Способ выплавки передельного чугуна в доменной печи

 

Изобретение относится к металлургии, точнее - к технологии выплавки чугуна в доменной печи. Способ выплавки чугуна включает загрузку в доменную печь шихты, состоящей из кокса, железорудных материалов и ферритно-кальциевого флюса, содержащего SiO₂ от 1 до 7% Fe_общ≥50%, при отношении СаО/Fе₂O₃ от 0,15 до 0,55. Дополнительно в состав шихты вводят коксовый орешек в количестве 10-20% от веса коксовой колоши в смеси с ферритно-кальциевым флюсом, загружая эту смесь 2-м или 3-м скипом. Предлагаемый способ подачи ФКФ в смеси с коксовым орешком оказывает благоприятное влияние на газодинамику столба шихтовых материалов, режимы восстановления оксидов железа и на процессы шлакообразования, способствует интенсификации металлургических процессов в определяющей зоне доменной печи, повышению технико-экономических показателей и эффективному методу утилизации коксового орешка. 2 табл.

Изобретение относится к черной металлургии, точнее - к технологии выплавки чугуна в доменных печах.

В металлургической практике многие доменные цехи, в основном малой и средней мощности, работают на привозном железорудном сырье. Использование в таких случаях привозного агломерата из-за его значительного разрушения в ходе транспортировки и перегрузок, как правило, значительно ухудшает работу печей.

Окатыши в отличие от агломерата сохраняют исходные физические свойства и фракционный состав при транспортировании и длительном хранении. В связи с этим в последние 20 лет большинство малых и средних доменных цехов, не имеющих своих аглофабрик, перешли на шихту, состоящую на 60-100% из окатышей, отказавшись от привозного агломерата. Это единственный путь сохранения на высоком уровне и улучшения технологических и экономических показателей доменной плавки.

Однако рост содержания неофлюсованных окатышей в шихте доменной печи приводит к необходимости использования окускованного высокоосновного железорудного сырья для поддержания необходимой основности шлака, так как применение в шихте доменных печей сырого известняка способствует увеличению расхода кокса и снижению производительности печи.

Известен способ ведения доменной плавки при производстве литейного и передельного чугуна с использованием в шихте в качестве шлакообразующего компонента ферритно-кальциевого флюса (ФКФ), в котором отношение CaO/Fe₂O₃ составляет 0,15-0,55 при содержании SiO₂ от 1 до 7% и Fe_общ≥50% [патент РФ N 2087538, C 21 B 5/00, опубл. БИ N 23, 1997 г.].

Использование указанного ФКФ позволяет, увеличив содержание неофлюсованных окатышей в составе доменной шихты до 70%, получить необходимую основность шлака без добавления известняка, снизив при этом удельный расход рудной части шихты и твердого топлива.

Использование ФКФ в составе доменной шихты при выплавке чугуна позволяет достичь следующих преимуществ: сокращение или полный вывод из состава доменной шихты сырого флюса-известняка; улучшение восстановительного потенциала горновых газов и процесса восстановления оксида железа благодаря выводу из газовой фазы значительных объемов CO₂-продукта разложения карбонатов кальция; повышение температуры плавления первичных шлаков, снижение уровня зоны первичного шлакообразования, повышение устойчивости данного процесса; повышение эффективности процесса десульфурации чугуна первичными шлаками; улучшение условий тепло- и массообмена в нижней части доменной печи и, соответственно, повышение уровня и устойчивости температуры продуктов плавки на выпусках; улучшение гранулометрического состава железорудной шихты за счет вывода из ее состава агломерата, железной руды и других низкоэффективных компонентов; снижение расхода кокса и себестоимости чугуна, повышение производительности печи.

Накопленный опыт работы доменных печей с использованием ФКФ открывает перспективу дальнейшего совершенствования технологии выплавки чугуна путем экономии металлургического кокса за счет замены части скипового кокса коксовым орешком (крупностью 15-25 мм).

Известно, что доменные печи лучше работают на коксе с меньшей насыпной массой, которая зависит от соотношения мелких и крупных кусков кокса. Чем однороднее кокс по гранулометрическому составу, тем меньше его насыпная масса и выше газопроницаемость [Даньшин В.В., Черноусов П.И. Справочник рабочего доменного цеха. - Челябинск. - "Металлургия". - 1989. - 317 с.]. Поэтому, как правило, для ведения доменного процесса используется металлургический кокс с размером кусков 25-60 мм, а более мелкие куски, в частности коксовый орешек, отсееваются Целью изобретения является улучшение технико-экономических показателей работы доменной печи, снижение расхода металлургического кокса за счет применения отсева - коксового орешка крупностью 15-25 мм при использовании шихты с высокой (60-80%) долей неофлюсованных окатышей.

Поставленная цель достигается тем, что при ведении плавки в доменную печь помимо твердого топлива железорудного материала и ФКФ, содержащего SiO₂ от 1 до 7% и Fe_общ≥50%, при отношении CaO/Fe₂O₃ от 0,15 до 0,55, в соответствии с заявляемым, 2-м или 3-м скипом загружают также коксовый орешек в количестве 10-20% от веса коксовой колоши в смеси с ФКФ.

В случае введения смеси ФКФ и коксового орешка в составе 2-го или 3-го скипов подачи основная масса смеси попадает в гребень шихты - часть радиуса колошника, характерную наиболее высокими рудными нагрузками, максимальным сопротивлением проходу горновых газов и вследствие чего - замедленным ходом металлургических процессов.

Выход содержания коксового орешка за пределы указанных значений приводит к снижению газопроницаемости слоя коксовой колоши в печи и, как следствие, снижению производительности доменной печи из-за низкой порозности слоя (содержание менее 10%) или из-за повышенной поверхности слоя коксового материала (содержание более 20%).

Сочетание введения в середину радиуса колошника ФКФ в смеси с коксовым орешком оказывает благоприятное влияние на газодинамику столба шихтовых материалов, режимы восстановления оксидов железа и на процессы шлакообразования.

Соотношение ФКФ и коксового орешка в смеси зависит от гранулометрического состава обоих компонентов. Как правило, максимальная порозность коксофлюсовой смеси обеспечивается при весовом соотношении ФКФ и коксового орешка, близком к 1.

Предлагаемый способ подачи ФКФ в смеси с коксовым орешком способствует интенсификации металлургических процессов в определяющей зоне доменной печи, повышению технико-экономических показателей и эффективному методу утилизации коксового орешка.

Пример. В промышленных условиях (Саткинский металлургический завод) проведены доменные плавки по способу-прототипу и заявляемому способу с предварительным смешиванием ФКФ и коксового орешка и подачей смеси в составе 2-го и 3-го скипов железорудных материалов.

Параметры процесса и полученные результаты приведены в таблицах 1 и 2 соответственно.

Сравнение результатов работы доменной печи показывает, что использование коксового орешка в смеси с ФКФ и загрузка коксофлюсовой смеси в рудный гребень способствуют снижению газодинамического сопротивления столба шихтовых материалов и приводят к повышению суточной производительности печи и снижению удельного расхода кокса.

Формула изобретения

Способ выплавки чугуна, включающий загрузку в доменную печь шихты, состоящей из кокса, железорудных материалов и ферритно-кальциевого флюса, содержащего SiO₂ от 1 до 7% и Fe_общ≥50%, при отношении CaO/Fe₂O₃ от 0,15 до 0,55, отличающийся тем, что шихту загружают скипами и дополнительно вводят в нее коксовый орешек в количестве 10-20% от веса коксовой колоши, при этом коксовый орешек смешивают с ферритно-кальциевым флюсом и загружают эту смесь 2-м или 3-м скипом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2