шихта для производства ванадиевого чугуна
Классы МПК: | C21B5/00 Получение чугуна в доменной печи |
Автор(ы): | Белов Владимир Васильевич (RU), Гилязетдинов Рашит Равильевич (RU), Голов Геннадий Васильевич (RU), Гильманов Марат Риматович (RU), Козин Юрий Николаевич (RU), Коуров Виктор Михайлович (RU), Николаев Федор Павлович (RU), Петренко Юрий Петрович (RU), Степанов Юрий Ванифадьевич (RU), Филатов Сергей Васильевич (RU), Филиппов Валентин Васильевич (RU), Форшев Андрей Анатольевич (RU) |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "ЕВРАЗ Нижнетагильский металлургический комбинат" (ОАО "ЕВРАЗ НТМК") (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2011-03-11 публикация патента:
20.05.2014 |
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к шихте для производства ванадиевого чугуна. Шихта содержит высокоосновный агломерат и/или неофлюсованные окатыши, доменный ванадийсодержащий железофлюс, железо - и ванадийсодержащие добавки, металлургический и пековый кокс, при этом отношение пекового кокса к металлургическому коксу составляет 1:(7,5-200), а указанные компоненты содержатся в следующем соотношении, мас.%: железосодержащие добавки - 0,3-2,0, ванадийсодержащие добавки - 0,2-1,5, металлургический кокс - 15-20, пековый кокс - 0,1-2,0, доменный ванадийсодержащий железофлюс - 6,0-12,0, высоокоосновный агломерат и/или неофлюсованные окатыши - остальное. Использование изобретения обеспечивает снижение удельного расхода кокса, повышение стабильности хода доменной печи и увеличение ее производительности. 2 з.п. ф-лы, 4 табл.
Формула изобретения
1. Шихта для производства ванадиевого чугуна, содержащая высоокоосновный агломерат и/или неофлюсованные окатыши, доменный ванадийсодержащий железофлюс, металлургический кокс, пековый кокс, железо- и ванадийсодержащие добавки, отличающаяся тем, что указанные компоненты содержатся в следующем соотношении, мас.%:
железосодержащие добавки - 0,3-2,0;
ванадийсодержащие добавки - 0,2-1,5;
металлургический кокс - 15-20;
пековый кокс - 0,1-2,0;
доменный ванадийсодержащий железофлюс - 6,0-12,0;
высокоосновный агломерат и/или неофлюсованные окатыши - остальное, при этом отношение пекового кокса к металлургическому коксу составляет 1:(7,5-200).
2. Шихта по п.1, отличающаяся тем, что в качестве железосодержащих добавок она содержит металлопродукт от переработки шлаков, доменный присад, окалину, сварочный шлак или продукты на их основе, железомарганцевые добавки.
3. Шихта по п.1, отличающаяся тем, что в качестве ванадийсодержащих добавок она содержит ванадиевый конвертерный скрап, ванадиевый конвертерный шлак, ванадийсодержащие отсевы агломерата и/или окатышей.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству чугуна в доменных печах.
Известны составы шихт для выплавки ванадиевого чугуна на основе использования ванадийсодержащего железорудного сырья - ЖРС (агломерата, окатышей), сварочного шлака, марганцевого агломерата, металлодобавок, известняка, кокса [1], [2]. Однако эти шихты не предусматривают использование ванадиевых отходов, что снижает конечную экономическую эффективность передела ванадиевого ЖРС.
Известна "Шихта для производства ванадиевого чугуна" по патенту RU № 2124563 [3]. Она содержит окатыши, офлюсованный агломерат, ванадийсодержащий шлак и демпферный агломерат.
В качестве ванадийсодержащего шлака используют шлаки сталеплавильного производства основностью 4,0-5,26, в качестве демпферного агломерата - ванадиевый агломерат основностью 0,7-2,2.
Соотношение компонентов, мас.%:
ванадийсодержащие шлаки сталеплавильного производства - 2-10;
демпферный ванадиевый агломерат - 1-10;
окатыши - 30-70;
офлюсованный агломерат - остальное.
Недостаток такой шихты заключается в том, что предполагает использование ванадиевых отходов только одного типа - ванадиевых шлаков сталеплавильного производства.
Известно совместное применение металлургического и пекового кокса по патенту RU № 2235788 "Способ задувки доменной печи" [4]. Согласно ему отношение пекового кокса к металлургическому составляет 1:2,8 (см. табл.3 патента). Это соотношение оправдано в процессе задувки доменной печи после строительства или капитальных ремонтов 1 и 2 разрядов. Однако оно нерационально при текущей работе доменной печи, т.к. не способствует улучшению структуры доменной шихты.
Наиболее близким аналогом является "Шихта для производства чугуна" по патенту РФ № 2369639 [5]. Шихта содержит ванадийсодержашую шлакометаллооксидную смесь (ШМОС) с содержанием V2O5=8-25% в количестве 0,2-1,0% от массы шихты. В качестве ванадийсодержащей ШМОС использованы конвертерный ванадийсодержащий скрап, другие ванадиевые отходы.
При этом соотношение компонентов составляет, мас.%:
металлодобавки - 1,4-3,5,
промывочные материалы - 0,3-1,2,
кокс - 18,0-28,0,
известняк и/или известь - 2,0-4,0,
ванадийсодержащая шлакометаллооксидная смесь - 0,2-1,0,
железорудное сырье - остальное.
Недостатком указанной шихты является использование только металлургического кокса, а также дополнительных материалов (известняка, промывочных), без которых можно обойтись, при определенной композиции шихтовых материалов.
Желаемыми техническими результатами заявляемого изобретения являются:
- использование железофлюса доменного ванадий- и кальцийсодержащего с целью вывода сырого известняка из шихты и возврата ванадия в производственный цикл;
- улучшение структуры доменной шихты и, как следствие, повышение качественных характеристик коксовой составляющей шихты (коксовой насадки);
- повышение стабильности хода доменной печи и увеличение ее производительности;
- снижение удельного расхода кокса.
Технический результат достигается благодаря использованию при производстве ванадиевого чугуна доменной шихты, включающей высокоосновный агломерат и (или) неофлюсованные окатыши, железофлюс ванадийсодержащий, железо- и ванадийсодержащие добавки, металлургический и пековый кокс.
Соотношение пекового кокса к металлургическому коксу составляет 1:(7,5-200), а компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%:
железосодержащие добавки - 0,3-2,0,
ванадийсодержащие добавки - 0,2-1,5,
кокс металлургический - 15-20,
кокс пековый - 0,1-2,0,
железофлюс доменный ванадийсодержащий - 6,0-12,0,
агломерат высоокоосновный и (или) окатыши неофлюсованные - остальное.
При этом в качестве железосодержащей добавки использованы металлопродукт от переработки шлаков, доменный присад, окалина, сварочный шлак или продукты на их основе, железомарганцевые добавки; а в качестве ванадийсодержащих добавок использованы ванадиевый конвертерный скрап, ванадиевый конвертерный шлак и ванадийсодержащие отсевы агломерата (окатышей).
Использование двух видов кокса при их соотношении: пековый кокс - металлургический кокс - 1:(7,5-200) повышает газопроницаемость столба шихтовых материалов и стабильность хода доменной печи, обеспечивает равномерное и умеренное обновление коксовой насадки в горне доменной печи.
При существующем положении в случае использования кокса с пониженной "горячей" прочностью в горне доменной печи накапливается большое количество несгоревшей коксовой мелочи, что приводит к увеличению малоподвижной массы в центре горна (так называемого "тотермана"), снижению дренажа продуктов плавки через коксовую насадку.
Традиционные способы промывки горна - загрузка сварочного шлака, марганецсодежащих добавок - в этом случае являются малоэффективными. В конечном случае работа доменной печи в таком режиме приводит к уменьшению ее производительности и увеличению расхода кокса.
Предлагается следующее - действовать превентивно и не допускать загромождения горна коксовой мелочью. Для этого при ухудшении "горячей" прочности кокса загружать в доменную печь пековый кокс, частично заменяя металлургический кокс, т.к. пековый кокс обладает повышенными физико-химическими свойствами по сравнению с аналогичными свойствами металлургического кокса; он имеет высокий показатель "горячей" прочности (CSR) и очень низкую зольность (см. табл.1).
Показатели качества металлургического кокса и пекового кокса, %:
Железофлюс (см. табл.2), используемый в предлагаемой шихте, это железованадийкальцевый высокоосновный агломерат, применение которого существенно эффективней по сравнению с отдельно вводимыми материалами, т.к. ускоряет процесс формирования чугуна, упраздняет (или значительно уменьшает) применение промывочных материалов при выплавке ванадиевого чугуна.
Химический состав железофлюса, %:
Таблица 2 | |||||||||||
Fe | FeO | Mn | S | Zn | SiO2 | CaO | V2 O5 | MgO | Аl2О3 | TiO2 | CaO/SiO2 |
43,6 | 6,9 | 0,79 | 0,13 | 0,26 | 5,1 | 24,3 | 0,37 | 3,0 | 2,4 | 1,3 | 4,76 |
Преимущества предлагаемой шихты для производства ванадиевого чугуна:
- минимизация негативного влияния ухудшения дренажной способности коксовой насадки в случае прогнозируемого снижения качественных характеристик металлургического кокса;
- повышение газопроницаемости и увеличение ее стабильности в центральной части печи, уменьшение малоподвижной массы в центре горна (так называемого "тотермана"), что приводит к улучшению дренажной способности центральной части горна;
- экономия промывочных материалов;
- уменьшение расхода кокса;
- увеличение производительности доменной печи.
Конкретные составы шихты (в сравнении с прототипом) определены опытно-экспериментальным методом в результате доменных плавок на печи большого объема (ДП № 6 ОАО НТМК) и приведены в табл.3 и 4.
Сопоставление пропорций кокса и газопроницаемости шихты:
Таблица 3 | |
Соотношение пекового кокса к металлургическому коксу | Газопроницаемость доменной шихты (условные единицы) |
1:6 | 1 |
1:7,5 | 1,5 |
1:200 | 1,3 |
1:300 | 1,1 |
Технико-экономические показатели:
Из таблицы 3 видно, что при соотношении пекового кокса к металлургическому коксу 1: (7,5-200) доменная шихта имеет оптимальную газопроницаемость. Таблица 4 показывает, что наиболее рациональными при выплавке ванадиевого чугуна с использованием предлагаемых материалов являются составы между п.3.1. и 3.2., т.к они позволяют иметь наибольшую производительность доменной печи - 5800-6050 т чугуна в сутки и минимальный расход кокса - 407-410 кг/т чугуна.
Заявляемая технология является новой, поскольку авторам не известны аналоги из отечественных и зарубежных источников информации.
По имеющимся у заявителя данным в известных решениях отсутствуют признаки, сходные с признаками, которые присущи предлагаемому техническому решению, что позволяет сделать вывод о его соответствии признаку "изобретательский уровень".
Опытная проработка и использование предлагаемого технического решения на ОАО "Нижнетагильский металлургический комбинат" подтверждает соответствие критерию "промышленная применимость изобретения".
Источники информации
1. "Ковертерный передел ванадиевого чугуна". А.А.Смирнов и др. Екатеринбург, 2000 г., стр.48-51.
2. "Металлургия чугуна". Под редакцией Ю.С.Юсфина. 3-е издание. Москва, ИКЦ "Академкнига", 2004 г.
3. Патент RU № 2124563 "Шихта для выплавки ванадиевого чугуна".
4. Патент RU Ns 2235788 "Способ задувки доменной печи".
5. Патент RU № 2369639 "Шихта для выплавки ванадиевого чугуна".
Класс C21B5/00 Получение чугуна в доменной печи