способ доменной плавки

Формула изобретения

1. Способ доменной плавки, включающий загрузку кокса, рудной части шихты и добавок для промывки горна, отличающийся тем, что в центральную зону доменной печи загружают совместно с коксом в соотношении 1:4-1:20 добавку для промывки горна с содержанием монооксида железа 20-40% крупностью 5-200 мм в количестве 2,5-10% от общего расхода рудной части шихты.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве добавки для промывки горна используют агломерат.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве добавки для промывки горна используют железосодержащие брикеты.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве добавки для промывки горна используют руду с содержанием монооксида железа 20-25%.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству чугуна в доменных печах.

Известен способ доменной плавки, включающий загрузку в печь железорудных кусковых материалов, кокса, вдувание в горн топливных добавок, обогащение дутья кислородом и введение в рудную шихту плавикового шпата в количестве 8-10 кг/т чугуна [А.с. СССР №802365, С 21 В 3/00, 1987].

Недостатком этого способа является отрицательное влияние плавикового шпата на стойкость огнеупорной футеровки горна доменной печи, высокая стоимость шпата, низкая производительность и высокий расход кокса.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ доменной плавки, включающий загрузку кокса, рудной части шихты, добавок для промывки горна (см. RU 2150510 С1, С 21 В 5/00, 10.06.2006).

Недостатком данного способа доменной плавки является повышенный удельный расход кокса и недостаточная производительность доменной печи из-за ухудшения ровности хода, несвоевременного прихода холостых подач в горн для компенсации возможных колебаний теплового состояния.

Задачей настоящего изобретения является увеличение производительности доменной печи за счет повышения ровности хода и снижение себестоимости чугуна за счет экономии удельного расхода кокса.

Поставленная задача достигается тем, что в способе доменной плавки, включающем загрузку кокса, рудной части шихты, добавок для промывки горна, согласно изобретению в центральную зону доменной печи загружают совместно с коксом в соотношении 1:4-1:20 добавку для промывки горна с содержанием монооксида железа 20-40% крупностью 5-200 мм в количестве 2,5-10% от общего расхода рудной части шихты, причем при загрузке в качестве добавки для промывки горна используют агломерат, или железосодержащие брикеты, или руду с содержанием монооксида железа 20-25%.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение производительности печи и снижение удельного расхода кокса за счет загрузки в центральную зону доменной печи совместно с коксом в соотношении 1:4-1:20 добавки для промывки горна с содержанием монооксида железа 20-40% крупностью 5-200 мм в количестве 2,5-10% от общего расхода рудной части шихты. При этом обеспечивается полное сжигание образующегося в процессе плавки «коксового мусора» за счет высвобождающегося кислорода монооксида железа, повышение активности химических и тепловых процессов в горне, уменьшение объема и нарушение напряженного состояния структуры плавающего столба кокса в горне. Причем улучшается дренажная способность горна доменной печи, ровность схода шихты, в результате чего повышается интенсивность процесса доменной плавки. Использование добавки с содержанием монооксида железа 20-40% и низким содержанием вредных примесей (сера, фосфор), имеющей необходимую основность, обладающей хорошей восстановимостью и повышенной механической прочностью, крупностью 5-200 мм, оказывает положительное влияние на газодинамический режим и повышает ровность хода доменной печи.

Экспериментально установлено, что загрузка в центральную зону доменной печи совместно с коксом в соотношении 1:4-1:20 добавки для промывки горна с содержанием монооксида железа 20-40% крупностью менее 5 мм в количестве 2,5-10% от общего расхода рудной части шихты нарушала газодинамический режим процесса плавки из-за повышения общего перепада давления газа до критического уровня, а загрузка добавки для промывки горна крупностью более 200 мм приводила к неполному ее усвоению, загромождению горна, ухудшению ровности хода доменной печи, снижению производительности печи и повышению удельного расхода кокса.

При загрузке в центральную зону доменной печи в качестве добавок для промывки горна агломерата, или железосодержащих брикетов, или руды с содержанием монооксида железа менее 20% не обеспечивалось полное сжигание «коксового мусора» из-за недостаточного количества высвобождающегося кислорода восстанавливающегося монооксида железа.

Руды с содержанием монооксида железа более 25% имеют гидратную или карбронатную форму монооксида, легко разрушаются, ухудшают газодинамический режим плавки и ровность хода доменной печи, поэтому в доменной плавке в качестве добавки для промывки горна не используются.

Загрузка в центральную зону доменной печи в качестве добавок для промывки горна агломерата или железосодержащих брикетов с содержанием монооксида железа более 40% нецелесообразна из-за высокой себестоимости их производства, что приводит к соответствующему увеличению себестоимости выплавляемого чугуна, не компенсируемому улучшенными показателями доменной плавки.

При загрузке добавки для промывки горна в количестве менее 2,5% от общего расхода рудной части шихты не отмечалось увеличения производительности доменной печи и повышения ровности ее хода, снижения удельного расхода кокса и себестоимости выплавляемого чугуна, при загрузке добавки для промывки горна более 10% от общего расхода рудной части шихты - отмечалось ухудшение ровности хода и снижение производительности доменной печи, увеличение себестоимости выплавляемого чугуна за счет повышения удельного расхода кокса на расплавление добавки.

Загрузка в центральную зону доменной печи совместно с коксом добавки в соотношении менее 1:4 усиливала газодинамическую напряженность процесса доменной плавки, вызывала необходимость снижения общего перепада давлений газов в печи, ухудшала ровность хода, уменьшала производительность доменной печи и увеличивала себестоимость чугуна за счет увеличения удельного расхода кокса. Загрузка совместно с коксом добавки в соотношении более 1:20 способствовала чрезмерному развитию осевого газового потока, ухудшению степени использования тепловой и восстановительной энергии, росту колебаний температурных полей в нижней зоне горна, ухудшению ровности хода доменной печи, снижению ее производительности и увеличению удельного расхода кокса на расплавление добавки.

Промышленное опробование доказало целесообразность загрузки в центральную зону доменной печи совместно с коксом в соотношении 1:4-1:20 добавки с содержанием монооксида железа 20-40% крупностью 5-200 мм, в количестве 2,5-10% от общего расхода рудной части шихты и позволило улучшить газодинамический режим при изменяющейся интенсивности процесса плавки, ровность хода и показатели работы доменной печи. Удельная производительность доменной печи увеличилась до 1,25%, а удельный расход кокса снизился до 0,84%.

Пример. Предлагаемый способ доменной плавки осуществлен на доменной печи полезным объемом 3000 м³ , выплавляющей передельный чугун и оборудованной роторным загрузочным устройством.

Перед загрузкой в доменную печь из добавки для промывки горна отсевали фракции менее 5 мм и более 200 мм, определяли ее химический состав.

В доменную печь загружали кокс, рудную часть шихты и добавку для промывки горна. В скип набирали под кокс добавку и загружали роторным распределителем в центральную зону доменной печи (радиус выгрузки 4-0 при укладке шихты по девяти кольцевым зонам). Причем загружали совместно с 0,3 т кокса 3,5 т добавки, т.е. в соотношении 1:12. Результаты промышленных доменных плавок с загрузкой различных добавок для промывки горна доменной печи сведены в таблицы 1-6, при этом в таблицах 1, 3, 5 приведены химические составы добавок для промывки горна, в качестве которых используются: агломерат, или железосодержащие брикеты, или руда соответственно; в таблицах 2, 4, 6 - показатели доменных плавок по прототипу (1) и предлагаемому способу (2-6) при загрузке различных добавок для промывки горна доменной печи, в качестве которых использовали агломерат, или железосодержащие брикеты с содержанием монооксида железа 20-40%, или руду с содержанием монооксида железа 20-25% соответственно.

При использовании в качестве добавки агломерата с содержанием монооксида железа 33,3% крупностью 5-200 мм расход агломерата составлял 6,25% от общего расхода рудной части шихты (пример 4, таблица 2). Расход кокса в подачу составлял 14,0 т, а рудной части шихты - 56 т. При осуществлении данного способа доменной плавки фактическая производительность доменной печи составила 101,32%, а удельный расход кокса - 99,16%.

Результаты промышленный испытаний способа доменной плавки подтвердили, что при уменьшении расхода добавки - агломерата с содержанием монооксида железа 20-40% менее 2,5% и увеличении его более 10% от общего расхода железорудной шихты производительность доменной печи составила 99,97 и 99,94%, а удельный расход кокса - 100,09 и 100,18% соответственно (примеры 2, 6, таблица 2).

При загрузке в центральную зону доменной печи совместно с коксом в соотношении 1:12 в качестве добавки для промывки горна - железосодержащих брикетов (приготовленных из окалины и трефолина) с содержанием монооксида железа 38,9% крупностью 5-200 мм, в количестве 6,25% от общего расхода рудной части шихты (пример 4, таблица 4) производительность доменной печи составила 101,03%, а удельный расход кокса - 99,18%.

При загрузке в центральную зону доменной печи совместно с коксом в соотношении 1:12 в качестве добавки для промывки горна - руды с содержанием монооксида железа 23,1% крупностью 5-200 мм, в количестве 6,25% от общего расхода рудной части шихты (пример 4, таблица 6) отмечено, что производительность доменной печи составила 100,82%, а удельный расход кокса на 99,43%. Приведенные данные подтверждают, что оптимальные результаты получены при параметрах, указанных в заявляемом способе.

Использование предлагаемого способа свидетельствует об улучшении основных технико-экономических показателей доменной плавки: увеличена производительность доменной печи за счет повышения ровности хода и снижен удельный расход кокса.

Предлагаемый способ доменной плавки промышленно применим на доменных печах металлургических предприятий России, не требует капитальных затрат и обеспечивает получение передельного чугуна с низкой себестоимостью.