способ доменной плавки

Формула изобретения

Способ доменной плавки, включающий загрузку в печь шихты, содержащей окатыши, агломерат, кокс, металлодобавки, отличающийся тем, что в состав шихты дополнительно вводят руду, уголь и электросталеплавильный шлак окислительного периода фракции 10-80 мм с содержанием 25-44% FeO, 5-23% корольков железа и основностью 1,8-3,6, при следующем соотношении материалов, мас.%:

Агломерат	40-74
Окатыши	5-25
Руда	не более 3,5
Металлодобавки	не более 10
Кокс	15-26
Уголь	1-6
Электросталеплавильный шлак
окислительного периода	0,1-18,

при этом отношение CaO/SiO₂ шихты поддерживают 0,80-1,10.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к способу доменной плавки с использованием электросталеплавильного шлака окислительного периода.

Известна шихта для доменной печи, состоящая из окатышей с основностью 0,2-0,9 и офлюсованного агломерата с основностью 2,0-3,5, в которую, с целью обеспечения плавного протекания шлакообразования по высоте печи, дополнительно введен офлюсованный агломерат с основностью 0,7-1,1 в количестве 10-40% от веса железорудной части шихты [1].

Существенными недостатками данной шихты для доменных печей являются:

- дополнительные затраты, связанные с производством демпферного агломерата и высокой его стоимостью;

- снижение производительности доменных печей из-за использования в шихте значительного количества офлюсованного агломерата, приводящего к повышению кратности шлака;

- высокий расход кокса на восстановление в связи с отсутствием дешевых углеродсодержащих заменителей кокса.

Известен также способ доменной плавки, включающий введение в шихту окатышей, агломерата, металлодобавок и флюсов, в котором в качестве металлодобавок и флюса вводят в шихту специально подготовленный металлофлюс основностью 1,1-1,6 в кусках крупностью 10-60 мм и загружают его в печь в смеси с неофлюсованными окатышами основностью 0,05-0,5 в соотношении от 1:2 до 1:50 [2].

Существенными недостатками данного способа доменной плавки являются:

- высокая стоимость получаемого чугуна в связи с дополнительными затратами на специальное приготовление металлофлюса.

Известен также способ доменной плавки, включающий загрузку в печь железорудных материалов, кокса и металлодобавки фракцией 10-120 мм, в котором в качестве металлодобавки используют магнитную часть сталеплавильного шлака основностью 0,9-1,4 с содержанием фракции 10-40 мм более 80%, при этом загрузку металлодобавки осуществляют в центральную зону печи с расходом 11-80 кг/т чугуна [3].

Существенными недостатками данного способа доменной плавки являются:

- дополнительные затраты на производство продукта переработки металлургического шлака вследствие необходимости выделения его магнитной составляющей и дополнительной сортировки;

- снижение производительности доменной печи из-за возникающих через определенный промежуток времени расстройств хода печи в связи с кратковременным снижением расхода кокса при загрузке материала в центральную зону доменной печи и дальнейшим развитием периферийного потока газов.

Известен также выбранный в качестве прототипа [4] способ ведения доменной плавки, включающий загрузку железорудных материалов (агломерат, окатыши, руда, металлодобавки), кокса, флюсов, их подачу в доменную печь через колошник, в котором часть металлодобавок загружают в виде смеси металлического концентрата, получаемого методами обогащения из отходов металлургического производства, фракцией 10-50 мм и 50-250 мм в соотношении соответственно 1:(0,2-5,0) в количестве (10-70)% от общей массы металлодобавок.

Существенными недостатками данного способа ведения доменной плавки являются:

- повышенный расход кокса из-за неравномерного распределения кусков фракции более 100 мм по радиусу колошника доменной печи;

- нерациональное использование металлического концентрата с высоким содержанием железа в связи с возможностью применения данного вида продукта в сталеплавильном производстве с исключением доменного передела.

Желаемыми техническими результатами изобретения являются:

- снижение себестоимости чугуна;

- повышение производительности доменной печи;

- повышение качества выплавляемого чугуна.

Для этого предлагается способ доменной плавки, включающий загрузку в печь шихты, содержащей окатыши, агломерат, кокс, металлодобавки, при котором в состав шихты дополнительно вводят руду, уголь и электросталеплавильный шлак окислительного периода фракции 10-80 мм с содержанием 25-44% FeO, 5-23% корольков железа и основностью 1,8-3,6 при следующем соотношении материалов, мас.%:

Агломерат	40-74
Окатыши	5-25
Руда	не более 3,5
Металлодобавки	не более 10
Кокс	15-26
Уголь	1-6
Электросталеплавильный шлак
окислительного периода	0,1-18

при этом отношение CaO/SiO₂ шихты поддерживают 0,80-1,10.

Заявляемые пределы подобраны экспериментальным путем.

Количество агломерата принято исходя из того, что при загрузке агломерата менее 40% от общего количества загружаемой шихты невозможно добиться ведения ровного хода доменной печи, а при загрузке агломерата более 74% вызовет похолодание доменной печи вследствие снижения расхода кокса.

Количество окатышей принято исходя из того, что при загрузке окатышей менее 5% не удается добиться требуемой производительности доменной печи из-за повышенного содержания железа в данном материале, а при загрузке окатышей более 25% происходит резкое ухудшение качества выплавляемого чугуна, что в дальнейшем переделе не позволяет получать рельсовую сталь с низкой концентрацией титансодержащих оксидных включений.

Руда вводится в состав доменной шихты для корректировки шлакового режима печи, но при ее загрузке более 3,5% происходит снижение производительности доменной печи из-за снижения содержания общего количества железа и резкое снижение основности шлака.

Металлодобавки, представляющие собой металлические отходы производства, вводятся в состав шихты для поддержания общего содержания железа в шихте, но при загрузке металлодобавок более 10% возникает необходимость дополнительных тепловых затрат, приводящих к снижению производительности печи.

Количество кокса принято исходя из того, что при загрузке кокса менее 15% происходит резкое похолодание доменной печи, а при загрузке более 26% возрастает содержание серы в чугуне, перегрев и потеря производительности доменной печи.

Количество угля принято исходя из того, что при загрузке угля менее 1% происходит увеличение себестоимости чугуна, а при загрузке угля более 6% возникают расстройства хода доменной печи вследствие невысокой его прочности, приводящие к потере производительности печи.

Количество электросталеплавильного шлака окислительного периода принято исходя из того, что при загрузке электросталеплавильного шлака окислительного периода менее 0,1% не удается достичь желаемого эффекта снижения себестоимости выплавляемого чугуна и увеличения производительности доменной печи вследствие недостаточного количества данного материала, а при загрузке электросталеплавильного шлака окислительного периода более 18% возникает нестабильность хода доменной печи и снижение ее производительности.

Содержание фракции электросталеплавильного шлака окислительного периода менее 10 мм приводит к увеличению количества выноса пыли, снижению газопроницаемости столба шихты, что вызывает собой потерю производительности доменной печи, а при увеличении фракции более 80 мм возникают ситуации забивания воронок систем загрузки печи, приводящие к возникновению аварийных ситуаций.

При содержании FeO в шлаке менее 25% происходит снижение степени прямого восстановления железа и тем самым возникает эффект "замусоренности" горна, а при увеличении более 44% происходит захолаживание в горне печи и возникновение аварийных ситуаций.

Содержание корольков железа принято из того, что при содержании менее 5% снижается производительность доменной печи, а при увеличении их содержания более 23% происходит увеличение себестоимости чугуна в связи с дополнительными расходами на их извлечение.

Основность принята исходя из того, что при снижении основности менее 1,8 происходит снижение качества чугуна, а при ее увеличении более 3,6 - снижение производительности доменной печи из-за необходимости осуществления периодических "промывок" горна.

Заявляемый способ доменной плавки был реализован на доменной печи полезным объемом 1719 м³ при подаче дутья в количестве 3000 м³/час с температурой 1080°С, природного газа и кислорода. В опытах использовали шихтовые материалы в указанных в формуле изобретения пределах при поддержании отношения CaO/SiO₂ шихты 0,80-1,10 следующего химического состава:

Агломерат: 51-59% Fe_общ; 7-12% СаО; 1,5-4,5% MgO; 6,5-10,5% SiO₂; 1,75-2,75% Al₂ О₃; 0,01-0,02% S.

Окатыши: 57-67% Fe_общ; 0,8-2,6% СаО; 3,0-6,0% SiO ₂; 0,30-0,75% V₂O ₅; 2,0-3,5% TiO₂.

Руда: 45-54% Fe_общ; 5,2-8,3% СаО; 0,40-1,80% MgO; 9,70-14,5% SiO₂; 2,7-4,8% Al₂ О₃.

Металлодобавки: 25-79% Fe _общ; 25,4-44,8% СаО; 4,4-10,8% MgO; 12,2-22,5% SiO ₂; 2,0-3,8% Al₂О₃ .

Кокс: 83-88% С; зола 10,2-14,5%; влага 1,5-5,1%; сера 0,3-0,5%; выход летучих веществ 0,8-1,4%.

Уголь: 75-83% С; зола 4,2-15,5%; влага 2,5-7,1%; сера 0,1-0,45%; выход летучих веществ 14,5-21,4%.

Электросталеплавильный шлак окислительного периода: 25-79% Fe_общ; 30,2-54,3% СаО; 7,4-12,8% MgO; 14,1-21,5% SiO₂; 2,0-3,8% Al₂О₃.

Загрузку производили через двухконусное загрузочное устройство отдельным, вторым рудным скипом по системе загрузки КККК 6РРРКК.

Ведение доменной плавки по заявляемому способу позволило снизить себестоимость чугуна на 7,2 руб/т из-за снижения расхода кокса с 415 кг/т чугуна до 412 кг/т чугуна, повысить производительность печи на 0,8 т/час вследствие эффекта промывки горна доменной печи, повысить качество выплавляемого чугуна вследствие снижения концентрации фосфора с 0,09 до 0,08%, серы с 0,029 до 0,026%.

Источники информации

1. Патент РФ №502941 С21В 5/00.

2. Патент РФ №94016296 С21В 5/00.

3. Патент РФ №02115739 С21В 5/00.

4. Заявка №94001238 С21В 5/00.