Способ доменной плавки



Способ доменной плавки
Способ доменной плавки
Способ доменной плавки
Способ доменной плавки
Способ доменной плавки
Способ доменной плавки

 


Владельцы патента RU 2544972:

Открытое акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат (RU)

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способу доменной плавки. Способ включает загрузку в доменную печь кокса, железорудных материалов, вдувание в печь обогащенного кислородом нагретого дутья, дополнительного топлива, контроль состава выпускаемых периодически из печи чугуна и шлака. Кокс получают из шихты для коксования, состоящей из смеси углей и модифицирующей добавки, содержащей 1-5% серы. Количество модифицирующей добавки поддерживают в пределах 3-12%, регулируя в печи дренажную способность коксовой насадки, которую оценивают индексом DMI, вычисляемым по формуле: DMI=2·Tч-121·[Si]-128·[P]-156·[S]+11·[Mn]-389·[C]-190·B-690, где Тч - температура чугуна, °С; [Si], [Р], [S], [Mn], [С] - массовое содержание указанных элементов в чугуне, мас.%; В - основность шлака (CaO/SiO2). Значение индекса дренажной способности коксовой насадки поддерживают в пределах 120-250, увеличивая его путем повышения доли модифицирующей добавки в шихте для коксования. При этом максимально допустимое значение индекса DMI в указанных пределах определяют по достижению содержания серы в чугуне 0,025-0,030%. Использование изобретения обеспечивает ровный ход доменной печи и снижение расхода кокса. 6 табл., 2 пр.

 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано для оптимизации хода доменных печей и минимизации расхода кокса.

Известно, что ровность хода, производительность доменной печи и расход кокса на выплавку чугуна в значительной мере зависит от качества применяемого кокса и, в первую очередь, от характеристик его качества, обеспечивающих выполнение основной и наиболее важной функции кокса в доменной печи - формирование проницаемого для продуктов плавки слоя кокса под зоной когезии, т.е. коксовой насадки или коксового тотермана, от дренажной способности коксовой насадки, т.е. от ее способности пропускать (фильтровать) жидкие чугун и шлак через имеющиеся в ней пустоты (каналы) между кусками кокса. Все известные способы повышения дренажной способности коксовой насадки обеспечивают повышение порозности слоя кокса в насадке и гидравлического диаметра каналов в нем за счет удаления из коксовой насадки коксовой мелочи или повышения холодной и горячей прочности, а также крупности и однородности кусков кокса, загружаемого в доменную печь.

Известен способ промывки горна доменной печи, включающий вдувание горячего обогащенного кислородом дутья и природного газа, загрузку кокса и железорудных материалов, периодический выпуск продуктов плавки и периодическое прекращение подачи в воздушные фурмы вдуваемого топлива в конце выпуска за 5-10 минут до закрытия летки и возобновление подачи топлива в фурмы спустя 6-14 минут после прекращения подачи топлива в фурмы (патент РФ №2183219 С1, МПК С21В 3/00). При прекращении подачи вдуваемого топлива газа в горн окислительная способность комбинированного дутья повышается, а скорость его истечения из фурм уменьшается. Это в совокупности приводит к уменьшению содержания коксовой мелочи в коксовой насадке за счет меньшего измельчения кусков кокса в фурменной зоне и окисления уже накопленной в коксовой насадке коксовой мелочи. Недостатком этого способа является его колебательный характер влияния на дренажную способность горна, которая увеличивается при прекращении вдувания топлива в фурмы и снова возрастает с возобновлением вдувания топлива.

Известен другой способ промывки горна доменной печи, включающий загрузку в печь подач, содержащих кокс, рудные компоненты и промывочные материалы в виде промывочного агломерата, спекаемого из смеси окалины, железорудного концентрата, марганцевой руды и флюсов в заданном соотношении данных компонентов.

Промывочный агломерат загружают в печь путем замены им в 3-20 подачах в сутки рудных компонентов шихты, осуществляя эту операцию в течение 3-15 суток. В подачах с промывочным агломератом уменьшают рудную нагрузку на кокс (патент РФ №2119958 С1, МПК С21В 3/00). Данный способ частично устраняет недостатки описанного выше способа. При загрузке промывочного агломерата в зоне когезии образуются железисто-марганцовистые кислые первичные шлаки, обладающие высокой подвижностью и высокой окислительной способностью. Эти шлаки окисляют коксовую мелочь в коксовой насадке, что повышает ее порозность и дренажную способность. Недостатком этого способа является повышение расхода кокса и выход чугуна с повышенным содержанием серы в периоды промывок, а также необходимость периодически повторять эти операции.

Другим известным способом обеспечения ровности и стабильности хода доменной печи за счет повышения дренажной способности коксовой насадки является способ доменной плавки, включающий загрузку в доменную печь железорудных материалов, флюсов и кокса, предварительно разделенного на фракции +40 мм и +25 мм, причем фракцию +40 мм загружают в центральную часть печи, а фракцию +25 мм загружают на периферию и в рудный гребень (патент РФ №2187558 С1, МПК С21В 5/00). Поскольку коксовая насадка формируется из кокса, загружаемого в центральную часть печи, загрузка фракции +40 мм в эту зону обеспечивает повышение среднего размера кусков кокса в коксовой насадке и повышение порозности слоя и гидравлического диаметра каналов между кусками кокса в коксовой насадке.

Недостатком этого способа является то, что он не учитывает поверхностные свойства кусков кокса, а именно адгезионную способность кокса по отношению к шлаковым расплавам, которая зависит от структуры и плотности кусков кокса и изменяется в зависимости от состава угольной шихты для коксования. В связи с этим, при использовании кокса с повышенной адгезионной способностью, несмотря на увеличение порозности слоя коксовой насадки, формирующейся из кокса фракции +40 мм, скорость фильтрации шлака через коксовую насадку не повышается, что существенно уменьшает позитивный эффект увеличения порозности насадки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению являет способ доменной плавки, включающий загрузку в доменную печь агломератов и окатышей разного состава, кокса, флюсов, контроль состава чугуна и шлака на выпуске, определение основности шлака по отношению СаО/SiO2, определение вязкости шлака при различных температурах и регламентация вязкости конечного шлака в пределах 0,2-0,5 Па·с и градиента вязкости шлака при увеличении его температуры на 1°C в пределах значений, не превышающих 0,03 Па·с/°C (патент РФ №2479633 С1, МПК С21В 5/00). В данном способе ровная и стабильная работа доменной печи обеспечивается за счет контроля состава и температуры шлака, а также его вязкости при различных температурах, причем вязкость шлака поддерживают в заданных пределах, обеспечивающих их легкий дренаж сквозь коксовую насадку и, тем самым, создающих условия для ровного и стабильного хода доменной печи.

Недостатком этого известного способа, принятого за прототип, является то, что он не оказывает влияния на адгезионные свойства коксовой насадки по отношению к шлаку и, следовательно, не влияет на ее дренажную способность. Кроме того, экспериментальное определение вязкости шлака является весьма трудоемкой и сложной задачей, что затрудняет применение данного известного способа.

Задачей изобретения является управляемое повышение дренажной способности коксовой насадки в доменной печи. При этом достигается получение такого технического результата, как обеспечение ровного высокопроизводительного хода доменной печи и снижение расхода кокса.

Указанная цель достигается тем, что в способе доменной плавки, включающем загрузку в печь железорудной части шихты и кокса, вдувание обогащенного кислородом нагретого дутья и дополнительного топлива, выпуск продуктов плавки и контроль состава чугуна и шлака на выпуске, определение основности шлака по соотношению B=CaO/SiO2, при этом в печь загружают кокс, полученный из смеси углей и модифицирующей добавки, содержащей 1-5% серы, количество которой поддерживают в пределах 3-12%, дополнительно регулируя в печи дренажную способность коксовой насадки, которую оценивают индексом DMI (индексом тотермана), вычисляемым по формуле [1]:

DMI=2·Тч-121·[Si]-128·[P]-156·[S]+11·[Mn]-389·[C]-190·B-690,

где Тч - температура чугуна, °C;

2 - эмпирический коэффициент, характеризующий влияние температуры чугуна на дренажную способность коксовой насадки, 1/°C;

[Si], [Ρ], [S], [Mn], [С] - содержание указанных элементов в чугуне, % мас.;

121, 128, 156, 11, 389 - эмпирические коэффициенты, характеризующие влияние химического состава чугуна на дренажную способность коксовой насадки, 1/%;

В - основность шлака (CaO/SiO2), безразмерная;

190 - эмпирический коэффициент, учитывающий влияние основности шлака на дренажную способность коксовой насадки, безразмерный;

690 - эмпирический коэффициент, безразмерный,

и поддерживают его значение максимально допустимым в пределах 120-250, увеличивая индекс DMI путем повышения доли модифицирующей добавки в шихте для коксования, а максимально допустимое значение индекса DMI в указанных пределах определяют по достижению содержания серы в чугуне 0,025-0,030%.

Применение указанной модифицирующей добавки в шихте для коксования расширяет температурный интервал пластичности этой шихты, улучшая ее коксующие и спекающие свойства, и приводит к повышению плотности и холодной, и горячей прочности получаемого кокса, снижению содержания золы в коксе и его реакционной способности. Это уменьшает измельчение кокса при его загрузке в печь и при опускании его в столбе шихты с колошника до уровня фурм, повышает газопроницаемость столба шихты в шахте, выравнивает распределение газа по сечению печи и повышает степень его использования. Дренажная способность коксовой насадки, формируемой из этого кокса, при этом повышается благодаря снижению адгезионной способности поверхности кусков кокса по отношению к шлаковым расплавам, уменьшению прихода коксовой мелочи в коксовую насадку и увеличению гидравлического диаметра каналов между кусками кокса в насадке. В результате действий управляющего персонала, направленных на сохранение нагрева печи, снижается уровень зоны когезии. Снижение уровня зоны когезии и увеличение дренажной способности коксовой насадки уменьшает время пребывания чугуна в высокотемпературной зоне (между зоной когезии и уровнем фурм), ускоряет стекание чугуна и шлака в металлоприемник и уменьшает время и поверхность контакта шлака и чугуна с коксом. В результате уменьшается содержание кремния и углерода в чугуне. Эти изменения приводят к росту расчетного индекса DMI, что позволяет использовать его для косвенной количественной оценки уровня дренажной способности коксовой насадки в доменной печи. Таким образом, контроль этого индекса позволяет целенаправленно воздействовать на дренажную способность коксовой насадки путем изменения доли модифицирующей добавки в шихте для получения кокса в пределах 3-12%.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Доменную плавку вели, загружая в печь кокс, полученный из шихты, включающей смесь из 12 марок каменных углей (97%) и модифицирующей добавки (3%)-твердого продукта термической обработки без доступа воздуха битуминозных (тяжелых) остатков перегонки нефти, содержащий 4,5% серы. Производимый кокс использовали на доменной печи объемом 2000 м3. Качество производимого кокса оценивали по содержанию в нем золы и серы. Работу доменной печи оценивали по средним за 15 суток ее работы значениям приведенного расхода кокса (Кпр) и содержания серы в чугуне [S]. Дренажную способность коксовой насадки оценивали, рассчитывая индекс DMI по формуле:

DMI=2·Тч-121·[Si]-128·[P]-156·[S]+11·[Mn]-389·[C]-190·B-690,

где Тч - температура чугуна, °C;

2 - эмпирический коэффициент, характеризующий влияние температуры чугуна на дренажную способность коксовой насадки, 1/°C;

[Si], [Ρ], [S], [Mn], [С] - содержание указанных элементов в чугуне, % мас.;

121, 128, 156, 11, 389 - эмпирические коэффициенты, характеризующие влияние химического состава чугуна на дренажную способность коксовой насадки, 1/%;

В - основность шлака (CaO/SiO2), безразмерная;

190 - эмпирический коэффициент, учитывающий влияние основности шлака на дренажную способность, безразмерный;

690 - эмпирический коэффициент, безразмерный.

По сравнению с коксом, полученным только из обычной шихты (кокс А), кокс, полученный из шихты с модифицирующей добавкой (кокс Б), имел пониженное содержание золы, но более высокое содержание серы, увеличение которого произошло непропорционально увеличению ее прихода с шихтой для коксования. Содержание серы в чугуне увеличилось незначительно.

Дренажная способность коксовой насадки, сформировавшейся в печи из этого кокса, повысилась (таблица 1).

С целью дальнейшего повышения дренажной способности горна на следующем этапе долю модифицирующей добавки в шихте для получения кокса увеличили до 4% (таблица 2).

Последующее увеличение доли модифицирующей добавки до 5% еще более повысило дренажную способность коксовой насадки, но содержание серы в чугуне увеличилось на 0,05% по сравнению с базовым вариантом работы печи (таблица 3).

В дальнейшем спекание кокса производили из смеси угольной шихты (95%) и модифицирующей добавки (5%).

Пример 2. Доменную плавку вели с использованием кокса, полученного из шихты, включающей смесь из 12 марок каменных углей (94%) и твердый продукт термической обработки без доступа воздуха битуминозных (тяжелых) остатков перегонки нефти (6%), содержащей 2,0% серы. Производимый кокс использовали на доменной печи объемом 3200 м3.

Работу доменной печи оценивали по средним за 15 суток ее работы значениям приведенного расхода кокса (Кпр) и содержания серы в чугуне [S]. Дренажную способность коксовой насадки оценивали с помощью расчетного индекса DMI.

По сравнению с плавкой на коксе, полученном только из угольной шихты (кокс А), при использовании в плавке кокса, полученного из шихты с модифицирующей добавкой (кокс Б), дренажная способность коксовой насадки, сформировавшейся в печи из этого кокса, повысилась (таблица 4).

Увеличение содержания серы в коксе не повлияло на содержание серы в чугуне, а дренажная способность коксовой насадки повысилось. Для ее увеличения долю модифицирующей добавки в шихте для получения кокса увеличили до 9%. Доменная плавка показала, что дренажная способность коксовой насадки повысилась, а содержание серы в чугуне не превысило допустимых пределов (таблица 5).

При плавке на коксе, полученном с долей модифицирующей добавки 10,5%, дренажная способность коксовой насадки еще более повысилась, но содержание серы в чугуне увеличилось до предельно допустимого уровня (таблица 6).

В дальнейшем доменную плавку вели на коксе, полученном из шихты с содержанием модифицирующей добавки 10,5%.

Таким образом, приведенные примеры использования изобретения иллюстрируют его эффективность и осуществимость.

Отсюда можно сделать вывод, что задача, на решение которой направлено техническое решение, выполняется, при этом достигается получение вышеуказанного технического результата.

Способ доменной плавки, включающий загрузку в печь железорудной части шихты, флюсов и кокса, вдувание обогащенного кислородом нагретого дутья и дополнительного топлива, выпуск продуктов плавки, контроль состава чугуна и шлака на выпуске, определение основности шлака по соотношению B=CaO/SiO2, отличающийся тем, что в печь загружают кокс, полученный из шихты для коксования, состоящей из смеси углей и модифицирующей добавки, содержащей 1-5% серы, количество которой поддерживают в пределах 3-12%, и регулируют в печи дренажную способность коксовой насадки, которую оценивают по индексу DMI, вычисляемому по формуле:
DMI=2·Tч-121·[Si]-128·[P]-156·[S]+11·[Mn]-389·[C]-190·B-690,
где Тч - температура чугуна, °C;
[Si], [Р], [S], [Mn], [С] - содержание указанных элементов в чугуне, % мас.,
В - основность шлака (CaO/SiO2),
при этом значение DMI поддерживают в пределах 120-250, причем увеличивают значение DMI повышением доли модифицирующей добавки в шихте для коксования, а максимально допустимое значение индекса DMI в указанных пределах устанавливают при достижении содержания серы в чугуне 0,025-0,030%.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к металлургии. Способ извлечения металлов из шлаков, содержащих частицы из стали или железа, с зернистостью до 150 мм включает сухое измельчение шлака, дезагломерацию, классификацию и сортировку с формированием металлической фракции и, по крайней мере, одной силикатной фракции.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к обработке высокотемпературного твердого сталеплавильного шлака. Устройство содержит рабочий барабан, питающий барабан, поднимаемую гидравлическую опору, поддерживающее устройство и приводное устройство.

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к производству высокозакисного продукта, используемого для промывки стен и горнов доменной печи. Способ включает обжиг шихты из кускового концентрата обожженного сидерита с углеродсодержащим материалом во вращающейся печи при температуре 1250-1350°C в восстановительной атмосфере, которую создают путем неполного сгорания углеродсодержащего материала из-за ограниченного доступа кислорода при удельном расходе природного газа 45,0-55,0 Нм3/т шихты и производительности печи, равной 19,0-25,0 кг/час с 1 м3 объема печи.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к установке для грануляции шлака. Установка содержит желоб шлака, гидрогранулятор, соединенный с насосом подачи воды, приемный бункер-отстойник, снабженный решеткой, переливным устройством и камерой сбора парогазовых выделений с вытяжной трубой, эрлифт для откачки шлака, камеру эрлифта для откачки шлака, в которой размещены подъемная труба эрлифта с насадкой для подачи воздуха и труба для взмучивания граншлака перед всасывающим патрубком эрлифта, камеру оборотной воды.

Изобретение относится к способу переработки сталеплавильных шлаков с получением цементного клинкера и чугуна. .
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству. .
Изобретение относится к пирометаллургической переработке красных шламов. .
Изобретение относится к ремонту чаш шлаковоза и может найти использование в металлургической промышленности. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано при выплавке чугуна в доменных печах с образовавшимся тотерманом.

Изобретение относится к металлургической промышленности, в частности, касается стабилизации металлургических шлаков, подверженных распаду. .

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к способу промывки доменной печи. Cпособ включает дозирование, загрузку рабочих и промывочных порций шихтовых материалов, распределение их на колошнике при помощи бесконусного загрузочного устройства, проплавку шихты и выдачу продуктов плавки. В качестве промывочной порции шихтовых материалов загружают смесь агломерата, окатышей, кусковой железной руды и конвертерного шлака, в которой содержание SiO2 составляет 2,4-4,4 содержания SiO2 в рабочей железорудной порции, содержание MnO составляет 0,3-2,0 содержания MnО в рабочей железорудной порции, а основность (CaO/SiO2) составляет 0,12-0,5 основности шихтовых материалов в рабочей железорудной порции. Перед загрузкой определяют массу промывочной порции шихтовых материалов из соотношения массы рабочей железорудной порции, численного коэффициента, учитывающего программу распределения промывочных порций, максимального количества угловых положений лотка бесконусного загрузочного устройства для распределения рабочих и промывочных порций шихтовых материалов. Использование изобретения обеспечивает повышение производительности доменной печи и снижение удельного расхода кокса за счет эффективной очистки коксовой насадки и зоны малоподвижных материалов в доменной печи от продуктов разрушения кокса. 2 табл., 1 пр.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к грануляционной установке для расплавленного материала. Установка содержит водовпрыскивающее устройство для гранулирования расплавленного шлака и резервуар для гранулирования для сбора воды и гранулята. Над резервуаром для гранулирования расположена конденсационная колонна для сбора выработанного в резервуаре для гранулирования пара. Конденсационная колонна содержит ректификационную систему с водораспылительным устройством и водосборным устройством. Конденсационная колонна содержит вытяжную трубу для выборочного отвода избыточного пара в атмосферу. Впускное отверстие вытяжной трубы взаимодействует с нижней зоной конденсационной колонны, при этом выпускное отверстие указанной трубы расположено выше конденсационной колонны. Использование изобретения обеспечивает надежный отвод избыточного пара во время грануляции жидкого шлака. 3 н. и 22 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к металлургической промышленности и может быть использовано для переработки шлаковых расплавов с получением шлакового щебня. Установка для переработки шлаковых расплавов содержит приемную воронку, колосниковый барабан, выполненный со стяжками для колосников и частично заполненный рабочими телами, кожух с вытяжкой и устройство для отгрузки готового продукта. При этом установка снабжена дисковой гребенкой, а колосники в виде отдельных секций, размещенных с зазором, закреплены на торцовых стенках барабана и опираются на стяжки. Между колосниками опущены зубья дисковой гребенки на глубину 0,5-0,7 высоты колосников. Колосники имеют выступы в виде зубьев, расположенных в шахматном порядке в секции от одного до трех на каждом колоснике. Устройство для отгрузки готового продукта выполнено в виде скребкового водоохлаждаемого транспортера, скребки которого сопряжены с образованием полости для формирования готового продукта. Обеспечивается повышение производительности процесса и улучшение условий обслуживания установки. 1 ил.
Наверх