Спосіб доменної плавки

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при выплавке чугуна в доменных печах. Известен способ доменной плавки с промывкой горна доменной печи, включающий ввод в железорудную часть шихты высокозакисного агломерата и его проплавку [1]. Недостатком этого способа доменной плавки является то, что для восстановления максимального объема производства чугуна и снижения удельного расхода кокса требуется значительный период времени, который составляет не менее 600 выпусков чугуна (или более 40 суток). За это время расходуется высокозакисного агломерата в количестве около 3000 т. Потери производится чугуна составляют 4800 τ и перерасход кокса - в количестве 1200 т. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ доменной плавки, включающий промывку горна доменной печи путем ввода в железорудную часть шихты материалов с высоким содержанием оксидов железа и марганца и проплавку их в доменной печи со снижением основности шлака (СаО/SіО2) на 0,03...0,15 от заданной, [2] и принятый за прототип. Недостатком известного способа доменной плавки является то, что значительное снижение основности шлака на (0,1...0,15) приводит к уменьшению удельного выхода шлака. Так при удельном выходе шлака 1000 кг/т чугуна во время промывки на обычной технологии снижение основности шлака на 0,1 приводит к уменьшению выхода шлака на 38 кг/т чугуна, а снижение основности шлака на 0,15 приводит к уменьшению выхода шлака на 56 кг/т чугуна. Снижение основности шлака и связанное с этим уменьшение выхода шлака приводит к увеличению массовой доли серы в чугуне на 0,017% и более. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа доменной плавки путем увеличения выхода шлака в период промывки на определенную величину, что дает возможность сохранить обессеривающую способность шлака в период промывки и позволяет получить чугун с заданной массовой долей серы без дополнительного расхода кокса, необходимого для улучшения процесса обессеривания. Поставленная задача достигается тем, что в известном способе доменной плавки, включающем промывку горна доменной печи путем ввода в железорудную часть шихты материалов с высоким содержанием оксидов железа и марганца и снижением основности шлака в период промывки на 0,03...0,15 от заданной, выход шлака в период промывки горна увеличивают от выхода его по обычной технологии на величину, определяемую соотношением: где Ш - выход шлака при промывке по обычной технологии, кг/т чугуна; Ls1 - коэффициент распределения серы между чугуном и шлаком на обычной технологии; Ls2 - коэффициент распределения серы между чугуном и шлаком во время промывочного периода. При промывке горна доменной печи со снижением основности шлака на величину 0,03...0,15 от заданной и увеличением в этот период его выхода на величину, определяемую указанным соотношением, достигается сохранение обессеривающей способности шлака на уровне, необходимом для получения чугуна с заданной массовой долей серы в чугуне. Увеличение удельного выхода шлака на величину менее 0,9 от рассчитанной по уравнению (1) не обеспечивает получение чугуна с массовой долей серы, а увеличение удельного выхода шлака на величину более 1,1 приводит к дополнительному увеличению расхода кокса. Как установлено исследованиями, снижение основности доменного шлака в период промывки увеличивает количество оксида железа, связанного к оксидом кремния по реакции. 2 FeO + SiO2 = 2 FeO · SiO2 (фаялит). Восстановление железа из оксида, связанного в фаялит, требует больше энергии, чем восстановление из свободного оксида железа. В результате чего большая часть оксида железа из загружаемого в доменную печь промывочного материала не успевает восстановиться до прихода его в горн и переходит в шлак, снижая его вязкость и повышая его жидкоподвижность. Высокоподвижный шлак размывает и разрушает тугоплавкие конгломераты, налипшие на стенки горна, а высокая массовая доля оксида железа в шлаке способствует газификации сажистого углерода и мелкого коксика, которые составляют основу конгломератов, тем самым ликвидируя причину образования конгломератов и налипание их на стены горна. Однако снижение основности шлака приводит к уменьшению равновесного коэффициента распределения серы между чугуном и шлаком, который может быть рассчитан по уравнению: где В - основность шлака; Lso - равновесный коэффициент распределения серы между чугуном и шлаком; f [s] - коэффициент активности серы в чугуне. С другой стороны массовая доля серы в чугуне также зависит от удельного выхода шлака по уравнению где [S] - массовая доля серы в чугуне, %; Sш - приход серы с шихтой, кг/100 кг чугуна; Ш - удельный выход шлака, кг/т чугуна; Ls - коэффициент распределения серы между чугуном и шлаком. Из выражения следует, что уменьшение удельного выхода шлака приводит к увеличению массовой доли серы в чугуне. Суммарное воздействие значительного снижения основности шлака на (0,1...0,15), при котором наиболее эффективно протекает процесс промывки, и связанное со снижением основности уменьшение удельного выхода шлака приводит к возрастанию массовой доли серы в чугуне. Для устранения нежелательного повышения массовой доли серы в чугуне необходимо сохранить обессеривающую способность шлака, что достигается увеличением его выхода на величину, определяемую соотношением (1). Способ осуществляли на ОАО Енакиевский металлургический завод следующим образом. На доменной печи объемом 1386 м3 при снижении показателей теплосъема с холодильников горна до 70% от номинального значения начинали промывку горна. Увеличение выхода шлака производили повышением расхода конверторного шлака в промывочную шихту. Пример 1. В доменную печь загружали промывочную шихту, состоящую из 130 τ железной руды, 56 τ конверторного шлака и 35 τ известняка. Основность конечного шлака составила 1,15. Выход шлака составил 1256 кг/т чугуна, что на 156 кг/т чугуна больше, чем при промывке горна на обычной технологии. Производительность доменной печи составила 2510 т/сутки, расход кокса - 540 кг/т чугуна, массовая доля серы в чугуне - 0,020%. Пример 2. В доменную печь загружали промывочную шихту, состоящую из 103 τ железной руды, 63 τ конвертерного шлака и 17 τ известняка. Основность конечного шлака составила 1,15. Выход шлака составил 1273 кг/т чугуна, что на 173 кг/т чугуна больше, чем при промывке горна на обычной технологии. Производительность доменной печи составила 2500 т/сутки, расход - 543 кг/т чугуна, массовая доля серы в чугуне - 0,020%. Пример 3. В доменную печь загружали промывочную шихту, состоящую из 96 τ железной руды, 69 τ конвертерного шлака. Основность конечного шлака составила 1,15. Выход шлака составил 1290 кг/т чугуна, что на 190 кг/т чугуна больше, чем при промывке горна на обычной технологии. Производительность доменной печи составила 2497 т/сутки, расход кокса - 547 кг/т чугуна, массовая доля серы в чугуне - 0.020%. Результаты опытных плавок приведены в таблице. Как следует из приведенных данных, оптимальным является увеличение выхода шлака на 173 кг/т чугуна (коэффициент 1,0). Увеличение выхода шлака на величину менее чем 153 кг/т чугуна (коэффициент 0,9) приводит к возрастанию массовой доли серы в чугуне, а увеличение выхода шлака на величину, более 190 кг/т чугуна, (коэффициент - 1,1) резко возрастает расход кокса (563 кг/т чугуна) и снижается производительность доменной печи (2475 т/сутки).