Способ ведения доменной плавки
ОП ИСАНИЕ
ИЗО6РЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Свветекик
Социалистичееник
Республик
С 21 В 5/00 1Ъеудерстеениый комитет СССа до делам изобретений и открытий I (23) Приоритет Опубликовано 070382. Бюллетень ¹9 (53) УДК669.162. .263.2 (088.8) gl,àTà опубликования описания 070382 Ъ Ф. Н. Мос калина, М.Т. Бузоверя, В. А. Шатлов и Й. Д. Жембус 1 (72) Авторы изобретения Институт черной металлургии Министерства ерной металлургии СССР I (7l) Заявитель (54) СПОСОБ ВЕДЕНИЯ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть применено при выплавке чугуна. Известен способ ведения доменной плавки с вдуванием через фурмы азота или инертного газа с температурой свыше 1450 С в количестве более 853 от нагретого атмосферного дутья (13. Недостатком этого способа является ухудшение процессов косвенного восстановления в шахте. Известен способ работы доменной печи, в котором для снижения расхода кокса, предложено вдувать азот в фурмы доменной печи в количестве 41)3 3S от объема нагретого дутья (21. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ ведения доменной плавки, включающий загрузку железорудной шихты, флюсов и топлива через колошник, вдувание в фурмы нагретого атмосферного дутья и азота при одновременном вводе в шахту нагретых восстановительных газов. Температура горячего дутья в известном способе сохраняется постоянной при любых расходах дутья и добавляемого азота, т.е. тепловая мощность воздухонагревателей используется полностью при любых режимах работы доменной печи, !3 1. Недостаток известного способа заключается в значительном уменьшении интенсивности восстановления окислов железа и, следовательно, уменьшении производительности при довольно высоком расходе кокса (производительность 1,67 т/мин, расход кокса. 719 кг/т чугуна). Целью изобретения является повышение экономичности доменной плавки. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу ведения доменной плавки, включающему загрузку железорудной шихты, флюсов и топлива через колошник, вдувания в фурмы нагретого атмосферного дутья и азота 3 91076 при одновременном вводе в шахту нагретых восстановительных газов, в горн вдувают азот в количестве 50-70/ от объема нагретого атмосферного дутья, а расход нагретого восстановительного газа устанавливают согласно формуле: Vgp = 1410 - 1;624 (К вЂ” b,Ê), 50 где 1410 — расход восстановительного 1о газа, необходимый для косвенного восстановления железа из агломерата, нм /т чугуна; К вЂ” расход кокса, кг/т чугу- ts на; ьК вЂ” расход кокса на науглероживание чугуна и вынос через колошник, к г/т чугуна, 20 1,624 — выход газа из сжигаемого на фурмах кокса, нм /кг кокса. Способ включает загрузку железосодержащих материалов, флюсов и топлива через колошник и подачу горячего дутья через фурмы и вдувание в него инертного газа, например азота, а также вдувание в шахту нагретого восстановительного газа. Инертный газ вдувают в количестве 50-703 от объема горячего дутья, а расход нагретого восстановительного газа в шахту устанавливают иэ указанного соотношения. Стабильное протекание процесса горения углерода кокса в горне осуществляется при содержании 5- 10/ кислорода в дутье, которое соответствует расходу инертного газа (азота) 75-503. При концентрации кислорода более 10, соответствующей нижнему пределу содержания азота - 503,экономичность плавки снижается. В дутье менее 5l О, соответствующего 45 верхнему пределу азота 7Я, горение на фурмах становится неустойчивым, Тепловое значение 1 кг углерода (температура дутья 1200 С) при содержании в дутье 104 О 2502 ккал, а при 53 — 2834 ккал/кг, что выше против 2 340 ккал/кг для атмосферного дутья 5-164. Таким образом, за счет тепла дутья можно уменьшить расход кокса на выплавку чугуна. При умень-. шении содержания кислорода в дутье .. 55 уменьшается интенсивность горения углерода кокса в горне печи и, в связи с уменьшением концентрации 4 восстановительных газов СО) от 34,7 до 9,52-18,183, уменьшается интенсивность восстановления окислов железа в шахте. По стехиометрическому соотно иению для восстановления железа иэ гематита для 1 т чугуна необходимо по реакции Fe O g + + 3СО = 2Fe + 3СО израсходовать 564 м восстановителя (СО). При косЬ венном восстановлении степень использования восстановителей в среднем находится на уровне 40/,, т.е. расход восстановителей для 1 т чугуна равняется 1410 м или печного газа 14810 и 7756 м, при 5 и 103 содержа-, ния кислорода в дутье соответственно. Поскольку через колошник доменной печи объемом 20000 м (диаметр колошника 7,5 м) при давлении под колошником, равным 2 ата, проходит 6626 Р газа в 1 мин без нарушения хода печи, то производительность печи составляет 0,45 и 0,85 т/мин для 5 и 10Ф кислорода в дутье соответственно, при этом количество тепла оказывается избыточным. Для обеспечения приемлемого уровня производительности при низком расходе кокса в шахту доменной печи вдувают нагретый восстановительный газ, расход которого равен разности между необходимым для восстановления железа и получаемым при горении в горне, т.е. по укаэанному соотношению. fl р и м е р. Через колошник загружают железосодержащие материалы, содержащие 16,78 кг-молей железа на 1 т чугуна и 260 кг кокса на 1 т чугуна. Через фурмы вдувают горячее дутье, содержащее 104 кислорода (50 азота к объему горячего дутья), нагретое до 12400 С в количестве 1625 м /т чугуна, которое обеспечивает образование в горне 328 м восстановителей. Необходимое количество восстановительного газа для подачи в шахту определяется из указанного соотношения: Vgp 1410 — 1,624 (260 - 58) Ф вЂ” 1082 м /т чу гуна, 1 где 1410 - расход восстановительного газа, необходимый для косвенного восстановления железа из гематита, нм /т чугуна, Ъ О, 87 ° 22,4 624 = †- выход вос1? становительного газа из l кг кокса., нм /кг, кокса; 910766 0,87 - содержание углерода в коксе, доли единицы;, 22 4 — объем кг-молекулы, . нм /кг-моль; 12 — вес 1 кг-моль углерода, кг; 58 — расход кокса на науглерожи< вание чугуна и вынос через колошник, кг/т чугуна. При этом образуется следующее количество колошникового газа 1о 1700 кг, тогда рудная нагрузка составляет 1 700 — д0 = 6,5 т/т кокса Производительность печи объемс1м 2000 м (площадь колошника 41,8 м) Ъ при давлении под колошником 2,5 ати (при допустимом расходе газа 50 м /мин на 1 м сечения калошника) 1,1 х1625 + 1082: 0,9) — 1787 + 1202 = 2981 м /т чугуна, где 1,1 — выход газа из 1 м дутья, 0,9 — содержание восстановитель- I5 ных компонентов в восста,новительном газе, доли единицы. Горячее дутье вносят в горн ,1 625 х 1240 х О, 344 = 694362 ккал теп- 2о ла. При горении .кокса в горне выделяется (260 — 58) х 0,87х 2340 = — 411232 ккал тепла. Восстановительный газ, нагоетый 25 до 900 С, вносит 0,367х 1082 х 900 = 357060 ккал тепла. Всего для выплавки 1 т чугуна вносится 694362 + 41.1232 + 357060 = — 1462654 ккал тепла. зо 1440 х 3,3 х 50 х 41,8 Расход тепла на выплавку чугуна составляет: на нагрев и расплавление чугуна 340000 ккал, на нагрев и расплавление шлака (400 кг/т чугуна) 174400 ккал; на потери тепла через кладку 200000 ккал; на прямое восстановление элементов и перевод серы в шлак 250000 ккал. Всего: 340000 + 174400 +. 200000 + 4p + 250000 = 964400 ккал. Кроме того, часть уносится через колошник: 1462654 - 964400 = = 498254 ккал. Способ ведения доменной плавки, включающий загрузку железорудной шихЭ Такое количество тепла оОеспечивает теплосодержание колошникового газа 498254 3 29 1 167 ккал/нм, которое соответствует температуре более 455 С, т.е. имеется значительный резерв тепла, который можно реализовать, снизив расход кокса или уменьшив нагрев восстановительного газа. Теоретическая температура в горне 55 при этом равна около 1900 С о Расход железорудного сырья для выплавки 1 т чугуна составляет около — 3330 т/сут или 2,9 т/мин, где 3,3 - абсолютное давление газа под колошником ати; 50 — расход газа, м /м сечения колошника; 41,8 — сечение колошника, м ; 2981 - выход колошникового газа,, нм /т чугуна; 1440 — число минут в сутках. Производительность по данному способу выше по отношению к известному на 100 = 37 . 2,3-1,67 Расход дутья т.;40 1625 = 3758 м /мин 3330 3 1440 Расход в< =становительного газа в шахту -„-1-,т.— x !082 = 2502 м /мин или 150127 м /ч. Выделяется колошникового газа 3330 3 х 2981 = 6893 м /мин, или 413600 мЗ/ч Экономический эффект плавки Э = — (0,500 — О, 260)>45 - 1,0852 - 8, 5 — !0,8 — 9,2 = 1,6 руб./т, где 0,5 и 0,26 — расход кокса до и после внедрения технологии, т/т чугуна, 45 — цена кокса, руб./т; 1,0852 - расход восстановительного газа, 1000 м /т чугуна; Э 8,5 - цена восстановительного газа, полученного конверсией природного газа, руб./1000 мЗ Формула изобретения ты, флюса и топлива через колошник, вдувание в фурмы нагретого атмосферного дутья и азота. при одновременном вводе в шахту нагретых восстановительных газов, о т л и ч à ю щ и и с я тем, что, с целью повышения экономичности плавки, в горн вдувают азот в количестве 50.-753 от объема нагретого атмосферного дутья, а расход нагретого восстановительного ra- в -за в шахту устанавливают согласно формуле: Vyp = 1410 — 1,624 (К - ЬК), где 1410 Составитель В.Коробов Техред С.Иигунова КорректорС,Шекмар Редактор Л.Авраменко Заказ 1045/3 Тираж 587 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 7 910766 8 ния железа из гемати ra ь нм /т чугуна; К - расход кокса, кг/т чугуна; ЬК - расход кокса на науглероживание чугуна и вынос через колошник, кг/т чугуна; 1,624 - выход газа из сжигаемого на фурмах кокса, нм /кг. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Японии М 48-4685, кл. 10522 (F 27 В 1/00), 10.02.73. ts 2. Патент Японии М 19481, расход восстановительно- кл. 10 А 52,(С 21 В), 03.06.72, ro газа, необходимый для . 3. Патент Франции Ф 12566501, woceeHHoro восстановле- кл. С 21 В 5/00, 1972.
