Способ доменной плавки

 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к способам ведения доменной плавки. Способ доменной плавки включает загрузку в печь железорудной части шихты и топливной ее части, состоящей из кокса и каменного угля, расход которого в ней определяют по контрольным параметрам, и регулирование при загрузке расхода кокса и каменного угля, при этом перед загрузкой определяют термическую стойкость каменного угля и послереакционную прочность кокса, по их величинам в качестве контрольного параметра находят потенциал образования мелких фракций в топливной части шихты и определяют в ней максимальный расход каменного угля по определенному соотношению. При использовании изобретения обеспечивается снижение удельного расхода кокса и повышение производительности доменной печи.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к способам ведения доменной плавки.

Известен способ доменной плавки, включающий частичную замену кокса каменным углем, загружаемым с шихтой, при этом контролируют содержание кремния в чугуне и при нахождении его в пределах 0,50-3,60% загружают в доменную печь уголь в количестве, пропорциональном содержанию кремния в чугуне и определяемом по зависимости: Y=5,0+1,39 (Si-0,5), где Y - расход угля, % от массы кокса, 5,0 - расход угля при содержании кремния в чугуне 0,5%, 1,39 - рекомендуемое изменение расхода угля, % от изменения содержания кремния в чугуне на 1%, Si - массовая доля кремния в чугуне [а.с. СССР N 1686004, кл. C 21 B 3/00, 1981].

Недостатком данного способа является то, что в условиях работы печи на передельном чугуне (Si = 0,5-1,0%) максимальное расчетное количество угля, определяемое по предлагаемому выражению, находится на низком уровне (в пределах 5,0-5,7%). При этом не учитываются физико-механические свойства кокса и каменного угля, что не обеспечивает достаточного снижения расхода кокса и себестоимости выплавляемого чугуна, повышения производительности доменной печи.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ доменной плавки, включающий загрузку в печь железорудной части шихты и топливной ее части, состоящей из кокса и каменного угля, расход которого в ней определяют по контрольным параметрам, и регулирование при загрузке расхода кокса и каменного угля, причем определяют количество фракций более 40 мм, более 25 мм и менее 10 мм для кокса и каменного угля, по этим величинам в качестве контрольных параметров находят коэффициенты физико-механических свойств кокса и каменного угля, _k и _y, а также определяют предельный коэффициент физико-механических свойств для данного вида кокса _кпр и по найденным значениям коэффициентов определяют максимальный расход каменного угля Y в топливной части шихты из следующего соотношения: где К - минимальный расход кокса в топливной части шихты, доли ед. [патент RU N 2083675, МПК⁶ C 21 B 3/00, 1997].

Недостатком данного способа является несоответствие контрольных параметров кокса и каменного угля, определенных в холодном состоянии, от получаемых в процессе обработки кокса и каменного угля горячими печными газами. Это способствует ошибкам в определении максимального расхода угля в топливной составляющей, приводит к повышению расхода кокса и себестоимости выплавляемого чугуна, снижению производительности доменной печи.

Задачей изобретения является снижение удельного расхода кокса и себестоимости выплавляемого чугуна, повышение производительности доменной печи.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе доменной плавки, включающем загрузку в печь железорудной части шихты и топливной ее части, состоящей из кокса и каменного угля, расход которого в ней определяют по контрольным параметрам, и регулирование при загрузке расхода кокса и каменного угля, согласно изобретению перед загрузкой определяют термическую стойкость каменного угля и послереакционную прочность кокса, по их величинам в качестве контрольного параметра находят потенциал образования мелких фракций топливной части шихты и определяют в ней максимальный расход каменного угля из следующего соотношения: где
Y_пом - потенциал образования мелких фракций топливной части шихты, %,
_птс - термическая стойкость каменного угля, %;
_csr, - послереакционная способность кокса, %;
У - максимальный расход угля в топливной составляющей, %;
А - коэффициент пропорциональности, доли ед.

Проведенными лабораторными и промышленными исследованиями установлено, что поведение каменного угля в доменной печи в большей мере определяется не показателями механической прочности, а его термической стойкостью. Это обусловлено значительным содержанием в нем летучих веществ, которые при нагреве до температуры 250-350^oC начинают интенсивно выделяться, разрывая куски угля с образованием пыли. Поэтому при воздействии высоких температур и горячих печных газов превалирующее значение имеют показатели, характеризующие прочность кокса и каменного угля после тепловой обработки.

Для оценки поведения каменного угля в печи наиболее объективным показателем является его термическая стойкость _птс), определяемая ГОСТ 7714-75, а для кокса, в связи со значительной имитацией условий пребывания в печи, послереакционная прочность (_csr), определяемая по ГОСТ Р 50921-96. Потенциал образования мелких фракций топливной части шихты (Y_пом) является производной от термической стойкости каменного угля и послереакционной прочности кокса и характеризует степень измельчения топливной части шихты в процессе плавки.

Экспериментально установлено, что от прочности кокса и каменного угля после тепловой обработки зависит максимальный расход каменного угля в топливной части шихты. Поэтому максимальное количество загружаемого каменного угля и его поведение в печи определяется показателями прочности кокса и каменного угля после тепловой обработки, т.е. чем выше эти показатели прочности каменного угля и кокса, тем большее количество каменного угля можно загружать и получить эквивалентную замену кокса.

Предлагаемый способ предусматривает последовательность операций и устанавливает зависимость максимального количества загружаемого в печь угля пропорционально потенциалу образования мелких фракций топливной части шихты, являющимся производной от термической стойкости каменного угля и послереакционной прочности кокса.

Пример. Предлагаемый способ доменной плавки осуществлен на доменной печи N 3 открытого акционерного общества "Западносибирский металлургический комбинат" (ОАО "ЗСМК") полезным объемом 3000 м³. Железорудная часть шихты состояла из 85% агломерата ОАО "ЗСМК", 10% окатышей Михайловского ГОКа и 5% руды Краснокаменского месторождения. В топливной части шихты использовали кокс ОАО "ЗСМК" и каменный уголь марки ССПК Бачатского разреза. Определяли показатели термической стойкости и прочности после реакции газификации кокса и каменного угля, по этим величинам в качестве контрольного параметра находили потенциал образования мелких фракций топливной части шихты. Физико-механические свойства кокса и каменного угля составили:
- термическая стойкость угля _птс= 90,5%;
- послереакционная прочность кокса _csr= 55,1%;
- потенциал образования мелких фракций топливной части шихты Y_пом = 54,4%;
- максимальный расход угля в топливной части шихты У = 15,0%.

После взвешивания железорудной части шихты и топливной ее части, состоящей из кокса и каменного угля, определения расхода каменного угля, при загрузке регулировали расход кокса и каменного угля.

Экспериментально установлено влияние изменения расхода угля, определенного по предлагаемой зависимости, на основные показатели работы доменной печи. При варьировании расхода каменного угля изменялись показатели процесса доменной плавки, достигался различный расход кокса и себестоимость выплавляемого чугуна, а также производительность печи.

При вышеуказанных физико-механических свойствах загружаемых в доменную печь кокса и каменного угля, его расходе в топливной составляющей на уровне 15% обеспечивался пониженный расход кокса и себестоимость выплавляемого чугуна, повышенная производительность печи.

Проведенные испытания подтвердили, что при соблюдении заявляемой последовательности операций обеспечивалось снижение расхода кокса и себестоимости выплавляемого чугуна, повышение производительности печи при использовании в топливной части шихты каменного угля, расход которого выдерживался по заявляемому соотношению.

Предлагаемый способ доменной плавки промышленно применим на доменных печах металлургических предприятий, не требует капитальных затрат и обеспечивает снижение расхода кокса и себестоимости выплавляемого чугуна, повышение производительности при максимальном расходе каменного угля.

Формула изобретения

Способ доменной плавки, включающий загрузку в печь железорудной части шихты и топливной ее части, состоящей из кокса и каменного угля, расход которого в ней определяют по контрольным параметрам, и регулирование при загрузке расхода кокса и каменного угля, отличающийся тем, что перед загрузкой определяют термическую стойкость каменного угля и послереакционную прочность кокса, по их величинам в качестве контрольного параметра находят потенциал образования мелких фракций в топливной части шихты и определяют в ней максимальный расход каменного угля из следующего соотношения:

где Y_пом - потенциал образования мелких фракций в топливной части шихты, %;
_птс - термическая стойкость каменного угля, %;
_csr - послереакционная способность кокса, %;
У - максимальный расход угля в топливной части шихты, %;
А - коэффициент пропорциональности, доли ед.