СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЧУГУНА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДОМЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА НА МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОМ ПРЕДПРИЯТИИ Российский патент 1999 года по МПК C21B5/00 

Изобретение относится к области металлургического производства, а именно к способам получения чугуна с использованием доменного производства на металлургическом предприятии.

Известен способ получения чугуна с использованием доменного производства на металлургическим предприятии, включающий доставку шихтовых материалов, в том числе железорудных, их подготовку, включая физико-химический, метрический и весовой анализ, а также усреднение шихтовых материалов на рудном дворе, их погрузку в бункеры аглофабрики, получение офлюсованного агломерата, загрузку в бункеры доменного цеха офлюсованного агломерата, окатышей и металлодобавок, разгрузку кокса на коксовых эстакадах и его подачу в бункеры доменного цеха при попутном анализе влажности кокса и его фрикционного состава, загрузку шихтовых материалов из бункеров в доменные печи путем набора шихтовых материалов, восстановление и проплавление шихтовых материалов путем вдувания в горны доменных печей простого и/или комбинированного дутья, выпуск чугуна и шлака, газоочистку, удаление отходов, передачу шлака на последующую переработку, а также, при необходимости, ремонтно-восстановительные и подготовительные работы и/или перевод доменных печей на выплавку другой марки чугуна (см. например, Технологическая инструкция по доменному производству, ТИ 127-Д-30-89, НПО "Тулачермет", Тула, 1989 г, с. 4-97)
Одной из важных общих проблем при проведении всех упомянутых технологических процессов является проблема максимально возможного снижения содержания серы в чугуне. Сера в большинстве случаев является вредным для чугуна элементом. В литейном чугуне избыток серы приводит к увеличению вязкости, что для технологии литья является недостатком, и снижению прочности отливок. В зависимости от дальнейшего использования содержание серы в чугуне обычно не должно превышать 0,003...0,005%.

Наиболее целесообразно основные мероприятия по удалению серы проводить на стадии доменного передела, поскольку 70-90% серы вносится в основном коксом именно в доменную печь. Находится сера и в рудных материалах в виде сульфидов железа и сульфатов, а следовательно, и в агломерате, непосредственно входящем в доменную шихту. При подготовке руд к плавке происходит перестройка соединений, содержащих серу, однако, общее содержание остаточной серы в алгомерате при этом существенно не снижается.

Применение легкоплавких десульфуратов (оксиды магния, кальция, натрия) имеет свои преимущества, но требует применения дополнительных мер для предупреждения преждевременного испарения десульфуратора, что удорожает процесс. Кроме того, желательна дальнейшая интенсификация процессов десульфурации.

Задачей изобретения является повышение технологичности доменного металлургического передела и повышение качества чугуна, а также изделий из чугуна за счет повышения интенсивности и глубины десульфурации на стадии доменного передела путем оптимального использования свойств редкоземельных металлов и стронция при одновременном снижении расхода топлива.

Задача решается за счет того, что в способе получения чугуна с использованием доменного производства на металлургическом предприятии, включающем доставку шихтовых материалов, в том числе железорудных, их подготовку, включая физико-химический, метрический и весовой анализ, а также усреднение шихтовых материалов на рудном дворе, их погрузку в бункеры аглофабрики, получение офлюсованного агломерата, загрузку в бункеры агломерата, окатышей и металлодобавок, разгрузку кокса на коксовых эстакадах и его подачу в бункеры доменного цеха при попутном анализе влажности кокса и его фракционного состава, загрузку шихтовых материалов из бункера в доменные печи путем набора шихтовых материалов, восстановление и проплавление шихтовых материалов путем вдувания в горны доменных печей простого и/или комбинированного дутья, выпуск чугуна и шлака, газоочистку, передачу шлака на последующую переработку, а также, при необходимости, ремонтно-восстановительные и подготовительные работы и/или перевод доменных печей на выплавку другой марки чугуна, при выплавке чугуна используют редкоземельные металлы и стронций, которые вводят в шихтовые материалы по крайней мере частично одновременно с введением офлюсованного агломерата и/или в его составе в количестве 0,001...0,7 мас. % редкоземельных металлов и 0,001...1,0 мас.% стронция, при этом редкоземельные металлы и стронций по крайней мере частично вводят в состав шихтовых материалов в виде металлосодержащих и окислосодержащих композиций, причем в доменных цехах производят чугуны предельные марок П1 и/или П2, и/или ПЛ1, и/или ПЛ2, и/или ПФ1, и/или ПФ2, и/или ПФЗ, и/или высококачественные марок ПВК1, и/или ПВК2, и/или ПВК3, и/или литейные и литейно-синтетические марок Л1, и/или Л2, и/или Л3, и/или Л4, и/или Л5, и/или Л6, и/или ЛР1, и/или ЛР2, и/или ЛР3, и/или ЛР4, и/или ЛР5, и/или ЛР6, и/или ЛР7.

При этом редкоземельные металлы и стронций по крайней мере частично могут вводить в шихтовые материалы при загрузке в доменную печь твердого топлива, в том числе кокса, и/или в его составе, в количествах, составляющих от 10 до 30% стронция и от 75 до 90% редкоземельных металлов от их общей массы, вносимой в шихтовые материалы с офлюсованным агломератом. Загрузку из бункеров в доменную печь шихтовых материалов могут осуществлять путем раздельного набора материалов из бункеров, при этом однородные материалы, находящиеся в нескольких бункерах, выдают при загрузке посредством вагон-весов в каждую отдельную подачу из одного бункера, а при загрузке транспортером однородный агломерат выдают одновременно из нескольких бункеров, при этом скорость движения транспортера замедляют перед окончанием набора шихтовых материалов в весовую воронку, причем набор кокса и агломерата в весовые воронки производят путем грохочения с отсевом мелочи, некондиционных фракций качества агломерата и кокса осуществляют изменением высоты слоя и скорости их движения по грохоту, после чего очистку грохотов осуществляют путем их периодического включения вхолостую, затем кондиционные шихтовые материалы загружают в скип или на контейнер, выполненный в виде транспортера, и подают в приемную часть загрузочного устройства доменной печи, при этом равномерность распределения шихтовых материалов и уровень их засыпки в доменной печи обеспечивают путем поворота воронки распределителя с шихтовыми материалами при каждой последующей подаче относительно предыдущей на угол 30^o...90^o, добавочные шихтовые материалы в виде металлодобавок загружают в печь периодически и набирают их в подачу с чередованием, при этом металлодобавки в виде окалины и/или промасленной окалины загружают в печи в количестве 0,5 скипа через 2,5 - 3 ч, чередуя его с подачей двух скипов кокса, причем воронку распределителя на углы до 180^o поворачивают по часовой стрелке, а на углы более 180^o - против часовой стрелки.

При этом в высокотемпературную зону доменной печи вводят отходы, содержащие органические соединения, преимущественно в контейнерах, плавящихся при температуре не менее 1500^oC, и в качестве дополнительного топлива используют отработанные пластмассы и/или пластиковые отходы в качестве не менее 45 - 100 кг/т чугуна.

При этом дутье перед подачей в горн доменной печи нагревают и подают под избыточным давлением.

При этом при приготовлении к выпускам из доменной печи чугуна и шлака осуществляют подачу на постановочные железнодорожные пути доменной печи предварительно подготовленных чугуновозов и шлаковозов под сливные носки стационарных и/или перемещающихся желобов, после чего вскрывают летку доменной печи, с образованием в ней наклонного канала для последующей подачи по желобам чугуна, в чугуновозы, а шлака - в шлаковозы и/или на грануляцию, затем после освобождения горна доменной печи от чугуна и шлака закрывают выпускное отверстие канала летки огнеупорной массой, а желоба освобождают от остатков чугуна и шлака и подготавливают к следующим выпускам, при этом чугуновозы направляют в сталеплавильное производство или на стенд кантования, где кантуют чугуновозы с чугуном в приемные желоба, из которых его подают на предварительно обработанные известковым раствором и просушенные непрерывно перемещающиеся трапецеидальные мульды наклонного конвейера разливочных машин, при этом в верхней части наклонного конвейера мульды с чушками охлаждают хладагентом, а после охлаждения направляют к разгрузочному устройству и сбрасывают в вагоны и/или отправляют на склад готовой продукции с осуществлением соответствующих сопроводительных операций, при этом вес чушек составляет 7 - 48 кг.

При этом в рудный гребень загруженных в доменную печь шихтовых материалов вносят отсев кокса фракцией до 5 мм и/или газовый уголь в количестве 40 - 70 кг/т чугуна, а в качестве металлодобавок в шихтовые материалы периодически загружают отсев феррованадиевого производства фракций 5 - 100 мм в количестве 20 - 30 кг/т чугуна и/или промасленную окалину в количестве до 100 кг/т чугуна, причем регулирование микропримесного состава чугуна и шлака осуществляют путем использования кокса определенного коксохимического производства или смесей коксов определенных коксохимических производств.

При этом усреднение шихтовых материалов на рудном дворе производят в одном штабеле, разделенном условно в поперечном направлении на две равные половины, которые формируют и расходуют поочередно, при этом фронты разгрузки каждого из шихтовых материалов постоянны, забор шихтовых материалов из штабеля производят уступами сверху вниз, по всей ширине штабеля, далее заполнение бункеров доменного цеха шихтовыми материалами производят равномерно, с загрузкой каждого бункера не менее чем на 2/3 его емкости, при этом в случае отрицательных температур и/или высокой влажности шихтовых материалов бункера подвергают предварительному прогреву, в том числе, путем вторичного использования отработанных теплоносителей.

При этом перевод доменных печей с выплавки одной марки чугуна на другую осуществляют при соблюдении условия ровного хода доменных печей, при этом загружают в доменные печи от 5 до 10 холостых подач подряд, производят промывку доменных печей промывочными шихтовыми материалами, а затем уменьшают рудную колошу на 15 - 20 мас.% с одновременным увеличением расхода кокса в подачу на 20 - 30 мас.% и снижают общий перепад давления на 0,1 - 0,3 атм по 0,05 атм в течение каждого часа, причем основность шлака выбирают:


при этом перевод доменных печей с выплавки одной марки чугуна на другую осуществляют в течение 10-12 ч, при этом увеличивают рудную нагрузку в три этапа через каждые 3 ч на десятую часть, причем на первом этапе - путем уменьшения расхода кокса в подачу, на втором этапе - путем корректировки коксовой и рудной частей подачи, на третьем этапе путем увеличения рудной части подачи до величины рабочей, а общий перепад давления увеличивают на 0,02 атм через каждые 2 ч, и увеличивают основность шихтовых материалов на каждом этапе на 0,03, вместе с тем в период перевода содержание кремния поддерживают на 0,2 - 0,3% выше средних значений, кроме того, перевод доменных печей с выплавки одной марки чугуна на другую осуществляют путем использования в качестве присадки дробленого и просушенного ферросилиция, который подают в струю жидкого чугуна в момент выпуска чугуна при наполнении чугуновозов на 1/4 и заканчивают подачу при наполнении чугуновоза не более чем на 2/3 его объема, при этом содержание кремния в результате введения присадки увеличивают на 0,4 - 0,8%.

При этом перед ремонтно-восстановительными работами осуществляют остановку доменных печей с предварительным удалением из доменных печей всех продуктов плавки сразу же после выпуска чугуна, при этом за 15-20 мин до остановки печей полностью прекращают подачу компонентов комбинированного дутья и обогащение дутья кислородом, а после охлаждения доменных печей полностью прекращают подачу дутья, затем после осуществления анализа состояния доменных печей полностью удаляют из доменных печей остатки непроплавленных шихтовых материалов, после чего осуществляют ремонтно-восстановительные работы, диктуемые обнаруженными повреждениями и/или износом, а подготовительные работы осуществляют путем задувки и последующей раздувки доменных печей, перед которыми производят анализ положения оси доменной печи, для чего от центра, образованного струнами, натянутыми по нескольким диаметрам фланца опорного кольца колошника, опускают отвес, после чего производят сушку доменной печи, а затем загружают задувочные шихтовые материалы, при этом расход кокса загружаемого в первый объем задувочных шихтовых материалов выбирают с обеспечением содержания кремния в первом чугуне 4,0 - 5,0 мас.%, а после стабилизации работы доменной печи производят раздувку доменной печи, при которой выпуски чугуна осуществляют через 1-3 ч, при этом создают равномерное увеличение давления газа на колошнике доменной печи с величиной перепада давления на 10 - 20% меньше рабочего.

При этом доставляемые на металлургическое предприятие шихтовые материалы, например сырой каменный уголь или смесь углей коксующихся марок, разгружают в приемные бункеры коксохимического производства, затем проводят физико-химические, весовые и метрические анализы, после этого угольные шихтовые материалы измельчают до фракции менее 3 мм, усредняют и смешивают, а затем приготовленные шихтовые материалы из бункеров загрузочных вагонов укладывают в коксовые печи с выравниванием и/или трамбованием их по поверхности засыпи, герметизируют печи, оставляя газоотводы открытыми, при этом шихтовые материалы в футерованных огнеупорными материалами камерах коксовых печей нагревают сжиганием в простенках печей доменного и/или коксового газа, и/или газотопливной смеси, которые подают от газоочисток доменного цеха и/или ТЭЦ и/или других производств по трубопроводным магистралям, а выделяющийся в результате нагрева шихтовых материалов в коксовых печах грязный коксовый газ через газосборную и газоотводящую трубопроводную арматуру направляют в химическое производство, где после извлечения требуемых компонентов используют по крайней мере на части производств и/или цехов, и/или участков, и/или ТЭЦ в качестве по крайней мере дополнительного топлива, также после завершения коксования шихтовых материалов в печах разгружают горячий коксовый пирог из предварительно открытых печей в тушильные вагоны, которые подают на мокрое или сухое тушение, затем разгружают кокс на наклонную рампу и/или эстакаду и подают транспортерами на коксосортировку и/или в бункеры доменного цеха.

При этом в качестве топлива для тепловой электростанции используют топливную смесь, состоящую из доменного и/или коксового, и/или природного газов и уголь и/или смесь углей, при этом тепловая электростанция соединена по крайней мере параллельно с региональной энергетической системой, кроме этого, тепловая электростанция вырабатывает посредством компрессоров дутье различных параметров и/или химически очищенные хладагенты, и/или теплоносители различных параметров, причем охлаждение хладагентов осуществляют в градирнях, а электрическую и/или тепловую энергию, и/или теплоносители, и/или отработанную тепловую энергию, и/или отработанные теплоносители по крайней мере части производств и/или цехов, и/или участков производств направляют и/или утилизируют посредством электропроводной и/или трубопроводной, и/или теплообменной аппаратуры в основные производства предприятия и/или на бытовые нужды, и/или на сельскохозяйственные объекты, в частности теплицы.

Технический результат, обеспечиваемый приведенной совокупностью признаков, состоит в повышении интенсивности и глубины десульфурации на стадии доменного передела путем оптимального использования свойств редкоземельных металлов и стронция при повышении прочности и восстановимости агломерата и снижении расхода топлива, что положительно сказывается на качестве чугуна, а также выплавляемых сталей и сплавов, и технологичности всех металлургических переделов.

Способ осуществляют следующим образом.

Технологические процессы начинают с доставки и размещения шихтовых материалов на участке разгрузки и складирования. Шихтовые материалы содержат железосодержащую часть шихты (концентрат, руду, колошниковую пыль, горячий и холодный возврат, отходы металлургического производства), флюсы, в основном, известняк, добавки, топливо, в основном, уголь. Железорудные материалы поступают по железной дороге, флюсы - из карьеров также по железной дороге или, в случае близкого расположения карьера - посредством транспортера, уголь поступает в цех углеподготовки, а затем подается в коксохимический цех. Прибывающие в вагонах сырые материалы, кроме кокса, нагружаются в приемные бункеры вагоноопрокидывателем. С помощью перегрузочных кранов или штабелеукладчиков формируют штабеля на складе материалов. При этом производят физико-химический, метрический и весовой анализ шихтовых материалов.

Из приемных бункеров шихтовые материалы выдаются питателями на конвейер, а затем, при необходимости, в дробильно-сортировочное отделение. Конвейерами из дробильно-сортировочного отделения или непосредственно от вагоноопрокидывателя материалы подают конвейерами на укладчики шихты. При перемещении укладчика шихтовой материал, осыпающийся с консольных конвейеров, образует штабеля с послойной укладкой. Материалы из штабелей забираются усреднительной машиной при помощи бороны, совершающей возвратно-поступательное движение поперек штабеля с одновременным перемещением усреднителя на штабель. В нижней части усреднителя осыпающийся материал попадает на скребковый конвейер, а с него - на лопастной питатель.

Далее по меньшей мере часть компонентов шихтовых материалов (концентрат, руда, колошниковая пыль, возврат, коксик и известняк) после их дозировки и провешивания смешивают в смесителе до получения однородной смеси, при условии равномерного распределения тепла горячего возврата по всей массе этой части шихты (аглошихты), которую предварительно увлажняют, окомковывают в окомкователе, окончательно увлажняют, после чего увлажненную и окомкованную аглошихту загружают на паллеты агломерационной машины. При этом предварительно грохочением из шихты выделяется крупная фракция, используемая в качестве подстилочного материала (постели). Далее разглаживают поверхность загруженной аглошихиты и подводят шихту, уложенную на паллетах, под зажигательный горн, который зажигает находящийся в шихте коксик, и благодаря непрерывному просасыванию через шихту воздуха эксгаустером происходит ее спекание. Эксгаустер создает разрежение под рабочей ветвью машины в вакуум-камерах, что обеспечивает удаление в атмосферу через дымовую трубу или увлажнитель газообразных продуктов сгорания. На участке газового коллектора между машиной и эксгаустером продукты сгорания очищаются в газоочистительном устройстве от пыли и просыпи шихты и агломерата, последние в дальнейшем утилизируются через возврат.

Особенностью технологического процесса является использование в качестве минеральных добавок, в том числе компонентов, содержащих редкоземельные металлы и стронций, в количествах 0,001...0,7 мас.% и 0,01...1,0 мас.% соответственно. Эти компоненты (материалы) вводят в аглошихту по крайней мере частично на стадии смешивания железорудного концентрата, руды и флюсующих добавок. Это позволяет понизить содержание серы в чугунах при дальнейшей их выплавке в доменной печи с использованием агломерата, полученного и описанными особенностями технологии.

Горячий спекшийся офлюсованный агломерат с температурой 500...1200^oC подвергают дроблению в дробилке и рассеву на грохоте. Мелкая фракция возвращается в бункеры для аглошихты, а агломерат крупностью более 12 мм считается пригодным для дальнейшего использования в доменной плавке. Верхний предел крупности дробления составляет 150 мм.

Далее агломерат охлаждают в охладителе, устанавливаемом за грохотом горячего агломерата, либо частично охлаждают его на хвостовой части агломерационной машины посредством продува сверху вниз холодного воздуха через слой материала. Из охлажденного агломерата на грохоте выделяется возвратная мелочь, а готовый агломерат доставляют в доменный цех в специальных вагонах (агловозах, хопперах) или конвейерами.

При подготовке аглошихты в условиях отрицательных температур ее перед разгрузкой предварительно разогревают, рабочую поверхность транспортных средств перед погрузкой в них железорудного концентрата обрабатывают титаносодержащими препаратами для уменьшения налипания.

При доставке и разгрузке компонентов аглошихты флюсы, в том числе известь собственного производства, подают в рудную траншею и кантуют на концентрат или аглоруду в соотношении 1 к не менее чем 20, при этом флюсы подвергают дроблению и последующему грохочению с тем чтобы они содержали не менее 93% фракции, меньшей 3 мм, на весь объем поступающих в аглошихту флюсов. В качестве добавок в аглошихту используют металлоотсев производства феррованадия и порошкового, преимущественно железистых порошков, легированных хромом и никелем, либо шламы этих производств, либо и то и другое, при этом указанные добавки вводят в количестве 50-60 кг/т агломерата. Перед подачей в аглошихту шламы обрабатывают раствором на основе известняков (например, из отходов при производстве извести). На конкретном металлургическом предприятии, для которого приводится описываемая технология, используют известняки Барсуковского месторождения, доломиты Данковского, Щелковского и Ливневского месторождений или известь Обидимского производства в количестве 40...100 кг/т агломерата. Таким путем регулируют мелкопримесный состав агломерата, одновременно добавляют коксовую мелочь собственного или стороннего коксохимических производств.

Дроблению подвергают также твердое топливо (коксовую мелочь, антрацитовый штыб и отсев кокса), получая при этом из фракций менее 25...30 мм фракцию менее 3 мм, которой в общей массе твердого топлива должно быть не менее 95%.

Некоторые особенности имеет подача возврата. При приготовлении аглошихты возврат подают в две стадии: сначала холодный вторичный возврат вместе с железорудным концентратом и рудой, усредненные на рудном дворе при складировании (этот вторичный возврат выделен при повторном грохочении агломерата перед загрузкой в доменные печи); на второй стадии добавляют первичный горячий возврат (его получают при грохочении горячего агломерата непосредственно после спекания). Общее количество возврата составляет 18...42 мас.% от массы аглошитхты, а количество горячего возврата составляет 23...38 мас.% к общему количеству.

Дозировку компонентов аглошихты перед их смешиванием проводят, вначале загружая бункеры шихтового отделения аглофабрики равномерно и не менее чем на 2/3 их емкости (при загрузке в условиях отрицательных температур стенки бункеров прогревают, например, с использованием тепла отработанных теплоносителей), а при выдаче из бункеров компонентов их дозируют путем изменения положений запирающих устройств бункеров, или скорости вращения, или частоты колебаний питателей (в зависимости от конструкции питателя). Каждое опорожнение бункера осуществляют не более чем на 1/3 от их емкости.

Само смешивание компонентов аглошихты осуществляют в горизонтальной или вертикальной плоскости, подавая при этом горячий возврат фракции крупностью меньше 10...12 мм, а увлажнение шихты орошением ведут до влажности 4...6%.

При дальнейшем окомковании, преимущественно вращением в вертикальной плоскости, шихту дополнительно увлажняют до влажности 7...9%, при этом pH воды составляет 1...5 или 10...13.

Загрузку аглошихты на паллеты производят равномерно по ширине, слой аглошихты должен выступать над нижней кромкой отражательного листа на 15... 45 мм, а толщина слоя аглошихты поддерживается в пределах 200...240 мм.

При зажигании аглошихты используют газовую смесь, состоящую из колошникового и природного газов, взятых в соотношении 6:1, а отношение расходов воздуха и газовой смеси при этом поддерживают как 2,2:1.

Температура поверхности зажигания аглошихты составляет 1150...1250^oC.

Газовую смесь подают на зажигание с давлением 250...450 мм вод. ст. Если давление падает ниже 50 мм вод. ст., подачу газовой смеси к горелкам зажигательного горна прекращают.

Посредством регулирования скорости перемещения паллет можно регулировать вертикальную скорость спекания слоя аглошихты, процесс спекания завершают на уровне предпоследней вакуум-камеры. Паллеты при спекании перемещают со скоростью 1,0. ..7,5 м/мин. Температуру отходящих газов перед эксгаустерами при спекании поддерживают не менее 60^oC.

При остановке агломерационных машин для ремонта или при нарушениях технологии вначале отсекают подачу газовой смеси, прикрывают задвижку эксгаустера, перекрывают шибера вакуум-камер, выключают питатели аглошихты и привод механизма перемещения паллет. Все подготовительные работы могут быть осуществлены до остановки агломерационных машин.

Ремонтно-восстановительные работы заключаются в изготовлении заменяемых металлоконструкций, в случае такой необходимости, а также других элементов оборудования, включая литые детали, оснастку, тару, строительно-монтажное оборудование, в разводке силовых и осветительных электролиний, и в ревизии кислородо- и газопроводов.

На стадии доменного передела шихтовые материалы поступают к бункерной эстакаде доменного цеха в вагонах и/или подаются конвейерами как непосредственно после их усреднения с рудного двора, так и с аглофабрики и с коксохимического производства. В последнем случае кокс передают коксовым передаточным вагоном в коксовые бункеры, расположенные непосредственно у скиповой ямы. Рудные материалы, готовый концентрат, флюсы из штабелей рудного двора передают грейфером в рудный перегрузочный вагон, перемещающийся к бункерной эстакаде, и разгружают в бункеры.

При этом усреднение шихтовых материалов производят в одном штабеле, разделенном условно в поперечном направлении на две равные половины, которые формируют и расходуют попеременно, осуществляя забор материалов уступами сверху вниз с постоянных фронтов разгрузки.

Из бункеров бункерной эстакады шихтовые материалы подают к скиповому подъемнику, на колошник и в доменную печь. При этом возможно использование двухкарманных вагон-весов (емкость каждого кармана равна емкости скипа), в которые шихтовые материалы загружаются из бункеров с помощью барабанных затворов в соответствии с программой загрузки доменной печи. Вагон-весы подают шихтовые материалы к скиповой яме и через воронку выгружают в скип.

Возможно также непрерывное распределение шихтовых материалов по рудным бункерам с помощью реверсивных конвейеров с разгрузочными тележками. Затворами бункеров служат грохота, которые отсевают мелочь, а крупную фракцию выдают на другой конвейер. Каждая доменная печь имеет два конвейера, расположенные симметрично относительно оси подъемника. Для направления материалов с конвейера в любую из двух воронок-весов служит поворотный лоток. Из воронок-весов, имеющих емкость скипа, материалы выдают в скип.

В линии подачи кокса после загрузки коксовых бункеров из коксового перегрузочного вагона или конвейера с разгрузочной тележкой используют воронку-весы (ее емкость равна емкости скипа), куда из горловины бункера через грохот поступает крупный кокс. Затем в соответствии с программой загрузки доменной печи кокс подают в скип.

На колошник доменной печи все шихтовые материалы подают скиповым подъемником или наклонным конвейером. На мосту скипового подъемника уложены два параллельных пути для перемещения двух скипов. В крайних положениях один скип находится в скиповой яме (под загрузкой), а второй - вверху, на разгрузочных кривых моста. Скипы перемещаются лебедкой. Из скипа при его движении по разгрузочным кривым материал выгружается в приемную воронку загрузочного устройства и попадает на малый конус вращающейся воронки распределителя шихты. Емкость воронки обычно соответствует емкости скипа. При опускании малого конуса шихта попадает в засыпной аппарат, который состоит из газового затвора, чаши и большого конуса. После набора подачи (обычно в объеме четырех скипов) опускают большой конус, и шихта загружается в доменную печь. Маневрирование конусами загрузочного устройства осуществляют лебедкой посредством канатов, связанной со штангами конусов через рычажные балансиры и тяги.

Горячий воздух и кислород вдувают в доменную печь через кольцевой воздухопровод, а природный газ и другие виды топлива - через фурменные приборы, расположенные по окружности печи. Доменный газ отводят через газопроводы к очистным устройствам.

Выплавленный чугун из доменной печи периодически выпускают через чугунную летку и по желобам направляют в ковши чугуновозов. Жидкий чугун в ковшах подают к разливочной машине для получения твердого чугуна в чушках или в миксер. Разделение чугуна и шлака происходит в расширенной части главного желоба, откуда шлак (верхний слой) по желобу направляют на шлаковую сторону литейного двора, а чугун - по другому желобу направляют для заливки в чугуновозные ковши. Шлак может также поступать по разливочным желобам непосредственно к установкам припечной грануляции либо разливаться в чаши шлаковоза, а затем подаваться к установкам для грануляции.

Особенностью способа на этом этапе технологии является то, что согласно изобретению, в качестве металлодобавок при выплавке чугуна используют в том числе редкоземельные металлы и стронций, которые вводят в шихтовые материалы, по крайней мере, одновременно с введением офлюсованного агломерата и/или в его составе, в количестве 0,001...0,7 мас.% редкоземельных металлов и 0,01. . . 1,0 мас.% стронция, а также указанные добавки, по крайней мере, частично вводят при загрузке в доменную печь твердого топлива, в том числе кокса, и/или в его составе, в количествах, составляющих от 10 до 30% стронция и от 75 до 90% редкоземельных металлов от их общей массы, вносимой в шихтовые материалы с офлюсованным агломератом, при этом редкоземельные металлы и стронций, по крайней мере, частично вводят в состав шихтовых материалов в виде металлосодержащих и окислосодержащих негорючих и нефлюсующих композиций. Это позволяет понизить содержание серы в чугуне.

При загрузке шихтовых материалов из бункеров в доменную печь их набирают раздельно для каждой подачи, причем однородные материалы из нескольких бункеров при загрузке вагон-весами выдают в каждую отдельную подачу из одного бункера, а при загрузке транспортером - одновременно из нескольких бункеров (на разные участки транспортера). Перед окончанием заполнения весовой воронки транспортер замедляют. При наборе кокса и агломерата в весовую воронку производят их грохочение с отсевом мелочи, некондиционных фракций. Изменяя высоту слоя и скорость движения материала по грохоту, можно регулировать качество агломерата. При этом грохота периодически очищают в режиме работы вхолостую.

В процессе засыпки шихтовых материалов в доменную печь их уровень и равномерность распределения по сечению печи регулируют поворотом воронки распределителя с шихтовыми материалами: при каждой последующей подаче воронку поворачивают на угол 30-90^o, чередуя направления поворота по часовой и против часовой стрелки при углах меньше и больше 180^o. Добавочные шихтовые материалы (металлодобавки) загружают в печь периодически и попеременно, чередуя подачу разных добавок, при этом добавки в виде окалины, в том числе промасленной, загружают порциями в 0,5 скипа через 2,5 - 3 ч, перемежая их подачей 2-х скипов кокса. В качестве добавок также вводят в высокотемпературную зону доменной печи отходы, содержащие органические соединения. Целесообразно вносить их в плавящихся при температуре не менее 1500^oC конвейерах. Можно также использовать в качестве дополнительного топлива пластмассы или пластиковые отходы в количестве не менее 45-100 кг/т чугуна.

В рудный гребень загруженных в доменную печь шихтовых материалов вносят отсев кокса фракцией до 5 мм, газовый уголь в количестве 40-70 кг/т чугуна, а также с металлодобавками вносят отсев феррованадиевого производства фракций 5-100 мм в количестве 20-30 кг/т чугуна и промасленную окалину в количестве до 100 кг/т чугуна. Путем использования кокса определенного качества (определенного производства) можно регулировать мелкопримесный состав чугуна.

Заполнение бункеров доменного цеха производят с равномерной загрузкой каждого бункера не менее чем на 2/3 его емкости, при отрицательных температурах и высокой влажности шихтовых материалов бункеры предварительно прогревают. При этом можно использовать отработанные теплоносители.

Выплавка чугуна производится с помощью горячего дутья, подаваемого под избыточным давлением.

Выпуск готового чугуна и образовавшегося шлака производят в предварительно подготовленные и поданные на постановочные железнодорожные пути чугуновозы и шлаковозы, после вскрытия летки и направления по наклонному каналу в ней и по стационарным или перемещающимся желобам со сливными носками жидкого чугуна или шлака соответственно в чугуновозы и в шлаковозы или на непосредственную припечную грануляцию шлака. После освобождения горна печи летку забивают огнеупорной массой, желоба очищают от остатков чугуна и шлака и готовят к следующим выпускам.

Чугуновозы направляют на следующий передел, в сталеплавильные цепи, либо путем кантования разливают находящийся в них чугун в чушки посредством направления его в приемные желоба и далее в трапецеидальные мульды наклонного конвейера разливочных машин. Мульды предварительно обрабатывают известковым раствором и просушивают, те мульды, которые находятся в верней части разливочного конвейера, охлаждают хладагентом, полученные чушки чугуна весом 7-48 кг загружают в вагоны или отправляют на склад готовой продукции.

При переводе доменных печей с выплавки одной марки чугуна на другую поддерживают ровный ход печи, при этом загружают в печь от 5 до 10 холостых подач подряд, промывают печь специальными шихтовыми материалами, затем уменьшают рудную калошу на 15-20 мас.%, а расход кокса увеличивают на 20-30 мас. %, снижают постепенно перепад давления на 0,1 - 0,3 атм, по 0,5 атм в течение каждого часа.

Основность шихтовых материалов поддерживают в пределах


Весь перевод осуществляют в течение 10-12 ч, увеличивая рудную нагрузку в три этапа через каждые 3 ч на десятую часть; на первом этапе уменьшают расход кокса, на втором одновременно корректируют подачу рудной и коксовой частей, на третьем - доводят уровень рудной подачи до номинального (рабочего), при этом увеличивают общий перепад давления на 0,02 атм через каждые 2 ч, а основность шихтовых материалов увеличивают на каждом этапе на 0,03, поддерживая содержание кремния на 0,2 - 0,3 выше средних значений.

При переводе используют в качестве присадки дробленый и просушенный ферросилиций, который подают в струю жидкого чугуна на стадии его выпуска при наполнении чугуновоза от 1/4 до 2/3 его объема. Содержание кремния в результате введения присадки увеличивают на 0,4 - 0,8 мас.%.

Ремонтно-восстановительные работы производят после остановки доменных печей. За 15-20 мин перед остановкой печи прекращают подачу компонентов комбинированного дутья и обогащение дутья кислородом, затем сразу же после выпуска чугуна удаляют из печи все продукты плавки. После охлаждения печи полностью прекращают подачу дутья, анализируют состояние печи, затем удаляют полностью остатки непроплавленных шихтовых материалов, а далее в зависимости от наличия обнаруженных повреждений, износа и т.п. осуществляют необходимые ремонтно-восстановительные работы.

Перед запуском печи осуществляют подготовительные работы. Вначале контролируют положение оси доменной печи, для чего от центра, образованного струнами, натянутыми по нескольким диаметрам фланца опорного кольца колошника, опускают отвес. Далее производят сушку доменной печи, загрузку задувочных шихтовых материалов (при этом расход кокса в первом объеме задувочных материалов рассчитывают, исходя из получения в первом чугуне содержания кремния 4,0 - 5,0 мас.%), затем производят задувку печи, а после стабилизации ее работы - раздувку, с выпуском чугуна через каждые 1-3 ч. При этом поддерживают давление газа на колошнике на 10-20% ниже рабочего.

Утилизация побочных продуктов доменного производства предусматривает ряд дополнительных мероприятий. Так, при получении кокса (которое заключается в том, что сырой каменный уголь или смесь углей коксующихся марок разгружают в приемные бункеры коксохимического производства, проводят физико-химические, весовые и метрические анализы, измельчают угольные шихтовые материалы до фракции менее 3 мм, усредняют и смешивают, а затем загружают ими коксовые печи, выравнивают и трамбуют поверхность засыпи, герметизируют печи, оставляя газоотводы открытыми, затем в футерованных огнеупорами камерах коксовых печей их содержимое нагревают, а после завершения коксования горячий коксовый пирог разгружают из предварительно открытых коксовых печей в тушильные вагоны, затем после мокрого или сухого тушения кокс подают на наклонную рампу и/или эстакаду на сортировку, или непосредственно в бункеры доменного цеха и используют сжигание доменного и/или коксового газа и/или газотопливной смеси. Эти горючие материалы (газы) подают от газоочисток доменного производства и/или ТЭЦ, и/или других производств по трубопроводам, таким образом утилизируя их. Грязный коксовый газ, выделяющийся при нагреве (коксовании) шихтовых материалов в коксовых печах через газосборную и газоотводящую арматуру транспортируют для использования в химическом производстве после извлечения требуемых компонентов или на ТЭЦ в качестве дополнительного топлива.

Конкретный пример осуществления способа.

На доменной печи объемом 2000 м³, К.И.П.О. составляет 0,544 м³ сут/т, были проведены опытные плавки. Шихтовые материалы состояли из железорудных материалов, в качестве которых использовали офлюсованный агломерат в количестве 96,8% и руду - 3,2%, твердого топлива, известняка и металлодобавок. Расход шихтовых материалов на тонну чугуна соответственно составлял: железорудных материалов - 1905 кг/т чугуна, кокса сухого (твердое топливо) - 549 кг/т чугуна, известняка - 13 кг/т чугуна, металлодобавок - 5 кг/т чугуна. Подавали дутье, параметры которого составляли: расход 1405 м³/т чугуна, давление (избыточное) - 2,75 ат, температура 1139^oC, содержание кислорода - 25,9%, а также природный газ, расход которого составил 89 м³/т чугуна.

Образующийся в ходе плавки доменный газ имел следующие параметры: температура 248^oC, давление (избыточное) - 1,48 ат, состав %: CO₂ -16,4; CO - 27,7; H₂ -7,54.

Частично в состав офлюсованного агломерата и частично в состав твердого топлива ввели индий и стронций в количествах, приведенных в таблице.

Получали чугун следующего состава: Si -0,53%, Mn - 0,27%, S - 0,003, P - 0,05%, C - 3,4% и шлак следующего состава: CaO - 40,3%, MgO -8,1%, SiO₂ - 39,0%, Al₂O₃ - 9,4%, основность шлака - CaO/SiO₂ - 1,03. Приведенные конкретные примеры не исчерпывают все возможности, поскольку редкоземельные металлы и стронций могут быть введены в состав шихтовых материалов в виде окислосодержащих композиций.

Использование изобретения обеспечивает повышение качества чугуна за счет повышения интенсивности и глубины десульфурации на стадии доменного передела за счет оптимального использования свойств редкоземельных металлов и стронция.

Изобретение относится к металлургическому производству и касается конкретно технологии получения чугуна. Способ включает загрузку в доменную печь шихтовых материалов, состоящих из офлюсованного агломерата, окатышей, твердого топлива и металлодобавок, вдувание в печь атмосферного или комбинированного дутья, а также подачу в печь редкоземельных металлов в количестве 0,001 - 0,7 мас.% и стронция в количестве 0,01 - 1,0 мас.%, которые частично загружали одновременно с введением офлюсованного агломерата и/или в его составе, и частично в составе шихтовых материалов в виде металлосодержащих и окислосодержащих композиций. Использование изобретения обеспечивает повышение качества чугуна за счет повышения интенсивности и глубины десульфурации на стадии доменного передела. 17 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ получения чугуна с использованием доменного производства на металлургическом предприятии, включающий доставку шихтовых материалов, в том числе железорудных, их подготовку, включая физико-химический, метрический и весовой анализы, а также усреднение шихтовых материалов на рудном дворе, их погрузку в бункеры аглофабрики, получение офлюсованного агломерата, загрузку в бункеры доменного цеха офлюсованного агломерата, окатышей и металлодобавок, разгрузку твердого топлива и его подачу в бункеры доменного цеха при сопутствующем анализе влажности твердого топлива и его фракционного состава, загрузку шихтовых материалов из бункеров в доменную печь, вдувание в печь атмосферного или комбинированного дутья, отвод и очистку доменного газа, восстановление и проплавление шихтовых материалов, выпуск чугуна и шлака, передачу шлака на последующую переработку и, при необходимости, осуществление ремонтно-восстановительных работ, отличающийся тем, что дополнительно с шихтовыми материалами в доменную печь загружают редкоземельные металлы в количестве 0,001 - 0,7 мас.% и стронций в количестве 0,01 - 1,0 мас.%, которые по крайней мере частично загружают одновременно с введением офлюсованного агломерата и/или в его составе, и частично по крайней мере в составе шихтовых материалов в виде металлосодержащих и окислосодержащих композиций. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при необходимости осуществляют перевод доменной печи с выплавки одного вида чугуна на другой вид. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что осуществляют перевод доменной печи с выплавки передельных чугунов на выплавку литейных чугунов, или на выплавку литейно-синтетических чугунов. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что редкоземельные металлы и стронций по крайней мере частично загружают в доменную печь с твердым топливом, в том числе с коксом, в количествах, составляющих 10 - 30% стронция и 75 - 90% редкоземельных металлов от их общей массы, вносимой с офлюсованным агломератом. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что загрузку из бункеров в доменную печь шихтовых материалов осуществляют путем раздельного набора материалов из бункеров, при этом однородные материалы, находящиеся в нескольких бункерах, выдают при загрузке посредством вагон-весов в каждую отдельную подачу из одного бункера, а при загрузке транспортером однородный агломерат выдают одновременно из нескольких бункеров, при этом скорость движения транспортера замедляют перед окончанием набора шихтовых материалов в весовую воронку, причем набор кокса и агломерата в весовые воронки производят путем грохочения с отсевом мелочи некондиционных фракций, а регулирование качества агломерата и кокса осуществляют изменением высоты слоя и скорости их движения по грохоту, после чего очистку грохотов осуществляют путем их периодического включения вхолостую, затем кондиционные шихтовые материалы загружают в скип или на конвейер, выполненный в виде транспортера, и подают в приемную часть загрузочного устройства доменной печи, при этом равномерность распределения шихтовых материалов и уровень их засыпки в доменной печи обеспечивают путем поворота воронки распределителя с шихтовыми материалами при каждой последующей подаче относительно предыдущей на угол 30 - 90^o, причем металлодобавки загружают в печь периодически и набирают их в подачу с чередованием, дополнительно в печь загружают окалину и/или промасленную окалину в количестве 0,5 скипа через 2,5 - 3 ч, чередуя его с подачей двух скипов кокса, причем воронку распределителя на углы до 180^o поворачивают по часовой стрелке, а на углы более 180^o - против часовой стрелки. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в высокотемпературную зону доменной печи дополнительно вводят отходы, содержащие органические соединения, преимущественно в контейнерах, плавящихся при температуре не менее 1500^oC. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно в качестве твердого топлива используют отработанные пластмассы и/или пластиковые отходы в количестве не менее 45 - 100 кг/т чугуна. 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что дутье перед подачей в горн доменной печи нагревают и подают под избыточным давлением. 9. Способ по п.1, отличающийся тем, что при приготовлении к выпускам из доменной печи чугуна и шлака осуществляют подачу на постановочные железнодорожные пути доменной печи предварительно подготовленных чугуновозов и шлаковозов под сливные носки стационарных и/или перемещающихся желобов, после чего вскрывают летку доменной печи с образованием в ней наклонного канала для последующей подачи по желобам чугуна в чугуновозы, и шлака - в шлаковозы и/или на грануляцию, затем после освобождения горна доменной печи от чугуна и шлака закрывают выпускное отверстие канала летки огнеупорной массой, а желоба освобождают от остатков чугуна и шлака и подготавливают к следующим выпускам, при этом чугуновозы направляют в сталеплавильное производство или на стенд кантования, где кантуют чугуновозы с чугуном в приемные желоба, из которых его подают на предварительно обработанные известковым раствором и просушенные непрерывно перемещающиеся трапецеидальные мульды наклонного конвейера разливочных машин, при этом в верхней части наклонного конвейера мульды с чушками охлаждают хладоагентом, а после охлаждения направляют к разгрузочному устройству и сбрасывают в вагоны и/или отправляют на склад готовой продукции, с осуществлением соответствующих сопроводительных операций, при этом вес чушек составляет 7 - 48 кг. 10. Способ по п.5, отличающийся тем, что в доменную печь в рудный гребень загруженных шихтовых материалов загружают отсев кокса фракцией до 5 мм и/или газовый уголь в количестве 40 - 70 кг/т чугуна в качестве твердого топлива, а в шихтовые материалы периодически загружают отсев феррованадиевого производства в качестве металлодобавок фракцией 5 - 100 мм в количестве 20 - 30 кг/т чугуна и/или промасленную окалину в количестве до 100 кг/т чугуна, причем регулирование микропримесного состава чугуна и шлака осуществляют путем использования кокса определенного коксохимического производства или смесей коксов определенных коксохимических производств. 11. Способ по п.1, отличающийся тем, что усреднение шихтовых материалов на рудном дворе производят в одном штабеле, разделенном условно в поперечном направлении на две равные половины, которые формируют и расходуют поочередно, при этом фронты разгрузки каждого из шихтовых материалов постоянны, забор шихтовых материалов из штабеля производят уступами сверху вниз по всей ширине штабеля. 12. Способ по п. 1, отличающийся тем, что загрузку бункеров доменного цеха шихтовыми материалами производят равномерно, с загрузкой каждого бункера не менее чем на 2/3 его емкости, при этом в случае отрицательных температур и/или высокой влажности шихтовых материалов бункеры подвергают предварительному прогреву, в том числе путем вторичного использования отработанных теплоносителей. 13. Способ по п.2, отличающийся тем, что осуществляют перевод доменной печи с выплавки чугуна одного вида на другой при соблюдении условия ровного хода доменных печей, при этом загружают в доменные печи 5 - 10 холостых подач подряд, производят промывку доменных печей промывочными шихтовыми материалами, а затем уменьшают рудную колошу на 15 - 20 мас.% с одновременным увеличением расхода кокса в подачу на 20 - 30 мас.% и снижают общий перепад давления на 0,1 - 0,3 атм, по 0,05 атм в течение каждого часа, причем основность шлака выбирают


14. Способ по п.2, отличающийся тем, что осуществляют перевод доменной печи с выплавки одного вида чугуна на другой в течение 10 - 12 ч, при этом увеличивают рудную нагрузку в три этапа через каждые 3 ч на десятую часть, причем на первом этапе - путем уменьшения расхода кокса в подачу, на втором этапе - путем корректировки коксовой и рудной частей подачи, на третьем этапе - путем увеличения рудной части подачи до величины рабочей, а общий перепад давления увеличивают на 0,02 атм через каждые 2 ч, и увеличивают основность шихтовых материалов на каждом этапе на 0,03, вместе с тем в период перевода содержание кремния поддерживают на 0,2 - 0,3% выше средних значений. 15. Способ по п.2, отличающийся тем, что осуществляют перевод доменной печи с выплавки одного вида чугуна на другой путем использования в качестве присадки дробленого и просушенного ферросилиция, который подают в струю жидкого чугуна в момент выпуска чугуна при наполнении чугуновозов на 1/4 и заканчивают подачу при наполнении чугуновоза не более чем на 2/3 его объема, при этом содержание кремния в результате введения присадки увеличивают на 0,4 - 0,8 мас.%. 16. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед ремонтно-восстановительными работами осуществляют остановку доменной печи с предварительным удалением из доменной печи всех продуктов плавки сразу же после выпуска чугуна, при этом за 15 - 20 мин до остановки печей полностью прекращают подачу компонентов комбинированного дутья и обогащение дутья кислородом, а после охлаждения доменной печи полностью прекращают подачу дутья, затем после осуществления анализа состояния доменной печи полностью удаляют из доменной печи остатки непроплавленных шихтовых материалов, после чего осуществляют ремонтно-восстановительные работы, диктуемые обнаруженными повреждениями и/или износом печи. 17. Способ по п.1, отличающийся тем, что подготовительные работы осуществляют путем задувки и последующей раздувки доменной печи, перед которыми производят анализ положения оси доменной печи, для чего от центра, образованного струнами, натянутыми по нескольким диаметрам фланца опорного кольца колошника, опускают отвес, после чего производят сушку доменной печи, а затем загружают задувочные шихтовые материалы, при этом расход кокса, загружаемого в первый объем задувочных шихтовых материалов, выбирают с обеспечением содержания кремния в первом чугуне 4,0 - 5,0 мас.%, а после стабилизации работы доменной печи производят раздувку доменной печи, при которой выпуски чугуна осуществляют через 1 - 3 ч, при этом создают равномерное увеличение давления газа на колошнике доменной печи с величиной перепада давления на 10 - 20% меньше рабочего. 18. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве твердого топлива используют сырой каменный уголь или смесь углей коксующихся марок, которые перед подачей в бункеры доменного цеха разгружают в приемные бункеры коксохимического производства, затем проводят физико-химические, весовые и метрические анализы, после этого угольные шихтовые материалы измельчают до фракции менее 3 мм, усредняют и смешивают, а затем приготовленные шихтовые материалы из бункеров загрузочных вагонов укладывают в коксовые печи с выравниванием и/или трамбованием их по поверхности засыпи, герметизируют печи, оставляя газоотводы открытыми, при этом шихтовые материалы в футерованных огнеупорными материалами камерах коксовых печей нагревают сжиганием в простенках печей доменного и/или коксового газа, и/или газотопливной смеси, которые подают от газоочисток доменного цеха, и/или ТЭЦ, и/или других производств по трубопроводным магистралям, а выделяющийся в результате нагрева шихтовых материалов в коксовых печах грязный коксовый газ через газосборную и газоотводящую трубопроводную арматуру направляют в химическое производство, где после извлечения требуемых компонентов используют по крайней мере на части производств, и/или цехов, и/или участков, и/или ТЭЦ в качестве по крайней мере дополнительного топлива, также после завершения коксования шихтовых материалов в печах, разгружают горячий коксовый пирог из предварительно открытых печей в тушильные вагоны, которые подают на мокрое или сухое тушение, затем разгружают кокс на наклонную рампу и/или эстакаду, и подают транспортерами на коксосортировку и/или в бункеры доменного цеха.