СПОСОБ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ Российский патент 1997 года по МПК C21B3/00 

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано в доменных печах при производстве чугуна и ферросплавов.

Известен способ доменной плавки, включающий загрузку через колошник печи каменного угля, кокса, рудной части шихты. При этом каменный уголь загружают периодически с сохранением постоянной среднесуточной доли угля в топливной части шихты, а периоды работы печи с загрузкой каменного угля и без него поддерживают равным времени пребывания шихты в печи 5-8 ч /1/.

Недостатком данного способа является то, что практически указано только ориентировочное время пребывания шихты в печи без расчетного определения количества каменного угля, загружаемого в печь в периоды работы с углем, без учета показателей их мехпрочности, что создает аварийную ситуацию на доменной печи, приводит к загромождению горна.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ доменной плавки, включающий частичную замену кокса каменным углем, загружаемым с шихтой, при этом контролируют содержание кремния в чугуне и при нахождении его в пределах 0,50-3,60% загружают в доменную печь уголь в количестве, пропорциональном содержанию кремния в чугуне и определяемом по зависимости
Y 5,0+1,39(Si-0,5)
где Y расход угля, от массы кокса,
5,0 расход угля при содержании кремния в чугуне 0,5%
1,39 рекомендуемое изменение расхода угля, от изменения содержания кремния в чугуне на 1%
Si массовая доля кремния в чугуне /2/.

Недостатком данного способа является то, что в условиях работы печи на передельный чугун (Si 0,5-1,0%) расчетное количество угля, определенное по предлагаемому выражению, находится в пределах 5,0-5,7% и является крайне низким, что допускает только минимальное снижение удельного расхода кокса на выплавку чугуна. Кроме того, данный способ осуществим только при производстве чугуна на донецком коксе.

Металлургические предприятия России не работают на донецком коксе, имеют различный химический состав шлака и чугуна. Шлаки в зависимости от его состава при одинаковой температуре имеют различную вязкость и соответственно другие зависимости содержания кремния в чугуне от температуры шлака.

Технический результат заключается в получении качественного чугуна с низкой себестоимостью при минимальном расходе кокса.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе доменной плавки, включающем загрузку в печь железорудной части шихты и топливной части, состоящей из кокса и каменного угля, расход которого определяют по контрольным параметрам, согласно изобретению определяют количество фракций более 40 мм, более 25 мм и менее 10 мм для кокса и каменного угля, по этим величинам в качестве контрольных параметров находят коэффициенты физико-механических свойств кокса и каменного угля, η_к и η_у, а также определяют предельный коэффициент физико-механических свойств для данного вида кокса η_кпр и по найденным значениям коэффициентов определяют максимальный расход каменного угля Y в топливной части шихты из следующего соотношения:
k•η_к+Y•η_у = η_кпр (1)
K+Y 1,0
где К минимальный расход кокса в топливной части шихты, доли ед.

Согласно приведенным исследованиям прочностных характеристик кокса /3/ рекомендуется оценивать пригодность кокса к доменной плавке посредством коэффициента физико-механических свойств кокса, величина которого характеризуется следующим отношением:
n a₂/a₄
где a₂ содержание в коксе класса 40-80 мм внутри доменной печи,
a₄ количество образующейся фракции менее 10 мм внутри печи,
Как известно, превалирующее влияние на загромождение горна оказывает именно фракция кокса менее 10 мм.

Однако указанное соотношение практически невозможно определить по следующим причинам: во-первых, фракционный состав кокса вследствие его измельчения изменяется по высоте печи, во-вторых, в условиях работающей печи невозможно систематически отбирать представительные пробы для определения фракционного состава кокса.

Известно определение прочности характеристик кокса в малом стандартном барабане до загрузки топлива в доменные печи показатели механической прочности кокса M₄₉, M₂₅ и показатель истираемости кокса M₁₀ /4/.

Отношения M₄₀/M₁₀, M₂₅/M₁₀ кокса и угля по аналогии /3/ предлагается использовать как коэффициенты физико-механических свойств соответственно кокса и угля, тем более что данные показатели механической прочности и истираемости определяются практически на всех металлургических предприятиях.

Практически установлено, что в зависимости от полезного объема доменных печей меняется предельная абсолютная величина M₁₀, отношения M₄₀/M₁₀, M₂₅/M₁₀ и связанное с этим максимальное количество угля в топливной части шихты (об этом свидетельствует и опыт работы доменных печей полезным объемом до 200 м³ с расходом угля относительно кокса до 44,5% /3/.

Поэтому максимальное количество загружаемого в доменные печи каменного угля определяется показателями механической прочности как кокса, так и угля, т.е. чем выше показатели механической прочности угля и чем ближе они к показателям кокса, тем больше его можно загружать и получить эквивалентную замену кокса.

Предлагаемый способ предусматривает последовательность операций и устанавливает зависимость максимального количества загружаемого в печь угля пропорционально механической прочности топливной части шихты, которая определяется отношениями показателей механической прочности M₄₀/M₁₀, M₂₅/M₁₀ кокса и соответственно M₄₀/M₁₀, M₂₅/M₁₀ угля.

Пример конкретного осуществления способа. Предлагаемый способ доменной плавки осуществлен на доменной печи N 3 АО "ЗСМК" полезным объемом 3000 м³, где в топливной части шихты использовали в качестве заменителя кокса каменный уголь краснобродского угольного разреза марки ТПК фракции 50-150 мм. Перед загрузкой угля и кокса в доменную печь определяли показатели M₂₅ и M₁₀ для угля и кокса, которые составили: M₂₅ 72 и 60% соответственно, M₁₀ -7 и 12% соответственно.

Показатели физико-механических свойств кокса и угля определялись по зависимости и составили:

Расход угля, не приводящий к расстройству хода печи, для этих значений показателей определен по формуле (1) и составляет 15%
После взвешивания угля, кокса и железорудных материалов они последовательно по специальной программе набирались в скип и распределялись на поверхности колошника.

Влияние изменения расхода угля, определенного по предлагаемой зависимости, на основные показатели работы доменной печи приведено в таблице.

Из таблицы видно, что при данных физико-механических свойствах загружаемых в доменную печь каменного угля и кокса наилучшие показатели работы печи и минимальная себестоимость чугуна достигнута при расходе угля 15%
При уменьшении расхода угля достигнута меньшая экономия кокса, что соответственно повысило себестоимость чугуна. При расходе угля более 15% происходит загромождение горна доменной печи, что приводит к расстройству ее хода с частыми остановками для замены воздушных фурм и, как следствие, к перерасходу кокса, ухудшению качества чугуна по содержанию кремния, серы и повышению его себестоимости.

Предлагаемый способ доменной плавки промышленно применим на доменных печах получаемого чугуна и ферросплавов при максимальном расходе каменного угля.

Изобретение относится к области металлургии и применимо при производстве чугуна и ферросплавов в доменных печах. Сущность изобретения состоит в том, что определяют физико-механические свойства кокса и угля, осуществляют частичную замену кокса каменным углем, а предельный расход последнего изменяют по зависимости

где K - минимальный расход кокса в топливной части шихты, доли ед,
Y - максимальный расход угля в топливной части шихты, доли ед,
η_к - коэффициент физико-механических свойств кокса,
η_у - коэффициент физико-механических свойств угля,
η_кпр - предельный коэффициент физико-механических свойств кокса.

1 табл.

Способ доменной плавки, включающий загрузку в печь железорудной части шихты и топливной ее части, состоящей из кокса и каменного угля, расход которого в ней определяют по контрольным параметрам, и регулирование при загрузке расхода кокса и каменного угля, отличающийся тем, что определяют количество фракций более 40 мм, более 25 мм и менее 10 мм для кокса и каменного угля, по этим величинам в качестве контрольных параметров находят коэффициенты физико-механических свойств кокса и каменного угля, η_к и η_у, а также определяют предельный коэффициент физико-механических свойств для данного вида кокса η_кпр и по найденным значениям коэффициентов определяют максимальный расход каменного угля У в топливной части шихты из следующего соотношения:
η_к•K + η_у•У = η_кпр
K + У 1,0,
где K минимальный расход кокса в топливной части шихты, доли единицы.