Спосіб виплавки чавуну в доменній печі

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано при производстве чугуна в доменных печах. Наиболее близким по технической сущности является способ выплавки чугуна в доменной лечи, отличающийся тем, что с целью стабилизации схода шихты, химического и физического нагрева продуктов плавки, соответственного повышения производительности доменной печи и снижения расхода кокса, промывочные подачи из "кислых" материалов (окатыши, железная руда и др.) загружают в количестве, равном числу вып усков чугуна в сутки, с величиной рудной нагрузки в 1,1 - 2,0 раза превышающей нагрузку в шихтовы х подачах, причем время между загрузкой каждой шихтовой подачи и началом выпуска определяется по формуле чугуна где -время пребывания шихты в доменной печи, ч; - интервал времени между выпусками чугуна, ч [1]. Недостатками указанного способа, принятого в качестве прототипа, является то, что лишь незначительная часть "кислых" материалов, в частности, окатышей входит в состав промывочных подач, поэтому неизбежным остается переуплотнение столба шихты вследствие загрузки в ши хтовые подачи разнородных по фракционному составу агломерата и окатышей, формирование в зоне начала шлакообразования на основе "основных" флюсующих материалов слоя тестообразных пластических материалов, характеризующегося предельно низкой газопроницаемостью и широким интервалом перехода в жидкоподвижное состояние (1000 - 1600°C). Загрузка промывочных подач по описанной выше схеме вследствие значительного различия в рудной нагрузке (по сравнению с шихтовыми подачами), может вызывать периодические похолодания горна и ухудшение качества чугуна, устранение которых определит некоторое повышение расхода кокса и снижение эффективности мероприятия. Задача поглощения щелочей в указанном "Способе доменной плавки ..." частично решена. Так, на Донецком металлургическом заводе степень перехода щелочи в шлак при загрузке промывочных подач повысилась от 30 - 40 до 70 80%, то есть в двое, что в решающей мере способствовало повышению стабильности гарниссажа, снижению настылеобразования, улучшению показателей доменной печи, особенно при вдувании в горн пылеугольного топлива [2]. Принимая, однако, высокий приход щелочей с шихтой на многих доменных печах - до 5 - 13кг/т чугуна, полученный с помощью описанного "Способа доменной плавки ..." результат - 70 80% перехода щелочей в шлак - следует признать недостаточным, не обеспечивающим уровня содержания щелочей в горном газе, гарантирующего стабильную работу доменных печей. В СНГ более 60 доменных печей работают с высоким - более 5 - 13кт/т чугуна - приходом щелочей с шихтой, проплавляя, в основном, "кислые" окатыши и "основные" агломерата, т.е. материалы, резко различающиеся по химическому и фракционному составам. Указанное обстоятельство целесообразно использовать для улучшения работы доменных печей. Задачей настоящего изобретения является усовершенствование способа выплавки чугуна путем улучшения газопроницаемости шихты, процессов шлакообразования и удаления щелочей. Поставленная задача достигается тем, что в способе выплавки чугуна в доменной печи, содержащем загрузку через колошник чередующи хся шихтовы х и промывочных подач с увеличенной рудной нагрузкой, включающих окисленные железорудные материалы с кислой пустой породой, подачу в горн горячего дутья, кислорода, природного газа и пылеугольного топлива, выпуск продуктов плавки, согласно изобретению, в промывочные подачи дополнительно вводят флюсы (обычные или доломитизированные известняки, сталеплавильные шлаки, сидериты) совместно с "кислыми" железорудными материалами (окатышами, железной рудой) загружают в доменную печь отдельными чередующимися подачами, причем основность шихты в указанных подачах поддерживают ниже средней основности шихты на 0,03 - 0,1, а рудную нагрузку выше на 1 10% средней рудной нагрузки. Новым в данном способе является то, что сырые обычные или доломитизированные известняки сталеплавильные шлаки, кусковые сидериты загружают в доменную печь отдельными подачами (например, в каждую вторую, третью и т.д.) совместно с "кислыми" железорудными материалами, например, окатышами, причем, основность шихты в указанных подачах поддерживают ниже средней основности шихты на 0,01 - 0,10 единицы, а рудные нагрузки на 1 - 10% выше средней рудной нагрузки. Предлагаемый способ выплавки чугуна позволяет, во-первых, существенно повысить порозность и соответственно улучшить газопроницаемость шихты, особенно в верхней части ши хты, благодаря раздельной загрузке в печь железорудных материалов, сильно различающихся по химическому и фракционному составам. Во-вторых, проплавка отдельными подачами основных флюсующи хся материалов в сочетании с "кислыми" железорудными материалами при пониженной основности и повышенной рудной нагрузке и, следовательно, на холодном ходу определит снижение или полное устранение эффекта формирования и длительного функционирования на основе основных флюсов слоя тугоплавких пластических материалов, который будет интенсивно размываться кислыми, железистыми и относительно "холодными" шлаками, в массовом количестве формирующимися из материалов, с которыми в итоге перемешивается флюс. И, наконец, формирование по высоте доменной печи значительного числа относительно кислых прослоек из железной руды и окатышей, проплавляемых при пониженных температурах, может способствовать значительной интенсификации поглощения шихтой щелочей из газовой фазы и нейтрализации их влияния на технологический процесс доменной плавки. Описанная загрузка шихты может способствовать устранению периодических похолоданий горна, поскольку загружаемые шихто вые и "кислые" подачи по основности и нагрузке различаются минимально, число их примерно равно, что в итоге определяет при подходе к горну их перемешивание, сохранение стабильных заданных основности и нагрева горна. В итоге указанные благоприятные изменения могут способствовать существенному улучшению ровности схода шихты, стабилизации распределения газового потока и улучшению основных показателей плавки. По ориентировочным расчетам возможные улучшения газопроницаемости шихты и снижение содержания щелочей в горновом газе могут способствовать снижению расхода кокса и повышению производительности доменной печи на 1 - 10%. Основности шихты в "кислых" подачах должны быть ниже средней основности шихты на 0,03 - 0,1 единицы. При средней для СНГ основности шихты 1,1 - 1,4 (в зависимости от прихода серы с шихтой) указанный показатель не может быть ниже 0,03 (для случаев с минимальным приходом серы с шихтой), поскольку в данном случае исходная шихта имеет высокую щелочепоглотительную способность, и указанного изменения достаточно для того, чтобы эта способность стала предельной, изменение основности шихты менее чем на 0,03 единицы, по существу, не изменит ее щелочепоглотительной способности. Для основности шихты 1,4 (высокий приход серы с шихтой) с низкой ее исходной щелочепоглотительной способностью величина снижения данного показателя в "кислых" подачах должна возрасти до 0,1. Большее чем на 0,1 единицы снижение основности нерационально, поскольку не может вызвать дальнейшего повышения щелочепоглотительной способности шихты, также близкой в этом случае к предельной, но будет способствовать значительному различию по отношению к средней шихте, ее физических свойств - обессеривающей способности, вязкости, температуры плавления - в "кислых" и ши хтовых подачах, что, безусловно, неблагоприятно скажется на газопроницаемости шихты и распределении газового потока, устойчивости нагрева горна и т.д. Рудная нагрузка в "кислых" подачах должна быть выше средней на 1 - 10%. Величина превышения рудной нагрузки на 1% относится к случаю "кислой" исходной шихты и не может быть меньшей, поскольку не произведет существенного изменения нагрева проплавляемой шихты и эффективности поглощения ею щелочей. Величина превышения 10% относится к случаю основной исходной шихты и не может быть большей, поскольку вызовет существенное снижение нагрева горна, что может существенно нарушить стабильность технологического режима: настылеобразование, поступление в горн непрогретых материалов и ухудшение качества чугуна. Конкретный пример осуществления предложенного способа доменной плавки выполнен для доменной печи №1 Донецкого металлургического завода, работающей на привозном подготовленном сырье, дутье, обогащенном кислородом до 24 - 27%, с вдуванием в горн пылеугольного топлива и природного газа. Основные компоненты железорудной части шихты - 40 - 60% окатышей ЦГОК, основностью 0,6 - 0,7 и 60 - 40% агломерата ЮГОК, основностью 1,25 - 1,35. Приход с шихтой щелочей на 1т чугуна - 8 - 11кг, серы - 7 - 8кг. Средняя величина рудной нагрузки равна 3,6т/т, основность шлака Принимая во внимание состав ши хты, что согласно предложенной заявки, половина подач должна быть "кислыми", половина - шихтовыми при загрузке их "через одну". Рассчитываем величину рудной нагрузки в "кислых" подачах: Соответственно рудная нагрузка в шихтовы х подачах составит: Для конкретного примера принимаем величину в "кислых" и шихтовы х подачах 3,24 и 3,96 соответственно (большой приход серы с шихтой). Рассчитываем основность шихты "кислых" подач: при миним. изменении 1,35 - 0,03 =1,32 при средн. изменении 1,35 - (0,03 + 0,1) : 2 = 1,29 при макс, изменении 1,35 - 0,1 = 1,25. При этом основность.шихтовы х подач составит соответственно 1,38; 1,41; 1,45. Для конкретного примера принимаем основность шиты для "кислых" и шихтовы х подач: Выполнен анализ основных показателей работы доменной печи по прототипу и по описанному "Способу выплавки чугуна ..." Повышение производительности печи на 2 - 4% и снижение расхода кокса на 1 - 2% определены расчетным путем и характеризуют эффективность предложенного "Способа доменной плавки ...", определяющуюся улучшением порозности загруженной шихты, поглощения ши хтой щелочей, устойчивости нагрева горна доменной печи. Эффективность предложенного "Способа выплавки чугуна ..." определяется прежде всего снижением расхода кокса на 1 - 2%.