Способ ведения доменной плавки

Союз Советск ыкСоциалистическихРеспублик О П И С А Н И Е (1827545ызовеитиния К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Прнори-ет С 21 В 5/00 Рвударс 1 аеииый немитет СССР во делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Институт черной металлургии н Криворожскийметаллургический завод им, В, И. Ленина(54) СПОСОБ ВЕДЕНИЯ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ Изобретение относится к черной металлур. гии, 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 авто.1 О матическую систему регулирования влажности, дополнительной подачи топлива илн температуры дутья в зависимости от перепадов давления между горном и фурмами с одной стороны15 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 газодинамиче кие условия столба шихты доменной печи.Распределение газового потока в столбе сыпучих материалов обратно пропорционально 2гидравлическому сопротивлению слоя. Поэтому в условиях шахты доменной печи, где при загрузке материалов через колошник происходит их серрегация, в результате которой мелкие фракции образуюттак называемый рудный гребень", расположенный в промежуточной зоне между осью печи и огнеупорной кладкой и имеющий пониженную газопроницаемосгь при более газопроницаемых осевой и периферийной зонах. Лучшая газопроницаемость периферийной эоны в значительной степени обусловлена эффектом стен. Газовый поток расгфеделяется по сечению шахты доменной печи в соответствии с газопроницаемостью столба. шихтовых мате. риалов, т. е. относительно большее количество газа проходит в периферийной и осевой зонах и меньшее - в "гребне" рудных матерйалов. Поскольку сопротивление слоя пропорциональ но квадрату скорости потока газа, то при увеличении последней сопротивление периферийной и осевой зон возрастает и выравнивается с со. противлением в "гребне" рудных материалов. При этом происходит увеличение количества газа, проходящего через "гребень" и производя3 82 щего восстановительную работу, Такое явление наблюдается при увеличении до определенного уровня количества газов в шахте. Увеличитьколичество газов в шахте можно путем увеличения количества дутья, углеводородсодержащих добавок или снижения давления в рабочем пространстве пею. 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 планки 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 формулес (1 - )С -во) ь 1(1) .где Р, - давление газа под колошником, ата;ц - расход дутья, мз/мин м сеченияколошника; Ш - содержание кислорода в дутье,в долях единицы;48-50 - норма выхода колошникового газа,мз/мин м сечения колошника:Йг - содержание азота вколошниковомгазе, в долях единицы,Норма выхода газа на единицу площадиколошвка соответствует условиям сохраненияустойчивости слоя шихты, т,е, шихта не должна переходить во взвешенное состояние, Таккак вес, приходящийся на 1 см сечения кускаагломерата диаметром 5 мм и кокса диаметром 20 мм примерно равен, то критическуюскорость, т.е, скорость, .переводящую материалво взвешенном состоянии, необходимо определять для агломерата размером 5 мм, которыйпереходит во взвешенное состояние при уравновешивании около 40% его веса. Эта скоростьравна примерно 7 м/сек. Последняя обеспечивается расходом 0,8 - 0,9 м газа на 1 м/сексечения колошника или 48 - 55 мз/мин м сечения колошника.Способ осуществляется следующим образом.Доменная печь работает с избыточным давлеиием под колошником, В горн печи подают.нагретое дутье (обогащенное или атмосферное),влагу или дополнительную углеводородсодер.жащую добавку. При этом в горне образуетсявполне определенное количество газов, равноеЧ,р (1-Ед)+ ДНз+2 ЭЭ 09, (2) 7545 4где Ч г - выход гоРнового газа, нмз/мин;Ы - , содержание кислорода в дутье, в до.лях единицы;Д - расход углеводородсодержащей добав5з/ з / зНз - выход водорода при неполном горении углеводородсодержащей добавки,з/н з з/В - содержание влаги, м /нм дутья;0 - расход дутья, нм /мин.В шахте и нижней части доменной печи протекают процессы прямого восстановления пореакции: ЕеО+С Ре,+ СО, в результате объемпечного газа увеличивается. Количество газана. колошиике можно определить из балансаазота,так как количество последнего нрактически не изменяется, за исключением незначительного прироста его от выделения из кокса,Выход колошникового газа будет равен20 Ч = О -1=ф-, (3)кг, егде Ч - выход,колошникового газа, нм /мин;й, - содержание азота в колошниковомгазе, в долях единицы,25 Поскольку для доменных печей разногообъема величина Ч, будет различной, целесообразно перейти к относительной величине - выходу газа на колошнике на 1 м его сечения,2для чего надо использовать относительную ве 30 личину - расход дутья на 1 м сечения колошника, тогда Ч = с, .(4)где Ч - выход колошникового газа,,35 нм /мин м сечения колошника,ц - расход дутья, нмз/мин м сеченияколошника,Оптимальные газодинамические условияв шахте характеризуются такой максимальной40 скоростью газового потока, при которой мелкиефракции материала переходят в псевдоожиженное состояние, По опытным данным она равняется 0,8 - 0,9 м/сек на полное сечение колошникаи обеспечивается фактическим расходом газа45 48-50 мз/минем сечения колошника беэ учетатемпературы газа, которая практически не ме.няется для отдельно взятой печи,Таким образом, при изменении параметров50 дутьевого режима давление под колошникомнеобходимо устанавливать по уравнению (1)таким, чтобы фактический выход газа на 1 мсечения колошника равнялся 48-50 м /мин.Исходный дутьевой режим работы печи:55 расходы дутья 7800 мз/мин, природного газаи кислорода соответственно, 115 и 123 мз/тчугуна, содержания кислорода в дутье - 29%.азота в колошниковом газе - 45%,5 , 827545 6Определяем по формуле (3) выход колош потока в связи с тем, что последний более пикового газа равномерно распределяется по сечению печи.- 780 ("029 - 1200 з 5) Кроме того, Работа с оптимальным давлениемк,г, о,45газа под колошником способствует улучшению где Ч- выход колошникового газа, м;мин; 5 условий работы кладки шахты, так как относи 7800 - расход дутья, м/мин; тельно меньшая часть газа и шихты будет про.0,29 - содержание кислорода в дутье, долей ходить непосредственно у футеровки, в резуль.единицы; тате чего стойкость ее увеличивается.0,45 - содержание азота в колошниковом Экономический эффект в условиях домен.газе, долей единицы. ной печи Иф 9 обьемом 5000 мз завода "Криворожсталь" цри осоздании условий плвкиТогда, при диаметре колошника 10,8 м,Фблизких оптимальным, составляет: 43 х 0,008 - выход газа на 1 м сечения колошника соста. 0 - 34 б/тд. ДД вили при учете существующего адавления под колошником (2,3 ати) фактический выход газа составит 134,3; (2,3+1,0) -40,7 м/м мин, кото. рый обеспечивает скорость 0,68 м/сек, т, е. на 20% меньше оптимальной.По формуле (1) определяем необходимое давление газа под колошником Формула изобретения Р: 8") - 2,61 ата, (6) к4 хо,46 ОЭ -содержание кислорода в дутье, в долях единицы; 48 - 50 - норма выхода колошниковогогаза, м/мин м сечения колошника; й, - содержание азота в колошниковомгазе, в долях единицы,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США У 3690632, кл. 266 - 30(270 7/02). Составитель Б. РаковскийРедактор И. Гохфельд Техред,А.Савка КорректорО. Билак Заказ 4608/19 Тираж 618 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж.35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП ".Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 где Р - давление газа под колошником, ата;85,3 - расход: дутья, м /мин м сечения 2колошника;0,29 - содержание кислорода в дутье, долей единицы; 0,45 - содержание азота в колошниковомгазе; :долей единицы, т. е, избыточное давление под колошникомдолжно равняться 1,61 ати,Фактически давление под калошникомуменьшили только до 2,00 ати, при этом расход дутья удалось увеличить до 8000 мз/мин.Выход колошникового газа увеличился до45,9 м/мин м, что ниже оптимального(48 м /мин м ) на 4,44%. Однако даже вэтих условиях удалось снизить расход коксана 400 кг в оподачу или на 8 кг/т чугуна,ДоТаким образом, применеыие предлагаемогоспособа ведения доменной плавки обеспечиваетснижение расхода кокса примерно на 8 кг/тчугуна эа счет увеличения степени использо 45вания восстановительной энергии газового Способ ведения доменной плавки, вклю. чающий измерение и регулирование параметров дутья и колошникового газа, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения степени использования восстановительной способности газов и повышения интенсивности, в зависимости от изменения параметров дутья изменяют давление колошнико. ного газа по калошником по формуле(-ы)(8-5 о) мз,где Р. - давление газа под колошником,ата;д - расход дутья, м/мин м сеченияколошника;