Способ ведения доменной плавки Советский патент 1981 года по МПК C21B5/00 

(54) СПОСОБ ВЕДЕНИЯ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ

1

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано при выплавке чугуна в доменных печах, работающих с повышенным давлением газа под колошником.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ управления доменной печью, включающий измерение и регулирование расхода дутья и измерение давления газа под колошником и по высоте шахты 1. Этот способ представляет собой автоматическую систему регулирования влажности, дополнительной подачи топлива или температуры дутья в зависимости от перепадов давления между горном и фурмами с одной стороны и точкой, расположенной несколько выше опорного кольца, с другой стороны к перепаду давления между последней точкой и верхней частью шахты доменной печи. Известному способу присущ недостаток - в нем не полностью учитываются и не регулируются газодинамические условия столба шихты доменной печи. Распределение газового потока в столбе сыпучих материалов обратно пропорционально

гидравлическому сопротивлению слоя. Поэтому в условиях шахты доменной печи, где при загрузке материалов через колошник происходит их серрегация, в результате которой мелкие фракции образуют так называеМый р,удный гребень, расположенный в промежуточной зоне между осью печи и отеупорной кладкой и имеющий пониженную газопроницаемость при более газопроницаемых осевой н периферийной зонах. Лучшая газопроницаемость периферийной зоны в значительной степени обусловлена эффектом стен. Газовый поток расп{ еделяется по сечению доменной печи в соответствии с газопроницаемостью столба шихтовых материалов, т. е. относительно большее количество газа проходит в периферийной и осевой зонах и меньшее - в гребне рудных материалов. Поскольку сопротивление слоя пропорционапь но квадрату скорости потока газа, то при увеличении последней сопротивление периферийной и осевой зон возрастает и выравнивается с сопротивлением в гребне рудных материалов. При этом происходит увеличение количества газа, проходящего через гребень и производящего восстановительную работу. Такое явление наблюдается при увеличенни до определенного уровня кол№{есгва газов в шахте. Увеличить, количество газов в шахте можно путем увеличения количества дутья, углеводородсодержащих добавок или снижения давления в рабочем пространстве печи. Поэтому для улучшения показателей плавки, газодинамический режим работы шахты необходимо поддерживать на оптимальном уровне, при достижении максимального количества газа ; и полного хода печи. Цель изобретения - повышение степени использования восстановительной способности газа и интенсивности плавки. Цель достигается тем, что в процессе плавки в зависимости от изменения параметров ду тьевого режима (расхода дутья, степени обогащения дутья кислородом, расхода дополнительного топлива, влажности дутья и др.) изменяют давление газа под Колошником, которое устанавливают по формуле q(-u;).. - СА9-50)Мг2. .где давление газа под колошником, ата; q - расход дутья, м/мин м сечения колошника; (JO - содержание кислорода в дутье, в долях единицы; 48-50- норма выхода колошникового газа, м/мин-м сечения колошникаN2 - содержание азота в колошниковом газе, в долях единицы. Норма выхода газа на единицу плошади колошника соответствует условиям сохранения устойчивости слоя шихты, т.е. шихта не должна переходить во взвешенное состояние. Так как вес, приходяшийся на 1 см сечения куск агломерата диаметром 5 мм и кокса диамет ром 20 мм примерно равен, то крнтическую скорость, т.е. скорость, переводящую материал во взвешенном состоянии, необходимо определять для агломерата размером 5 мм, который переходит во взвешенное состояние при уравновешивании около 40% его веса. Эта скорост равна примерно 7 м/сек. Последняя обеспечивается расходом 0,8-0,9 м газа на 1 сечения колошника или 48-55 м /миНМ с чения колошника. Способ осуществляется следуюшим образом. Доменная печь работает с избыточным давл нием под колошником. В горн печи подают нагретое дутье (обогащенное или атмосферное влагу шш дополнительную углеводородсодержащую добавку. При зтом в горне образуется вполне определенное количество газов, равное Х.-(1-Ы)+ lj+2W Qg,(2) де Vfr. выход горнового газа, нм /мин; LO - содержание кислорода в дутье, в долях единицы; Д - расход углеводородсодержащей добав ки, нм/нм или кг/нм дутья; Hj- выход водорода при неполном горении углеводородсодержашей добавки, или W - содержание влаги, дутья; Q - расход дутья, нм/мин. В шахте и нижней части доменной печи проекают процессы прямого восстановления по еакции: РеОн-С52 Fe,+ СО, в результате объем ечного газа увеличивается. Количество газа а колошнике можно определить из баланса как количество последнего практиески не изменяется, за исключением незначиельного прироста его от вьщеления из кокса. Выход колошникового газа будет равен где выход-колошникового газа, нм /,мин; Nj - содержание азота в колошниковом газе, в долях единицы. Поскольку для доменных печей разного объема величина V будет различной, целесообразно перейти к относительной величине - выходу газа на колошник на 1 м его сечения, для чего надо использовать относительную величину - расход дутья на 1 м сечения колошника, тогда . . (-) где V - выход колошникового газа, нм /миНМ сечения колошника, q - расход дутья, нм /мин м сечения колошника. Оптимальные газодинамические условия в шахте характеризуются такой максимальной скоростью газового потока, при которой мелкие фракции материала переходят в псевдоожиженное состояние. По опытным данным она равняется 0,8-0,9 м/сек на полное сечение колошника и обеспечивается фактическим расходом газа 48-50 м/мин.м сечения колошника без учета температуры газа, которая практически не меняется для отдельно взятой печи. Таким образом, при изменении параметров дутьевого режима давление под колошником необходимо устанавливать по уравнению (1) таким, чтобы фактический выход газа на 1 м сечения колошника равнялся 48-50 м/мин. Исходный дутьевой режим работы печи: расходы дутья 7800 м/мин, природного газа и кислорода соответственно, 115 и 123 м/т чугуна, содержания кислорода в дутье - 29%. азота в колошниковом газе - 45%. Определяем по формуле (3) выход колош никового газа. 4.г. 7800 12300 , где Уц f- выход колошникового газа, м/ми 7800 - расход дутья, м/мин; 0,29 - содержание кислорода в дутье, дол единицы; 0,45 - содержа1ше азота в колошниковом газе, долей единицы. Тогда, при диаметре колошника 10,8 м, выход газа на 1 м сечения колошника соста вит 12300: П 10Й .134,3 нм/мин-м или при учете сзтцествующего адавления под лошником (2,3 ати) фактический выход газа составит 134,3: (2,3+1,0)-40,7 , кот рый обеспечивает скорость 0,68 м/сек, т. е. на 20% меньше оптимальной. По формуле (1) определяем необходимое давление газа под колошником Р - 83, (. 1- О.а)9fil ч-/,&х 0,5- где Р - давление газа под колошником, ата 85,3 - расход; дутья, м/мин м сечения колошника; 0,29 - содержание кислорода в дутье, до лей единицы; 0,45 - содержание азота в колошниковом газе; долей единицы, т. е. избв точное давление под колошником должно равняться 1,61 ати. Фактически давление под колошником уменьшили только до 2,00 ати, при этом расход дутья удалось увеличить до 8000 м/мин Выход колошникового газа увеличился до 45,9 м/МИНм, что ниже оптимального (48 м/мин м) на 4,44%. Однако даже в зтих условиях удалось снизить расход кокса на 400 кг в оподачу или на 8 кг/т чугуна. Таким образом, применение предлагаемого способа ведения доменной плавки обеспечивает снижение расхода кокса примерно на 8 кг/т чугуна за счет увеличения степени использования восстановительной знерпш газового потока в связи с тем, что последний более равномерно распределяется по сечению печи. Кроме того, работа с оптимальным давлением газа под колошшпсом способствует ул)пш1ению условий работы кладки шахты, гак как относительно меньшая часть газа и шихты будет проходить непосредственно у футеровки, в результате чего стойкость ее увеличивается. Экономический зффект в условиях доменной печи N 9 объемом 5000 м завода Криворожсталь щ)и осоздании условий плавки, близких оптимальным, составляет: 43x0,008- 0-34 руб/т чугуна, где 43 - цена кокса, Формула изобретения Способ ведения доменной плавки, вклнхающий измерение и регулирование параметов дутья и колошникового газа, отлиающийся тем, что, с целью повые шя степени использования восстановительой способности газов и повышения интенивности, в зависимости от изменения параетров дутья изменяют давление колошникоого газа по колошником по формуле (11 - (Ae-5o)Naгде Р - давление газа под колошником, g - расход дутья, м /миНМ сечения колошника; (JL) - содержание кислорода в дутье, в долях единицы; 48-50 - норма выхода колошникового газа, м сечения колошника;N - содержание азота в колошниковом газе, в долях единицы, Источники информации, принятые во внимание при зксперпсзе 1. Патент США N 3690632, кл. 266-30 270 7/02).