СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ И СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА РАСПЛАВЛЕННОГО ЧУГУНА Российский патент 2017 года по МПК C21B5/00 

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к способу эксплуатации доменной печи и к способу производства расплавленного чугуна.

Уровень техники

[0002] В доменной печи железооксидный сырьевой материал, например, железная руда, восстанавливается коксом, например, для производства расплавленного чугуна. В общем, в работе доменной печи, с точек зрения безопасной эксплуатации и ограничений, связанных с удобством, температура в верхней части печи и температура вблизи фурмы доменной печи должны регулироваться в пределах заданного температурного диапазона. Традиционно, с точки зрения сбережения ресурсов, например, технология вдувания пылевидного угля в доменную печь была предложена для уменьшения количества используемого кокса.

[0003] Например, патентная литература 1, фокусирующая внимание на температуре горения в каналах концов фурмы, предлагает уменьшение расхода кокса путем загрузки металлического железа, например, железного скрапа, или восстановленного железа в доменную печь при работе, при которой пылевидный уголь вдувается с постоянным расходом. Когда расплавленный чугун производится с использованием доменной печи, величина производства расплавленного чугуна на единицу емкости доменной печи требует увеличения в достаточной степени, используя способность доменной печи. В качестве показателя, указывающего такую величину производства расплавленного чугуна, используется производительность. Патентная литература 1 описывает, что может быть достигнута производительность 2,19-2,40 т/(сут⋅м³).

Список ссылок

Патентная литература

[0004] [Патентная литература 1] Публикация выложенной заявки на японский патент № 2001-234213.

Сущность изобретения

Техническая проблема

[0005] Так как требуется более высокая эффективность при работе доменной печи, скорость производства требует повышения путем достижения более высокой производительности, чем когда-либо прежде. Имеются два способа увеличения производительности. В одном способе увеличение скорости вдувания потока обогащенного кислородом воздуха, вдуваемого в доменную печь, является эффективным. Однако увеличение скорости вдувания потока воздуха и кислорода, например, увеличивает скорость потока газа, поднимающегося в печи. Вследствие этого вызывает озабоченность то, что зависание, заливка и псевдоожижение с большей вероятностью возникают в доменной печи, препятствуя стабильной работе доменной печи. Таким образом, увеличение скорости вдувания потока воздуха ограничено. Другим способом является способ увеличения концентрации кислорода, содержащегося в обогащенном кислородом воздухе. Разница между концентрацией кислорода в обогащенном кислородом воздухе и концентрацией кислорода в атмосфере называется степенью обогащения кислородом. Увеличение степени обогащения кислородом может увеличивать количество кислорода, вдуваемого в печь, без увеличения скорости вдувания потока обогащенного кислородом воздуха. В результате производительность может быть увеличена с поддержкой стабильности эксплуатации доменной печи.

[0006] Если степень обогащения кислородом обогащенного кислородом воздуха становится слишком высокой, количество инертного газа, например, азота, содержащегося в обогащенном кислородом воздухе, относительно уменьшается, что уменьшает удельную теплоту, привносимую инертным газом. Вследствие этого температура в доменной печи уменьшается. Когда температура в печи уменьшается, вызывает озабоченность то, что происходит недостаточное восстановление железооксидного сырьевого материала, например, железной руды, тем самым ухудшая стабильную работу доменной печи. В то же время температура в верхней части печи доменной печи уменьшается. Когда температура верхней части печи уменьшается, вызывает озабоченность то, что металл, например, цинк, осаждается в верхней части доменной печи, в результате чего стабильная работа доменной печи затруднена.

[0007] Более того, при работе доменной печи эксплуатационные расходы и выбросы парникового газа должны быть уменьшены за счет уменьшения количества используемого кокса. Кокс действует в качестве восстановителя для железооксидного сырьевого материала в доменной печи, а также вступает в реакцию с кислородом в воздухе для генерирования тепла, необходимого для реакции восстановления. Пылевидный уголь, вдуваемый из фурмы, заменяет кокс, действуя таким же образом. Соответственно, увеличение скорости вдувания пылевидного угля может уменьшать количество используемого кокса.

[0008] Настоящее изобретение выполнено с учетом вышеуказанных обстоятельств и направлено на обеспечение способа эксплуатации доменной печи, который делает возможным достаточное увеличение производительности при поддержке стабильной работы доменной печи. Настоящее изобретение также направлено на обеспечение способа производства расплавленного чугуна, который делает возможным достаточное увеличение производительности при поддержке стабильной работы доменной печи.

Решение проблемы

[0009] Различные рабочие условия для доменной печи были изучены для поиска рабочих условий, которые позволяют увеличение производительности. В результате настоящее изобретение было выполнено на основе обнаружения того, что производительность может быть увеличена с поддержкой стабильной работы доменной печи путем загрузки частично восстановленного железа и регулирования степени обогащения дутья кислородом, скорости вдувания пылевидного угля и скорости загрузки кокса.

[0010] Конкретно, настоящее изобретение обеспечивает способ эксплуатации доменной печи, в котором уменьшено количество железооксидного сырьевого материала для получения расплавленного чугуна путем загрузки железооксидного сырьевого материала, кокса и частично восстановленного железа из верхней части печи доменной печи, а также вдувания пылевидного угля и обогащенного кислородом воздуха из фурмы доменной печи. Способ эксплуатации доменной печи включает: первый этап, на котором регулируют расход загружаемого кокса при контроле того, находится ли температура T_top верхней части печи в пределах заданного температурного диапазона; второй этап, на котором регулируют расход вдуваемого пылевидного угля при контроле того, находятся ли кажущаяся скорость u печного газа и температура T_top верхней части печи в пределах заданных диапазонов; третий этап, на котором регулируют степень обогащения кислородом обогащенного кислородом воздуха при контроле того, находятся ли температура T_f горения в фурме и температура T_top верхней части печи в пределах заданных диапазонов; и a четвертый этап, на котором определяют, должна ли регулироваться расход вдуваемого обогащенного кислородом воздуха, на основе значения кажущейся скорости u печного газа.

[0011] С помощью вышеописанного способа эксплуатации производительность может быть достаточно увеличена с поддержкой стабильной эксплуатации доменной печи. В дополнение количество используемого кокса может быть уменьшено. Конкретно, когда частично восстановленное железо загружается в качестве части сырьевого материала из верхней части печи доменной печи, количество тепла, необходимое для реакции восстановления оксида железа, уменьшается, и соответственно температура в печи увеличивается, и температура T_top верхней части печи увеличивается. Вследствие этого по сравнению со случаем, в котором частично восстановленное железо не загружается, степень обогащения кислородом может быть дополнительно увеличена с поддержкой температуры T_top верхней части печи в пределах подходящего диапазона, посредством чего производительность может быть увеличена. Уменьшение количества тепла, необходимого для реакции восстановления оксида железа, также позволяет уменьшение количества кокса, используемого в качестве источника тепла.

[0012] Когда степень обогащения кислородом увеличивается, температура T_f горения в фурме увеличивается. Когда температура T_f горения в фурме увеличивается, зола, которая главным образом состоит из SiO₂, содержащегося в железооксидном сырьевом материале или коксе, улетучивается в каналах и далее осаждается на участке уплотненного конуса шихты в верхней части для заполнения зазоров, так, что газопроницаемость печи имеет тенденцию к ухудшению. Чтобы справляться с этим, например, увеличение скорости вдувания пылевидного угля является эффективным для предотвращения увеличения температуры T_f горения в фурме. Таким образом, увеличивая расход вдуваемого пылевидного угля, увеличивается количество тепла, потребляемого при термическом разложении пылевидного угля, посредством чего может быть предотвращено увеличение температура T_f горения в фурме.

[0013] С другой стороны, если расход вдуваемого пылевидного угля была увеличена, количество газа, создаваемого в печи, увеличивается, и кажущаяся скорость u печного газа увеличивается, так, что явление, например, зависание, заливка или псевдоожижение, возникает с большей вероятностью. С учетом этого, когда расход вдуваемого пылевидного угля увеличивается, предпочтительно регулировать рабочие условия доменной печи так, чтобы предотвращать возникновение этих явлений. В настоящем изобретении, когда частично восстановленное железо загружается в качестве части сырьевого материала, регулируются расход загружаемого кокса, степень обогащения кислородом обогащенного кислородом воздуха и расход вдуваемого пылевидного угля, и также определяется, должна ли регулироваться расход вдуваемого обогащенного кислородом воздуха. Соответственно, по сравнению со случаем, в котором такое регулирование или определение не выполняется, производительность может быть увеличена путем увеличения степени обогащения кислородом, а также количество используемого кокса может быть уменьшено.

[0014] После регулирования степени обогащения кислородом обогащенного кислородом воздуха на основе результата определения того, находятся ли температура T_f горения в фурме и температура T_top верхней части печи в пределах заданных диапазонов, может регулироваться расход вдуваемого пылевидного угля. Это регулирование позволяет поддерживать температуру T_f горения в фурме и температуру T_top верхней части печи в пределах предпочтительных диапазонов, даже если степень обогащения кислородом изменяется. Таким образом, стабильная работа может поддерживаться, даже если степень обогащения кислородом устанавливается выше, чем у традиционного способа.

[0015] Если расход вдуваемого пылевидного угля увеличивается, кажущаяся скорость печного газа увеличивается, так, что зависание, заливка или псевдоожижение возникает с большей вероятностью. Для исключения таких явлений, на основе результата определения того, находится ли кажущаяся скорость печного газа в пределах заданного диапазона, расход загружаемого кокса и/или расход вдуваемого обогащенного кислородом воздуха могут(жет) регулироваться. Это регулирование позволяет увеличение производительности с поддержкой стабильной эксплуатации доменной печи. В дополнение расход кокса может быть уменьшен, чтобы уменьшать стоимость сырьевого материала.

[0016] Когда расход загружаемого частично восстановленного железа увеличивается, на первом этапе расход загружаемого кокса может быть уменьшена в пределах диапазона, где температура T_top верхней части печи удовлетворяет следующему выражению (1). При таком управлении количество используемого кокса может быть уменьшено с поддержкой стабильной эксплуатации доменной печи.

T_top≥T_topmin, (1)

где в выражении (1) T_topmin является заданной температурой, которая устанавливается в пределах диапазона, равного или ниже 120°C.

[0017] На втором этапе расход вдуваемого пылевидного угля может быть увеличена в пределах диапазонов, где кажущаяся скорость u печного газа и температура T_top верхней части печи соответственно удовлетворяют следующим выражениям (2) и (3):

u≤u_max (2)

T_top≤T_topmax (3)

где в выражении (2) u_max является заданной скорость, которая устанавливается в пределах диапазона 100-150 м/мин, и в выражении (3) T_topmax является заданной температурой, которая устанавливается в пределах диапазона, равного или выше 180°C.

[0018] На третьем этапе степень обогащения кислородом может быть увеличена в пределах диапазона, где температура T_f горения и температура T_top верхней части печи соответственно удовлетворяют следующему выражению (4) и вышеуказанному выражению (1).

T_f≤T_fmax (4),

где в выражении (4) T_fmax является заданной температурой, которая устанавливается в пределах диапазона, равного или выше 2300°C.

[0019] На четвертом этапе определяют, удовлетворяет ли кажущаяся скорость u печного газа вышеуказанному выражению (2), и если кажущаяся скорость u печного газа не удовлетворяет вышеуказанному выражению (2), расход вдуваемого обогащенного кислородом воздуха может быть уменьшена так, что кажущаяся скорость u печного газа удовлетворяет вышеуказанному выражению (2). При таком управлении производительность может быть дополнительно увеличена с поддержкой достаточно стабильной эксплуатации доменной печи.

[0020] При выполнении первого этапа, второго этапа, третьего этапа и четвертого этапа в этом порядке, например, чрезмерное увеличение температуры T_f горения в фурме и чрезмерное уменьшение температуры T_top верхней части печи могут быть исключены, посредством чего стабильная работа доменной печи может в достаточной степени поддерживаться. В дополнение, так как возможно уменьшение расхода кокса и увеличение скорости потока обогащенного кислородом воздуха при исключении чрезмерного увеличения кажущейся скорости u печного газа, уменьшение расхода кокса и улучшение производительности могут быть одновременно достигнуты на высоком уровне.

[0021] После четвертого этапа, если кажущаяся скорость u печного газа удовлетворяет следующему выражению (7), или если температура T_top верхней части печи удовлетворяет следующему выражению (8), следующая операция может быть выполнена, если необходимо. Конкретно, расход вдуваемого обогащенного кислородом воздуха может быть увеличена, и далее первый этап, второй этап, третий этап и четвертый этап могут быть повторно выполнены. Эта операция позволяет в достаточной степени использовать емкость доменной печи и дополнительно увеличивать производительность.

u<u_max (7)

T_top>T_topmin (8)

[0022] На втором этапе расход вдуваемого пылевидного угля может регулироваться в пределах диапазона, превышающего 130 кг/т расплавленного чугуна. Вдувание пылевидного угля в пределах этого диапазона позволяет дополнительное увеличение производительности с поддержкой стабильной эксплуатации доменной печи.

[0023] Расход загружаемого частично восстановленного железа может регулироваться в пределах диапазона 100-600 кг/т расплавленного чугуна или может регулироваться в пределах диапазона 100-300 кг/т расплавленного чугуна. Загрузка частично восстановленного железа в пределах этого диапазона позволяет дополнительное увеличение производительности с поддержкой стабильной эксплуатации доменной печи.

[0024] На третьем этапе степень обогащения кислородом может регулироваться в пределах диапазона, превышающего 8% и равного или ниже 16%. Регулирование степени обогащения кислородом в пределах этого диапазона позволяет дополнительное увеличение производительности с поддержкой стабильной эксплуатации доменной печи.

[0025] Настоящее изобретение обеспечивает способ эксплуатации доменной печи, в котором уменьшено количество железооксидного сырьевого материала для получения расплавленного чугуна путем загрузки железооксидного сырьевого материала, кокса и частично восстановленного железа из верхней части печи доменной печи, а также вдувания пылевидного угля и обогащенного кислородом воздуха из фурмы доменной печи. В этом способе, когда степень обогащения кислородом обогащенного кислородом воздуха определена как x (%), и расход вдуваемого пылевидного угля на тонну расплавленного чугуна определена как y (кг/т), x и y удовлетворяют следующим выражениям (9) и (10):

25x-175<y<31x+31 (9)

y>130 (10)

[0026] В способе эксплуатации доменной печи настоящего изобретения расход вдуваемого пылевидного угля регулируется настолько высоко, чтобы превышать 130 кг/т с частично загружаемым восстановленным железом. Это регулирование позволяет уменьшать расход кокса и увеличивать расход вдуваемого обогащенного кислородом воздуха. Расход вдуваемого пылевидного угля регулируется в пределах заданного диапазона в зависимости от степени обогащения кислородом, то есть диапазона, удовлетворяющего выражению (9). Таким образом, работа доменной печи может стабильно поддерживаться.

[0027] Содержание углерода частично восстановленного железа может быть 2,3-5,9% по массе, например. Это содержание позволяет уменьшение расхода топлива доменной печи. Процент частично восстановленного железа, имеющего диаметр частиц, меньший пяти миллиметров, во всем частично восстановленном железе, загружаемом в доменную печь, может быть равен или ниже 10% по массе. Прочность на раздавливание частично восстановленного железа, загружаемого в доменную печь, может быть равна или выше 30 кг/см². Эти условия позволяют поддерживать стабильную работу на более высоком уровне.

[0028] Настоящее изобретение также обеспечивает способ производства расплавленного чугуна, в котором расплавленный чугун изготавливается на основе вышеописанного способа эксплуатации доменной печи. Путем способа производства расплавленного чугуна расплавленный чугун может быть произведен при высокой производительности с поддержкой стабильной эксплуатации доменной печи.

Полезные эффекты изобретения

[0029] С помощью настоящего изобретения может быть обеспечен способ эксплуатации доменной печи, который делает возможным достаточное увеличение производительности при поддержке стабильной эксплуатации доменной печи. В дополнение с помощью настоящего изобретения может быть обеспечен способ производства расплавленного чугуна, который делает возможным достаточное увеличение производительности при поддержке стабильной эксплуатации доменной печи.

Краткое описание чертежей

[0030] [Фиг. 1] Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее один пример доменной печи, к которой применяется способ эксплуатации доменной печи настоящего изобретения.

[Фиг. 2] Фиг. 2 представляет собой вид спереди устройства измерения для измерения прочности на раздавливание частично восстановленного железа.

[Фиг. 3] Фиг. 3 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую вариант выполнения способа эксплуатации доменной печи настоящего изобретения.

[Фиг. 4] Фиг. 4 представляет собой график, иллюстрирующий отношение между степенями обогащения кислородом и расходами пылевидного угля примеров 1-6 и сравнительных примеров 1-3.

[Фиг. 5] Фиг. 5 представляет собой график, иллюстрирующий отношения содержаний металлического железа в сопоставлении с темпами увеличения производительности и темпами уменьшения расхода кокса примеров 7-9 и сравнительных примеров 5-7 относительно сравнительного примера 4.

Описание вариантов выполнения

[0031] Предпочтительные варианты выполнения настоящего изобретения далее будут описаны со ссылкой на чертежи в некоторых случаях. На соответственных чертежах одинаковые ссылочные позиции относятся к одинаковым или подобным элементам, и повторные пояснения опущены.

[0032] Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение, иллюстрирующее один пример доменной печи, к которой применяется способ эксплуатации доменной печи по настоящему изобретению. Сырьевой материал загружается из верхней части 10 печи (колошник) доменной печи 100 в доменную печь 100. Сырьевой материал содержит железооксидный сырьевой материал, кокс и частично восстановленное железо. Сырьевой материал может содержать известняк, например, при необходимости. В качестве железооксидного сырьевого материала могут использоваться различные материалы, отличные от частично восстановленного железа, и их примеры включают кусковую руду, агломерированную руду и окатыши, получаемые из железной руды.

[0033] Частично восстановленное железо представляет собой железо, которое получается путем частичного восстановления оксида железа. Степень металлизации частично восстановленного железа представляет собой весовое отношение металлического железа, содержащегося в частично восстановленном железе. Степень металлизации может быть вычислена по следующей формуле. Содержание (M. Fe) металлического железа и общее содержание (T. Fe) железа в частично восстановленном железе могут быть измерены путем традиционного количественного анализа.

Степень металлизации (%) = [(содержание металлического железа в частично восстановленном железе)/(общее содержание железа в частично восстановленном железе)] x 100

[0034] Степень металлизации частично восстановленного железа настоящего варианта выполнения может быть 50-94% или может быть 65-85%, например. Если степень металлизации становится слишком низкой, реакция восстановления частично восстановленного железа поддерживается в доменной печи 100, и соответственно температура в печи имеет тенденцию к уменьшению, и расход кокса имеет тенденцию к увеличению. Для сравнения, если степень металлизации становится слишком высокой, требуется время для предварительного восстановления при производстве частично восстановленного железа, и соответственно стоимость сырьевого материала имеет тенденцию к увеличению.

[0035] Частично восстановленное железо может быть получено, например, путем прямого восстановления оксида железа восстанавливающим газом, содержащим водород и/или монооксид углерода. Частично восстановленное железо может быть обработано в горячем состоянии в агломерированную форму. Это железо называется горячебрикетированным железом (HBI). Частично восстановленное железо, получаемое на установке прямого восстановления железа, легко повторно окисляется во время хранения или транспортировки. Причина состоит в том, что железо, содержащееся в частично восстановленном железе, вступает в реакцию и связывается с кислородом воздуха.

[0036] Если железо (Fe), содержащееся в частично восстановленном железе, существует в виде карбида железа (Fe_xC, x=2-3), повторное окисление частично восстановленного железа может быть предотвращено. Например, если половина железа (Fe) в частично восстановленном железе существует в виде Fe₃C, повторное окисление частично восстановленного железа может быть в достаточной степени предотвращено. В этом случае содержание углерода в частично восстановленном железе составляет около 2,3% по массе при степени металлизации 94%. Если все количество железа (Fe) в частично восстановленном железе существует в виде Fe₃C, содержание углерода в частично восстановленном железе составляет около 4,6% по массе при степени металлизации 94%.

[0037] Например, все количество железа (Fe) в частично восстановленном железе существует в виде Fe₂C, содержание углерода в частично восстановленном железе составляет около 5,9% по массе при степени металлизации 94%. Таким образом, содержание углерода в частично восстановленном железе может быть 2,3-5,9% по массе. Когда содержание углерода в частично восстановленном железе ниже 2,3% по массе, содержание Fe_xC уменьшается, и частично восстановленное железо вероятнее всего повторно окисляется. Когда содержание углерода в частично восстановленном железе превышает 5,6% по массе, количество свободного углерода увеличивается и прочность частично восстановленного железа имеет тенденцию к уменьшению. Частично восстановленное железо, имеющее содержание углерода 2,3-5,9% по массе, имеет достаточную прочность, а также имеет высокое содержание карбида железа (Fe_xC), тем самым в достаточной степени предотвращая повторное окисление. Таким образом, такое частично восстановленное железо может быть использовано в качестве сырьевого материала для загрузки в доменную печь 100 без агломерирования. Это исключает необходимость в установке для обработки частично восстановленного железа в HBI, тем самым уменьшая стоимость установки и стоимость обслуживания для установки.

[0038] Содержание углерода в частично восстановленном железе может быть измерено согласно JIS 1211-2 (Iron and steel - Determination of carbon content - Part 2: Gas volumetric method after combustion), например.

[0039] Когда частично восстановленное железо, содержащее углерод, загружается в качестве сырьевого материала в доменную печь 100, углерод в частично восстановленном железе действует в качестве восстановителя в доменной печи 100. Это действие позволяет уменьшать расход топлива доменной печи 100. Примеры способа преобразования железа (Fe) в частично восстановленном железе в карбид железа (Fe_xC) включают способ восстановления оксида железа восстанавливающим газом, содержащим метан (CH₄), например. В этом способе, Fe_xC может быть получен путем реакции по формуле (I). Содержание Fe_xC может регулироваться путем управления скоростями реакций по формулам (I) и (II). Например, изменяя содержание воды в восстанавливающем газе, для регулирования скорости реакции реформинга метана по формуле (II), скорость реакции по формуле (I) может регулироваться.

[0040] xFe+CH₄→Fe_xC+2H₂ (I)

CH₄+H₂O→CO+3H₂ (II)

В вышеуказанной формуле (I) x представляет собой численное значение 2,5-3.

[0041] Частично восстановленное железо, которое не агломерировано, имеет тенденцию к тому, чтобы иметь меньший размер частиц, а также иметь меньшую прочность, чем частично восстановленное железо (HBI), которое агломерировано. Для сравнения, железооксидный сырьевой материал, используемый для доменной печи 100, предпочтительно имеет заданный размер частиц и заданную прочность с точки зрения дополнительного улучшения стабильности эксплуатации. В результате моделирования эксплуатации доменной печи 100 процент железооксидного сырьевого материала, имеющего диаметр частиц, меньший пяти миллиметров, во всем железооксидном сырьевом материале, загружаемом в доменную печь 100, может быть равен или ниже 10% по массе. Используя железооксидный сырьевой материал, имеющий такое распределение диаметра частиц, газопроницаемость в доменной печи 100 становится предпочтительной, и, таким образом, стабильность эксплуатации может быть дополнительно улучшена. С учетом такого факта также для частично восстановленного железа, загружаемого в доменную печь 100, подобно железооксидному сырьевому материалу, процент частично восстановленного железа, имеющего диаметр частиц, меньший пяти миллиметров, во всем частично восстановленном железе, загружаемом в доменную печь 100, может быть равен или ниже 10% по массе.

[0042] Диаметры частиц железооксидного сырьевого материала и частично восстановленного железа в представленном описании могут быть измерены согласно JIS M 8700:2013 «particle size analysis». Конкретно, грохочение выполняется с помощью сита, имеющего размер отверстия пять миллиметров, и массовое процентное содержание образцов, которые прошли через сито, относительно всех образцов может быть использовано в качестве процентного содержания образцов, имеющих диаметр частиц, меньший пяти миллиметров.

[0043] Перед загрузкой в доменную печь 100 сырьевой материал, например, частично восстановленное железо, загружаемое в доменную печь 100, подвергается воздействию из-за падения в соединениях конвейера. С точки зрения предотвращения в достаточной степени раздавливания из-за этого воздействия, частично восстановленное железо может иметь прочность на раздавливание, равную или выше 30 кг/см². Эта прочность достаточно выше, чем максимальное значение напряжения, которому частично восстановленное железо подвергается в доменной печи 100. Таким образом, прочность на раздавливание частично восстановленного железа, загружаемого в доменную печь 100, может быть равна или выше 30 кг/см². Прочность на раздавливание частично восстановленного железа может быть установлена равной или выше 30 кг/см² путем регулирования содержания углерода в частично восстановленном железе. Содержание углерода в частично восстановленном железе может регулироваться путем управления содержанием воды в восстанавливающем газе.

[0044] Прочность на раздавливание в представленном описании измеряется по следующей процедуре, используя устройство 60 измерения, изображенное на Фиг. 2. В устройстве 60 измерения на Фиг. 2 образец 66, который является элементом для измерения, устанавливается на подвижной пластине 64, установленной на гидравлическом подъемнике 62, который может измерять давление сжатия. Цилиндр гидравлического подъемника 62 выдвигается вверх для перемещения подвижной пластины 64 вверх. Соответственно, образец 66 размещен между подвижной пластиной 64 и неподвижной пластиной 68, которая закреплена над подвижной пластиной 64. Нагрузка прикладывается к образцу 66, и образец 66 в результате раздавливается. Из нагрузки во время раздавливания получается прочность на раздавливание.

[0045] Из фурм 12, обеспеченных на нижнем участке доменной печи 100, обогащенный кислородом воздух вдувается в качестве горячего воздуха в печь. Обогащенный кислородом воздух может быть получен путем смешивания воздуха и кислорода. Степень обогащения кислородом может регулироваться путем изменения степени смешивания воздуха и кислорода. Пылевидный уголь вдувается из фурм 12 в доменную печь 100 вместе с обогащенным кислородом воздухом.

[0046] В доменной печи 100, при восстановлении железооксидного сырьевого материала и частично восстановленного железа, получается расплавленный чугун. Расплавленный чугун выпускается из выпускного отверстия 14 наружу печи. Чушковый чугун, например, получается охлаждением получаемого таким образом расплавленного чугуна. По способу эксплуатации доменной печи настоящего варианта выполнения может быть достигнута производительность, например, 2,51-3,65 т/(сут⋅м³), конкретнее, 3-3,65 т/(сут⋅м³). Производительность представляет собой вес (т) расплавленного чугуна, полученного за сутки с кубических метров внутреннего объема доменной печи 100. Внутренний объем доменной печи 100 составляет 1500-3000 м³, например.

[0047] Фиг. 3 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую процедуру способа эксплуатации доменной печи настоящего варианта выполнения. На Фиг. 3 T_top и T_f представляют собой температуру газа (температуру верхней части печи) в верхней части печи доменной печи 100 и температуру горения в фурмах 12 соответственно. В доменной печи 100 выполняется отношение T_top<T_f, и T_f обычно является максимальной температурой внутри доменной печи 100. T_f обычно составляет 2200-2400°C. Верхний предел (T_fmax) T_f может быть установлен равным или выше 2300°C или может быть установлен между 2300 и 2400°C, например, с точки зрения удовлетворения и стабильной эксплуатации доменной печи 100 и более высокой производительности на более высоком уровне.

[0048] T_top обычно является минимальной температурой внутри доменной печи 100. T_top обычно составляет 100-200°C, например. T_top должна быть установлена в пределах заданного температурного диапазона в верхней части внутри печи с точки зрения восстановления соответствующим образом железооксидного сырьевого материала для стабилизации эксплуатации доменной печи 100. Верхний предел (T_topmax) T_top может быть установлен равным или выше 180°C или может быть установлен между 180 и 200°C. Нижний предел (T_topmin) T_top может быть установлен равным или ниже 120°C или может быть установлен между 100 и 120°C.

[0049] На Фиг. 3, x представляет собой степень обогащения кислородом (единица измерения: %) обогащенного кислородом воздуха. PC представляет собой расход вдуваемого пылевидного угля на тонну (единица измерения: кг/т) расплавленного чугуна, вдуваемого из фурм 12. CR представляет собой расход кокса (вес кокса, загружаемого на тонну расплавленного чугуна, единица измерения: кг/т). С точки зрения уменьшения стоимости сырьевого материала предпочтительно снижать расход кокса.

[0050] На Фиг. 3 BV представляет собой скорость потока (единица измерения: норм. куб. м/мин) обогащенного кислородом воздуха, подаваемого в печь из фурм 12, u представляет собой кажущуюся скорость печного газа (единица измерения: м/с), и u может быть получена по следующей формуле

u (м/с) = [объемная скорость потока (м³/с) печного газа]/[площадь поперечного сечения (м²) доменной печи 100 в расширяющемся участке].

[0051] С точки зрения ровного протекания реакции восстановления внутри доменной печи 100, u составляет 100-150 м/мин, например. Верхний предел (u_max) u обычно составляет около 100-150 м/мин, который представляет собой максимальную кажущуюся скорость печного газа, при которой зависание, заливка или псевдоожижение не возникают в доменной печи, и u_max может быть установлена между 140-150 м/мин, например.

[0052] На основе блок-схемы на Фиг. 3 будет подробно описан способ эксплуатации доменной печи. Для начала железооксидный сырьевой материал, кокс и частично восстановленное железо загружают в верхней части печи доменной печи 100. Для одной тонны расплавленного чугуна, например, загружают 1100-1600 кг железооксидного сырьевого материала, 200-400 кг кокса и 100-600 кг частично восстановленного железа. Загружая железооксидный сырьевой материал, кокс и частично восстановленное железо в таком массовом отношении, дальнейшая стабильная работа может быть выполнена при более низких затратах на сырьевой материал.

[0053] Загружаемое количество частично восстановленного железа составляет 100-600 кг, например, и может составлять 100-300 кг/т расплавленного чугуна. Загружая частично восстановленное железо в таком диапазоне, производительность может быть в достаточной степени увеличена при более низких затратах на сырьевой материал. Содержание металлического железа, содержащегося в частично восстановленном железе, загружаемом в доменную печь 100, составляет 75-79% по массе, например.

[0054] Когда загрузка частично восстановленного железа начинается или загружаемое количество частично восстановленного железа увеличивается, загружаемое количество оксида железа может быть уменьшено в соответствии с увеличением загружаемого количества частично восстановленного железа. Так как загружаемое количество оксида железа уменьшается, количество оксида железа, которое подвергается реакции восстановления, уменьшается так, что количество тепла, необходимое для реакции восстановления, становится излишним. Соответственно, температура в печи доменной печи 100 увеличивается, и T_top также увеличивается в то же время. Вследствие этого CR может быть уменьшен. Далее, в то время как T_top находится под контролем так, чтобы постоянно удовлетворять следующему выражению (1), CR уменьшается на небольшую величину (S1, первый этап). Например, CR может быть уменьшен на один кг/т расплавленного чугуна. Выражение «находится под контролем» здесь указывает на то, что значение T_top всегда или периодически измеряется, и некоторые измерения могут быть немедленно приняты, когда T_top близка к отклонению от целевого диапазона, представленного выражением (1). Например, когда T_top близка к отклонению от целевого диапазона, работа по уменьшению CR может быть приостановлена или остановлена. Описанное далее выражение «находится под контролем» для каждой температуры и скорости определяется подобным образом.

T_top≥T_topmin (1)

[0055] После того, как CR уменьшается на первом этапе, кажущаяся скорость u печного газа уменьшается, а также температура в печи доменной печи 100 уменьшается так, что T_top уменьшается. Далее в то время как u и T_top находятся под контролем так, чтобы удовлетворять следующим выражениям (2) и (3), PC увеличивается (S2, второй этап). Предпочтительно увеличивать PC малыми приращениями. При работе здесь PC может быть увеличена на один кг/т расплавленного чугуна,

u≤u _max (2)

T_top≤T_topmax (5)

[0056] После того, как PC увеличена на втором этапе, имеется тенденция того, что T_f уменьшается и T_top увеличивается, и, таким образом, степень х обогащения кислородом обогащенного кислородом воздуха может быть увеличена. Далее степень x обогащения кислородом увеличивается (S3). Далее определяется, удовлетворено ли выражение T_f=T_fmax (S4). Если выражение T_f=T_fmax не удовлетворено, определяется, удовлетворено ли выражение T_top=T_topmin (S5). Таким образом, в то время как T_f и T_top находятся под контролем так, чтобы удовлетворять выражению (4), приведенному ниже, и вышеприведенному выражению (1), степень х обогащения кислородом обогащенного кислородом воздуха увеличивается, пока не будет определено удовлетворение выражению T_f=T_fmax и/или T_top=T_topmin (третий этап).

[0057] На третьем этапе предпочтительно увеличивать степень х обогащения кислородом малыми приращениями. Степень х обогащения кислородом может быть увеличена на 0,1% каждый раз, например. Степень х обогащения кислородом равна или выше 6%, например, и может превышать 8% и быть равной или ниже 16%. Степень х обогащения кислородом в представленном описании представляет собой разницу между концентрациями кислорода (вещества по объему) обогащенного кислородом воздуха и атмосферы при стандартных условиях (25°C, 10⁵ Па). На Фиг. 3 после определения того, что выражение T_f=T_fmax не удовлетворено на этапе S4, определяется, удовлетворено ли выражение T_top=T_topmin на этапе S5.

Однако порядок определения не ограничивается этим. Например, после определения того, что выражение T_top=T_topmin не удовлетворено, может быть определено, удовлетворяется ли выражение T_f=T_fmax.

T_f≤T_fmax (4)

[0058] После того, как степень х обогащения кислородом увеличивается на третьем этапе, вместе с увеличением T_f и уменьшением в T_top увеличивается u. Далее определяется, удовлетворяет ли u вышеуказанному выражению (2) (S6). С помощью этого определения определяется, необходимо ли регулирование скорости вдувания обогащенного кислородом воздуха. Если определено, что u не удовлетворяет вышеуказанному выражению (2), Расход BV вдувания потока обогащенного кислородом воздуха уменьшается (S7). Таким образом, регулирование выполняется так, что u удовлетворяет вышеуказанному выражению (2) (четвертый этап).

[0059] Далее определяется, удовлетворено ли выражение T_top = T_topmax (S8). Если выражение T_top=T_topmax не удовлетворено, определяется, удовлетворено ли выражение u=u_max (S9). Если определено, что выражение u = u_max не удовлетворено на этапе S9, второй этап, третий этап и четвертый этап, описанные выше, выполняются снова. Таким образом, пока выражение u=u_max и/или T_top=T_topmax не будет удовлетворено, каждый этап из второго этапа, третьего этапа и четвертого этапа, описанных выше, повторно выполняется, посредством чего PC увеличивается. Вследствие этого вместе с увеличением PC степень х обогащения кислородом может быть увеличена. Степень х обогащения кислородом может быть равна или выше 6% или может превышать 8% и быть равной или ниже 16%. Когда степень х обогащения кислородом увеличивается, процентное содержание кислорода в обогащенном кислородом воздухе увеличивается. Путем этого увеличения степень реакции, которая протекает за единицу времени внутри доменной печи 100, увеличивается так, что производительность увеличивается.

[0060] Когда PC увеличивается путем повторного выполнения каждого этапа из второго этапа, третьего этапа и четвертого этапа, u также имеет тенденцию к увеличению. После завершения четвертого этапа, если определено, что выражение T_top=T_topmax удовлетворено на этапе S8, определяется, удовлетворяет ли u следующему выражению (7) (S10). Если определено, что u удовлетворяет следующему выражению (7) на этапе S10, расход BV вдувания потока обогащенного кислородом воздуха увеличивается, пока выражение u=u_max не будет удовлетворено (S11). Путем этого увеличения u может регулироваться так, чтобы удовлетворять выражению u=u_max (пятый этап).

u<u_max (7)

[0061] После этого, если CR может быть дополнительно уменьшен, последовательность этапов из первого этапа, второго этапа, третьего этапа и четвертого этапа или последовательность из этапов, в которой пятый этап дополнительно добавлен к этим этапам, может быть повторно выполнена. Если определено, что выражение u=u_max удовлетворено на этапе S9, дополнительно определяется, удовлетворяет ли T_top выражению T_top=T_topmin (S12). В результате, если определено, что и u=u_max и T_top удовлетворяет выражению T_top=T_topmin на этапах S9 и S12, процедура по блок-схеме, изображенной на Фиг. 3, завершается. Таким образом, производительность может быть увеличена.

[0062] Если определено, что u удовлетворяет вышеуказанному выражению (7) на этапе S10, после этого BV увеличивается, пока не будет удовлетворено выражение u=u_max на этапе S11, может быть сложным уменьшение CR в зависимости от температурных условий (условий в печи) в доменной печи 100. В таком случае или если значение CR уже достигло целевого значения, последовательность этапов может быть завершена после увеличения BV на этапе S11.

[0063] Пылевидный уголь действует в качестве восстановителя внутри доменной печи 100 и может заменять кокс. Таким образом, когда PC увеличивается, CR может быть дополнительно уменьшен. Предпочтительно регулирование CR таким образом, что количество восстановленного оксида железа и количество кокса, необходимого для поддержания температуры в печи доменной печи 100, может быть обеспечено. После вышеописанного четвертого этапа, если определено, что u удовлетворяет вышеуказанному выражению (7) и/или если T_top удовлетворяет следующему выражению (8), CR может быть дополнительно уменьшен.

T_top>T_topmin (8)

[0064] Каждый этап из первого этапа, второго этапа, третьего этапа, четвертого этапа и пятого этапа, описанных выше, может быть повторно выполнен, пока T_top не будет удовлетворять выражению T_top=T_topmin и u не будет удовлетворять выражению u=u_max. Альтернативно, каждый этап из первого этапа, второго этапа, третьего этапа, четвертого этапа и пятого этапа, описанных выше, может быть повторно выполнен, пока не будет определено, что CR не может быть дополнительно уменьшен.

[0065] Когда доменная печь 100 работает на основе CR, PC, x и BV, определенных с помощью вышеописанной процедуры, возможно достаточное увеличение производительность, а также уменьшение расхода кокса в стабильном рабочем состоянии.

[0066] Выполняя этапы, обозначенные на блок-схеме на Фиг. 3, доменная печь 100 может работать в следующих условиях. Конкретно, когда степень обогащения кислородом обогащенного кислородом воздуха определена как x (%), и расход вдуваемого пылевидного угля на тонну расплавленного чугуна определена как y (кг/т), x и y удовлетворяют следующим выражениям (9) и (10).

[0067] 25x-175<y<31x+31 (9)

y>130 (10)

[0068] Когда расход y пылевидного угля равен или ниже «25x–175», происходит эффект, при котором T_top уменьшается, или эффект, при котором T_f увеличивается, создавая трудности для поддержки стабильной работы доменной печи. Когда расход y пылевидного угля равен или выше «31x+31», происходит эффект, при котором T_top увеличивается, эффект, при котором u увеличивается, и/или эффект, при котором расход воздуха уменьшается, например. Такие эффекты создают трудности для поддержки стабильной эксплуатации доменной печи.

[0069] С точки зрения уменьшения расхода кокса и увеличения производительности, расход y пылевидного угля находится в пределах диапазона, превышающего 130 кг/т, например, и может быть в пределах диапазона, превышающего 175 кг/т. Расход y пылевидного угля может быть равен или ниже 250 кг/т с точки зрения поддержки дальнейшей стабильной эксплуатации. С точки зрения дополнительного увеличения производительности степень x обогащения кислородом может быть равна или выше 6%, например, или может быть в пределах диапазона, превышающего 8%. Степень x обогащения кислородом равна или ниже 16%, например, с точки зрения уменьшения стоимости кислорода.

[0070] С точки зрения дополнительного увеличения производительности загружаемое количество частично восстановленного железа в доменную печь 100 равно или больше 100 кг/т расплавленного чугуна. Однако с точки зрения уменьшения стоимости сырьевого материала загружаемое количество частично восстановленного железа в доменную печь 100 равно или меньше 600 кг/т расплавленного чугуна.

[0071] Как описано выше, выполняя способ эксплуатации доменной печи 100, расплавленный чугун может быть произведен с высокой производительностью. В связи с этим способ эксплуатации доменной печи настоящего варианта выполнения рассматривается в качестве способа производства расплавленного чугуна, который делает возможным стабильное производство расплавленного чугуна с высокой производительностью.

[0072] Предпочтительные варианты выполнения настоящего изобретения были описаны выше, но настоящее изобретение не ограничивается вышеописанными вариантами выполнения. Например, соответственные этапы S1-S5 не обязательно должны повторно выполняться, и могут быть выполнены только однажды. Более того, соответственные этапы S1-S5 могут быть последовательно выполнены или могут быть выполнены с перерывами.

ПРИМЕРЫ

[0073] Настоящее изобретение будет описано более подробно далее со ссылкой на примеры и сравнительные примеры. Однако настоящее изобретение не ограничивается следующими примерами.

[0074] Пример 1

В доменную печь (внутренний объем: 1600 м³), которая изображена на Фиг. 1, были загружены железооксидный сырьевой материал и кокс, а также обогащенный кислородом воздух и пылевидный уголь вдувались через фурмы для производства расплавленного чугуна. Далее частично восстановленное железо (степень металлизации: 82%, содержание углерода: 3,5%) было загружено при расходе 100 кг/т, и эксплуатация, изображенная на Фиг. 3, была выполнена для получения рабочих условий, при которых доменная печь может стабильно работать. Результаты приведены на Фиг. 4. В примере 1 из некоторых рабочих условий, приведенных на Фиг. 4, при рабочем условии степени х обогащения кислородом: 13,2%, и расходе у пылевидного угля: 238 кг/т, может быть достигнута производительность 2,87 т/(сут⋅м³).

[0075] Пример 2

Рабочие условия, при которых доменная печь может стабильно работать, были получены тем же способом, как в примере 1, за исключением установки загружаемого количества частично восстановленного железа в 200 кг/т. Результаты приведены на Фиг. 4. В примере 2 из некоторых рабочих условий, приведенных на Фиг. 4, при рабочем условии степени х обогащения кислородом: 16%, и расходе у пылевидного угля: 237 кг/т, может быть достигнута производительность 2,94 т/(сут⋅м³).

[0076] Пример 3

Рабочие условия, при которых доменная печь может стабильно работать, были получены тем же способом, как в примере 1, за исключением установки загружаемого количества частично восстановленного железа в 300 кг/т. Результаты приведены на Фиг. 4. В примере 3 из некоторых рабочих условий, приведенных на Фиг. 4, при рабочем условии степени х обогащения кислородом: 16%, и расходе у пылевидного угля: 225 кг/т, может быть достигнута производительность 3,09 т/(сут⋅м³).

[0077] Пример 4

Рабочие условия, при которых доменная печь может стабильно работать, были получены тем же способом, как в примере 1, за исключением установки загружаемого количества частично восстановленного железа в 400 кг/т. Результаты приведены на Фиг. 4. В примере 4 из некоторых рабочих условий, приведенных на Фиг. 4, при рабочем условии степени х обогащения кислородом: 14%, и расходе у пылевидного угля: 210 кг/т, может быть достигнута производительность 3,25 т/(сут⋅м³).

[0078] Пример 5

Рабочие условия, при которых доменная печь может стабильно работать, были получены тем же способом, как в примере 1, за исключением установки загружаемого количества частично восстановленного железа в 500 кг/т. Результаты приведены на Фиг. 4. В примере 5 из некоторых рабочих условий, приведенных на Фиг. 4, при рабочем условии степени х обогащения кислородом: 14%, и расходе у пылевидного угля: 198 кг/т, может быть достигнута производительность 3,44 т/(сут⋅м³).

[0079] Пример 6

Рабочие условия, при которых доменная печь может стабильно работать, были получены тем же способом, как в примере 1, за исключением установки загружаемого количества частично восстановленного железа в 600 кг/т. Результаты приведены на Фиг. 4. В примере 6 из некоторых рабочих условий, приведенных на Фиг. 4, при рабочем условии степени х обогащения кислородом: 14%, и расходе у пылевидного угля: 190 кг/т, может быть достигнута производительность 3,63 т/(сут⋅м³).

[0080] Сравнительный пример 1

Загружаемое количество частично восстановленного железа было установлено в 400 кг/т, и доменная печь работала с расходом пылевидного угля и степенью обогащения кислородом, поддерживаемыми при постоянных значениях, без выполнения эксплуатации, изображенной на Фиг. 3. Доменная печь стабильно работала при степени х обогащения кислородом в диапазоне от 3,2% до 7,8%, но производительность была 2,19-2,38 т/(сут⋅м³).

[0081] Сравнительный пример 2

В доменную печь (внутренний объем: 1600 м³), которая изображена на Фиг. 1, были загружены железооксидный сырьевой материал и кокс, а также обогащенный кислородом воздух и пылевидный уголь были вдуты из фурм для производства расплавленного чугуна. Далее то же частично восстановленное железо, которое используется в примере 1, было загружено, и доменная печь работала с регулируемыми степенью обогащения кислородом и расходом пылевидного угля. В сравнительном примере 2 степень х обогащения кислородом и расход у пылевидного угля были отрегулированы на значения, приведенные на Фиг. 4, и была предпринята попытка по выполнению процедуры, обозначенной на блок-схеме, изображенной на Фиг. 3. Однако температура (T_top) верхней части печи, кажущаяся скорость (u) печного газа, температура (T_f) горения в фурме или расход воздуха были отклонены от диапазона для поддержки стабильного состояния так, что стабильная работа не могла быть выполнена. В сравнительном примере 2 загружаемое количество частично восстановленного железа было установлено в 200-600 кг/т.

[0082] Сравнительный пример 3

Доменная печь работала по тому же способу, как в примере 1, за исключением того, что частично восстановленное железо не было загружено. Результаты приведены на Фиг. 4. Хотя доменная печь работала стабильно, степень обогащения кислородом не могла быть увеличена.

[0083] Как изображено на Фиг. 4, в области, удовлетворяющей выражению y>130 между линией A (y=31x+31) и линией B (y=25x-175), было подтверждено, что стабильная работа может поддерживаться. Все из y=130, линии A и линии B соответствуют линиям границ, которые разделяют точки данных между примерами и сравнительными примерами. Конкретно, при условии, что степень обогащения кислородом обогащенного кислородом воздуха определена как x (%), и расход пылевидного угля определен как y (кг/т), когда x и y удовлетворяют вышеуказанным выражениям (5) и (6), стабильная работа доменной печи может поддерживаться.

[0084] Сравнительный пример 4

В доменную печь (внутренний объем: 1600 м³), которая изображена на Фиг. 1, были загружены железооксидный сырьевой материал и кокс, также обогащенный кислородом воздух и пылевидный уголь были вдуты из фурм, и доменная печь работала для производства расплавленного чугуна. Далее частично восстановленное железо не было загружено, и степень обогащения кислородом и расход пылевидного угля были установлены постоянными. Рабочие условия и результаты производительности и расход кокса приведены в таблице 1.

[0085] Сравнительные примеры 5-7

Доменная печь работала для производства расплавленного чугуна по тому же способу, как в сравнительном примере 4, за исключением того, что частично восстановленное железо такое же, которое используется в примере 1, было загружено в количествах, приведенных в таблице 1. Степень обогащения кислородом и расход пылевидного угля были установлены постоянными подобно сравнительному примеру 4. Рабочие условия и результаты производительности и расход кокса приведены в таблице 1.

[0086] Сравнительные примеры 7-9

Частично восстановленное железо такое же, которое используется в примере 1, было загружено в количествах, приведенных в таблице 1, и процедура, обозначенная на блок-схеме на Фиг. 3, была выполнена. Степень обогащения кислородом и расход пылевидного угля после того, как процедура была выполнена, приведены в таблице 1. Рабочие условия и результаты производительности и расход кокса приведены в таблице 1.

[0087] Таблица 1

Таблица 1 Сравни-тельный пример 4 Сравни-тельный пример 5 Пример 7 Сравни-тельный пример 6 Пример 8 Сравни-тельный пример 7 Пример 9 Частично восстановленное железо кг/т 0 100 100 200 200 300 300 Степень обогащения кислородом % 4,4 4,4 12 4,4 12 4,4 12 Расход пылевидного угля кг/т 126 126 240 126 230 126 220 Производительность т/(сут⋅м³) 2,23 2,33 2,75 2,46 2,87 2,59 3,02 Расход кокса кг/т 407,2 379,7 278,7 351,2 261,2 322,7 242,7

[0088] Как приведено в таблице 1, было подтверждено, что производительность может быть увеличена и расход кокса может быть уменьшен, в примерах 7-9, в которых частично восстановленное железо было загружено и процедура, обозначенная в блок-схеме на Фиг. 3, была выполнена. В дополнение стабильная работа может поддерживаться во всех примерах.

[0089] Фиг. 5 представляет собой график, построенный из темпов увеличения производительности и темпов уменьшения расхода кокса примеров 7-9 и сравнительных примеров 5-7 относительно сравнительного примера 4. На Фиг. 5 символы «○» сплошной линией и пунктирной линией обозначают сравнительные примеры 5-7, и символы «●» обозначают примеры 7-9. Абсцисса на Фиг. 5 представляет собой содержание (вещества по массе) металлического железа в общем количестве железооксидного сырьевого материала и частично восстановленного железа. Из результатов на Фиг. 5 было подтверждено, что производительность может быть увеличена и расход кокса может быть уменьшен, когда содержание металлического железа увеличено, то есть когда количество частично восстановленного железа увеличено. В дополнение было подтверждено, что не только просто загрузка частично восстановленного железа, но и регулирование эксплуатации в соответствии с загружаемым количеством частично восстановленного железа позволяет стабильную работу доменной печи, а также позволяет увеличение производительности.

Промышленная применимость

[0090] C помощью настоящего изобретения может быть обеспечен способ эксплуатации доменной печи, который делает возможным достаточное увеличение производительности при поддержке стабильной эксплуатации доменной печи. В дополнение с помощью настоящего изобретения может быть обеспечен способ производства чугуна, который делает возможным достаточное увеличение производительности при поддержке стабильной эксплуатации доменной печи.

Список ссылочных позиций

[0091]

10: верхняя часть печи,

12: фурма,

14: выпускное отверстие,

60: устройство измерения,

62: гидравлический подъемник,

64: подвижная пластина,

66: образец,

68: неподвижная пластина,

100: доменная печь.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу получения расплавленного чугуна в доменной печи восстановлением железооксидного материала. Способ включает первый этап, на котором регулируют расход загружаемого кокса при контроле температуры T_top верхней части печи, второй этап, на котором регулируют расход вдуваемого пылевидного угля при контроле кажущейся скорости u печного газа и температуры T_top верхней части печи, третий этап, на котором регулируют степень обогащения кислородом обогащенного кислородом воздуха при контроле температуры T_f горения в фурме и температуры T_top верхней части печи и четвертый этап, на котором определяют необходимость регулирования расхода вдуваемого обогащенного кислородом воздуха на основе значения кажущейся скорости u печного газа. Использование изобретения обеспечивает увеличение производительности доменной печи при поддержке ее стабильной работы. 3 н. и 19 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл., 15 пр.

1. Способ получения расплавленного чугуна в доменной печи восстановлением железооксидного сырьевого материала, включающий загрузку железооксидного сырьевого материала, кокса и частично восстановленного железа через верхнюю часть доменной печи, вдувание пылевидного угля и обогащенного кислородом воздуха из фурмы доменной печи, при этом

на первом этапе регулируют расход загружаемого кокса при контроле температуры T_top верхней части печи, причем при увеличении расхода загружаемого частично восстановленного железа уменьшают расход загружаемого кокса в пределах диапазона, в котором температура T_top верхней части печи соответствует соотношению T_top≥T_topmin (1), где T_topmin - заданный нижний предел температуры верхней части печи, который устанавливают в пределах диапазона, равного или ниже 120°С,

на втором этапе регулируют расход вдуваемого пылевидного угля при контроле кажущейся скорости u печного газа и температуры T_top верхней части печи, причем расход вдуваемого пылевидного угля увеличивают в пределах диапазонов, в которых кажущаяся скорость u печного газа и температура T_top верхней части печи соответствуют следующим соотношениям u≤u_max (2), где u_max - заданная скорость печного газа, которую устанавливают в пределах диапазона 100-150 м/мин, и T_top≤T_topmax (3), где T_topmax - заданный верхний предел температуры верхней части печи, который устанавливают в пределах диапазона, равного или выше 180°С,

на третьем этапе регулируют степень обогащения кислородом обогащенного кислородом воздуха при контроле температуры T_f горения в фурме и температуры T_top верхней части печи, причем степень обогащения кислородом увеличивают в пределах диапазона, в котором температура T_top верхней части печи и температура T_f горения соответствуют вышеупомянутому соотношению (1) и следующему соотношению (4) T_f≤T_fmax (4), где T_fmax - заданная температура, которую устанавливают в пределах диапазона, равного или выше 2300°C, и

на четвертом этапе определяют необходимость регулирования расхода вдуваемого обогащенного кислородом воздуха на основе значения кажущейся скорости u печного газа, причем при несоответствии кажущейся скорости u печного газа вышеупомянутому соотношению (2), расход вдуваемого обогащенного кислородом воздуха уменьшают, пока кажущаяся скорость u печного газа не будет соответствовать вышеупомянутому соотношению (2).

2. Способ по п. 1, в котором после четвертого этапа, второй, третий и четвертый этапы повторно выполняют, пока кажущаяся скорость u печного газа не будет соответствовать следующему соотношению (5) u=u_max (5), и/или пока температура T_top верхней части печи не будет соответствовать следующему соотношению (6) T_top=T_topmin (6).

3. Способ по п. 1, в котором после четвертого этапа при соответствии кажущейся скорости u печного газа следующему соотношению u<u_max (7), расход вдуваемого обогащенного кислородом воздуха увеличивают и далее первый, второй, третий и четвертый этапы выполняют повторно.

4. Способ по п. 1, в котором после четвертого этапа при соответствии температуры T_top верхней части печи следующему соотношению T_top>T_topmin (8), первый, второй, третий и четвертый этапы выполняют повторно.

5. Способ по п. 1, в котором на третьем этапе степень обогащения кислородом обогащенного кислородом воздуха регулируют в пределах диапазона, превышающего 8% и равного или ниже 16%.

6. Способ по п. 1, в котором расход вдуваемого пылевидного угля превышает 130 кг/т расплавленного чугуна.

7. Способ по п. 1, в котором расход загружаемого частично восстановленного железа составляет 100-600 кг/т расплавленного чугуна.

8. Способ по п. 1 или 6, в котором степень обогащения кислородом регулируют в пределах диапазона, превышающего 8% и равного или ниже 16%.

9. Способ по п. 1, в котором содержание углерода в частично восстановленном железе составляет 2,3-5,9% по массе.

10. Способ по п. 1, в котором количество частично восстановленного железа, имеющего диаметр частиц, меньший 5 мм, в частично восстановленном железе, загружаемом в доменную печь, равен или ниже 10% по массе.

11. Способ по п. 1, в котором прочность на раздавливание частично восстановленного железа, загружаемого в доменную печь, равна или выше 30 кг/см².

12. Способ получения расплавленного чугуна в доменной печи восстановлением железооксидного сырьевого материала, включающий загрузку железооксидного сырьевого материала, кокса и частично восстановленного железа через верхнюю часть доменной печи, вдувание пылевидного угля и обогащенного кислородом воздуха из фурмы доменной печи, при этом степень обогащения кислородом обогащенного кислородом воздуха (x (%)) и расход вдуваемого пылевидного угля на тонну расплавленного чугуна (y (кг/т)) соответствуют следующим соотношениям 25x-175<y<31x+31 (9), y>130 (10).

13. Способ по п. 12, в котором расход загружаемого частично восстановленного железа составляет 100-600 кг/т расплавленного чугуна.

14. Способ по п. 12 или 13, в котором степень обогащения кислородом регулируют в пределах диапазона, превышающего 8% и равного или ниже 16%.

15. Способ по п. 12 или 13, в котором содержание углерода частично восстановленного железа составляет 2,3-5,9% по массе.

16. Способ по п. 12 или 13, в котором количество частично восстановленного железа, имеющего диаметр частиц, меньший 5 мм, во всем частично восстановленном железе, загружаемом в доменную печь, равно или ниже 10% по массе.

17. Способ по п. 12 или 13, в котором прочность на раздавливание частично восстановленного железа, загружаемого в доменную печь, равна или выше 30 кг/см².

18. Способ получения расплавленного чугуна в доменной печи восстановлением железооксидного сырьевого материала, включающий загрузку железооксидного сырьевого материала, кокса и частично восстановленного железа через верхнюю часть доменной печи, вдувание пылевидного угля и обогащенного кислородом воздуха из фурмы доменной печи, при этом на первом этапе уменьшают расход загружаемого кокса при увеличении расхода загружаемого частично восстановленного железа и при контроле температуры T_top верхней части печи так, чтобы она не была ниже заданного нижнего предела температуры T_topmin верхней части печи,

на втором этапе увеличивают расход вдуваемого пылевидного угля при контроле кажущейся скорости u печного газа и температуры T_top верхней части печи так, чтобы кажущаяся скорость u печного газа и температура T_top верхней части печи не превышали заданной скорости u_max печного газа и, соответственно, заданного верхнего предела температуры T_topmax верхней части печи,

на третьем этапе увеличивают степень обогащения кислородом обогащенного кислородом воздуха при контроле температуры T_f горения в фурме и температуры T_top верхней части печи так, чтобы температура T_top верхней части печи не была ниже заданного нижнего предела температуры T_topmin верхней части печи, а температура T_f горения в фурме не была выше заданной температуры T_fmax и

на четвертом этапе определяют необходимость регулирования расхода вдуваемого обогащенного кислородом воздуха на основе значения кажущейся скорости u печного газа, причем расход вдуваемого обогащенного кислородом воздуха уменьшают, если кажущаяся скорость u печного газа превышает заданную скорость u_max печного газа, причем после четвертого этапа:

в случае, если

i) не соблюдаются оба соотношения T_top=T_topmax и u=u_max, или

ii) соотношение T_top=T_topmax соблюдается, а оба соотношения u=u_max и u≤u_max не соблюдаются, выполняют второй, третий и четвертый этапы,

в случае, если

iii) соблюдаются соотношения T_top=T_topmax и u≤u_max, выполняют первый, второй, третий и четвертый этапы,

в случае, если

iv) не соблюдаются оба соотношения T_top=T_topmax и T_top=T_topmin и соблюдается соотношение u=u_max, или

v) соблюдаются оба соотношения T_top=T_topmax и u=u_max и не соблюдается соотношение T_top=T_topmin, выполняют первый, второй, третий и четвертый этапы.

19. Способ по п. 18, в котором заданный нижний предел температуры T_topmin верхней части печи устанавливают в пределах диапазона, равного или ниже 120°C.

20. Способ по п. 18, в котором заданную температуру T_fmax горения в фурме устанавливают в пределах диапазона, равного или выше 2300°C.

21. Способ по п. 18, в котором заданный верхний предел температуры T_topmax верхней части печи устанавливают в пределах диапазона, равного или выше 180°C.

22. Способ по п. 18, в котором заданную скорость u_max печного газа устанавливают в пределах диапазона 100-150 м/мин.