Способ доменной плавки

и 749897 Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ(28) П риоритет Опубликовано 23,07.80 Бюллетень27Дата опубликования описания 25.07.80 по делам изобретений и открытийВ. И. Логинов, А. Л. Берии, С. М. Соломатин, В, К. Рочняк, В, Ф. Мазов,В. И. Деревянко, Н, И. Беда, А, М, Жак, А. И, Васюченко, А. Б, Джусови В. И, МарголисДнепродзержинский индустриальный институт им. М, И, Арсеничева,Институт черной металлургии и Днепропетровский металлургическийзавод им, Г, И. Петровского(54) СПОСОБ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ Изобретение относится к металлургии, в частности к способам доменной плавки.Наиболее близким к изобретению по тех. . нической сущности и достигаемому результату является способ доменной плавки, включаю 5 ший подачу дутья, выпуск продуктов плавки, загрузку шихты, в которой рудная и топливная составляюшие загружаются совместно в один скип, причем кокс располагают в нижней части скила, а руду в его верхней части,то Использование смешанных компонентов шихты уменьшает ее сопротивление при продувке газа, создает более полный контакт газ-шихта, способствует улучшению косвенного восстанов.ления окислов железа 11).Недостатком известного способа является нор. мирование смешивания только по 0,5 объема скила, что не позволяет более гибко изменять сопротивления слоев шихты при их продувке газом, уменьшает возможности снижения рас. хода кокса на плавку и повышения производительности печи от проплавки смешанного сырья, а также препятствует наиболее целесообразному использованию мелких фракций топливной составляющей шихты, ресурсы которой в производственных условиях весьма .велики и достигают 10 - 20% от массы товарного кокса.Сущность предлагаемого способа ведения доменной плавки состоит в том, что загружают попеременно в каждый скип рудную и коксовую составляюшие порциями объемом 0,05 - 0,5 от объема скила при соотношении фрак. ций крупностью меньше 16 мм и фракции .10, -80 мм для рудной составляющей и 40 мм - для топливной в пределах 0,1 Ф,О,При этом скипысраздельной и смешанной шихтой внутри одной подачи или между подачами чередуют в пределах 2 - 24 подач.Кроме того, последовательность загрузки топливных и рудных составляющих шнхты меняют через 1 - 12 скипов в зависимости от числа скипов в подаче.На фиг. 1 представлены кривые изменения перепада давления в слое шихты при различных режимах загрузки в зависимости от содержа. ния мелких фракций; на фиг. 2 и 3 - кри вые радиального распределения содержания7498 двуокисиуглерода при различных режимахзагрузки печи.Шихтовые материалы (кокс, железорудныесоставляющие и различные добавки) загружаютв доменную печь отдельными подачами с по 5мОщью скипов.Объем составляющих одной подачи соответ,ствует объему нескольких скипов, поэтому пода-ча" на"копошниках подается почастям "несколькими скипами в зависимости от объема загру жаемых материалов, полезной емкости скила итехнологических особенностей плавки.Загрузку рудных и топливных составляющихшихты осуществляют в один или различныескййы в йределах одной подачи или в раз 15личных подачах, что позволяет более гибко иэффективно управлять доменной плавкой.При смешанной загрузке в каждый скипзагружают попеременно рудную и топливнуюсоставляющую порциями объемом 0,05 - 0,5 отобъема скипа при соотношении фракций крупностью меньше и больше 10 мм для руднойсоставляющей и 40 мм для топливной составляющей в пределах 0,1 - 4,0.При такой загрузке кокс и рудные матерна.25лы с добавками располагаются в скипе слоями, что обеспечивает более полное перемешиваниесоставляющих шихты в процессе перегрузки ее в скила на малый кбнус, а затем набольшой и в печь, Это объясняется тем, чтоболее мелкий и тяжелый рудный материал внед.ряется между кусками кокса. Улучшенное перемешивание рудных материалов и кокса призагрузке обеспечивает более равномерное ихраспределение по сечению печи, а это, как35показывают опытные плавки, способствуетболее полному использованию восстановитель.ной и тепловой энергии газа, улучшению тех,;,";:л.-. - ." " ййко-экономических йоказателей плавкй повышению производительности печи и снижению40удельного расхода кокса,Выдача шихтовых материалов в скип пор.циями объемом менее 0,05 скила значительноусложняет загрузку составляющих шихты и при.водит к удлинению времени наполнения каждо 45го скила, что снижает производительностьучастка загрузки,Но главное при загрузке шихтовых материалов в скип более мелкими порциями или дажев смеси, приводит к расслаиванию материаловпри перегрузке их из скила в воронку малого50конуса, а затем на большой конус и в печь,Это объясняется тем, что более мелкий и тяже.лый рудный материал выпадает из смеси и распблагается отдельными слоями, что подтвержда 55ется результатами исследования на модели засыпного устройства в масштабе 1:10 натуральной величины. Таким образом, перемешиваниешихтовых материалов до загрузки в скип или 97 4подача их в скип более дробными порциямине является рациональной, поскольку снижаетэффективность доменного процесса и техникоэкономические показатели печи,Пределы 0;1 - 4,0 соотношений фракций круп.ностью меньше и больше 10 мм для руднойсоставляющей и 40 мм для топливной составляющей установлены опытным путем и являются оптимальными.Уменьшение этдго отношения ниже нижнего предела (.0,1) не дает ощутимого вы.игрыша в газодинамическом отношении и вто же время связано с усложнением производства кокса и окатышей (рудной и.топливнойсоставляющих) и повышением их стоимости,Увеличение указанного отношения вышеверхнего предела 4,0) приводит к повышению содержания мелких фракций в руднойи топливной составляющих, что ухудшает газодипамические условия и снижает технико-эко.номические показатели плавки. При загрузке шихты в печь чередуют скипыс раздельной и смешанной шихтой внутриодной подачи или между подачами в пределах 2-24 подач, Такое чередование позволяетпри необходимости в большей или меньшеймере воздействовать на радиальное газораспределение или вызвать желаемое изменение враспределении газового потока с определеннойзаданной периодичностью, Изменение пределовчередования скипов ниже и выше указанныхзначений ( (, 2 - ) 24) переводит практически работу доменной печи на режимраздельной или смешанной загрузки шихты, что,как показывают опытные плавки, снижаетвозможности эффективного управления распреде.лением газового потока и технико-экономических показателей работы печи,Последовательность загрузки топливных ирудных составляющих в скипах меняют через1 - 12 скипов в зависимости от числа скиповв одной подаче. Абсолютно полное смеши.вание рудных материалов и кокса практически обеспечить при загрузках и перегрузкахшихты не возможно, вследствие чего в печисохраняется какая-то неравномерность распределения рудных материалов по радиусу. Из.менение последовательности загрузки компо.нентов шихты в скипах позволяет смешатьэту неравномерность в желаемом направлениик периферии или, напротив, к центру и поддерживать необходимое распределение газа порадиусу печи, что обеспечивает необходимостьгазового потока и повышает технико-экономические показатели работы печи на шихтахразличной крупности и пасыпной массы,Подачу дутья и выпуск продуктов плавкиосуществляют обычным путем.5 7498Экспериментальные кривые 1 и 2 изменения потери давления газа в слое при загрузкераздельной (1) и смешанной (2) шихты взависимости от содержания мелкой фракции0 - 5 мм, Приведенные кривые указывают на 5то, что при смешанной загрузке увеличениесодержания мелочи сопровождается менее интенсивным ростом потери давления. Причем,присодержаниях мелочи, превышающих 1, газодинамическое сопротивление смешанной шихты меньше, чем раздельной, Такие же зако.номерности наблюдают при добавке в щихтуфракции 3 - 5 мм, но менее резко выраженные,Таким образом, смешивание рудных и топ.пивных составляющих, содержаших значитель- зное количество, мелочи, позволяет наиболеецелесообразно использовать мелкие фракциишихты, что снижает затраты капиталовложенийна увеличение производственных мощностейпредприлтий по подготовке материалов, улучшает газопроницаемость шихты и способствуетповышению производительности печи и снижению расхода кокса.На печи объемом 700 м выплавляют передельный чугун. Основными составляющими ших 25ты являются агломерат 1 ОГОК с содержаниемжелеза 54,7 - 55,2% и окатыши ЦГОК илиСевГОК, содержащие 60,0 - 60,5% железа, Доляокатышей в рудной части шихты 40 - 50%,Периодически в шихту расходуется сырая руда 30в количестве до 260 кг/т чугуна,териалов; загружаемых на дно скина). В опыт. ный период продолжающийся до 3 октября 1977 года печь работала преимущественно на этой загрузке и в отдельные сутки па за.К К Кгруз кахР Р Р Р(рудная частьР Р Р Р на дно скипа) и -К К К К (кокс на дно скила). При этом наблюдается,Р Р Р Р что система --- способствуетК К К К подгрузке периферии рудными материалами.При новом режиме загрузки в каждый скип загружают попеременно рудную и топливную составляющие порциями 0,5 объема скина. При этом соотношение фракций крупностью меньше и больше 10 мм для рудной составля. ющей и 40 мм для топливной составляющей изменяю соответственно в пределах 0,04 - 6 и 0,02 - 70,0. Наиболее высокие технико-экономические показатели имеют место при указанном соотношении в пределах О,1 - 4,0.Для выявления влияния нового режима загрузки на работу печи выделены два" периода. Опытный период непрерывной эксплуатации устройства в,течение 8 сут, и предшествовавший ему сопоставительный период такой же продолжительности. Технико-экономические показатели работы печи в опытный(1) и срав нительный (1) периоды приведены в табл.1,Таблица 1 Производительность, т/сут фактическая 1438,0 ИЗ 8,0 1470,0 1515,0 приведенная Расход кокса влажного,кг/т чугуна фактическая приведенная 584,0 584,0 577,0 564,0 Содержание щелочи фракции 0 - 5 в агло.мерате 22 - 27%. В отдельные периоды оно значительно повышается в связи с использованием агломерата, хранящегося на рудном дворе, З 5 Цех работает на привозном сырье, что вынуждает иметь запас агломерата, несмотря на его разрушение при перегрузках и хранении. Содержание щелочи О - 5 мм в окатышах 4 - 10%.Состав шихты значительно колеблется от 100% 0 агломерата до 100% окатышей.На печи применяют четырехскиповую за.грузку. В обьчных условиях чаше всего ис 97 6пользуют. систему загрузки КАОК при уровнезасыпки 2,5 м. При этом подача состоит из13 - 15 т рудных материалов и 3,8-4,6 т кокса,Эти условия сохраняются в период непосредственно предшествуюший переходу на режимсмешивания материалов,Переход на режим смешивания осушествлен26 сентября 1977 года при наборе программыКАОК, что обеспечивает загрузку по схемеА. К К О749897 Продолжение табл. 1 Периоды Показатели 1,320 1,341 Доля окатышей 57,43 46,17 Доля сырой руды 4,6 83,0 109,0 Расход металлодобавки,кг/т чугуна 84,0 124,0 0,6 О 0,73 478,0 512,0 Основность СаО 8 О1,26 1,26 Расход природного газа,м /т чугуна 62,0 65,0 Температура дутья, С 1098 1128 6,5 7,1 Простои, % 0,5 Тихий ход Интенсивность плавки по коксут/м сут Расход сырого известняка,кт/т чугуна Содержание 8 в чугуне,% Выход шлака, кг/т чугуна Расход кислорода, мз/т. чугуна Расход пара на увлажнениедутья, г/м Давление колошникового газа,ати Согласно приведенным данным в опьпном периоде имеет место увеличение производительности печи за счет увеличения интенсивности плавки и снижения удельного расхода кокса. ","- Данные табл,. 1 позволяют говорить об ухудшении условий плавки в опытном периоде,Для учета изменения условий плавки опре делены значения суточной производительности и удельного расхода кокса в пересчете на одинаковые условия. Сравнение этих показателей позволяет считать, что применение нового режима загрузки способствовало увеличению производительности печи на 75 т/сут, или 5,3% и снижению удельного расхода кокса на 20 кг/т чугуна или 3,4%.Кривые 3 и 4 радиального распределения СОг в сопоставительноми опытном (Ч) периодах. Их сравнение дает основания считать что переход на режим смешивания материалов способствует увеличению рудной нагрузки в осевой части печи, ослаблению газового потока в этой зоне и усилению его на пери. ферии, Как показывает анализ работы печи,Таблица 2 роизводительность, т с 7,0 14 фактическая 13 50 ве дени Расход кокса вкг/т чутунафактическая го 584,0 567,0 5 0 иведенн Интенсивность плавки по коксу, /мсут 1,2 8 43,2 9 Доля окатышеи 5,8 Доля сырой руды сырого известняка,уна асхо 15 8 ч Расход металлодобавкикг/т. чугуна 3 9,0 0 0 одержание Я в чугуне, % 2,0 ход шлака, кт/т ч 1,2 Основность СаО,.80 Расход природного газа,м/т чугуна 7 4,0 Расход кислорода, м/т чугТемпература дутья, С д пара на увлажненное, г/м 9 9 749897 10такоераспределение газового потока соответ.с периодическими отклонениями загрузочногоствует более высоким технико. экономическим устройства до нескольких суток. В общейпоказателям плавки. сложности за этотпериод печь работала приПомимо рассмотренных периодов выделены .загрузке в режиме смешивания в течениетакже два дополнительных периода, опытньй 9 сут и при обычной загрузке - 8 сут.5;и сопоставительный продолжительностью по Технико. экономические показатели работы17 суток каждый, В течение опытного периода печи в опытном (111) и сопоставительномдоменная печь работала в режиме смешивания (Ч) периодах приведены в табл. 2,749897 Продолжение табл, 2 Показатели Дав а, а ние колошниково ростои, % ихий ход4 0,2 сами кокса и рудных компонентов различ.ной крупности, что позволяет синтезироватьнаиболее радиальные смешанные шихты. Использование смешанной шихты не исключает .также одновременйой загрузки раздельнойшихты для селективной загрузки отдельныхкольцевых зон печи либо в составе однойподачи или в различных подачах при различном порядке чередования подач со смешанной и раздельной шихтой,5 информации, ие при экспертизе др, "Сталь", 1977, Р Источникипринятые во внима 1. Логинов В, И. и с. 391-394. В данном случае имеет место ухудшениеусловий плавки в сопоставительном периоде,В пересчете на одинаковые условия значенияпроизводительности при периодической работе" печи на режиме смешивания и при обычнойзагрузке составляют соответственно 1450 и1396 т/сут, а значения удельного расходакокса 558 и 567 кг/т ч. Таким образом, засчет изменения режима загрузки в данномслучае относят увеличение производительностипечи на 54 т/сут или 3,9% и снижение расхода 2кокса на 9 кг/т ч или на 1,6%,Сравнивая кривые 5 и 6 радиального рас.пределения двуокиси углерода при обычной(5) и при опытной (6) загрузках наблюдаетсятенденция к ослаблению газового потока вцентре печи и усиление его на периферии.Согласно общепринятым представлениямтакое перераспределение газового . потока сопровождается ухудшением использования газа и перерасхода кокса, чего не наблюдается35при смешивании рудной и топливной составля.юших. Совершенный уровень значений не позволяет дать удовлетворительного объясненияэтому факту,Промышленное опробование предлагаемого40способа показывает, что производительностьйлавки увеличивается на 3,9 - 5,3%, относительный расход кокса снижается на 1,6 - 3,4%.В акте испытаний указаны изменения пока.зателей плавки опытно. промышленного опробования данного способа при условии приведе.- ния к одинаковым условиях,Экономический эффект от использованияпредложенного способа составляет 370 -500 тыс. руб. в год на 1 печь.50Использование этого способа наиболее пелесообразно на заводах, располагающих ресуррмула изобретени Способ доменной плавки, включающий загрузку рудных и топливных составляющих в смешанном и раздельном состоянии в один скип или в различные скипы в пределах одной подачи или в различных подачах, подачу дутья выпуск продуктов плавки,отл ичаю щи й. с я тем, что, с целью повышения показателей плавки при загрузке материалов различной крупности и насыпных весов, загружают в каждый скип попеременно рудную и топлив. ную составляющие тюрциями от 0,05 до 0,5 объема скила при соотношении фракций - 10 мм и 10 - 100 мм - для рудной составляю. щей и фракции - 40 мм и 40 - 80 мм - для топливной составляющей в пределах 0,1 - 4,0, а скипы с раздельной и смешанной шихтой чередуют внутри одной подачи в пределах 1 - 12 скипов или между подачами в пределах 2 - 24 подачи.749897 Составитель Б. РаковскийТехред А, Куликовская Тираж 608 акаэ 44308 одписн ЦНИИПИ енног илиал ППП "Патент", г род, ул. Проектная,ктор А. Мотыль по делам3035, Моск ударст изобре , Ж - 3 нийРаув комитета СССРоткрытийкая наб., д, 4/5 рректор В. Сини