СПОСОБ ПРОМЫВКИ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ Российский патент 2015 года по МПК C21B3/00 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству.

Известен способ промывки доменной печи, включающий периодическое введение в состав загружаемой шихты промывочных добавок, выпуск из печи по леткам чугуна и доменного шлака. По весу выпускаемого из леток доменного шлака за период 30-40 выпусков определяют величину неравномерности выпуска шлака по всем леткам и при достижении величины неравномерности в пределах 10-50% в загружаемую шихту вводят промывочную добавку в виде шлака, содержащего железо, кремний и марганец, и конвертерного шлака. Количество шлака, содержащего Fe, Si, Mn, устанавливают по зависимости M=K*ψ*P, где M - количество шлака, содержащего Fe, Si, Mn, кг/т чугуна; ψ - величина неравномерности выпускаемого доменного шлака по всем леткам, %; P - удельный выход доменного шлака по всем леткам за 30-40 выпусков, кг/т чугуна; K - эмпирический коэффициент, характеризующий физико-химические закономерности шлакообразования в доменной печи, равный 0,0067-0,0074, 1/%. Количество конвертерного шлака N устанавливают в пределах N=(0,5-1,05)*М. Шлак, включающий Fe, Si, Mn, содержит, мас.%: Mn=17-19; СаО=21-23; MgO=7-8; SiO₂=46-48; Al₂O₃=3,5-3,6; FeO=1,7-1,8; S=0,20-0,24 [Патент RU 2206622, МПК C21B 3/00, 2003].

Недостатком данного способа является то, что шлак указанного в известном изобретении состава, содержащий Fe, Si и Mn, как правило, является продуктом, образующимся при выплавке силикомарганца, и, соответственно, может содержать до 3,0% щелочных компонентов, внесение которых в доменную печь с промывочным материалом негативно влияет на прочность кокса и способствует увеличению образования коксовой мелочи в процессе восстановительно-тепловой обработки, существенно снижает «моющий» эффект используемых шлаков и ухудшает технико-экономические показатели доменной плавки в целом, в том числе вызывает повышение удельного расхода кокса.

Известен также способ промывки горна доменной печи, включающий загрузку в печь промывочного компонента доменной шихты, отличающийся тем, что в качестве промывочного компонента шихты используют брикеты, со следующими соотношениями содержащихся в них элементов и оксидов C:Fe=0,05…0,15, Mn:Fe=0,03…0,2, CaO:SiO₂=0,6…1,2, MgO:Al₂O₃=0,2…0,61, причем загрузку брикетов ведут в периферийную область колошника, ограниченную радиусами 0,85…0,5 радиуса колошника [Патент RU 2238329, МПК C21B 3/00, 2004].

Недостатки известного способа обусловлены использованием брикетов в качестве промывочного материала. К настоящему времени применяемые технологии холодного брикетирования не позволяют получить брикеты с характеристиками горячей прочности, соответствующими технологическим требованиям доменного производства. Низкая прочность брикетов в горячем состоянии приводит к их интенсивному разрушению в процессе восстановительно-тепловой обработки, образованию и выносу большого количества мелкодисперсной пыли, ухудшению газопроницаемости сухой зоны доменной печи и, соответственно, к снижению эффективности использования этого компонента для промывки горна, а как следствие, к снижению производительности и увеличению удельного расхода кокса.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ промывки горна доменной печи, включающий дозирование, загрузку и распределение промывочного материала, проплавку его совместно с железорудными материалами и коксом, изменение состава дутья в период промывки, выдачу продуктов плавки, при этом в качестве промывочного материала используют смесь из железной руды, конвертерного шлака и сталеплавильного скрапа, загрузку смеси осуществляют в промежуточную кольцевую зону колошника, расположенную на расстоянии не менее 0,12-0,25 радиуса от стен и оси печи, а при выпуске продуктов плавки увлажняют дутье паром до содержания в нем H₂O в пределах 24-36 г/м³ [RU 2343199, МПК C21B 3/00, 2009].

Недостатком способа является то, что в нем не определяется необходимая масса промывочной смеси, а расплав, образующийся из загружаемой промывочной смеси, несмотря на удовлетворительную очистку промываемых зон печи от продуктов разрушения кокса («коксового мусора»), недостаточно эффективно воздействует на вязкие известковые образования, что ухудшает газопроницаемость и дренажную способность коксовой насадки и зоны малоподвижных материалов в доменной печи.

Технический результат изобретения - повышение производительности доменной печи и снижение удельного расхода кокса за счет эффективной очистки коксовой насадки и зоны малоподвижных материалов в доменной печи от продуктов разрушения кокса («коксового мусора») и тугоплавкого остатка (тугоплавкие шлаки и флюсовые включения), снижающих газопроницаемость и дренажную способность указанных зон доменной печи.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе промывки доменной печи, включающем дозирование, загрузку рабочих и промывочных порций шихтовых материалов, распределение их на колошнике при помощи бесконусного загрузочного устройства, проплавку шихты и выдачу продуктов плавки, согласно изобретению в качестве промывочной порции шихтовых материалов загружают смесь агломерата, окатышей, кусковой железной руды и конвертерного шлака, в которой содержание SiO₂ составляет 2,4-4,4 содержания SiO₂ в рабочей железорудной порции, содержание MnO составляет 0,3-2,0 содержания MnO в рабочей железорудной порции, а основность (CaO/SiO₂) составляет 0,12-0,5 основности шихтовых материалов в рабочей железорудной порции, при этом массу промывочной порции определяют по формуле:

$${{\displaystyle m}}_{прп}=\frac{{{\displaystyle m}}_{жрп}\cdot {{\displaystyle n}}_{зпр}}{{{\displaystyle k}}_{зпр}\cdot {{\displaystyle n}}_{\max }}$$ ,

где

m_прп - масса промывочной порции, т;

m_жрп - масса рабочей железорудной порции, т;

k_зпр - численный коэффициент, учитывающий особенности программы распределения промывочных порций (k_зпр=0,8-1,2);

n_max - максимальное количество угловых положений лотка бесконусного загрузочного устройства, которое может быть задействовано для распределения рабочих порций;

n_зпр - количество угловых положений лотка бесконусного загрузочного устройства, задействуемых для распределения промывочной порции.

Сущность способа заключается в формировании промывочной смеси материалов с широким варьированием промывочной способности в зависимости от технологического состояния и характера «замусоренности» горна доменной печи путем изменения состава смеси и массы промывочных порций с учетом требуемой области промывки.

Направленность промывок заключается в периодической загрузке в доменную печь смеси материалов определенного состава, образующих расплав, способный на технологически достижимом уровне растворить зависший на слое кокса тугоплавкий остаток и «коксовый мусор». Промывка позволяет повысить газопроницаемость коксовой насадки, уменьшить степень загромождения горна, повысить расход дутья и поддерживать заданное значение нижнего перепада давления в доменной печи. Промывочные порции загружают на колошнике в кольцевую зону заданной ширины. Эта зона может быть смещена к периферии или к оси печи при необходимости смыва настыли или в случае загромождения центра печи, соответственно.

Экспериментально установлено, что при соотношениях SiO₂, MnO и основности (CaO/SiO₂) в рабочих и промывочных порциях, выходящих за пределы диапазонов 2,4-4,4, 0,3-2,0 и 0,12-0,5 соответственно, снижается моющая способность промывочной порции, увеличивается количество не растворившегося тугоплавкого остатка на коксовой насадке в доменной печи и, как следствие, ухудшается газопроницаемость шихтовых материалов.

Также, экспериментально установлено, что при загрузке промывочных порций шихтовых материалов в количестве, определяемом по формуле:

$${{\displaystyle m}}_{прп}=\frac{{{\displaystyle m}}_{жрп}\cdot {{\displaystyle n}}_{зпр}}{{{\displaystyle k}}_{зпр}\cdot {{\displaystyle n}}_{\max }}$$ ,

они концентрируется в тех зонах доменной печи, которые необходимо очистить. Это способствует нормализации хода доменной плавки за счет растворения тугоплавкого остатка и «коксового мусора».

Пример реализации способа.

Промышленные испытания заявляемого способа проводились на доменной печи объемом 2700 м³, оснащенной бесконусным загрузочным устройством (БЗУ).

Для очистки горна доменной печи и столба малоподвижных материалов от «коксового мусора» и тугоплавкого остатка загрузка промывочных порций осуществлялась концентрированно в три приосевые кольцевые зоны печи, то есть, для распределения этих порций использовалось три угловых положения лотка БЗУ (n_зпр=3).

Масса рабочих железорудных порций в период испытаний составляла m_жрп=54,0 т. Рабочие железорудные порции состояли из 35,0 т агломерата, 17,82 т окатышей, 0,54 т железной руды и 0,64 т конвертерного шлака. Для распределения рабочих порций в системе управления БЗУ доменной печи предусмотрено 10 угловых положений, то есть n_max=10. Масса промывочной порции (m_прп), при k_зпр=0,97 составила:

В соответствии с указанными в предлагаемом способе соотношениями оксидов (в том числе, основности) в промывочных и рабочих железорудных порциях массы компонентов промывочной порции составили: агломерата - 2,5 т, окатышей Костомукшского ГОКа - 4,0 т, руды Михайловского ГОКа - 10,0 т, конвертерного шлака - 0,5 т.

Соответствующие фактические соотношения оксидов (в том числе, основности) в промывочной и рабочей железорудной порциях приведены в таблице 1.

Таблица 1 Соотношения оксидов в промывочной и рабочей железорудной порциях в период промывки Показатель Вид порции Отношение показателей в промывочной и рабочей железорудной порции Промывочная Рабочая железорудная Содержание SiO₂, % 17,74 5,25 3,38 Содержание MnO, % 0,11 0,23 0,48 Основность (CaO/SiO₂) 0,22 1,18 0,19

Общая продолжительность промывки составила 32 часа.

Проведенная по заявляемому способу промывка доменной печи объемом 2700 м³ позволила улучшить технико-экономические показатели работы агрегата. Основные параметры работы доменной печи в периоды до (базовый) и после (опытный) проведения промывки приведены в таблице 2.

Таким образом, использование предлагаемого способа промывки доменной печи позволяет снизить расход кокса и повысить производительность доменной печи.

Таблица 2 Технико-экономические показатели работы доменной печи до и после промывки, проведенной по заявляемому способу Параметр Базовый период Опытный период Производство, т/сутки 5924 6051 КИПО 0,456 0,446 Расход металлошихты, кг/т чугуна 1606 1596 Расход кокса, кг/т чугуна 440 437 Содержание Fe в шихте, % 59,66 59,90 Содержание окатышей в шихте, % 32,8 33,0 Степень использования СО, % 46,76 47,52 Расход дутья, м³/мин 4953 5182 Теоретическая температура горения,°C 2157 2141 Перепад общий, кгс/см² 1,74 1,70 Перепад верхний, кгс/см² 0,39 0,42 Перепад нижний, кгс/см² 1,35 1,28 Рудная нагрузка, т/т 3,75 3,84

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к способу промывки доменной печи. Cпособ включает дозирование, загрузку рабочих и промывочных порций шихтовых материалов, распределение их на колошнике при помощи бесконусного загрузочного устройства, проплавку шихты и выдачу продуктов плавки. В качестве промывочной порции шихтовых материалов загружают смесь агломерата, окатышей, кусковой железной руды и конвертерного шлака, в которой содержание SiO₂ составляет 2,4-4,4 содержания SiO₂ в рабочей железорудной порции, содержание MnO составляет 0,3-2,0 содержания MnО в рабочей железорудной порции, а основность (CaO/SiO₂) составляет 0,12-0,5 основности шихтовых материалов в рабочей железорудной порции. Перед загрузкой определяют массу промывочной порции шихтовых материалов из соотношения массы рабочей железорудной порции, численного коэффициента, учитывающего программу распределения промывочных порций, максимального количества угловых положений лотка бесконусного загрузочного устройства для распределения рабочих и промывочных порций шихтовых материалов. Использование изобретения обеспечивает повышение производительности доменной печи и снижение удельного расхода кокса за счет эффективной очистки коксовой насадки и зоны малоподвижных материалов в доменной печи от продуктов разрушения кокса. 2 табл., 1 пр.

Способ промывки доменной печи, включающий дозирование, загрузку рабочих и промывочных порций шихтовых материалов, распределение их на колошнике при помощи бесконусного загрузочного устройства, проплавку шихтовых материалов и выдачу продуктов плавки, отличающийся тем, что в качестве промывочной порции шихтовых материалов загружают смесь агломерата, окатышей, кусковой железной руды и конвертерного шлака, в которой содержание SiO₂ составляет 2,4-4,4 содержания SiO₂ в рабочей железорудной порции, содержание МnО составляет 0,3-2,0 содержания МnО в рабочей железорудной порции, а основность (CaO/SiO₂) составляет 0,12-0,5 основности шихтовых материалов в рабочей железорудной порции, при этом массу промывочной порции определяют из соотношения:
,
где
m_прп - масса промывочной порции, т;
m_жрп - масса рабочей железорудной порции, т;
k_зпр - численный коэффициент, равный 0,8-1,2 и выбираемый с учетом распределения промывочных порций шихтовых материалов;
n_max - максимальное количество угловых положений лотка бесконусного загрузочного устройства для распределения рабочих порций шихтовых материалов;
n_зпр - количество угловых положений лотка бесконусного загрузочного устройства для распределения промывочных порций шихтового материала.