в печь одинаковых масс шихтовой смеси, антрацит размещается в тех дозах порции, которые выгружаются при восьмом, седьмом и шестом положениях лотка. Это подтверждается соответствующим уменьшением скорости потока смеси материалов в печь на указанных станциях вращающегося лотка.

Загрузка доменной печи лотковым загрузочным устройством производится таким образом, что поверхность шихты в печи имеет в среднем небольшой угол наклона, и пересыпка шихты по поверхности осуществляется преимущественно в границах, формируемых при каждом угловом положении лотка кольцевых куч. Данные математического моделирования распределения шихты в печи и текущего контроля поверхности шихты радарными профилемерами подтверждают, что смесь, которая содержит антрацит, располагается в данном случае на части радиуса колошника от 0,88 до 0,64. При таком способе загрузки антрацита связанные с этим проявления загромождения горна печи будут минимальными, что позволит снизить расход кокса в доменной плавке за счет замены максимально возможной части кокса углем.

Источники информации

1. А.с. СССР №1158591, МКИ⁴ С21в 3/00, 1985.

2. Ефименко Г.Г., Гиммельфарб А.А., Левченко В.Е. Металлургия чугуна. - Киев: Вища школа, 1981. - 496 с.

3. Патент Украïни №67681, МПК⁷ С21В 3/00, 2004.

Способ доменной плавки, включающий раздельную загрузку через колошник доменной печи увеличенных по массе порций кокса и предварительно смешанных с каменным углем железорудных материалов, отличающийся тем, что смешивание железорудных материалов с углем производят на конвейере при выгрузке материалов из бункеров шихтоподачи путем наложения порций угля на порции железорудных материалов, причем порции угля располагают между началом и серединой порций железорудных материалов с обеспечением расположения угля в промежуточном бункере бесконусного загрузочного устройства между нижней и средней его частями, а выгрузку смешанных порций угля осуществляют в кольцевые зоны колошника печи, которые соответствуют 0,6-0,9 радиуса колошника, причем при увеличении удельного расхода угля до уровня, при котором начинают появляться признаки загромождения горна, порции угля на конвейере шихтоподачи перемещают ближе к началу порций железорудных материалов и располагают в нижней части промежуточного бункера загрузочного устройства, а выгрузку на колошник производят на угловых положениях лотка бесконусного загрузочного устройства, соответствующих выдаче угля ближе к большим значениям радиуса колошника печи.