Способ ведения доменной плавки и устройство для его осуществления

 

Сущность изобретения: способ ведения доменной плавки состоит в том, что в горн доменной печи вдувают смесь пылеугольного топлива и шлакостабилизирующих добавок, состоящих из извести и железосодержащих компонентов, причем перед смешиванием топливных и шлакостабилизирующих добавок их раздельно дозируют по фурмам, а смешивание осуществляют раздельной подачей псевдоожиженных извести и железосодержащих компонентов на разных уровнях в псевдоожиженный слой пылеугольного топлива. Устройство включает аэрационные питатели топлива с дополнительными трактами подачи в них шлакостабилизирующих добавок, при этом аэрационные питатели шлакостабилизирующих добавок соединены с аэрационными питателями топлива трубопроводами, каждый трубопровод извести расположен над аэрационной решеткой соответствующего питателя топлива на высоте двух-трех диаметров этого трубопровода, а трубопровод подачи железорудных компонентов на высоте 5 - 8 диаметров этого трубопровода. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к черной металлургии и может быть применено в доменном производстве.

Известны способы ведения доменной плавки с вдуванием в горы доменных печей пылеугольного топлива и шлакостабилизирующих добавок.

Эти способы направлены на компенсацию тепловых потерь в фурменных зонах горна при внесении холодных десульфурирующих шлакообразующих добавок. Причем топливные, десульфурирующие и шлакостабилизирующие добавки раздельно вдуваются в горн.

Недостатком известных способов раздельного вдувания в горн топливных и негорючих добавок является то, что в местах ввода топлива наблюдается избыточное выделение тепла, а ввода негорючих добавок - охлаждение зоны. Кроме того, дискретно идет формирование первичных шлаков, изменяется их десульфурирующая способность и подвижность.

Эти недостатки применения шлакостабилизирующих добавок известными способами их ввода в горн частично устранены в способе ведения доменной плавки при подаче десульфурующих добавок совместно с пылеугольным топливом, в котором горючие и негорючие материалы дозируются и смешиваются в заданном соотношении в исходной крупности, а затем смесь измельчается, накапливается в бункере запаса и вдувается в горн в заранее заданном до измельчения соотношении компонентов.

Эффективность этого способа снижается из-за трудностей совершенного смешивания и дозирования крупных фракций различных добавок до их измельчения и сушки. Кроме того, по этому способу смесь горючих и негорючих материалов заготавливается в бункере запаса заранее, поэтому пока заготовленная смесь не будет "выработана" полностью, изменить соотношение компонентов в ней нет возможности, вследствие чего исключается оперативная корректировка состава шлака и качества чугуна.

Известные устройства для совместного вдувания в горн пылеугольного топлива и шлакостабилизирующих добавок не обеспечивают совершенного смешивания этих компонентов в оперативно заданном их соотношении.

Целью изобретения явилось сокращение расхода кокса и улучшение качества чугуна.

Сущность изобретения и его отличительные от прототипа признаки состоят в том, что доменную плавку по тепловому нагреву горна и шлакообразованию оперативно корректируют путем вдувания в горн смеси пылеугольного топлива и шлакостабилизирующих добавок (известь или окалины, или железорудных шламов, аспирационной пыли литейных дворов, подбункерного помещения или других мелких, или предварительно измельченных и высушенных ингредиентов), причем перед смешиванием раздельно дозируют по фурмам пылеугольное топливо и шлакообразующие добавки, а смешивание их осуществляют раздельной подачей на разных уровнях псевдоожиженных извести и железосодержащих добавок в псевдоожиженный слой пылеугольного топлива.

Устройство для осуществления этого способа включает тракт подачи добавок, состоящий из бункеров, дозаторов, аэрационных питателей, трубопроводов, а аэрационные питатели топлива снабжены дополнительными трактами подачи в них добавок, трубопроводы, которыми эти питатели соединены, размещены так, что выходной конец трубопровода извести расположен над аэрационной решеткой питателя топлива на высоте двух - трех диаметров этого трубопровода, а выходной конец трубопровода подачи железорудных компонентов на высоте 5-8 диаметров этого трубопровода.

Существенные отличия способа, которые обеспечивают положительный эффект и выполнение цели, являются: раздельное дозирование шлакостабилизирующих (извести и железосодержащих компонентов) и топливных добавок по фурмам перед их вдуванием в горн, смешивание добавок в псевдоожиженном слое пылеугольного топлива, причем смешивание в этом слое осуществляют раздельной подачей на уровнях псевдоожиженных извести и железосодержащих добавок.

Существенные отличия устройства заключаются в том, что аэрационные питатели топлива снабжены дополнительными трактами подачи в них шлакостабилизирующих добавок, а аэрационные питатели шлакостабилизирующих добавок соединены с аэрационными питателями топлива трубопроводами, причем каждый трубопровод извести расположен над аэрационной решеткой соответствующего питателя топлива на высоте двух-трех диаметров этого трубопровода, а трубопровод подачи железорудных компонентов на высоте 5-8 диаметров этого трубопровода.

На фиг. 1 показана технологическая схема приема, дозирования, транспортирования, смешивания и вдувания пылеугольного топлива и шлакостабилизирующих добавок; на фиг. 2 - чертеж общего вида аэрационного питателя топлива.

На фиг. 1 и 2 показаны трубопровод, предназначенный для пневмоподачи топлива 1, вмонтирован в верхнюю крышку бункера запаса топлива 2, на конусной части которого внизу расположен промежуточный резервуар топлива 3, являющийся газовым затвором между бункером запаса и расположенным в конусной части этого резервуара и соединенным с ним через клапанные устройства, питающим резервуаром топлива 4. Питающий резервуар топлива предназначен для распределения топлива по фурмам и поддержания заданного уровня топлива в аэрационных питателях 5, а также создания резерва топлива в период наполнения им промежуточного резервуара топлива. Аэрационные питатели в количестве 7. . . 8 шт вмонтированы в днище питающего резервуара топлива. Аэрационные питатели оснащены аэрационными решетками 6. Аэрационные питатели с решетками предназначены для дозирования топлива и смеси по фурмам путем создания псевдоожиженного слоя материала и выдачи из этого слоя порции материала, соответствующей количеству и давлению транспортирующей и аэрирующей среды (воздух, азот, их смеси в требуемом соотношении и т. п. ). В боковые стенки аэрационных питателей встроены трубопроводы известьсодержащих 7 добавок и трубопровод железосодержащих добавок 8, предназначенные для пневматической доставки соответствующих материалов в питатели. Трубопровод известьсодержащих добавок размещен над аэрационной решеткой каждого питателя, а трубопровод железосодержащих добавок над трубопроводом смеси, который встроен выше трубопровода извести. Все трубопроводы размещены в горизонтальных плоскостях, параллельных плоскости аэрационной решетки. В водоохлаждаемую воздушную фурму для ввода в горн доменной печи готовой смеси топлива и добавок вмонтирован выходной конец трубопровода смеси 10, а входной конец его оснащен дозировочным отверстием 11. Часть трубопровода смеси, размещенная в аэрационном питателе, находится между трубопроводом известьсодержащих добавок и трубопроводом железосодержащих добавок.

В псевдоожиженном слое топлива известь или железосодержащие добавки смешиваются с топливом, а смесь распределяется по фурмам 9 доменной печи посредством трубопроводов смеси 10, в которые она поступает из аэрированного псевдоожиженного слоя соответствующего питателя через дозировочное отверстие 11 (фиг. 2). Шлакостабилизирующие добавки так же, как и топливо, предварительно высушенные и измельченные, подаются в два раздельных бункера запаса 12 и 13: один для извести, другой для железосодержащих добавок. Из одного из этих бункеров тот или иной вид добавок подается в промежуточный резервуар добавок 14, а затем пересыпается в питающий резервуар добавок 15, в котором распределяется по 7-8 аэрационным питателям добавок 16.

На аэрационных решетках этих питателей добавки "кипят" в псевдоожиженном слое, а затем дозируются в трубопроводы 7, либо 8 в зависимости от плотности добавок, находящихся в питателе, через отверстие в этих трубопроводах 17, подхватываются воздухом и транспортируются в соответствующие аэрационные питатели топлива 5. Подача извести и железосодержащих добавок в слой на разной высоте от аэрационной решетки исключает сегрегацию добавок в слое топлива и способствует совершенному смешиванию их с топливом.

В качестве конкретных примеров осуществления способа рассмотрена работа доменной печи в условиях Магнитогорского металлургического комбината: 1) при вдувании в нее 60 кг пылеугольного топлива и 45 кг извести на 1 т чугуна и 2) вдувание 60 кг железорудного концентрата Стойленского ГОКа и 60 кг пылеугольного топлива. Результаты расчетов (проведенные по модифицированному методу проф. А. Н. Рамма) показателей и параметров работы доменной печи в базовый период (0 период) и в двух примерах (1 и 2 периоды) вдувания добавок (совместно с пылеугольным топливом) приведены в таблице. Из данных таблицы видно, что при вдувании смеси пылеугольного топлива и извести (период 1) расход кокса (сухого скипового) сокращается на 59 кг/ч чугуна, производительность доменной печи возрастает на 1,7% , а главное улучшается качество чугуна благодаря снижению массовой доли кремния в нем с 0,74 до 0,59% при сохранении физического нагрева (1470^оС).

Изменяя соотношение расхода природного газа, пылеугольного топлива и извести, вдуваемых в горн доменной печи, можно оперативно корректировать нагрев чугуна, содержание в нем кремния и серы. Такую возможность получают технологи благодаря предложенному способу предварительного раздельного дозирования и смешивания шлакостабилизирующих добавок и пылеугольного топлива в псевдоожиженном слое непосредственно перед вдуванием в горн. Более того, благодаря предлагаемому способу появляется возможность оперативно изменять соотношение добавок в смеси по различным фурмам (см. таблицу).

Вынос уловленной колошниковой пыли во всех периодах 36 кг/т чугуна.

В практике известны случаи, когда из одной доменной печи через различные чугунные летки выпускается кондиционный и некондиционный чугун. Например, из летки N 1 чугун с содержанием серы 0,056% , а из летки N 2 с серой 0,017% . Причем основность шлака через летку N 1 составляет (по СаО/SiО₂) - 0,95, а через летку N 2 - 1,11. Оперативно исправить неравномерность работы печи по окружности можно только с помощью предлагаемого способа и устройства, а именно через фурмы в районе летки N 1 включается подача смеси из расчета 60 кг пылеугольного топлива и 14 кг извести на 1 т чугуна на период до следующего выпуска чугуна через летку N 1. Положение исправляется и следующий выпуск идет кондиционный чугун.

Вдувание железорудного концентрата (или окалины) применяется в случае непредвиденного повышения нагрева горна и содержания кремния в чугуне. Например, при повышении кремния в чугуне выше 1,2% в горн вдувается смесь из расчета 60 кг пылеугольного топлива и 60 кг концентрата на 1 т чугуна. Содержание кремния в чугуне на следующий выпуск снижается до 0,9% , а через выпуск до 0,6% , т. е. до состава кондиционного передельного чугуна.

В обычной практике это происходит не раньше, чем через 5-6 ч работы печи. Особенно это часто случается при недопустимых колебаниях в составе шихты и качестве кокса. Экономическая эффективность способа устройства очевидна из этих примеров.

Необходимость ввода в аэрационный питатель псевдоожиженный слой извести и железосодержащих добавок на разных уровнях "кипения" этого слоя над аэрационной решеткой обусловлена разными плотностями этих добавок. Подача извести по трубопроводу, расположенному на аэрационной решетке выше ее на 2-3 внутренних диаметров трубопровода извести и под трубопроводом смеси, как показала практика, позволяет при сниженном расходе аэрационного воздуха достичь смешивания извести с топливом такого, которое обеспечивает заданное соотношение в любом микрообъеме смеси с отклонениями от заданного не более ±5% .

Практика промышленного применения показала достаточность такого смешивания для достижения цели - снижения расхода кокса и улучшения качества чугуна путем стабилизации его состава.

Подача железорудного концентрата или окалины над аэрационной решеткой на расстоянии 5-8 внутренних диаметров трубопровода подачи концентрата устраняет вероятность залегания концентрата на аэрационной решетке при тех же расходах воздуха, что и при подаче извести, что упрощает оборудование КИПиА установки. В силу того, что плотность концентрата в 8-12 раз больше плотности топлива наблюдается непрерывная сегрегация концентрата вниз аэрационного слоя топлива, смешивания их с указанными выше отклонениями заданной смеси и попадание ее в трубопровод смеси.

Расстояния: 2-3 внутреннего диаметра и 5-8 диаметров установлены практикой.

Экономическая эффективность предложенного способа и устройства для его осуществления подтверждается сопоставительным анализом предполагаемого расхода кокса при подаче в горн одних добавок и смеси их с топливом: по извести 428,6 кг и 362,0 кг/т чугуна (см. таблицу, периоды 1 и 3), по концентрату 437,2 кг и 378,1 кг/т чугуна (см. таблицу, периоды 2 и 4) при их систематической подаче в горн. Эффективность кратковременной подачи извести и железорудного концентрата обусловлена улучшением качества чугуна благодаря снижению содержания серы и кремния без изменения его физического нагрева.

Экономический эффект изобретения при таком его использовании определяется на стадии передела чугуна в сталь, особенно в конвертерах, благодаря снижению количества шлака, наводимого для связывания SiО₂; повышению стойкости футеровки; снижению расхода извести и улучшению качества стали.

Формула изобретения

1. Способ ведения доменной плавки, включающий смешивание, псевдоожижение, дозирование пылеугольного топлива и шлакостабилизирующих добавок и вдувание смеси их в горн доменной печи через воздушные фурмы, отличающийся тем, что, с целью сокращения расхода кокса и улучшения качества чугуна, перед смешиванием раздельно дозируют по фурмам пылеугольное топливо и шлакообразующие добавки, состоящие из извести и железосодержащих компонентов, а смешивание их осуществляют раздельной подачей на разных уровнях псевдоожиженных извести и железосодержащих добавок в псевдоожиженный слой пылеугольного топлива.

2. Устройство для вдувания пылеугольных и шлакообразующих добавок в горн доменной печи, включающее тракт подачи добавок в фурмы, состоящий из бункеров, дозаторов, аэрационных питателей и трубопроводов, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительным трактом подачи добавок, при этом аэрационные питатели трактов соединены трубопроводами, причем трубопровод извести расположен над аэрационной решеткой питателя тракта подачи пылеугольных добавок на высоте 2 - 3 диаметров этого трубопровода, а трубопровод подачи железорудных компонентов - на высоте 5 - 8 диаметров этого трубопровода.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4