Способ ведения доменной плавки

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СвветскикСоциалистичесникРеспублик1 910766(51)М. Кл,С 21 В 5/00 Ъеудерстеениый комитет СССР де делам изобретений и открытий(088.8) Дата опубликования описания 070382Ъ Ф.Н.Москалина, М.Т. Бузоверя, В.А,Шатлов и Й.Д.Жембус(72) Авторы изобретения Институт черной металлургии Министерства ерной металлургии СССР(54) СПОСОБ ВЕДЕНИЯ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ 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 1450 оС в количестве более 853 от нагретого атмосферного дутьяНедостатком 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 41)315 от объема нагретого дутья 21.Наиболее близким к изобретению по техницеской 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, 3 1.Недостаток известного способа заключается в значительном уменьшении интенсивности восстановления окислов железа и, следовательно, уменьшении производительности при довольно высоком расходе кокса (производительность 1,67 т/мин, расход кокса. 719 кг/т чугуна).Целью изобретения является повышение экономичности доменной плавки.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу ведения доменной плавки, включающему загрузку железорудной шихты, флюсов и топлива через колошник, вдувания в фурмы нагретого атмосферного дутья и азота3 91076 при одновременном вводе в шахту нагретых восстановительных газов, в горн вдувают азот в количестве 50-70 от объема нагретого атмосферного дутья, а расход нагретого восстановительного газа устанавливают согласно формуле: Ч,= 1410 - 1;624 (К - ак),35 50 где 1410 - расход восстановительного 1 Огаза, необходимый длякосвенного восстановления железа из агломерата,нм /т чугуна;3К - расход кокса, кг/т чугуна;ьК - расход кокса на науглероживание чугуна и вынос через колошник,кг/т цугуна;201,624 - выход газа из сжигаемогона фурмах кокса, нм /кгкокса.Способ включает загрузку железосодержащих материалов, флюсов и топлива через колошник и подачу горячего дутья через фурмы и вдувание внего инертного газа, например азота,а также вдувание в шахту нагретоговосстановительного газа. Инертныйгаз вдувают в количестве 50-703 отобъема горячего дутья, а расход нагретого восстановительного газа вшахту устанавливают иэ указанногосоотношения,Стабильное протекание процессагорения углерода кокса в горнеосуществляется при содержании 5- 10 ькислорода в дутье, которое соответствует расходу инертного газа (азота)75-50. При концентрации кислородаболее 103, соответствующей ниннемупределу содержания азота - 503,экономичность плавки снижается. Вдутье менее 5 Г О, соответствующего45верхнему пределу азота 753, горениена фурмах становится неустойчивым,Тепловое значение 1 кг углерода(температура дутья 1200 С) при содержании в дутье 10/ О 2502 ккал,а при 53 - 2834 ккал/кг, цто вышепротив 2 340 ккал/кг для атмосферногодутья 5-16/, Таким образом, за счеттепла дутья можно уменьшить расходкокса на выплавку чугуна. При умень-.шении содержания кислорода в дутье55уменьшается интенсивность горенияуглерода кокса в горне печи и, всвязи с уменьшением концентрации 64восстановительных газов СО) от34,7 до 952-18,18, уменьшаетсяинтенсивность восстановления окислов железа в шахте. По стехиометрическому соотношению для восстановления железа иэ гематита для 1 т чугуна необходимо по реакции ГеО++ ЗСО = 2 Ее + 3 СО израсходовать564 м восстановителя (СО), При кос 3венном восстановлении степень использования восстановителей в среднемнаходится на уровне 401, т.е. расходвосстановителей для 1 т чугуна равняется 1410 м или печного газа14810 и 7756 м, при 5 и 1 ОФ содержа-,ния кислорода в дутье соответственно.Поскольку через колошник доменнойпечи объемом 20000 м (диаметр колошника 7,5 м) при давлении под колошником, равным 2 ата, проходит 6626 Ргаза в 1 мин без нарушения хода печи,то производительность печи составляет 0,45 и 0,85 т/мин для 5 и 10 Фкислорода в дутье соответственно,при этом колицество тепла оказывается избыточным. Для обеспечения приемлемого уровня производительностипри низком расходе кокса в шахту доменной печи вдувают нагретый восстановительный газ, расход которого равен разности между необходимым длявосстановления железа и получаемыМпри горении в горне, т.е, по укаэанному соотношению,Я р и м е р. Через колошник загружают железосодержащие материалы, содержащие 16,78 кг-молей железа на1 т цугуна и 260 кг кокса на 1 т чугуна. Через фурмы вдувают горячеедутье, содержащее 103 кислорода (50азота к объему горячего дутья), нагретое до 1240 С в количестве1625 м /т чугуна, которое обеспечивает образование в горне 328 м восстановителей. Необходимое количествовосстановительного газа для подачив шахту определяется из указанногосоотношения;Ч = 1410 - 1,624 (260 - 58)Ф- 1082 м /т чу гуна,1где 1410 - расход восстановительногогаза, необходимый для косвенного восстановления железа из гематита, нм /т чугуна,Ъ 0,87 22,4624 =в- выход вос 12становительного газа из 1 кг кокса., нм /кг. кокса;Ъ910766 50,87 - содержание углерода Ькоксе, доли единицы;,22 4 - объем кг-молекулы, .нм /кг-моль;12 - вес 1 кг-моль углерода, кг;58 - расход кокса на науглероживание чугуна и вынос через колошник, кг/т чугуна.При этом образуется следующее количество колошникового газа 10 61700 кг, тогда рудная нагрузка со- ставляет 1700- д - = 6,5 т/т кокса Производительность печи объемся2000 м (площадь колошника 41,8 м)Ъпри давлении под колошником 2,5 атипри допустимом расходе газа50 м /мин на 1 м сечения калошника)31,1 х 1625 + 1082: 0,9- 1787 + 1202 = 2981 м /т чугуна,где 1,1 - выход газа из 1 м дутья,0,9 - содержание восстановительных компонентов в восста,новительном газе, доли единицы.Горячее дутье вносят в горн,1 625 х 1240 х О, 344 = 694362 ккал теп ола,При горении .кокса в горне выделяется (260 - 58) х 0,87 х 2340 =- 411232 ккал тепла.Восстановительный газ, нагоетый 25до 900 фС, вносит 0,367 х 1082 х 900 =357060 ккал тепла.Всего для выплавки 1 т чугунавносится 694362 + 41.232 + 357060 =- 1462654 ккал тепла. зо 3,3 х 50 х 41,8 Расход тепла на выплавку чугунасоставляет: на нагрев и расплавлениечугуна 340000 ккал, на нагрев и расплавление шлака ЬОО кг/т чугуна)174400 ккал; на потери тепла черезкладку 200000 ккал; на прямое восстановление элементов и перевод серыв шлак 250000 ккал.Всего: 340000 + 174400 +. 200000 + 4 о= 498254 ккал. 45 Способ ведения доменной плавки,включающий загрузку железорудной ших- Э Такое количество тепла ооеспечивает теплосодержание колошникового газа498254 329 1167 ккал/нм, которое соответствует температуре более 455 С, т.е, имеется значительный резерв тепла, который можно реализовать, снизив расход кокса или уменьшив нагрев восстановительного газа.Теоретическая температура в горне 55 при этом равна около 1900 СоРасход железорудного сырья для выплавки 1 т чугуна составляет около- 3330 т/сут или 2,9 т/мин,где 3,3 - абсолютное давление газапод колошником ати;50 - расход газа, м /мсеченияколошника;41,8 - сечение колошника, м;2981 - выход колошникового газа,, нм/т чугуна;1440 - число минут в сутках.Производительность по данному способу выше по отношению к известному на100 = 373.2,3-1,67Расход дутья - - - = 1625 = 3758 м /мин3330 3440 Расход в сстановительного газа в шахтуу - 4 Т; - х 10 82 = 25 02 м /ми н или3330150127 м /ч.Выделяется колошникового газа 3, 1440" 2981 = 6893 м /мин, или4136 ОО м/ Экономический эффект плавки Э =- 10,500 - 0,260)х 45 - 1,0852 - 8,5- 0,8 - 9,2 = 1,6 руб./т,где 0,5 и 0,26 - расход кокса до ипосле внедрения технологии, т/т чугуна,45 - цена кокса, руб./т;1,0852 - расход восстановительного газа,1000 м /т чугуна;Э8,5 - цена восстановительного газа, полученного конверсией природного газа,руб /1000 мЗформула изобретенияты, флюса и топлива через колошник,вдувание в фурмы нагретого атмосферного дутья и азота. при одновременномвводе в шахту нагретых восстановительных газов, о т л и ч а ю щ и й - ьс я тем, что, с целью повышения экономичности плавки, в горн вдуваютазот в количестве 50.-753 от объеманагретого атмосферного дутья, а расход нагретого восстановительного га О.за в шахту устанавливают согласноформуле: Ч Ьг = 1410 - 1,624 (К - Ь К),где 1410 Составитель В.КоробовТехред С.Иигунова Корректор С,Шекмар Редактор Л.Авраменко Заказ 1045/3 Тираж 587 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Иосква, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная,7 910766 8ния железа из гемати а,Ънм /т чугуна,К - расход кокса, кг/т чугуна;Ь К - расход кокса на науглероживание чугуна и выносчерез колошник, кг/т чугуна;1,624 - выход газа из сжигаемогона фурмах кокса, нм /кг.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент Японии Мф 48-4685,кл, 10522 (Р 27 В 1/00), 10.02 7315 2. Патент Японии М 19481,расход восстановительно- кл. 10 А 52,С 21 В), 03.06.72,го газа, необходимый для , 3. Патент франции Ю 1256650 1,косвенного восстановле- кл. С 21 В 5/00, 1972.