СПОСОБ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ Российский патент 2005 года по МПК C21B5/00 

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к доменному производству, а именно к способам утилизации конвертерного шлака.

Известен способ доменной плавки, включающий загрузку в печь железорудной шихты, кокса, добавок и шлаков кислородно-конвертерного производства в количестве до 500 кг/т чугуна совместно с рудной составляющей шихты [1].

Недостатком известного способа доменной плавки является то, что способ не обеспечивает возможности получения максимальной эффективности, в частности снижения расхода кокса, от загрузки конвертерного шлака в доменные печи и особенно его металлсодержащей составляющей.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ доменной плавки, включающий раздельную загрузку в печь конвертерного шлака и выделенной из шлака металлсодержащей составляющей, причем конвертерный шлак загружают в доменные печи, работающие с максимальным использованием в шихте сырого флюса, а металлсодержащую составляющую загружают в доменные печи, работающие с наиболее высокой степенью прямого восстановления. Кроме того, конвертерный шлак смешивают с малоофлюсованной частью шихты, например рудой или неофлюсованными окатышами, а металлсодержащую составляющую смешивают с наиболее окисленными и трудновосстановимыми материалами либо загружают в сечения печи с максимальным содержанием СО₂ в колошниковом газе [2].

Недостатком известного способа доменной плавки является то, что способ не обеспечивает возможности получения максимальной эффективности, в частности ровного хода доменной печи и максимального снижения расхода кокса, от загрузки в доменные печи выделенного из конвертерного шлака скрапа металлического (СМ) с содержанием железа до 95%. Загрузка СМ по обычной системе загрузки железосодержащих материалов в промежуточную зону колошника печи нарушает ровный ход печи, приводит к росту перепада давления в печи из-за того, что СМ создает дополнительные твердые "пробки" в массе размягченного материала (зоне "когезии"), т.к. куски СМ размягчаются при более высоких температурах, чем оксидная шихта (оксиды металла и шлака) и имеют малый диапазон размягчения-плавления.

Ставится задача повышения ровности хода печи и снижения расхода кокса в доменной плавке за счет оптимальной загрузки по сечениям колошника печи скрапа металлического.

В связи с изложенным поставленная задача достигается тем, что способ доменной плавки, включающий загрузку в печь железорудной части шихты, кокса, флюсов, шлаков кислородно-конвертерного производства, выделенных из конвертерного шлака скрапа металлического и металлсодержащей составляющей, имеет существенные отличия, заключающиеся в том, что скрап металлический загружают в периферийное сечение печи, не допуская его загрузку в промежуточную зону.

Способ осуществляется следующим образом.

На дробильно-сортировочной фабрике конвертерные шлаки (КШ) из отвалов или текущего выхода дробят и сортируют на фракции с выделением: скрапа металлического (СМ до 95% Fe), металлсодержащей составляющей - шлак обогащенный (ШО до 45% Fe) и минеральной составляющей конвертерного шлака (собственно КШ до 10% Fe). На колошник доменной печи загружают железорудные материалы: агломерат (А), окатыши (О), железную руду (ЖР), например, по системе АААА↓ КККК↓, или ААОА↓ КККК↓, или АА(ЖР)А↓ КККК↓ и т.д.; флюс, изменением количества которого регулируют основность шлака; кокс; конвертерный шлак; конвертерный шлак обогащенный и скрап металлический. В горн доменной печи подают через воздушные фурмы комбинированное дутье. Из горна выпускают жидкие продукты плавки - чугун и шлак. Для того чтобы СМ не создавал дополнительных осложнений в зоне жидкопластичного состояния материалов в печи его надо грузить в печь не как обычные железорудные материалы (агломерат, окатыши) в промежуточную зону колошника печи, а только на периферию, применяя, например, системы загрузки (СМ)ААА↓ KKKK↓ В этих зонах СМ, расплавляясь в узком диапазоне температур, не создает высокой зоны размягчения - плавления и соответственно сопротивления проходу газов. Он ведет себя как металл в вагранке. Одновременно повышается проницаемость промежуточной зоны столба шихты.

С целью оценки ожидаемых показателей применения СМ в конкретных условиях КГГМК "Криворожсталь" выполнили серию расчетов по методике А.Н.Рамма [3] с дополненной оценкой себестоимости чугуна.

В ходе расчетов производили вариацию расхода скрапа металлического, бедной железной руды и расходов природного газа и кислорода. Показатели базового периода рассчитаны по фактическим данным о работе ДП №1 КГГМК "Криворожсталь" в мае 2003 г.

В табл.1 даются показатели при вводе скрапа вместо агломерата и окатышей. Ожидается снижение расхода кокса до 441...384...328 кг/т и рост производительности при вводе скрапа соответственно 208, 416 и 624 кг/т. Себестоимость чугуна снизится соответственно на 37...62...87 грн/т.

Таблица 1.
Расчетные показатели работы доменной печи №1 с добавкой в шихту разного количества скрапа металлического (СМ) ПериодыПоказатели плавкиБазовыйCM 208 кг/тCM 416 кг/тCM 624 кг/тРасходы, кг/т чугуна:    Агломерат КГГМК141914401081721Агломерат НКГОК173---Окатыши138---Железная руда1715117Конверт. шлак обогащенный (КШО)26---Скрап металлический (СМ)17208416624Известняк551320Кокс500441384328Антрацит43383328Отсев твердого топлива35302723Дутье, м³/т1543136111881015Природный газ, м³/т1131008774Технологические показатели:    Суточная производительность, т2046233026823161Температура дутья, °С990990990990Кислород в дутье, %26,026,026,026,0Выход шлака, кг/т чуг.441362286190Степень прямого восстановления, %35353535Теорет. температура горения, °С2026202620262026Количество колошник, газа, м³/т2082182615881350Состав кол. газа, %: CO₂15,013,812,09.7СО28,329,030,031,5Н₂8,38,79,29,9Теплотворность газа, кДж/м³4493461348045063Изм. себестоимости чугуна, грн./т0-37-62-87

Пример осуществления способа

На доменной печи объемом 1719 м³ (табл.2) провели испытания загрузки СМ по обычной системе загрузки как агломерат с окатышами в промежуточную зону печи (опытный период №1) и по предлагаемому способу (опытный период №2). В первом случае положительный эффект был в два раза ниже расчетного, а ход печи был не совсем ровным, а во втором случае показатели плавки значительно улучшились и приблизились к расчетным, ход печи был значительно ровнее, улучшилось использование химической и тепловой энергии газового потока.

Таблица 2.
Основные показатели работы доменной печи №1 при использовании в шихте скрапа металлического (СМ) фракции 20-120 мм ПериодыПоказателиБазовыйОпытный №1Опытный №2Скрап металлический (СМ), кг/т чуг.-180178Среднесуточное производство, т/сут.234624062606Расход кокса, кг/т чуг.528506483Расход антрацита, кг/т чуг.41511Интенсивность горения кокса, кг/м³ сут.720706732Дутье: расход, м³/мин265126442685давление, кПа223223224температура, °С984972982Расход природного газа, м³ /т чуг.107111107Расход кислорода, м³/т166175167Содержание О₂ в дутье, %28,028,828,1Колошниковый газ: давление, кПа103103103температура, °С367310293содержание, % СО₂16,916,517,5СО25,625,224,1Н₂9,08,08,0Состав чугуна, %: кремний0,780,780,77марганец0,550,690,63сера0,0230,0210,021фосфор0,0750,0870,077Основность шлака1,201,211,21Содержание Fe в рудной части шихты, %54,658,458,4Рудная нагрузка, т/т3,753,813,81Состав шихты, %: железная руда1,52,02,0агломерат КГГМК85,575,075,0окатыши СевГОК131313скрап металлический01010Расходы, кг/т чуг.: известняка1088988КШО585553Вынос пыли (уловленной), кг/т225654

Высокий экономический эффект от ввода скрапа металлического при большой его цене (180 грн/т) объясняется тем, что он содержит малое количество шлакообразующих и не требует большого количества восстановителей и при правильной его загрузке можно при больших его расходах обеспечить ровный ход печи, снизить удельный расход кокса и увеличить производительность доменной плавки.

Литература

1. А.с. СССР №365384, МКИ С 21 в 3/02, 1973.

2. Патент Украины №49247 МКИ⁶ С 21 в 3/02, 2002.

3. Рамм А.Н. Современный доменный процесс. - М.: Металлургия, 1980. - 304 с.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к доменному производству, а именно к способам утилизации конвертерного шлака. Способ включает загрузку в печь железорудной части шихты, кокса, флюсов, шлаков кислородно-конвертерного производства, выделенных из конвертерного шлака скрапа металлического и металлсодержащей составляющей, при этом скрап металлический загружают в периферийное сечение печи, не допуская его загрузку в промежуточную зону. Использование изобретения обеспечивает повышение ровности хода печи и снижение расхода кокса. 2 табл.

Способ доменной плавки, включающий загрузку в печь железорудной части шихты, кокса, флюсов, шлаков кислородно-конвертерного производства, выделенных из конвертерного шлака скрапа металлического и металлсодержащей составляющей, отличающийся тем, что скрап металлический загружают в периферийное сечение печи, не допуская его загрузку в промежуточную зону.