Способ доменной плавки на магнезиально-глиноземных шлаках

 

Сущность изобретения: способ доменной плавки на магнезиально-глиноземных шлаках, с содержанием глинозема и магнезии от 5 до 30% каждого, включает вдувание высокотемпературного дутья, поддержание температуры конечных шлаков на 200- 300°С выше температуры ликвидуса, причем при повышении содержания магнезии в агломерате на 0,1 % свыше 2,5% производят перераспределение количества агломерата и изменение соотношения загружаемых видов железорудных материалов в радиальном направлении столба шихты, уменьшая количество агломерата в каждой подаче шихты в центральной зоне печи на 0,5-1,0% от исходного и пропорционально увеличивая его в периферийной, при сохранении неизменного количества агломерата в промежуточной зоне печи. 1 табл. СО с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s С 21 В 5/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ 4

О

О (Л (21) 4887150/02 (22) 31.10,90 (46) 23.01.93, Бюл, ¹ 3 (71) Западно-Сибирский металлургический комбинат им. 50-летия Великого Октября (72) B,Ï.Ãoðáà÷åB, Л,Д.Никитин, М.Ф,Марьясов, А,В,Польщиков и С.Ф.Бугаев (73) Западно-Сибирский металлургический комбинат им, 50-летия Великого Октября (56) Авторское свидетельство СССР

¹- 981363, кл. С 21 В 5/02, 1982. (54) СПОСОБ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ HA

МАГНЕЗИАЛЬНО-ГЛИНОЗЕМНЫХ ШЛАКАХ (57) Сущность изобретения: способ доменной плавки на магнезиально-глиноземных

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам ведения доменной плавки на магнезиально-глиноземных шлаках, Известен способ доменной плавки на магнезиально-глиноземистых шлаках с содержанием глинозема и магнезии от 5 до 30% каждого, включающий подачу высокотемпературного комбинированного дутья.

Недостатком этого способа является неровный ход доменной печи и низкие технико-экономические показатели ее работы при повышении степени форсировании процесса доменной плавки из-за снижения газопроницаемости низа доменной печи вследствие недостаточной жидкотекучести и высокой температуры кристаллизации конечных шлаков, обусловленных наличием. Ы 1790605 АЗ шлаках, с содержанием глинозема и магнезии от 5до 30% каждого, включает вдувание высокотемпературного дутья, поддержание температуры конечных шлаков на 200—

300 С выше температуры ликвидуса, причем при повышении содержания магнезии в агломерате на 0,1% свыше 2,5% производят перераспределение количества агломерата и изменение соотношения загружаемых видов железорудных материалов в радиальном направлении столба шихты, уменьшая количество агломерата в каждой подаче шихты в центральной зоне печи на 0,5 — 1,0% от исходного и пропорционально увеличивая его в периферийной, при сохранении неизменного количества агломерата в промежуточной зоне печи. 1 табл. тугоплавких и трудновосстановимых магнезиальных соединений.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ доменной плавки на магнезиально-глиноземистых шлаках с содержанием глинозема и магнезии от 5 до 30% каждого, включающий вдувание высокотемпературного комбинированного дутья и поддержание температуры конечных шлаков на 200 — 300 Ñ выше температуры ликвидуса.

Недостатком этого способа доменной плавки является высокий расход кокса, относительно низкие производительность печи и качество чугуна вследствие значительных энергозатрат, необходимых для поддержания стабильного повышенного теплового состояния горна доменной печи и недостаточной газопроницаемости

1790605 зоны плавления и шлакообразования вследствие увеличенного температурного диапазона плавления шлаков.

Цель изобретения — уменьшени, ного расхода кокса, повышение производительности доменной печи и качества выплавляемого чугуна путем формирования оптимальной высокотемпературной зоны плавления и шлакообразования.

Поставленная цель достигается тем, что в способе доменной плавки на магнезиально-глиноземистых шлаках с содержанием глинозема и магнезии от 5 до 30/ каждого, включающем вдувание высокотемпературного комбинированного дутья, поддержание температуры конечных шлаков на

200-300 С выше температуры ликвидуса, согласно изобретению, при повышении содержания магнезии в агломерате проводят перераспределение доли магнезиальноглиноземистого агломерата и изменение соотношения загружаемых видов железорудных материалов в радиальном направлении столба шихты, уменьшая на 0,05 — 0,10 общую долю агломерата в центральной зоне печи и пропорционально увеличивая ее в периферийной при сохранении неизменной в промежуточной зоне доменной печи.

Экспериментальным путем установлено, что для магнезиально-глиноземистого агломерата повышение содержания в нем магнезии выше 2,3 — 2,5О/ в значительной степени ухудшало характеристики размягчения и плавления, смещало фигуративные точки диаграммы трехкомпонентного шлака

MgO — СаΠ— SiOz в область повышенной(1,2—

1,5 Пас) вязкости шлакового расплава и снижало газопроницаемость зоны плавления.

Уменьшить газодинамическую напряженность центра доменной печи и приход тугоплавких и трудновосстановимых магнезиальных соединений (шпинели и магнезиовюстита), получить шлаки с наибольшей устойчивостью их физических свойств позволило снижение на 0,05 — 0,10 общей доли магнезиально-глиноземистого агломерата, загружаемого в центральную зону печи при увеличении в нем содержания магнезии на 1/.

Повышение доли магнезиально-глиноземистого агломерата на пропорциональную величину в периферийной зоне доменной печи и соответственно поступление в нее магнезиальных соединений не привело к ухудшению работы печи вследствие достаточно высокой интенсивности восходящего потока газов в этой зоне и в связи с этим лучшими условиями для полного расплавления шпинели и магнезиовюстита. Диаграммы распределения химсостава и

55 температуры радиального колошникового газа свидетельствуют об отклонении газового потока в направлении оси доменной печи, изменении формы высокотемпературной зоны плавления и выравнивании распределения газового потока по сечению столба шихты.

Следовательно, при изменении доли магнезиально-глиноземистого агломерата и соотношения загружаемых железорудных составляющих в радиальном направлении столба шихты появляется возможность управления процессом формирования высокотемпературной зоны плавления и шлакообразования, а значит, газопроницаемостью по сечению столба шихты, Лабораторными исследованиями на опытной установке (печь Таммана) установлены наиболее рациональные величины пределов изменения доли магнезиальноглиноземистого агломерата в шихте загружаемого состава с учетом особенностей ее радиального распределения, Шихта состояла из 80 / магнезиально-глиноземистого агломерата с содержанием магнезии 2,5О/о и

20/ окатышей с содержанием магнезии

0,75 /. При повышении содержания магнезии в агломерате до 3,5/ наибольшей устойчивостью физико-химических свойств характеризовались шлаки, полученные из шихты, в которой доля агломерата при увеличении в нем содержания магнезии на 1 / уменьшалась от общей на 0,05 — 0,1. Характеристики размягчения и плавления шихты исследуемого состава улучшались. Так, температура начала фильтрации расплава материалов уменьшалась в среднем на 5060 С, окончания — на 20 — 30 С при уменьшении температурного интервала фильтрации на 60 — 80 С, что в реальных условиях процесса доменной плавки вызывает соответствующее уменьшение толщины зоны плавления, а значит, и ее газопроницаемости, Изменение доли агломерата сверх установленных пределов (менее 0,08 и более

0,10) приводило к смещению фигуративных точек рассматриваемой диаграммы трехкомпонентного шлака MgO — CaO — SiOz в область повышенной (1,2 — 1,5 Па с) вязкости шлакового расплава, температурный интервал фильтрации полученного расплава характеризовался значительными колебаниями и возрастал в среднем на 55 — 85 С.

Гетерогенность шлакового расплава при превышении пределов (0,05 — 0,10) возрастала, о чем свидетельствует, в частности присутствие в нем магнезии в виде наследственной минералогической формы (магнезиовюстита и шпинели), В производственных условиях это способствует повы1790605 шению газодинамической напряженности в центральной зоне доменной печи.

Экспериментальными исследованиями на модели (1;1) загрузочного устройства роторного типа при исследовании особенностей радиального распределения шихты определены основные системы загрузки железорудных и коксовых составляющих по сечению столба шихты, позволяющие в весьма точных пределах регулировать распределение доли агломерата и соотношение слоев железарудных и коксовых составляющих по зонам доменной печи.

Таким образом, для повышения ровности хода доменной печи, уменьшения удельного расхода кокса, повышения производительности доменной печи и качества выплавляемого чугуна изменением соотношения загружаемых железорудных составляющих и перераспределением доли агломерата с повышенным содержанием магнезии в радиальном направлении создают в печи профиль и структуру столба шихты с переменным по радиусу содержанием магнезиальных соединений. Для этого перераспределением доли агломерата с повышенным содержанием магнезии изменяют соотношение загружаемых железорудных составляющих, уменьшая на

0,05-0,10 общую долю агломерата в центральной зоне печи и пропорционально увеличивая ее в периферийной при сохранении неизменной его доли в промежуточной зоне доменной печи.

Новый положительный эффект предлагаемого способа доменной плавки на магнезиально-глиноземистых шлаках заключается в повышении ровности хода доменной печи путем формирования рационального профиля и положения высокотемпературной зоны плавления и шлакообразования, ее газопроницаемости.

Реализация предлагаемого способа доменной плавки осуществлялась с помощью механических регуляторов для выгрузки шихты на колошник и регулирования ее радиального распределения. Контроль формы и положения высокотемпературной зоны плавления и шлакообразования производился по данным кривых распределения температуры и химсостава радиального колошникового газа над уровнем засыпи с помощью датчиков, установленных на кожухе доменной печи. Регулирование профиля и формы зоны плавления и шлакообразования, а также ее газопроницаемости проводили изменением доли агломерата и соотношения слоев загружаемых железо5

55 рудных материалов в радиальном направлении столба шихты.

Промышленные испытания предлагаемого способа проведены в доменном цехе

Западно-Сибирского металлургического комбината, На доменной печи ¹ 2 полезным объемом 2000 м, оборудованной загрузочным устройством с роторным распределителем шихты лопастного типа, опробованы варианты предлагаемого способа доменной плавки и прототипа, Пример. В доменную печь полезным объемом 2000 м Запсибметкомбината загружалась шихта, состоящая из 80% агломерата и 20% окатышей с содержанием магнезии соответственно 2,5 и 0,75%, Цикл загрузки состоял из 10 порций железорудных (АА и АО) и коксовых (КК) составляющих, их выгрузка на колошник осуществлялась по десяти кольцевым зонам. Укладку отдельных порций шихты проводили на свой, определенный для каждой порции фиксированный (например 5) или переменный (7 — 5) радиус равновеликих кольцевых зон таким образом, что 15% железорудной составляющей загружалось в центральную, 40% — в промежуточную и 45% — в периферийную зону печи. Была установлена следующая система загрузки шихты: КК вЂ” 6 — 4;

АА — 6 — 2; КК вЂ” 6 — 3; АΠ— 6 — 4; КК вЂ” 6 — 3; АА — 7 — 3;

КК-7-2; АО-6-3; КК вЂ” 6-3; АА-7 — 4; сумма железорудной составляющей в порции шихты — 40 т, в том числе 32 т агломерата и

8 т окатышей, коксовой — 10 т, рудная нагрузка на цикл выдерживалась на уровне 4,0 т/т кокса.

С целью повышения ровности хода доменной печи при увеличении содержания магнезии в агломерате на f% (с 2,5 до 3,5%) произвели перераспределение доли агломерата и изменение соотношения загружаемого агломерата и окатышей в радиальном направлении столба шихты, уменьшая на

0,075 (2,4 т) общую долю (32 т) агломерата в центральной зоне печи и пропорционально увеличивая ее в периферийной при сохранении неизменной доли агломерата в промежуточной зоне печи. Для этого радиус укладки в кольцевую зону второй по циклу порции шихты (АА) уменьшили с 6 — 2 до 6 — 3 (доля агломерата в центральной зоне печи уменьшилась на 2,4 т), а в шестой — с 7 — 3 до

7 — 4 (доля агломерата в периферийной зоне увеличилась на 2,4 т) при сохранении других радиусов укладки неизменными, Доля.агломерата, загружаемого в промежуточную зону, сохранилась прежней при изменении соотношения слоев агломерата и окатышей по сечению столба шихты в сторону умень1790605

Способ ип

0,075

0,05

0,10

0,04

0,11

3,5

3,5

3,5

3,5

3,5

3,5

4474

4449

4453

4394

4380

4412

427

430

430

433,4

433

434,5 шения его в центральной зоне печи и увели- чения в периферийной.

Через 7 — 8 ч работы по варианту предлагаемого способа доменной плавки ход печи стабилизировался, сход шихты улучшился, а распределение газового потока по сечению столба шихты стало более равномерным, Производительность доменной печи по сравнению с прототипом возросла до 4474 т/сутки, а удельный расход кокса уменьшился до 427 кг/т выплавляемого чугуна при повышении стабильности его качества по содержанию кремния и серы соответственно на 1,5 и 2,9% (абс), Прототип, Способ доменной плавки на магнезиально-глиноземистых шлаках проводился согласно описанию. При повышении содержания магнезии в агломерате на

1% (с 2,5 до 3,5%) наблюдался неровный ход доменной печи вследствие нарушения сформировавшегося газового потока по сечению столба шихты. Производительность доменной печи составила 4412 т/сутки, удельный расход кокса — 433 кг/т чугуна при стабильности качества выплавляемого чугуна по содержанию кремния и серы соответственно 86,2 и 75,3%.

Данные промышленных испытаний предлагаемого способа доменной плавки при различных значениях параметров, заявленных в формуле изобретения и прототипа, приведены в таблице, В вариантах 1 — 3 приведены технико-экономические показатели работы доменной печи при уменьшении доли агломерата в центральной зоне печи на 0,5; 0,075 и 0,10, т.е. в пределах предлагаемых формулой изобретения. В вариантах 4,5 (см. таблицу) приведены технико-зкономические показатели при уменьшении доли агломерата в центре печи на 0,04 и 0,11%, что выходит за предлагаемые формулой изобретения пределы. Из

Содержание магнезии в агломерате, %

Производительность доменной печи, т/сутки

Удельный расход кокса, кг/т таблицы следует, что превышение установленных рациональных пределов изменения доли агломерата в центральной зоне вызывает ухудшение технико-экономических и

5 качественных показателей, Таким образом, использование предлагаемого способа доменной плавки на магнезиально-глиноземистых шлаках по сравнению с известным (прототипом) обес10 печивает увеличение производительности доменной печи на 0,9 — 1,4% и снижение удельного расхода кокса на 0,7-1,35 % при повышении стабильности качества выплавляемого чугуна по содержанию крем15 ния и серы на 2 — 3%.

Годовой зкономический эффект от внедрения предлагаемого способа доменной плавки на доменной печи объемом 2000 м составит около 200 тыс.руб. в год.

Формула изобретения

Спссоб доменной плавки на магнезиально-глиноземных шлаках, включающий загрузку подач шихты, состоящей из окаты25 шей и высокомагнезиального агломерата, ее проплавление, вдувание высокотемпературного комбинированного дутья, поддержание температуры конечных шлаков на

200-300 С выше температуры ликвидуса, 30 выпуск чугуна и шлака, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью снижения энергозатрат, повышения производительности печи и качества чугуна, при повышении содержания магнезии в агломерате на 0,1% свыше

35 2,5% в каждой подаче уменьшают количество загружаемого в центральную зону печи агломерата на 0,5 — 1,0% от исходного, увеличивают на ту же величину количество загружаемого в периферийную зону

40 агломерата, при этом количество агломерата, загружаемого в промежуточную зону печи, не изменяют, П име ы и едлагаемого способа

1790605

Продолжение таблицы

20

30

Составитель В.Горбачев

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор М.Демчик

Редактор Т.Козлова

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 367 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5