Шихта для выплавки литейного чугуна

 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано при выплавке литейных чугунов в доменных печах. Сущность изобретения заключается в том, что для выплавки литейного чугуна используют шихту, включающую твердое топливо, железорудные компоненты, флюсующие компоненты, металлодобавки и железосодержащие металлургические отходы, причем в качестве твердого топлива используют кокс и каменный уголь в соотношении 4 - 6. Массовое отношение металлодобавок и железорудных компонентов в шихте составляет 0,35 - 0,55, а в качестве металлодобавок используют стальную и чугунную стружку в соотношении 0,3 - 0,7. В качестве железосодержащих металлургических отходов используют окалину, доля которой в шихте определяется содержанием каменного угля, а массовое отношение каменного угля и окалины в шихте составляет 0,9 - 1,3. При соблюдении указанных отношений компонентов в шихте обеспечивается минимизация расхода кокса и себестоимости чугуна.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано при выплавке литейного чугуна в доменных печах.

Для выплавки чугуна в доменных печах обычно используют шихту, содержащую железорудные компоненты, включающие легковосстановимую железную руду с кремнеземистой пустой породой, агломерат и окатыши, флюсующие компоненты, такие как известняк, и металлодобавки [1]. Особенность шихты для выплавки литейного чугуна заключается в обеспечении получения чугуна заданного состава при возможно низком расходе кокса. Известная шихта для выплавки чугуна обеспечивает получение чугуна заданного состава, но при этом из-за высокого расхода известняка и большой по высоте протяженности зоны шлакообразованная производительность печи снижается, а расход кокса повышается.

Наиболее близкой по достигаемому результату к изобретению является известная шихта для выплавки литейного чугуна, содержащая в своем составе железорудные компоненты, флюсующие компоненты, металлодобавки и железосодержащие металлургические отходы, такие как конвертерный шлак, частично заменяющий известняк [2]. Данная шихта обеспечивает снижение расхода кокса по сравнению с известной шихтой-аналогом, но не устраняет полностью ее недостатки. Из-за наличия в шихте известняка, железной руды офлюсованного агломерата, неофлюсованных окатышей и конвертерного шлака зона шлакообразования имеет высокую протяженность по высоте печи, что снижает ее газопроницаемость и, следовательно, понижает производительность. Последнее влияет на увеличение удельного расхода кокса из-за увеличения потерь тепла на 1 т чугуна.

Технической задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков, снижение расхода кокса и повышение производительности доменной печи.

Данная техническая задача решается тем, что в известной шихте для выплавки литейного чугуна в доменной печи, включающей твердое топливо, железорудные компоненты, флюсующие компоненты, металлодобавки и железосодержащие металлургические отходы, в качестве твердого топлива используется кокс и каменный уголь в соотношении 4 - 6, в качестве металлодобавок используют стальную и чугунную стружки в соотношении 0,3 - 0,7, а в качестве железосодержащих металлургических отходов используют окалину, причем массовое отношение угля и окалины в шихте составляет 0,9 - 1,3, а массовое отношение металлодобавок и железорудных компонентов в шихте составляет 0,35 - 0,55.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Использование в качестве твердого топлива не только кокса, но и каменного угля позволяет заменить частично дорогостоящий кокс. Применение каменного угля в качестве твердой топливной добавки достаточно широко применяется в доменном производстве. Отличительной особенностью данного изобретения является то, что соотношение кокса и каменного угля в предлагаемой шихте составляет 4 - 6, обеспечивая более высокую долю кокса, заменяемого углем. Полная утилизация каменного угля, загружаемого в доменную печь в таком соотношении с коксом, обеспечивается тем, что в составе предлагаемой шихты в качестве железосодержащих металлургических отходов используется окалина, причем массовое соотношение угля и окалины в шихте составляет 0,9 - 1,3. При таком соотношении с окалиной каменный уголь, загружаемый в печь, полностью утилизируется в процессах газификации углерода углекислотой, горения и прямого восстановления железа из первичных шлаков. Роль окалины заключается в обеспечении необходимого окислительного потенциала первичных шлаков для окисления углерода каменного угля, не окисленного углекислотой в шахте и кислородом в фурменной зоне печи. Использование в качестве металлошихты стальной и чугунной стружки в соотношении 0,3 - 0,7 обеспечивает плавление большей части металлошихты при относительно низких температурах. Это увеличивает долю металлического железа в зоне плавления и способствует образованию силицидов железа в реакциях железа с кремнием и карбидом кремния, которые образуются в процессах восстановления из монооксида кремния, конденсирующегося в нижней части шахты печи. Переходящая в жидкое состояние при более высокой температуре стальная стружка способствует протеканию аналогичного процесса образования силицидов железа из кремния и карбида кремния, образующихся при восстановлении кремнезема из золы кокса и каменного угля, углерод которых частично израсходован в процессах газификации углекислотой и в процессах прямого восстановления железа из железистых шлаков. Поддержание в шихте отношения металлодобавок и железорудных компонентов в пределах 0,35 - 0,55 позволяет использовать в качестве последних относительно бедные по содержанию железа и дешевые железорудные компоненты, включая агломераты с повышенной основностью, без увеличения выхода шлака и повышения расхода кокса, что способствует снижению себестоимости чугуна.

Приведенные соотношения кокса и каменного угля 4 - 6, стальной и чугунной стружки 0,3 - 0,7, каменного угля и окалины 0,9 - 1,3, металлодобавок и железорудных компонентов 0,35 - 0,55 в шихте для выплавке литейного чугуна получены при проведении опытных плавок на доменной печи и обеспечивают получение высокой производительности доменной печи при минимальном расходе кокса.

Изобретение иллюстрируется следующим примером. На доменной печи объемом 250 м³ выплавляли литейный чугун марок Л1 - Л5 из шихты, которая состояла из твердого топлива, железорудных компонентов, флюсующих компонентов, металлодобавок и железосодержащих металлургических отходов. Твердое топливо включало кемеровский кокс и каменный уголь марки ТОМ в соотношении 5,3. В качестве железорудных компонентов использовали бакальский и гороблагодатсткий агломераты. В качестве флюсующего компонента использовали известняк. В качестве металлодобавок использовали стальную и чугунную стружки в соотношении 0,45 при отношении металлодобавок к агломерату в шихте 0,4. В качестве железосодержащих металлургических отходов использовали окалину, доля которой в шихте обеспечивала отношение масс каменного угля и окалины, равное 1,1. Печь работала ровно. Замусоривания горна не наблюдали. Расход кокса снизился, производительность печи увеличилась и себестоимость чугуна снизилась на 130 руб/т по сравнению с чугуном, выплавляемым из шихты, не включающей каменный уголь и окалину и не обеспечивающей указанные соотношения между стальной и чугунной стружкой и между металлодобавками и железорудными компонентами.

Таким образом, применение шихты согласно изобретению приводит к значительному улучшению технико-экономической показателей доменной плавки при выплавке литейных чугунов.

Источники информации 1. Авт. св. СССР N 821491, МКИ C 21 B 5/02, 1981.

2. Авт. св. N 365384, МКИ C 21 B 3/02,1973.

Формула изобретения

Шихта для выплавки литейного чугуна в доменной печи, включающая твердое топливо, железорудные компоненты, флюсующие компоненты, металлодобавки и железосодержащие металлургические отходы, отличающаяся тем, что в качестве твердого топлива используют кокс и каменный уголь в соотношении 4 - 6, в качестве металлодобавок используют стальную и чугунную стружку в соотношении 0,3 - 0,7, а в качестве железосодержащих металлургических отходов используют окалину, причем массовое отношение угля и окалины в шихте составляет 0,9 - 1,3, а массовое отношение металлодобавок и железорудных компонентов в шихте составляет 0,35 - 0,55.