669.162.244.42 (088.8) В. И. Логинов, А. Л. Берии, С. M. Соломатин, В. К. Рочняк, В. Ф. Мазов, В. И. Деревянко, Н, И. Беда, А. М, Жак, А. И. Васюченко, А. Б. Джусов и В. И. Марголис

Днепродзержинский индустриальный институт им. М. И, Арсеничева, Институт черной металлургии и Днепропетровский металлургический завод им. Г. И. Петровского (72) Авторы изобретения (7I ) Заявители (54} СПОСОБ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ

Изобретение относится к металлургии, в частности к способам доменной плавки.

Наиболее близким к изобретению по тех- нической сущности и достигаемому результату является способ доменной плавки, включаю5 ший подачу дутья, выпуск продуктов плавки, загрузку шихты, в которой рудная и топливная составляюшие загружаются совместно в один скип, причем кокс располагают в нижней части скила, а руду в его верхней части.

Использование смешанных компонентов шихты уменьшает ее сопротивление при продувке газа, создает более полный контакт газ-шихта, способствует улучшению косвенного восстановления окислов железа (11.

Недостатком известного способа является нормирование смешивания только по 0,5 объема скила, что не позволяет более гибко изменять сопротивления слоев шихты при их продувке газом, уменьшает возможности снижения расхода кокса на плавку и повышения производительности печи от проплавки смешанного сырья, а также препятствует наиболее целесообразному использованию мелких фракций топливной составляющей шихты, ресурсы которой в производственных условиях весьма .велики и достигают 10 вЂ” 20% от массы товарного кокса.

Сущность предлагаемого способа ведения доменной плавки состоит в том, что загружают попеременно в каждый скип рудную и коксовую составляюшие порциями объемом 0,05вЂ”

0,5 от объема скила при соотношении фракций крупностью меньше 16 мм и фракции

-10, -80 мм для рудной составляющей и

40 мм вЂ” для топливной в пределах 0,1 4,0, При этом скипысраздельной и смешанной шихтой внутри одной подачи или между подачами чередуют в пределах 2 вЂ” 24 подач.

Кроме того, последовательность загрузки топливных и рудных составляющих шнхты меняют через 1 вЂ” 12 скипов в зависимости от числа скипов в подаче.

На фиг. 1 представлены кривые изменения перепада давления в слое шихты при различных режимах загрузки в зависимости от содержания мелких фракций; на фиг. 2 и 3 вЂ” кривые радиального распределения содержания

7498

50 двуокиси углерода при различных режимах загрузки печи.

Шихтовые материалы (кокс, железорудные составляющие и различные добавки) загружают в доменную печь отдельными подачами с по5 мОщью скипов.

Объем составляющих одной подачи соответ,ствует объему нескольких скипов, поэтому пода " ча"на" копошниках подается по частям несколькими скипами в зависимости от объема загру жаемых материалов, полезной емкости скила и технологических особенностей плавки.

Загрузку рудных и топливных составляющих шихты осуществляют в один или различные скийы в пределах одной подачи или в различных подачах, что позволяет более гибко и эффективно управлять доменной плавкой.

При смешанной загрузке в каждый скип загружают попеременно рудную и топливную составляющую порциями объемом 0,05 вЂ” 0,5 от объема скипа при соотношении фракций крупностью меньше и больше 10 мм для рудной составляющей и 40 мм для топливной составляющей в пределах 0,1 вЂ” 4,0.

При такой загрузке кокс и рудные материа25 лы с добавками располагаются в скипе слоями, что обеспечивает более полное перемешивание-составляющих шихты в процессе перегрузки ее в скила на малый кднус, а затем на большой и в печь. Это объясняется тем, что более мелкий и тяжелый рудный материал внедряется между кусками кокса. Улучшенное перемешивание рудных материалов и кокса при загрузке обеспечивает более равномерное их распределение по сечению печи, а это, как

35 показывают опытные плавки, способствует более полному использованию восстановительной и тепловой энергии газа, улучшению тех. л .- HHKо -экономических йоказателей плавки повышению производительности печи и снижению

40 удельного расхода кокса.

Выдача шихтовых материалов в скип порциями объемом менее 0,05 скила значительно усложняет загрузку составляющих шихты и приводит к удлинению времени наполнения каждо45

ro скила, что снижает производительнос1ь участка загрузки.

Но главное при загрузке шихтовых материалов в скип более мелкими порциями или даже в смеси, приводит к расслаиванию материалов при перегрузке их из скила в воронку малого конуса, а затем на большой конус и в печь, Это объясняется тем, что более мелкий и тяжелый рудный материал выпадает из смеси и располагается отдельными слоями, что подтвержда55 ется результатами исследования на модели засыпного устройства в масштабе 1:10 натуральной величины. Таким образом, перемешивание шихтовых материалов до загрузки в скип или

97 4 подача их в скип более дробными порциями не является рациональной, поскольку снижает эффективность доменного процесса и технико. экономические показатели печи, Пределы 0;1 вЂ” 4,0 соотношений фракций крупностью меньше и больше 10 мм для рудной составляющей и 40 мм для топливной составляющей установлены опытным путем и являются оптимальными.

Уменьшение этдго отношения ниже ниж1 него предела (<.0,1) не дает ощутимого выигрыша в газодинамическом отношении и в то же время связано с усложнением производства кокса и окатышей (рудной и.топливной составляющих) и повышением их стоимости, Увеличение указанного отношения выше верхнего предела ()40) приводит к повышению содержания мелких фракций в рудной и топливной составляющих, что ухудшает газодипамические условия и снижает технико-экономические показатели плавки.

При загрузке шихты в печь чередуют скипы с раздельной и смешанной шихтой внутри одной подачи или между подачами в пределах 2 вЂ” 24 подач, Такое чередование позволяет при необходимости в большей или меньшей мере воздействовать на радиальное газораспределение или вызвать желаемое изменение в распределении газового потока с определенной заданной периодичностью. Изменение пределов чередования скипов ниже и выше указанных значений ((, 2 вЂ” ) 24) переводит практически работу доменной печи на режим раздельной или смешанной загрузки шихты, что, как показывают опытные плавки, снижает возможности эффективного управления распределением газового потока и технико-экономических показателей работы печи.

Последовательность загрузки топливных и рудных составляющих в скипах меняют через

1 вЂ” 12 скипов в зависимости от числа скипов в одной подаче. Абсолютно полное смешивание рудных материалов и кокса практически обеспечить при загрузках и перегрузках шихты не возможно, вследствие чего в печи сохраняется какая-то неравномерность распределения рудных материалов по радиусу. Изменение последовательности загрузки компонентов шихты в скипах позволяет смещать эту неравномерность в желаемом направлении к периферии или, напротив, к центру и поддерживать необходимое распределение газа по радиусу печи, что обеспечивает необходимость газового потока и повышает технико-экономические показатели работы печи на шихтах различной крупндсти и пасыпной массы, Подачу дутья и выпуск продуктов плавки осуществляют обычным путем.

Таблица 1

Производительность, т/сут фактическая

1438,0

Мн,а

1470,0

1515,0 приведенная

Расход кокса влажного, кг/т чугуна фактическая приведенная

577,0

564,0

584,0

5 7498

Экспериментальные кривые 1 и 2 изменения потери давления газа в слое при загрузке раздельной (1) и смешанной (2) шихты в зависимости от содержания мелкой фракции

0 вЂ” 5 мм. Приведенные кривые указывают на то, что при смешанной загрузке увеличение содержания мелочи сопровождается менее интенсивным ростом потери давления. Причем,при содержаниях мелочи, превышающих 10%, газодинамическое сопротивление смешанной ших- )Q ты меньше, чем раздельной. Такие же закономерности наблюдают при добавке в шихту фракции 3 вЂ” 5 мм, но менее резко выраженные, Таким образом, смешивание рудных и топливных составлявших, содержащих значитель- 5 ное количество, мелочи, позволяет наиболее целесообразно использовать мелкие фракции шихты, что снижает затраты капиталовложений на увеличение производственных мощностей предприлтий по подготовке материалов, улуч- эп шает газопроницаемость шихты и способствует повышению производительности печи и снижению расхода кокса.

На печи объемом 700 м выплавляют передельный чугун. Основными составляющими ших-25 ты являются агломерат 10ГОК с содержанием железа 54,7 вЂ” 55,2% и окатыши ЦГОК или

СевГОК, содержащие 60,0 вЂ” 60,5% железа. Доля окатышей в рудной части шихты 40 вЂ” 50%.

Периодически в шихту расходуется сырая руда 30 в количестве до 260 кт/т чугуна.

Содержание щелочи фракции 0 вЂ” 5 в агломерате 22 вЂ” 27%. В отдельные периоды оно значительно повышается в связи с использованием агломерата, хранящегося на рудном дворе.

Цех работает на привозном сырье, что вынуждает иметь запас агломерата, несмотря на его разрушение при перегрузках и хранении. Содержание щелочи 0 вЂ” 5 мм в окатышах 4 вЂ” 10%.

Состав шихты значительно колеблется от 100% о агломерата до 100% окатышей.

На печи применяют четырехскиповую загрузку. В обычных условиях чаще всего ис97 6 пользуют. систему загрузки КАОК при уровне засыпки 2,5 м. При этом подача состоит из

13 вЂ” 15 т рудных материалов и 3,8-4,6 т кокса.

Эти условия сохраняются в период непосредственно предшествующий переходу на режим смешивания материалов.

Переход на режим смешивания осуществлен

26 сентября 1977 года при наборе программы

КАОК, что обеспечивает загрузку по схеме

А. К К О (внизу индексы маК О А К териалов; загружаемых на дно скипа). В опытный период продолжающийся до 3 октября

1977 года печь работала преимущественно на этой загрузке и в отдельные сутки па заК К К К груз ках

P P P P (рудная часть

Р Р P Р на дно скила) ивЂ”

К К К К (кокс на дно скила). При этом наблюдается, Р Р P -P что система вЂ” вЂ” вЂ” способствует

К К К К подгрузке периферии рудными материалами.

При новом режиме загрузки в каждый скип загружают попеременно рудную и топливную составляющие порциями 0,5 объема скина. При этом соотношение фракций крупностью меньше и больше 10 мм для рудной составляющей и 40 мм для топливной составляющей изменяю соответственно в пределах 0,04 вЂ” 6 и 0,02 вЂ” 70,0. Наиболее высокие технико-экономические показатели имеют место при указанном соотношении в пределах О,1 вЂ” 4,0.

Для выявления влияния нового режима загрузки на работу печи выделены два" периода .

Опытный период непрерывной эксплуатации устройства в, течение 8 сут. и предшествовавший ему сопоставительный период такой же продолжительности. Технико-экономические показатели работы печи в опытный(1) и сравнительный (II) периоды приведены в табл.1.

749897

Продолжение табл. 1

Периоды

Показатели

1,320

1,341

Доля окатышей

46,17

57,43

4,6

Доля сырой руды

109,0

83,0

Расход металлодобавки, кг/т чугуна

124,0

84,0

0,6О

0,73

478,0

512,0

Основность СаО.

$ 0

1,26

Расход природного газа, м /т чугуна

62,0

65,0

Температура дутья, С

1098

1128

6,5

7,1 0,5

Простои, %

l,6

Тихий ход

Интенсивность плавки по коксу т/м сут

Расход сырого известняка, кт/т чугуна

Содержание Si в чугуне,%

Выход шлака, кг/т чугуна

Расход кислорода, м /т. чугуна

Расход пара на увлажнение дутья, г/м

Давление колошникового газа, ати

Согласно приведенным данным в опьпном периоде имеет место увеличение производительности печи за счет увеличения интенсивности плавки и снижения удельного расхода кокса.

;"-.Данные табл. 1 позволяют говорить об ухудшении условий плавки в опытном периоде, Для учета изменения условий плавки определены значения суточной производительности и удельного расхода кокса в пересчете на одинаковые условия. Сравнение этих показателей позволяет считать, что применение нового режима загрузки способствовало увеличению производительности печи на 75 т/сут. или

5,3% и снижению удельного расхода кокса на

20 кг/т чугуна или 3,4%.

Кривые 3 и 4 радиального распределения

СО в сопоставительном (ill) и опытном (IV) периодах. Их сравнение дает основания считать что переход на режим смешивания материалов способствует увеличению рудной нагрузки в осевой части печи, ослаблению газового потока в этой зоне и усилению его на периферии. Как показывает анализ работы печи, 9 749897 10 такое распределение газового потока соответ- с периодическими отклонениями загрузочного ствует более высоким технико-экономическим устройства до нескольких суток. В общей показателям плавки. сложности заэтотпериод печь работала при

Помимо рассмотренных периодов выделены .загрузке в режиме смешивания в течение также два дополнительных периода, опытньй 9 сут и при обычной загрузке вЂ” 8 сут.

;и сопоставительный продолжительностью по Технико-экономические показатели работы

17 суток каждый, В течение опытного периода печи в опытном (111) и сопоставительном доменная печь работала в режиме смешивания (IV) периодах приведены в табл. 2.

Таблица 2

Производительность, т/сут фактическая

1347,0

1396,0

1450,0

1450,0 приведенная

Расход кокса влажного, кг/т чутуна фактическая

584,0

567,0

558,0

558,0 приведенная

Интенсивность плавки по коксу, т/м ° сут

1,261

1,288

43,22

55,99

Доля окатышей

5,8

8,2

Доля сырой руды

Расход сырого известняка, кг/т чугуна

151,0

87,0

Расход металлодобавки, кг/т. чугуна

109,0

103,0

0,83

0,78

Содержание Si в чугуне, %

506,0

532,0

Выход шлака, кт/т чугуна

1,255

1,262

Основность СаО, . SiO

Расход природного газа, м /т чугуна

71,0

64,0

Расход кислорода, м /т чугуна

1134

Температура дутья, С

1130

Расход пара на увлажненное дутье, г/м

9,0

8,6

749897

Продолжение табл, 2

Показатели

1,15

Простои, %

0,3

0,2

Тихий ход

0,3

Давление колошникового газа, атй

В дз с у ае имеет место УХудшее 15 условий плавки в сопоставительном периоде, В пересчете на одинаковые условия значения производительности при периодической работе

"печи на режиме смешивания и при обычной загрузке составляют соответственно 1450 и

1396 т/сут, а значения удельного расхода кокса 558 и 567 кг/т ч. Таким образом, за счет изменения режима загрузки в данном случае относят увеличение производительности печи на 54 т/сут или 3,9% и снижение расхода 25 кокса на 9 кг/т ч или на 1,6%, Сравнивая кривые 5 и 6 радиального распределения двуокиси углерода при обычной (5) и при опытной (6) загрузках наблюдается тенденция к ослаблению газового потока в центре печи и усиление его на периферии.

Согласно общепринятым представлениям такое перераспределение газового . потока сопровождается ухудшением использования газа и перерасхода кокса, чего не наблюдается при смешивании рудной и топливной составляющих. Совершенный уровень значений не позволяет дать удовлетворительного объяснения этому факту, Промышленное опробование предлагаемого

40 способа показывает, что производительность " плавки увеличивается на 3,9 вЂ” 5,3%, относительный расход кокса снижается на 1,6 вЂ” 3,4%.

В акте испытаний указаны изменения показателей плавки опытно-промышленного опробо- 45 вания данного способа при условии приведе.ния к одинаковым условиях.

Экономический эффект от использования предложенного способа составляет 370вЂ”

500 тыс. руб. в год на 1 печь.

Использование этого способа наиболее пеле сообразно на заводах, располагающих ресурсами кокса и рудных компонентов различной крупности, что позволяет синтезировать наиболее радиальные смешанные шихты. Использование смешанной шихты не исключает . также одновременйой загрузки раздельной шихты для селективной загрузки отдельных кольцевых зон печи либо в составе одной подачи или в различных подачах при различном порядке чередования подач со смешанной и раздельной шихтой, Формула изобретения

Способ доменной плавки, включающий загрузку рудных и топливных составляющих в смешанном и раздельном состоянии в один скип или в различные скипы в пределах одной подачи или в различных подачах, подачу дутья выпуск продуктов плавки,отл ичаю щи йс я тем, что, с целью повышения показателей плавки при загрузке материалов различной крупности и насыпных весов, загружают в каждый скип попеременно рудную и топливную составляющие порциями от 0,05 до 0,5 объема скила при соотношении фракцийвЂ”

10 мм и 10 вЂ” 100 мм вЂ” для рудной составляющей и фракции вЂ” 40 мм и 40 вЂ” 80 мм вЂ” для топливной составляющей в пределах 0,1 вЂ” 4,0, \ а скипы с раздельной и смешанной шихтой чередуют внутри одной подачи в пределах

1 вЂ” 12 скипов или между подачами в пределах

2 вЂ” 24 подачи.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Логинов В. И. и др. "Сталь", 1977, Р 5, с. 391-394.

749897

Составитель Б. Раковский

Техред А, Куликовская

Редактор А. Мотыль

Заказ 4430!8

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Тираж 608

lFHHHHH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий