Способ ведения доменной плавки Советский патент 1982 года по МПК C21B5/00 

(5) СПОСОБ ВЕДЕНИЯ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ

I

. Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть применено при выплавке чугуна.

Известен способ ведения доменной плавки с вдуванием через фурмы азота или инертного газа с температурой свыше в количестве более 8S от нагретого атмосферного дутья Г13.

Недостатком этого способа является ухудшение процессов косвенного восстановления в шахте.

Известен способ работы доменной печи, в котором для снижения расхода кокса, предложено вдувать азот в фурмы доменной печи в количестве kd% от объема нагретого дутья Г23.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ ведения доменной плавки, включающий загрузку железорудной шихты, флюсов и топлива через колошник, вдувание в фурмы нагретого атмосферного дутья и азота при одновременном

вводе в шахту нагретых восстановительных газов. Температура горячего дутья в известном способе сохраняется постоянной при любых расходах дутья и добавляемого азота, т.е. тепловая мощность воздухонагревателей используется полностью при любых режимах работы доменной печи,31.

Недостаток, известного способа заключается в значительном уменьшении

10 интенсивности восстановления окислов железа и, следовательно, уменьшении производительности при довольно высоком расходе кокса (производительность 1,67 т/мин, расход кокса 719 кг/т

ts чугуна). .

Целью изобретения является повышение экономичности доменной плавки.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу ведения

20 доменной плавки, включающему загрузку железорудной шихты, флюсов и топлива через колошник, вдувания в фурмы нагретого атмосферного дутья и азота 39 при одновременном вводе в шахту наг тых восстановительных газов, в горн вдувают азотв количестве 50-70 от объема нагретого атмосферного дутья а расход нагретого восстановительно го газа устанавливают согласно формуле:Уб,г. - 1,624 (К - ДК), где - расход восстановительно газа, необходимый для косвенного восстановления железа из агломерат нм /т чугуна; - расход кокса, кг/т чугу на; - расход кокса на наугле роживание чугуна и вынос через колошник, кг/т чугуна; 1,624 - выход газа из сжигаемо на фурмах кокса, кокса. Способ включает загрузку железосодержащих материалов, флюсов и топ лива через колошник и подачу горяче го дутья через фурмы и вдувание в него инертного газа, например азота а также вдувание в шахту нагретого восстановительного газа. Инертный . газ вдувают в количестве 50-70 от объема горячего дутья, а расход нагретого восстановительного газа в шахту устанавливают из указанного соотношения. Стабильное протекание процесса горения углерода кокса в горне осуществляется при содержании кислорода в дутье, которое соответс вует расходу инертного газа (азота) . При концентрации кислорода более 10, соответствующей нижнему пределу содержания азота - 50)экономичность плавки снижается. В дутье менее 5 Oi, соответствующего верхнему пределу азота 75, горение на фурмах становится неустойчивым. Тепловое значение 1 кг углерода (температура дутья 1200°С) при содержании в дутье 10 0(2 2502 ккал, а при 5 2834 ккал/кг, что выше против ккал/кг для атмосферного дутья . Таким образом, за счет тепла дутья можно уменьшить расход кокса на выплавку чугуна. При умень шении содержания кислорода в дутье . уменьшается интенсивность горения углерода кокса в горне печи и, в связи с уменьшением концентрации восстановительных газов (СО} от 34,7 до 9,52-18,18%, уменьшается интенсивность восстановления окислов железа в шахте. По cтexиoмetpическому соотношению для восстановления железа из гематита для 1 т чугуна необходимо по реакции FenOa + + ЗСО 2Fe + ЗСО израсходовать 564 м восстановителя (СО). При косвенном восстановлении степень использования восстановителей в среднем, находится на уровне 40%, т.е. расход восстановителей для 1 т чугуна равняется 1410. м или печного газа 14810 и 7756 м, при 5 и 10 содержа-, ния кислорода в дутье соответственно. Поскольку через колошник доменной печи объемом 20000 м (диаметр колошника 7,5 м) при давлении под колошНИКОМ, равным 2 ата, проходит 6б2б NT газа в 1 мин без нарушения хода печи, то производительность печи составляет 0,45 и 0,85 т/мин для 5 и кислорода в дутье соответственно, при этом количество тепла оказывается избыточным. Для обеспечения приемлемого уровня производительности при низком расходе кокса в шахту доменной печи вдувают нагретый восстановительный газ, расход которого равен разности между необходимым для восстановления железа и получаемым при горении в горне, т.е. по указанному соотношению. Пример. Через колошник загружают железосодержащие материалы, содержащие 16,78 кг-молей железа на 1 т чугуна и 2бО кг кокса на 1 т чугуна. Через фурмы вдувают горячее дутье, содержащее 101 кислорода (501 азота к объему горячего дутья), нагретое до 1240°С в количестве 1б25 м /т чугуна, которое обеспечивает образование в горне 328 м восстановителей. Необходимое количество восстановительного газа для подачи в шахту определяется из указанного соотношения: V 1410 ,624 (260 - 58) 1082 м /т чугуна, где 1410 - расход восстановительного газа, необходимый косвенноГО восстановления железа из матита, нм /т чугуна, 0,87 22,4 1,624 выход восI кг кокстановительного газа из са., нм /кг. кокса ; 0,87 содержание углерода В коксе, доли единицы;, 22.4 - объем кг-молекулы, . нм/кг-моль, 12 - вес 1 кг-моль углерода, кг 58 - расход кокса на науглерожи вание чугуна и вынос через коло ник, кг/т чугуна. При этом образуется следующее ко личество колошникового газа 1,1 + 1082 : 0,90 1787 + 1202 2981 чугуна где 1,1 - выход газа из 1 м дутья, 0,9 - содержание восстановитель ных компонентов в восста.новительном газе, доли ед ницы. Горячее дутье вносят в горн ,1625x12 0x0, ккал теп ла. При горении .кокса в горне выделя ется (260 - 58) 0,87 23+0 i|1 1232 ккал тепла. Восстановительный газ. нагоетый до 900°С, вносит 0,3б7х 1082 х900 357060 ккал тепла. Всего для выплавки 1 т чугуна вносится 694362 + Л1.1232 + 337060 14б2б54 ккал тепла. Расход тепла на выплавку чугуна составляет: на нагрев и расплавление чугуна ккал, на нагрев и рас плавление шлака CtOO кг/т чугуна) ккал-, на потери тепла через кладку 200000 ккал; на прямое восст новление элементов и перевод серы в шлак 250000 ккал. Всего: + 17ttOO +.200000 + + 250000 ккал. Кроме того, часть уносится через колошник: 1 462654 - ii9825 ккал. Такое кoличectвo Tenha обеспечивает теплосодержание колошникового газа : , 1б7 ккал/нм, котоZyolрое соответствует температуре более 455°С, т.е. имеется значительный резерв тепла, который можно реализо вать, снизив расход кокса или умень шив нагрев восстановительного газа Теоретическая температура в горн при этом равна около 1900°С . Расход железорудного сырья для выплавки 1 т чугуна составляет окол 9 700 кг, тогда рудная нагрузка сотавляет1700 , .. . J/,. 0,5 т/т кокса Производительность печи объем эм 000 м (площадь колошника 41,8 м) ри давлении под колошником 2,5 ати при допустимом расходе газа 0 м /мин на 1 м сечения колошника) 1,,о. 3330 т/сут или 2,9 т/мин, де 3,3 - абсолютное давление газа под колошником, ати-, 50 - расход газа, м /м сёчения колошника; 41,8 - сечение колошника, 2981 - выход колсяиникового газа, . HMVr чугуна; lt40 - число минут в сутках. Производительность по данному пособу выше по отношению к извест2,3-1,67 100 37. ому на асход дутья 11 1625 3758м мин асход в сстановительного газа в шаху ||5- X 1082 2502 или 50127 MV4. деляется колошникового газа ,||g-x 2981 6893 , или МЗбОО MV. ономический эффект плавки Э (0,500 - 0,260М5-1,0852 -8,5 10.8 - 9.2 1,6 руб./т, е 0,5 и О,2б - расход кокса до и после внедрения технологии, т/т чугуна, 45 - цена кокса, руб./т; 1,0852 - расход восстановительного газа, 1000 чугуна; 8,5 цена восстановительного газа, полученного конверсией природного газа, руб./1000 м. Формула изобретения Способ ведения доменной плавки, лючающий загрузку железорудной ших791076ты, флюса и топлива через колошник, вдувание в фурмы нагретого атмосферного дутья и азота, при одновременном вводе в шахту нагретых восстановительных газов, о т ли чающий с я тем, что, с целью повышения экономичности плавки, в горн вдувают азот в количестве БО-УБ от объема нагретого атмосферного дутья, а расход нагретого восстановительного газа в шахту устанавливают согласно формуле: Vftr - 1,62 (К - ДК), где - расход восстановительного газа, необходимый для косвенного восстановле510 15 ния железа из гематига, им /т чугуна К- расход кокса, кг/т чугуЛ К - расход кокса на науглероживание чугуна и вынос через колошник, кг/т чугуна;1,62А - выход газа из сжигаемого на фурмах кокса, Источники информации, ятые во внимание при экспертизе . Патент Японии fP kQ-k685, 10522 (F 27 В 1/00), 10.02.73. . Патент Японии , 10 А 52, (С 21 В) , 03.06.72. . Патент Франции № 12566501, С 21 В 5/00, 1972.