Способ задувки доменной печи после ремонта футеровки методом торкретирования

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности доменному производству. Способ включает подачу комбинированного дутья, загрузку в периферийную зону печи кокса задувочной шихты фракции более 40 мм и термическую обработку огнеупорной футеровки с обеспечением температуры газо-шихтовой среды в зоне торкретирования футеровки в интервале 750-1400°С в течение 5-8 часов с момента достижения температуры 750°С и последующим дутьевым режимом и системой загрузки в соответствии с параметрами раздувочного периода и рабочего режима доменной печи. Использование изобретения позволяет повысить срок службы футеровки и увеличить производство жидких продуктов плавки в межремонтные периоды. 2 табл.

 

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано при вводе в эксплуатацию доменных печей с футеровкой, полученной методом торкретирования.

Известен способ задувки доменной печи, включающий подачу горячего дутья и кислорода в центральную часть горна через удлиненные фурмы (авторское свидетельство СССР №933705, М. Кл. С21В 3/00, опубл. 07.06.82, бюллетень №21). Способ позволяет прогреть горн ускоренно и получить кондиционный чугун уже на первых выпусках. Однако способ не регламентирует термическую обработку футеровки печи, выполненной методом торкретирования, в результате чего торкретмасса может обладать недостаточной прочностью в отношении химического и механического воздействия на нее шихты и газов. По этой причине сокращается межремонтный срок службы печи.

В способе задувки доменной печи по патенту Российской Федерации №2216597 С1, МПК 7 С21В 3/00, опубл. 20.11.2003, бюллетень №32, перед подачей нагретого дутья через воздушные фурмы вдувают нагретый инертный газ, а 20-30% его выпускают из доменной печи через газоотводящие трубы, вставленные в чугунные летки. Способ снижает опасность возникновения больших температурных градиентов в кладке горна, однако не предусматривает оптимальную термическую обработку футеровочной массы, нанесенной методом торкретирования в заплечиках и шахте доменной печи. Способ позволяет судить лишь о сушке футеровки горна, но не об обеспечении износостойкости торкретмассы, в частности, за счет создания периферийного потока газов определенных параметров. В результате стойкость футеровки, например, в нижней части шахты может не превышать шести месяцев.

Во всех известных по литературе способах в периферийную зону загружают мелкий кокс, что снижает газопроницаемость и не позволяет организовать газовый поток нужных параметров у стен доменной печи.

В основу изобретения поставлена задача повышения срока службы футеровки печи между капитальными ремонтами посредством повышения ее износостойкости. Задача решается посредством управления на начальном этапе задувки печи направлением газопотока, его температурными параметрами и продолжительностью поддержания этих параметров в периферийной зоне шахты, запечиков и распара печи.

Данный способ задувки доменной печи после ремонта методом торкретирования включает подачу комбинированного дутья, обеспечивающего нагрев футеровки, загрузку в периферийную зону печи в составе задувочной шихты кокса фракции более 40 мм с обеспечением термической обработки огнеупорной футеровки при температуре газошихтовой среды в зоне торкретирования футеровки в интервале 750-1400°С в течение 5-8 часов с момента достижения температуры 750°С, затем загрузку рабочей шихты. После этого устанавливают дутьевой режим и систему загрузки в соответствии с параметрами рабочего режима с устранением периферийного хода уменьшением попадания кокса в эту зону. Естественно, что меньшая температура относится к шахте, а большая - к заплечикам.

Температурно-временные параметры способа перед проведением промышленных испытаний отрабатывались предварительно в лабораторных условиях. Характеристики торкретмассы сравнивали с таковыми для шамотного огнеупора марки ШПД-41.

Истираемость образцов моделировали на шлифовальном круге. Использовали алмазный диск диаметром 140 мм AC-32. Вращение диска задавали со скоростью 450 об/мин. Образец на диске удерживали стойкой с подвижным штоком, через который обеспечивалось давление 0,10 кг/см². Площадь образцов одинаковой массы 10 г составляла 3,6 см², время испытания 10 мин. Образцы шамотного огнеупора вырезали из наружной поверхности.

Для испытания торкретмассы просеянную и увлажненную до рабочей влажности массу уплотняли сбрасыванием в формовочном квадрате с высоты 0,5 м десять раз, после чего высушивали и обжигали в селитовой печи при температурах 700-1450°С. Испытывали по три образца каждого материала, результаты испытаний приведены в табл.1.

Таблица 1 - Сравнительная характеристика прочностных свойств огнеупоров.
Показатель	ШПД-41	Торкретмасса после обжига при конечной температуре, °С в течение 5 ч (числитель) и 8 ч (знаменатель)
600	750	1000	1200	1400	1500
Потеря массы образца, г/образец	1,2-2,4						образец оплавлен

Результаты показывают, что сопротивление истиранию образцов торкретмассы при 750-1400°С близко к таковому для шамота (который обжигается на огнеупорных заводах при температуре выше 1700°С) или превышает его. При применении данного способа по существу производят обжиг сырого огнеупора непосредственно в рабочем агрегате. Выше 1400°С температуру на периферии печи поднимать нецелесообразно, поскольку при возможных неконтролируемых локальных перегревах возможно оплавление и сползание футеровочного материала, а при 600°С прочностные свойства торкретмассы значительно уступают таковым для шамота. Обжиг торкрета при граничных температурах 750°С и 1400°С в течение 3 часов сопровождался снижением сопротивления ее истиранию на 23 и 18 отн.% соответственно, а обжиг в течение 10 часов практически не увеличивал прочностные свойства огнеупора и в промышленных условиях только удлинит продолжительность задувочного периода. Даже при принятой конечной температуре на периферии 1400°С отсчет времени термообработки торкретмассы 5-8 часов следует вести от начала достижения температуры 750°С.

Поскольку в шахте футеровка подвергается истирающему абразивному воздействию, а внизу шахты, распаре и заплечиках - воздействию расплава, провели дополнительные исследования. На подложках из торкретмассы, обожженной при конечной температуре 1000°С и 1400°С, расплавляли окатыши, руду и агломерат. Установили, что даже наиболее "агрессивный" (по содержанию FeO) расплав из окатышей не взаимодействует с этим огнеупором.

В промышленных условиях после нанесения тестообразной огнеупорной массы методом торкретирования произведена задувка печей объемом 2700 м³, оборудованной бесконусным загрузочным устройством (БЗУ), и объемом 2002 м³ с двухконусным засыпным аппаратом. Средний химический состав торкртетмассы, %: 57 Al₂O₃; 30 SiO₂; 0,8 Fe₂О₂; 4,1 CaO; 5 SiC.

Задувка доменной печи объемом 2700 м³ выполняется с начальным расходом дутья из расчета 0,6 м³ на кубический метр объема печи, т.е. 0,6·2700=1620 м³/мин. Указанную величину расхода дутья держат первые 8 часов, производя дополнительную сушку футеровки, после чего каждые 2-3 часа увеличивают расход дутья на 150 м³/мин. Согласно способу с девятого часа начинают грузить кокс фракции 40-80 мм (с минимальным содержанием фракции 60-80 мм, склонной к разрушению) преимущественно в периферийную зону печи с угловых положений лотка БЗУ, обеспечивающих периферийный газовый поток для обжига заторкретированной части печи, но так, чтобы материалы не ударяли по заторкретированной стенке, а накатывались на нее. Начинают поднимать температуру дутья и теоретическую температуру горения. Подают природный газ, затем кислород. Такой режим поддерживают в течение 6 часов (табл.2).

Поскольку так называемая температура газо-шихтовой среды на периферии может быть непосредственно измерена термопарами не ниже, чем вверху шахты, а температура в середине шахты, распаре и заплечиках не может быть таким же образом измерена, то величину температур в этих зонах вычисляют исходя из суммы показания периферийной термопары и теоретической температуры горения в фурменном очаге.

С учетом высоты шахты 18,7 м, распара 2,2 м и заплечиков 3,4 м и того, что температура газо-шихтовой среды повышается примерно на 30°С на каждый метр от верха шахты до низа печи, а измеренная термопарами температура на 5 горизонте их расположения (1,5 м от верха шахты) составила необходимую минимальную величину 750°С, температура на остальных горизонтах периферии печи составила:

- внизу шахты 750°С+(18,7 -1,5)×30°С=1266°С;

- внизу распара 1266°С+2,2×30°С=1332°С;

- в центре заплечиков 1332°С+3,4:2×30°С=1383°С

Это отвечает обжигу заторкретированной части печи в соответствии с параметрами способа.

Выгрузка на поверхность засыпи порции кокса на печи, оснащенной БЗУ, выполняется с углового положения n-1, где n - первое угловое положение, принятое для загрузки кокса задувочной шихты в верхних горизонтах шахты и на колошнике. На первое угловое положение п-1 при этом выгружается 25-30% кокса, а остальное распределяется в соответствии с программой загрузки.

Таким режимом задувки обеспечивается обжиг и упрочнение торкретмассы. Футеровка служит 18 месяцев до следующего капитального ремонта 2-го разряда при гарантийном сроке 12 месяцев.

Таблица 2 Основные газодинамические параметры задувки доменной печи V=2700 м3
Время, час с момента задувки	Расход дутья, м3/мин	Температура дутья, °С	Содержание О2 в дутье, %	Давление газов на колошнике, кгс/см2	Расход природного газа, м3/час	Теоретическая температура горения, °С	Примечания
1	1620	750	20,80	0,05		2016	Подается природный газ
2	1620	650	20,80	0,04		1938
3	1620	500	20,80	0,04		1821
4	1620	500	20,80	0,04		1821
5	1620	500	20,80	0,04		1821
6	1620	500	20,80	0,04		1821
7	1620	500	20,80	0,04		1821
8	1620	500	20,80	0,05		1821
9	1670	510	20,80	0,06	4800	1597
10	1720	525	20,80	0,065	4800	1614
11	1770	535	20,80	0,075	4800	1628
12	1820	550	20,80	0,08	4800	1644
13	1870	565	21,45	0,09	5300	1672	Подается 1000 м3 технологического, кислорода
14	1920	575	21,44	0,1	5300	1684
15	1970	585	21,42	0,1	5300	1696

Аналогичный режим задувки осуществляют на заторкретированной доменной печи объемом 2002 м³, оборудованной конусным засыпным аппаратом. Высота шахты 18,2 м, распара 1,7 м, заплечиков 3,0 м. В течение 7 часов загрузкой кокса крупностью более 40 мм создают периферийный газовый поток, обеспечивая температуру газо-шихтовой смеси в середине шахты 750-800°С, внизу шахты - 1230°С, в распаре 1320°С и в заплечиках 1375°С. Футеровка служит 15 месяцев при гарантии исполнителя 12 месяцев.

Опускание подачи в печь при конусном загрузочном устройстве выполняется с промежуточной остановкой большого конуса при его опускании. При этом высота щели между контактными поверхностями большого конуса и чаши должна быть 300-320 мм. Полное открытие большого конуса осуществляют только после схода всей подачи.

Контроль уровня температуры в зоне торкретирования осуществляется опосредованно с использованием показаний температуры среды на периферии в верхней части шахты (5-й пояс) и газов на колошнике. Температура газов на колошнике должна быть не более 450°С. При достижении необходимых температур сменный мастер принимает меры для удержания такого температурного режима в течение 5-8 часов.

Таким образом, применение способа задувки позволяет повысить срок службы футеровки примерно в 1,5 раза и увеличить производство жидких продуктов плавки в межремонтные периоды.

Способ задувки доменной печи после ремонта футеровки методом торкретирования, включающий подачу комбинированного дутья, загрузку в периферийную зону печи кокса задувочной шихты фракции более 40 мм и термическую обработку огнеупорной футеровки с обеспечением температуры газошихтовой среды в зоне торкретирования футеровки в интервале 750-1400°С в течение 5-8 ч с момента достижения температуры 750°С и последующим дутьевым режимом и системой загрузки в соответствии с параметрами раздувочного периода и рабочего режима доменной печи.