Способ ведения доменной плавки

Изобретение относится к ведению доменной плавки. Осуществляют периодическую загрузку в доменную печь рудных материалов и кокса, контроль состава и количества рудных материалов и кокса, расходов дополнительного топлива, вдуваемого через фурмы в горн печи, дутья, химического состава колошникового газа и продуктов плавки, температуры чугуна, фактического содержания углерода в чугуне. При этом определяют насыщенное содержание углерода в чугуне каждого выпуска. Отношение фактического содержания углерода в чугуне к насыщенному поддерживают в интервале (Сфн) 0,92-0,98 путем регулирования расхода природного газа. При снижении отношения Сфн ниже 0,92 расход природного газа увеличивают на 2,0-10,0 м3/т чугуна на каждые 0,01 уменьшения указанного отношения при сохранении содержания кислорода в дутье. При повышении отношения Сфн более 0,98 расход природного газа сокращают на 0,2-2,0 м3/т чугуна на каждые 0,01 повышения указанного отношения при сохранении содержания кислорода в дутье. В результате обеспечивается улучшение процессов фильтрации продуктов плавки через коксовую насадку и экономия условного топлива. 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 ил.

 

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано для увеличения срока службы футеровки доменных печей в процессе выплавки передельного и литейного чугуна, а также ферросплавов. Увеличение межремонтного периода 1-го разряда возможно путем создания защитного гарнисажа в горне доменных печей и/или путем регулирования теплового режима доменной плавки, обеспечивающего выплавку чугуна с низкой степенью агрессивности по отношению к углеродистой футеровке металлоприемника.

Известен способ создания защитного гарнисажа в горне доменной печи, включает ввод в шихту, содержащую железорудную часть и кокс, гарнисажеобразующих добавок, содержащих оксиды титана, кальция, кремния и алюминия, загрузку шихты в печь, подачу в печь комбинированного дутья, выпуск чугуна и шлака. При реализации способа гарнисажеобразующую добавку загружают в периферийное кольцо колошника, ограниченное радиусами 0,8-1,0 радиуса колошника. Гарнисажеобразующую добавку загружают в печь в течение 3-8 суток, причем повторяют эту операцию 1,5-3,0 месяца и поддерживают при этом содержание гарнисажеобразующей добавки в шихте на уровне 3-10% от массы железорудной части шихты [Патент RU №2179583, МПК С21В 5/00, 2002].

Такой способ направлен на получение на стенках горна печи гарнисажного слоя, который должен выполнить функцию защиты футеровки от размывания и химического разрушения, вызванных воздействием жидких продуктов плавки.

Недостатком является то, что гарнисаж в процессе образования постоянно размывается жидким металлом и не образует достаточно толстый и прочный слой на стенках печи, что не позволяет существенно повысить стойкость футеровки и не способствует снижению агрессивности продуктов плавки к гарнисажу и углеродистой футеровке горна. Кроме того, для получения гарнисажа с заданными свойствами необходимо осуществлять проплавку гарнисажеобразующих добавок в течение длительного времени 3-8 суток через каждые 30-75 суток работы доменной печи, что снижает производительность доменных печей и увеличивает расход условного топлива.

Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому способу является способ ведения доменной плавки, где расход вдуваемого газообразного топлива и содержание кислорода в дутье устанавливают с учетом выхода газов при неполном химическом сгорании вдуваемого газообразного топлива. Стабилизация теплового режима доменной плавки путем оптимизации параметров комбинированного дутья, обеспечивает снижение энергетических затрат и повышение качества чугуна [Патент RU №2190667, МПК С21В 5/00, 2002].

Недостатком данного способа является то, что он не учитывает влияние расхода природного газа и содержание кислорода в дутье на состав чугуна и, соответственно, не позволяет поддерживать состав чугуна, инертного по отношению к углеродистой футеровки горна.

Основной задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является повышение срока службы футеровки печи, уменьшение тепловых потерь с охлаждающей водой и снижение удельного расхода условного топлива при выплавке чугуна путем сокращения случаев работы доменной печи с выдачей чугуна, агрессивного по отношению к углеродистой футеровке.

Технический результат, получаемый при реализации предлагаемого изобретения -продление межремонтного периода 1-го разряда при эксплуатации доменных печей, выплавляющих передельный и литейный чугун, улучшение процессов фильтрации продуктов плавки через коксовую насадку и экономия условного топлива.

В предлагаемом способе ведения доменной плавки, включающем периодическую загрузку в доменную печь рудных материалов и кокса, контроль состава и количества рудных материалов и кокса, расходов дополнительного топлива, вдуваемого через фурмы в горн печи, дутья, химического состава колошникового газа и продуктов плавки, температуры чугуна, фактического содержания углерода в чугуне согласно изобретению осуществляют определение насыщенного содержания углерода каждого выпуска (Сн), поддерживают отношение фактического содержания углерода в чугуне (Сф) к насыщенному в интервале (Сфн) 0,92-0,98, путем регулирования расхода природного газа, причем, при снижении отношения Сфн ниже 0,92 расход природного газа увеличивают на 2,0-10,0 м3/т чугуна на каждые 0,01 уменьшения указанного отношения при сохранении содержания кислорода в дутье, а при повышении отношения Сф/Сн более 0,98 расход природного газа сокращают на 0,2-2,0 м3/т чугуна на каждые 0,01 повышения указанного отношения при сохранении содержания кислорода в дутье.

Изменение расхода природного газа при сохранении содержания кислорода в дутье производят после двух выпусков чугуна подряд, в которых отношение Сфн менее 0,92 или более 0,98.

Сущность способа заключается в том, чтобы при обеспечении контроля отношения фактического содержания углерода (Сф) к насыщенному содержанию (Сн) Сфн его значение путем регулирования расхода природного газа поддерживается в безопасном для защитной футеровки горна диапазоне 0,92-0,98, обеспечивающем минимизацию растворения углерода футеровки. Химическое растворение углерода кладки чугуном возможно, если насыщенное содержание углерода в чугуне больше фактического его содержания в расплаве. Причем разность между насыщенным и фактическим содержанием углерода может существенно изменяться во времени при колебаниях температуры чугуна, которая зависит от теплового состояния горна. При нормальном ходе печи чугун обычно обладает достаточно высоким запасом растворенного и химически связанного углерода. Капли и струйки расплавленного чугуна имеют близкое к насыщению углеродом состояние. Но в момент прохождения через слой шлака происходят потери углерода, например, на восстановление из шлака в чугун марганца и кремния. При этом исходное насыщение чугуна углеродом определяется температурами, более близкими к температуре шлака, чем чугуна в нижней части горна. Это обуславливает обычно несколько более низкое фактическое содержание чугуна по сравнению с насыщенным. Насыщенное содержание углерода в чугуне определяли по формуле:

Сн=1,34+0,0025⋅Т-0,308×Si-0,34×Р-0,39×S-0,045×Ni+0,024×Mn+0,05×Cr+0,14×Ti+0,08×V, где

Сн - насыщенное (равновесное) содержание углерода в чугуне, %;

Т - температура чугуна, °С;

Si, Р, S, Ni, Mn, Cr, Ti, V - фактическое содержание элементов в чугуне - кремния, фосфора, серы, никеля, марганца, хрома, титана, ванадия, соответственно, %.

С одной стороны, чем ближе отношение (Сфн) приближается к 1,0, тем, при прочих равных условиях выше расход условного топлива, с другой стороны, чем ниже это отношение, тем больше вероятность химического растворения углерода кладки чугуном.

Проведенный анализ изменения состава и свойств чугуна, на доменных печах ПАО «Северсталь» различного объема показал, что отношение фактического содержания углерода к его насыщенному содержанию в стационарных условиях доменной плавки изменяется в достаточно широких пределах от 0,88 до 1,0.

Для определения рационального диапазона характеристик расплава по показателю (Сфн), обеспечивающего работу доменной печи в условиях, исключающих интенсивное взаимодействие расплава с углеродистой футеровкой и минимальным расходом условного топлива, проведены исследования процессов взаимодействия чугуна различного состава с углеродистой футеровкой в лабораторных условиях и на промышленных агрегатах.

На чертеже представлена схема лабораторной установки, моделирующей процессы взаимодействия металлоуглеродистого расплава и углеродистой футеровки.

1 - графитовый стержень;

2 - блок вращения;

3 - термопара;

4 - индукционная печь;

5 - тигель с крышкой;

6 - исследуемый материал (чугун переменного состава);

7 - огнеупорное стопорное кольцо;

8 - приемный бокс.

Эксперименты проводились следующим образом. В графитовый тигель диаметром 65 мм загружался чугун переменного состава массой 400 г и опускался в разогретую до 1400°С лабораторную печь в зону равномерных температур. После выдержки в течение 15 мин температуру в печи повысили до 1470°С-1500°С со скоростью 5°С/мин. При достижении заданной температуры в расплав вводился вращающийся графитовый стержень диаметром 8 мм на глубину 20 мм. Эксперимент проводился в течение 10 мин., после чего графитовый стержень извлекался, измерялись его геометрические размеры и взвешивался отсеченный от основной части графитового стержня исследуемый образец. Нагрев, выдержка и охлаждение проводились в инертной атмосфере. По потере массы графитового стержня оценивалась агрессивность расплава.

В таблице 1 приведены результаты лабораторных экспериментов: различные составы промышленного чугуна; насыщенное содержание углерода в чугуне для приведенных условий плавки; отношение фактического содержания углерода к насыщенному и изменение массы углеродистого образца к исходному состоянию.

Результаты лабораторных исследований показали, что интенсивное взаимодействие чугуна различного состава с углеродистым материалом начинается при соотношении Сфн менее 0,92 и усиливается в геометрической прогрессии при дальнейшем снижении показателя Сфн. При соотношении Сфн более 0,92 изменение потери массы в лабораторных исследованиях не зафиксировано.

Проведенный анализ изменения состава и свойств чугуна, на доменных печах ПАО «Северсталь» различного объема показал, что количество выпусков с Сфн<0,88 для печей различного объема в течение года находилось в пределах 0,8-1,0%, а выпусков с Сфн<0,92 - в пределах 5,50-6,4%.

Способ опробован на доменной печи объемом 5500 м3. В процессе доменной плавки в доменные печи периодически загружали железорудные материалы, содержащие 60,0-61,5% Feобщ, контролировали состав и количество железорудных материалов и кокса, расходы дополнительного топлива, вдуваемого через фурмы в горн печи, дутья, технологического кислорода, природного газа. Измеряли температуру чугуна, рассчитывали насыщенное содержание углерода в чугуне и оценивали отношение фактического содержания углерода к насыщенному содержанию. Выплавляли передельный чугун следующего химического состава: Si - 0,25-0,55%; Mn - 0,15-0,45%; S - 0,015-0,045%; Р - 0,066-0,089%; С - 4,45-5,1%. Основность конечного доменного шлака по CaO/SiO2 и (СаО+MgO)/SiO2 выдерживали в пределах 0,93-1,03 и 1,22-1,32, соответственно. Расход природного газа изменяли в диапазоне от 106 м3/т чугуна до 124 м3/т чугуна. Содержание технического кислорода в дутье изменялось в пределах 30,5-31,5%.

В период опытных плавок при снижении показателя Сфн ниже 0,92 в течение двух выпусков увеличивали расход природного газа на 2,0-10,0 м3/т чугуна на каждые 0,01 снижения показателя Сфн при сохранении содержания кислорода в дутье.

При превышении значения 0,96 на 0,01 и более в течение двух выпусков подряд расход природного газа сокращали на 0,2-2,0 м3/т чугуна на каждые 0,01 при сохранении содержания кислорода в дутье.

Ниже приведены примеры реализации заявляемого способа в промышленных условиях. Технико-экономические показатели доменной плавки приведены в таблице 2.

Как видно из таблицы 2, когда отношение фактического содержания углерода к насыщенному содержанию (Сфн) находилось в рекомендуемых пределах 0,92-0,98 (таблица 2, периоды 1.1 и 2.1) корректировку расхода природного газа не проводили, состав продуктов плавки не изменялся. Тепловые нагрузки на холодильники системы охлаждения не изменялись.

При уменьшении Сфн ниже 0,92 (таблица 2, периоды 3.1, 4.1), не изменяя содержание кислорода в дутье, расход природного газа увеличили на 5,2 м3/т чугуна и 4,1 м3/т чугуна, соответственно. Вследствии этого, величина параметра (Сфн) увеличилась на 0,03 и 0,02, соответственно. При этом тепловая нагрузка на холодильники системы охлаждения в наиболее уязвимой зоне металлоприемника, стыка горна и лещади, в этих периодах снизилась на 3,0% и 2,8%, соответственно.

В условиях работы доменной печи объемом 5500 м3 с высоким значением Сфн (таблица 2, период 5.1) сокращение расхода природного газа на 5,8 м3 при сохранении содержания кислорода в дутье (таблица 2, период 5.2) привело к снижению параметра Сфн на 0,04 ед. При этом тепловые нагрузки на холодильники системы охлаждения на стыке горна и лещади в периоде 5.2 возросли незначительно.

За исследуемый период в течение 12 месяцев до применения предлагаемого способа расход условного топлива составлял 469,5 кг/т чугуна. После применения предлагаемого способа расход условного топлива уменьшился на 0,65% (на 3,06 кг/т чугуна), количество выпусков с показателем Сфн менее 0,92 сократилось с 5,8% до 1,4%. Приращение тепловых нагрузок на холодильники системы охлаждения в металлоприемнике за 12 месяцев использования заявляемого способа уменьшилось в среднем в два раза по сравнению с предыдущим аналогичным периодом.

В периодах с поддержанием оптимального соотношения Сфр=0,92-0,98 по заявляемому способу повышается сохранность футеровки металлоприемника, снижаются тепловые потери и уменьшается расход условного топлива.

1. Способ ведения доменной плавки, включающий периодическую загрузку в доменную печь рудных материалов и кокса, контроль состава и количества рудных материалов и кокса, расходов дополнительного топлива, вдуваемого через фурмы в горн печи, дутья, химического состава колошникового газа и продуктов плавки, температуры чугуна, фактического содержания углерода в чугуне и выпуск чугуна, отличающийся тем, что определяют насыщенное содержание углерода в чугуне каждого выпуска, причем отношение фактического содержания углерода в чугуне к насыщенному поддерживают в интервале (Сфн) 0,92-0,98 путем регулирования расхода природного газа, при этом при снижении отношения Сфн ниже 0,92 расход природного газа увеличивают на 2,0-10,0 м3/т чугуна на каждые 0,01 уменьшения указанного отношения при сохранении содержания кислорода в дутье, а при повышении отношения Сфн более 0,98 расход природного газа сокращают на 0,2-2,0 м3/т чугуна на каждые 0,01 повышения указанного отношения при сохранении содержания кислорода в дутье.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что изменение расхода природного газа при сохранении содержания кислорода в дутье производят после двух выпусков чугуна подряд, в которых отношение Сфн менее 0,92 или более 0,98.



 

Похожие патенты:

Заявлен способ доменной плавки цинксодержащей шихты. Осуществляют загрузку шихты, ее проплавку в доменной печи и выдачу продуктов плавки, контроль содержания оксидов цинка в шихтовых материалах, колошниковом газе и продуктах плавки.

Изобретение раскрывает способ сбора мелкодисперсного угля, который включает обезвоживание суспензии жидких отходов обогащенного угля, имеющей содержание твердых частиц 30% по массе или меньше, для получения мелкодисперсного угля, имеющего размер частиц 1000 мкм или меньше и водосодержание от приблизительно 5% до приблизительно 20% по массе, причем обезвоживание суспензии жидких отходов обогащенного угля включает в себя центрифугирование суспензии в центрифуге со сплошным ротором, при этом центрифуга содержит вращающийся ротор, вращающийся шнек и переливную перегородку, где мелкодисперсный уголь содержит по меньшей мере 95% по массе твердых частиц, содержащихся в суспензии жидких отходов обогащенного угля.

Изобретение относится к металлургии, а именно к доменному производству. Предложен способ вдувания пылеугольного топлива в доменную печь через фурмы, включающий следующие этапы: формирование модифицированного пылеугольного топлива, имеющего удельную поверхность в диапазоне от 2 м2/г или более до 1000 м2/г или менее, низшую теплоту сгорания, составляющую 27170 кДж/кг или более, и содержание летучих веществ в диапазоне от 3 мас.% или более до 25 мас.% или менее, регулированием содержания влаги и летучих веществ в угле; и вдувание через фурмы доменной печи пылеугольного топлива, в котором содержание модифицированного пылеугольного топлива составляет 10 мас.% или более.
Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при выплавке чугуна в доменных печах. Способ доменной плавки включает загрузку шихты, содержащей агломерат, окатыши, коксовый орешек фракции 10-25 мм, марганцевую руду и скиповый кокс, и ее выгрузку в колошниковую зону при помощи лотка бесконусного загрузочного устройства.

Изобретение относится к металлургии, в частности к доменному производству. Способ подачи газов в шахтную печь, в частности доменную печь, включает подачу в печь по меньшей мере одного газа с созданием ударных волн, при этом создают ударные волны, которые распространяются с прогрессирующей скоростью, которая больше скорости звука находящейся в спокойном состоянии перед ударной волной среды, причем ударные волны инициируют открыванием снова закрываемого клапана, который открывают за менее чем 6 мс, в частности за менее чем 4 мс.

Изобретение относится к металлургии, а именно к доменному производству. Способ подачи в доменную печь горячего воздуха, твердого топлива, газа, поддерживающего горение, и горючего газа через фурмы, включает несколько этапов, на которых применяют двойную трубу в качестве передней форсунки для подачи твердого топлива в воздухопровод, подают твердое топливо или газ, поддерживающий горение, из внутренней трубки первой форсунки или из зазора между внутренней трубкой и внешней трубкой, и подают соответственно газ, поддерживающий горение, или твердое топливо из зазора между внутренней трубкой и внешней трубкой или из внутренней трубки передней форсунки.

Изобретение относится к металлургии, а именно к доменному производству. Предложен способ подачи в доменную печь горячего воздуха, твердого топлива и горючего газа через фурмы, в котором горячий воздух подают в доменную печь из воздухопровода через фурму, причем применяют двойную трубу в качестве передней форсунки для подачи твердого топлива в воздухопровод, подают твердое топливо или горючий газ из внутренней трубки передней форсунки или из зазора между внутренней трубкой и внешней трубкой и подают соответственно горючий газ или твердое топливо из зазора между внутренней трубкой и внешней трубкой или из внутренней трубки передней форсунки.

Изобретение относится к способу производства чугуна в доменной печи. Способ включает загрузку железной руды и кокса с верха печи, нагнетание угольной пыли в печь через обычную фурму, вдувание газа, содержащего водород и/или углеводород, через обычную фурму вместе с угольной пылью, удаление диоксида углерода и водяного пара из отходящего с верха печи газа доменной печи с вдуванием полученного газа через шахтную фурму печи и вдувание колошникового газа печи через обычную фурму без его нагревания, при этом дутье обычной фурмы обогащают кислородом, причем обогащение кислородом составляет не менее чем на 10% и не более чем на Y% согласно следующей формуле:Y=0,079×СН4+32, где СН4 обозначает количество метана, об.%, в газе, вдуваемом через обычную фурму.

Изобретение раскрывает способ сухого помола нефтекокса, включающий добавление добавок к нефтекоксу и сухой помол нефтекокса вместе с указанными добавками, характеризующийся тем, что в качестве указанных добавок используют комбинацию по меньшей мере одной органической добавки, выбранной из группы, состоящей из алканоламинов, таких как трипропаноламин, полиолов, таких как диэтиленгликоль, полиамидов, сложных полиэфиров, простых полиэфиров, поликарбоксилатных сложных эфиров, поликарбоксилатных простых эфиров, полиоксиалкиленалкилкарбоната натрия, солей аминов, солей полиолов и их комбинаций, и по меньшей мере одной неорганической добавки, выбранной из группы, состоящей из известняка, доломитового известняка, золы-уноса, шлака, глины, латерита, боксита, железной руды, песчаника и их комбинаций, причем добавки добавляют в нефтекокс в количестве от 0,51 до 10% масс.

Изобретение относится к способу работы доменной печи. Горячий воздух вдувают в доменную печь из фурмы доменной печи.

Изобретение относится к ведению доменной плавки. Осуществляют периодическую загрузку в доменную печь рудных материалов и кокса, контроль состава и количества рудных материалов и кокса, расходов дополнительного топлива, вдуваемого через фурмы в горн печи, дутья, химического состава колошникового газа и продуктов плавки, температуры чугуна, фактического содержания углерода в чугуне. При этом определяют насыщенное содержание углерода в чугуне каждого выпуска. Отношение фактического содержания углерода в чугуне к насыщенному поддерживают в интервале 0,92-0,98 путем регулирования расхода природного газа. При снижении отношения СфСн ниже 0,92 расход природного газа увеличивают на 2,0-10,0 м3т чугуна на каждые 0,01 уменьшения указанного отношения при сохранении содержания кислорода в дутье. При повышении отношения СфСн более 0,98 расход природного газа сокращают на 0,2-2,0 м3т чугуна на каждые 0,01 повышения указанного отношения при сохранении содержания кислорода в дутье. В результате обеспечивается улучшение процессов фильтрации продуктов плавки через коксовую насадку и экономия условного топлива. 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 ил.

Наверх