СПОСОБ РАБОТЫ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ В ПЕРЕХОДНОМ РЕЖИМЕ Российский патент 2006 года по МПК C21B5/02 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано при периодической выплавке на печах чугунов с различным содержанием кремния, например в период перехода с выплавки литейного чугуна на передельный.

Известен способ постоянной работы доменной печи с осуществлением переходных режимов [1]. Способ подразумевает ступенчатое изменение рудной нагрузки от среднего уровня с определенным периодом при обеспечении заданного теплового уровня ведения доменной плавки (например, при выплавке передельного чугуна с содержанием S=0,5÷0,9%) и заданных неизменных параметрах газодинамики (общего перепада давления ΔР, давления дутья Р∂, соответствующего выплавке передельного чугуна). Поскольку период срабатывания меняется от двух подач до двух объемов печи (полупериод составляет 1 объем печи или по времени до 8 часов), то в отдельные, достаточно длительные периоды работы во всем объеме печи формируется столб шихты с облегченной рудной нагрузкой и создаются условия для выплавки литейных чугунов, при этом высота зоны шлакообразования в печи повышается, снижается насыпная масса и активный вес столба шихты, что без снижения общего перепада давления (ΔР) может нарушить ровность хода печи.

При движении зоны шлакообразования вверх происходит налипание гарнисажа на профиль по высоте печи.

В полупериод (до 8 часов) проплавки шихты с более высокой рудной нагрузкой зона шлакообразования опускается вниз, что вновь приводит к налипанию гарнисажа.

Недостатком этого способа является ухудшение экономических показателей плавки вследствие утолщения гарнисажа на стенках низа шахты, распара и заплечиков в результате перемещения зоны плавления по высоте печи [2]. Это приводит к потере объема доменной печи, нарушает ровность ее хода, снижает производительность печи и вызывает перерасход кокса.

Задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков известного способа в период переходного режима работы печи с выплавки литейных чугунов на передельный.

Процесс выплавки литейных чугунов ведут (для обеспечения ровности хода) с более низким общим перепадом давления (ΔР) вследствие низкой насыпной массы шихты в печи. Более низкий перепад обеспечивается расходом дутья (снижением давления дутья, Р∂).

Решение поставленной задачи достигается тем, что ступенчато увеличивается рудная нагрузка на кокс для обеспечения содержания кремния на уровне передельного чугуна, и в течение периода изменения рудной нагрузки на кокс и температурных полей в печи перепад давления поддерживают неизменным (на уровне его значения в начале переходного режима или перед началом переходного режима перепад давления газов в печи уменьшают на 5-10%) и изменяют этот перепад в сторону увеличения путем увеличения расхода дутья только после окончания изменения рудной нагрузки и стабилизации содержания кремния на уровне передельного чугуна.

Сущность изобретения заключается в следующем. При работе печи в переходном режиме, т.е. при переходе с выплавки одной марки чугуна на другую, отличающуюся повышенным или пониженным содержанием кремния и требующую соответственно повышенного или пониженного расхода кокса, происходит изменение насыпной массы шихты и активного веса столба шихты печи, что требует для сохранения ровного схода шихтовых материалов корректировки общего перепада давления газов в печи в направлении изменения рудной нагрузки. При увеличении рудной нагрузки на кокс зона плавления перемещается вниз, а при уменьшении - вверх.

При осуществлении переходного режима путем увеличения рудной нагрузки и общего перепада давления происходит перераспределения газового потока в нижней части печи по ее радиусу. Так в переходном режиме с уменьшением содержания кремния в чугуне (при переходе с выплавки литейного на передельный чугун) газовый поток перемещается в сторону центра печи по мере увеличения кинетической энергии дутья при увеличении его расхода для обеспечения роста перепада давления (фиг.1, позиция 1, штриховые линии 1; 2; 3; 4; 5).

Увеличение рудной нагрузки на кокс приводит через 16-25 часов к снижению верхней границы зоны шлакообразования (фиг.1, позиция 1, сплошные линии 1-5). При этом в результате уменьшения температуры газа у стен печи происходит нарастание гарнисажа или образование настыли на стенках вследствие налипания размягченных полурасплавленных шихтовых материалов на стенках печи (фиг.1, позиция 1, жирная линия вдоль стенки печи), что приводит к потере объема и ухудшает технико-экономические показатели печи. Кроме того, по мере работы печи в этих условиях может происходить оползание гарнисажа, что вызывает похолодания горна и выплавку холодного чугуна с повышенным содержанием серы. Производительность печи при этом снижается, а расход кокса увеличивается, так как для устранения похолодания печи приходится загружать в печь холостые подачи кокса.

При осуществлении переходного режима в соответствии с предложенным способом увеличения расхода дутья для увеличения перепада давления газов в печи производят после окончания изменения рудной нагрузки и стабилизации содержания кремния в чугуне на новом заданном уровне. При этом перемещение зоны плавления вниз происходит при сохранении неизменного газового потока у стен печи, что обеспечивает неизменный температурный режим в этой зоне и предотвращает увеличение толщины гарнисажа, граница которого остается неизменной при перемещении зоны плавления в нижние горизонты печи (фиг.1, позиция 2, жирная линия вдоль стенки). При осуществлении переходного режима в соответствии с предложенным способом оползаний гарнисажа практически не происходит, сохраняется ровный ход печи и обеспечивается более быстрый переход на выплавку чугуна с новым заданным содержанием кремния.

Примеры выполнения способа.

Пример 1.

После выплавки литейного чугуна на доменной печи объемом 700 м³ в течение 16 суток переход на выплавку передельного чугуна осуществляли следующим образом.

Параметры работы печи на литейном чугуне:

- Р_д=1,7 ати;

- ΔР_общ=0,8 ати;

- Si=2,8%;

- Q_дутья=1300 м³/мин;

- рудная нагрузка = 3,0 т/т.

Рудную нагрузку ступенчато увеличили с 3,0 до 3,3 т/т. Общий перепад ΔР постепенно, каждые 3 часа, увеличивали на 0,05 ати и за первые 9 часов перепад увеличился с 0,8 до 0,95 ати. Расход дутья увеличился с 1300 до 1400 м³/мин. Кремний за это время снизился с 2,8 до 1,8%. В течение следующих 10 часов работы печи содержание кремния снизилось с 1,8 до 0,9% и в дальнейшем оставалось на этом уровне.

Вследствие увеличения толщины гарнисажа (перепад температуры охлаждающей воды понизился с 4-6°С при выплавке литейных чугунов до 1-3°С при выплавке передельного чугуна) площадь поперечного сечения печи в нижней части уменьшилась, нижний перепад возрос, что вынудило ограничить расход дутья до 1300 м³/мин при ΔР=0,9-0,93 ати.

В течение 3-х суток печь работала с пониженной на 10-15% производительностью. Для уменьшения толщины гарнисажа применяли неоднократное использование промывочных материалов и холостых подач, что на четвертые сутки привело к оползанию гарнисажа и получению некондиционного по сере чугуна.

Пример 2.

Применение предложенного способа работы печи в переходном режиме для выплавки передельного чугуна после выплавки литейного.

Параметры работы печи на литейном чугуне:

- Р_д=1,7 ати;

- ΔР_общ=0,8 ати;

- Si=3,0%;

- Q_дутья=1300 м³/мин;

- рудная нагрузка = 2,95 т/т.

Рудную нагрузку ступенчато увеличили с 2,95 до 3,3 т/т. Весь переходный период (20 часов) перепад давления газов в печи оставался неизменным и был равен перепаду давления при работе на литейном чугуне, т.е. ΔР=0,8 ати. Увеличение расхода дутья и общего перепада давления газов в печи произвели только после окончания изменения рудной нагрузки и достижения заданного содержания кремния в чугуне (Si=0,9%), что достигалось через 20-25 часов.

После этого перепад постепенно увеличивали (каждые 2-3 часа на 0,05 ати) и за 8 часов ΔР увеличивался с 0,8 ати до 0,95 ати, что характерно для работы на передельном чугуне.

Расход дутья при этом составлял 1400 м³/мин. Перепад температуры охлаждающей воды на заплечиках составлял 2-3°С, что говорит об умеренном гарнисажеобразовании в печи.

Пример 3.

Параметры работы печи на литейном чугуне:

- Р_д=1,7 ати;

- ΔР_общ=0,8 ати;

- Si=2,9%;

- Q_дутья=300 м³/мин;

- рудная нагрузка = 2,95 т/т.

Перед началом переходного режима общий перепад давления газов печи понизили на 10% (с 0,8 до 0,72 ати) и поддерживали неизменным весь период изменения рудной нагрузки и достижения заданного содержания кремния (Si=0,9%) в чугуне (примерно 20-25 часов) и только после этого производилось постепенное (в течение 8 часов) увеличение общего перепада давления газов в печи (с ΔР=0,72 ати до ΔР=0,95 ати) путем увеличения расхода дутья (с 1300 до 1430 м³/мин). Перепад температуры охлаждающей воды на заплечиках составлял 2-3,5°С, что говорит об образовании гарнисажа, близкого к режиму работы на передельном чугуне.

В обоих примерах с использованием предложенного способа (примеры 2 и 3) после загрузки обычной промывочной шихты работа печи стабилизировалась и ее производительность в период работы в переходном периоде снижалась не более чем на 5-7%.

Продолжительность работы печи от начала перехода с литейного чугуна до устойчивой работы печи на передельном чугуне при этом составляла не более 48 часов.

Источники информации

1. SU 635139 А, С 21 В, 7/24, 30.11.1978 г.

2. Б.Н.Жеребин. Практика ведения доменной печи. М.: Металлургия, 1980 г., с.188-192.

Изобретение может быть использовано в металлургии, в частности в доменном производстве. Способ включает изменение рудной нагрузки на кокс при изменении содержания кремния в чугуне, при этом в течение периода изменения рудной нагрузки на кокс общий перепад давления в доменной печи поддерживают на уровне его значения в начале переходного периода и изменяют его путем изменения расхода дутья после окончания изменения рудной нагрузки и стабилизации содержания кремния в чугуне на заданном уровне. Использование изобретения обеспечивает увеличение производительности доменной печи и снижение расхода кокса. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ работы доменной печи в переходном периоде, включающий изменение рудной нагрузки на кокс при изменении содержания кремния в чугуне до заданного уровня, отличающийся тем, что в течение периода изменения рудной нагрузки на кокс поддерживают общий перепад давления в печи на уровне его значения в начале переходного периода и изменяют его путем изменения расхода дутья после окончания изменения рудной нагрузки и стабилизации содержания кремния в чугуне на заданном уровне.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед началом переходного режима общий перепад давления в печи уменьшают на 5,0-10,0%.