Способ ведения доменной плавки

 

О П И С А Н И Е (ii) 539940

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 27.07.72 (21) 1802319 02 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 25.12.76. Бюллетень № 47 (51) М Кл С 21 В 5/00

Государственный комнтеСовета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 669.162.263.282 (088.8) Дата опубликования описания 08.02.77 (72) Авторы изобретения

В. В. Михайлсв, A. Д. Филатов, И. И. Марев, C. В. Михайлов, A. С. Микулинский, В. Т, Плицып и А. В. Болотов

Магнитогорский металлургический комбинат им. В, И. Ленина и Химико-металлургический институт AH Казахской CCP (71) Заявители (54) СПОСОБ ВЕДЕНИЯ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ

Изобретение относится к производству чугуна в оборудованных плазмотронами шахтных печах с использованием колошникового газа для конверсии. Оно может быть использовано на металлургических заводах, располагающих природным или другими газами, содержащими углеводороды, водород или окись углерода.

Процессы выплавки чугуна в современных низкошахтных электродоменных печах с углеродосодержащими электродами сопровождаются высокой степенью прямого восстановления (до 100%), а поэтому требуют повышенного расхода кокса (400 — 330 кг на 1 т чугуна) и электроэнергии (1500 — 900 квт. час).

Известен способ доменной плавки, включающий прокладку келезорудной шихты и кокса и подачу в горн газообразных реагентов, состоящих из окиси углерода и водорода вместе с нагретым воздухом, подвергнутых нагреву и реформированию в плазмотронах, установленных в фурменных приборах печи.

Однако в этом способе применяют вдувание окислительной, содержащей кислород, атмосферы в горн, а тем более в шихту печи, что сопровождается повышенным содержанием кокса (до 400 кг на 1 т чугуна), затратой большого количества электроэнергии на конверсию метана углекислым газом при снижении концентрации окиси углерода и водорода в горновом газе вследствие его разбавления азотом воздуха.

Целью изобретения является экономия кокса на плавку и повышение производительности печи.

Это достигается путем вдувания в горн печи только высокотемпературных восстановительных газов, не содержащих свободного

10 кислорода и практически азота (менее 1,0 ), получаемых в теплообменниках-конверторах

H плазмотронах или в одних плазмотронах путем конверсии углеводородного газа с колошпиковым.

15 Способ осуществляется в доменной печи, в горн которой вдувают восстановительные газы, содержащие 3 — 13% суммы СО +Н20 и не более 1% азота, остальное — окись углерода и водород. Восстановительные газы полу20 чают проведением конверсии углеводородного газа в атмосфере колошникового, содержаще"о около 1,0% азота, за счет использования тепла теплообменников-конверторов регенеративпого или рекуперативного действия, созда25 ваемого сжиганием в них колошникового или другого горючего газа (например, коксового, природного или их смеси с колошниковым газом обычных доменных печей).

В теплообменник-конвертер углеводородный

32 и колошпиковый газы поступают в таком со539940 (включая отношении, чтобы продукты конверсии имели минимальное содержание СО, Н;О и сажистого углерода. Продукты конверсии с температурой 800 — 1500"С поступают в футерованный газопровод, а по нему в кольцевой газопровод печи, фурменные рукава, плазмотроны и в фурмы, установленные в горне печи. В плазмотронах завершается конверсия и происходит дополнительный нагрев продуктов конверсии до 1800 — 2500 С.

С целью исключения затрат на строительство теплообменников-конвертеров и улучшения условий техники безопасности высокотемпературные восстановительные газы можно получать только в плазмотронах. Избыток колошникового газа используется при этом на электростанции, заводские нужды или в химическом производстве.

Углекислый газ и водяные пары, содержащиеся в продуктах конверсии, взаимодействуют с раскаленным коксом, в результате чего в печи получается горновой газ следующего состава: 30 — 55/о СО; 64 — 45 /О Н, 1 /о и менее iraq. Горновой газ в силу своей высокой восстановительной активности (сумма СО и

Н около 99 /о) и большого нагрева, обеспечивает высокую степень косвенного восстановления окислов железа и достаточный нагрев чугуна и шлака. Особенно активным восстановителем при высоких температурах в области горна, заплечиков и низа шахты печи является водород, способствующий повышению степени косвенного восстановления, снижению расхода кокса и уменьшению затрат тепла на выплавку чугуна. В верхних зонах печи более активным восстановителем (с кинетической точки зрения) будет окись углерода.

Использование колошникового газа, содержащего примерно 22 /о СО, 32 /о Н при сумме СО +Н О до 45 /О, для проведения конверсии углеводородного газа, значительно снижает необходимый расход последнего по сравнению с другими видами конверсии (кислородной, воздушной, паровой и другими). ,При осуществлении предлагаемого способа достигается снижение расхода кокса до 100—

140 кг и природного газа до 100 — 180 м на

1 т чугуна.

При осуществлении способа рудная нагрузка будет находиться в пределах 13 — 15 т к

1 т кокса вследствие его снижения. Производительность 1 мз объема предлагаемой печи должна быть в 7 — 15 раз больше по сравнению с электродоменным процессом при угольных электродах и в 2 — 4 раза выше по сравнению с обычным доменным процессом.

Снижение расхода кокса улучшит качество чугуна по содержанию в нем серы (менее

0,02 /о) при сохранении основности шлака, как это принято в доменном процессе.

Количество горновых газов при данном процессе не только в несколько раз превышает количество горновых газов при электродоменной плавке с углеродсодержащими элек5 о

65 тродами в низкошахтных печах, но особенно важно следующее: газы при предлагаемом процессе обладают не только более высокими восстановительны. ми свойствами, обеспечивающими получение весьма высокой степени косвенного восстановления (90 — 100 /о) окислов железа, но и снижение расхода кокса на выплавку чугуна; высокой степени косвенного восстановления будет способствовать увеличение высоты шахты, которая уже не будет лимитирована электродами, Эти обстоятельства снижают расход электроэнергии, а также кокса, способствуя улучшению качества чугуна не только в отношении снижения содержания в нем серы, но и фосфора.

Для исключения разбавления горнового газа азотом при пуске (задувке ) печи пользуются техническим кислородом для конверсии углеводородного газа. Расход кислорода устанавливается с учетом необходимости получения конвертированного газа с возможно низкой концентрацией углекислого газа и водяного пара. ,Пример. Выплавка передельного чугуна из окатышей ССГОКа, имеющих состав, /о .. железа общего 60,0, двуокиси кремния 4,8, окиси кальция 5,6, фосфора 0,04, серы 0,1 в доменной печи, оснащенной плазмотронами, при использовании колошникового газа для конверсии природного газа (метана).

На 1 т чугуна состава, о/о. углерода 4,2, кремния 0,5, марганца 0,1, фосфора менее 0,1 и серы менее 0,02 расходуется 1,58 т окатышей

Соколовско-Сарбайского горно-обогатительного комбината: известняка с 54 окиси кальция 0,02 т; кокса карагандинского 110 кг; природного газа (метана) 180 м .

Для конверсии этого количества природного газа (метана) будет расходоваться 450 м колошникового газа состава, /о . СО 10,8;

Н О 26,0; СО 21,7; Н 32,1; азота 0,4.

Исследования показали, что при расходе смеси природного и колошникового газов через теплообменник, при среднемассовом ее нагреве до 1300 С, будет происходить конверсия метана за счет СО> и Н О колошникового газа с образованием окиси углерода и водорода, которая закончится при проходе через плазмотроны, дающие нагрев до оптимальной, необходимой для процесса температуры (до

2000 С) .

В результате состав горнового газа следующий, /О. СО 87,8, Н 61,7 и азота 0,5, что дает высокую степень косвенного восстановления, равную 90 /о, существенно превышающую степень косвенного восстановления для обычной доменной плавки на коксе. Общий расход тепла на 1 т чугуна составляет 0,8 млн ккал при уносе тепла колошниковыми газами в количестве 9 — 14 и потерях тепла на излучение и конвекцию 8 — 13 о/О от указанного расхода тепла, Количество колошникового газа

539940

Формула изобретения

Составитель Б. Раковский

Редактор А. Скляревская Техред Е. Петрова Корректор Е. Хмелева

Заказ 3079/2 Изд. № 353 Тираж 654 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Н20) при данном варианте 1100 м и на 1 т чугуна, а расчетная его температура при

КИПΠ— 0,3 по данным теплового баланса составит 170 — 270 С. Расход электроэнергии на работу плазмотронов при их К.П.Д.=60/о в данном варианте составляет 640 квт час, что значительно выгоднее, чем при любых конструкциях существующих электродоменных печей с углеродсодержащими, например, самоспекающимися электродами, Распределение материалов на колошнике производится теми же засыпными аппаратами, какими оснащены современные доменные печи.

Печь работает при повышенном давлении газа в горне 2,5 ати и выше.

Печь, например, объема 2100 м будет при

КИПО 0,3 — 0,2 производить 7 — 10 тыс. т чугуна в сутки при указанном выше низком содержании в нем серы и фосфора из-за сокращения расхода кокса при предлагаемом способе, представляющем большую экономическую выгодность, вследствие использования колошникового газа для конверсии природного газа в теплообменнике (например, в кауперах) и плазмотронах при низком расходе кокса.

Шлак по предлагаемому способу плавки обычный.

Преимуществом способа является возможность резкого увеличения производства чугуна при пониженном расходе электроэнергии, кокса и углеводородного газа по сравне5 нию с известными.

1. Способ ведения доменной плавки, вклю10 чающий загрузку железорудной шихты и кокса и подачу в горн газообразных реагентов, подвергнутых нагреву и реформированию в плазмотронах фурменных приборов, отличаю шийся тем, что, с целью экономии кокса

15 на плавку и повышения производительности печи, в горн печи подают одни восстановительные газы, содержащие 3 — 13 /о суммы СОз+

+ Н О и не более 1 /о Кз, остальные окись углерода и водород.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что восстановительные газы подают нагретыми до 1800 — 2500 С.

25 3. Способ по п. 1, отлич ающий ся тем, что кокс загружают в количестве 100 — 170 кг на 1 т чугуна.