Спосіб доменної плавки

Корисна модель належить до чорної металургії і може бути використана при виплавлянні чавуну в доменних печах. Відомий спосіб доменної плавки [Експрес інформація інституту «Чер-метінформація», 1975, серія 4, вип. 5. Дослідні плавки 5-6], при якому в піч, що працює на комбінованому дутті з вдуванням природного газу, завантажують залізорудні матеріали, і для офлюсування пустої породи використовують карбонатний флюс у вигляді сирого вапняку і конвертерний шлак. Недолік цього способу полягає у тому, що часткова заміна вапняку конвертерним шлаком збільшує вихід доменного шлаку і вміст фосфору в чавуні, що супроводжується додатковою витратою коксу. Найбільш близьким за технічною суттю і ефектом, що досягається, є спосіб доменної плавки, що включає застосування дуття, збагаченого киснем і природного газу, завантаження залізорудних матеріалів і використання у якості карбонатного флюсу шматкового вапна, обпаленого при високих температурах, замість вапняку сирого [Патент України №66627 А, 7 С21В5/00-прототип]. Недолік даного способу полягає в тому, що не враховується вплив особливостей технології випалення вапна на його якість. При випаленні вапна при високих температурах, в таких агрегатах як обертові і шахтні печі, отримують високореакційне вапно з реакційною спроможністю, що характеризується часом гасіння не більше 2,5хв., із ступенем випалення, що забезпечує вміст СаО + MgO в готовому вапні більше 85%. Таке вапно має низьку механічну міцність і високе стирання при транспортуванні і використанні в металургійних агрегатах, зокрема, в доменній печі при виробництві чавуну. При цьому недоліком виробництва високореакційного вапна є необхідність значної витрати палива (від 110кг у.п./т вапна і більше), для досягнення високих температур, і витрати сирого вапняку (від 1380кг/т вапна і більше), для забезпечення вказаного ступеня випалення. Використання в доменній плавці карбонатного флюсу у вигляді шматкового високореакційного вапна, яке має низьку міцність, що приводить до утворення дрібних фракцій в результаті транспортування, при гідратації в бункерах, а також у доменній печі, приводить до зменшення ефективності його використання і збільшення запиленості в підбункерному приміщенні доменної печі. У основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення способу доменної плавки за рахунок використання вапна з низькою реакційною спроможністю, виробленого при пониженій витраті палива і сирого карбонатного флюсу (сирого вапняку), що дозволить підвищити ефективність використання вапна, понизити витрату коксу, скоротити винесення пилу з доменної печі і зменшити запиленість у підбункерному приміщенні. Технічний результат корисної моделі досягається тим, що в процесі виплавки чавуну із застосуванням комбінованого дуття і завантаженням у доменну піч залізорудних матеріалів, у якості флюсу використовується шматкове низькореакційне вапно, що характеризується часом гасіння більше 7,0хв. із ступенем випалення, що забезпечує вміст в ньому СаО + MgO в межах 60-85%, отримане при температурі випалення 900-950°С у обертових або шахтних печах, при його витраті 38,5-182,4кг/т чавуну. При транспортуванні шматкового низькореакційного вапна, а також при його зберіганні у бункерах доменного цеху зменшується утворення пилу при його руйнуванні, зменшується винесення пилу з доменної печі і запиленість у підбункерному приміщенні. Витрата і ступінь випалення вапна, завантажуваного в доменну піч, визначені дослідним шляхом. Використання низькореакційного вапна із ступенем випалення, що забезпечує вміст СаО + MgO до 60%, економічно недоцільне, оскільки таке вапно, практично, за своїм хімічним складом відповідає сирому вапняку після видалення вологи. Крім того, використання в доменній печі низькореакційного вапна із ступенем випалення менше 60% приводить до збільшення його витрати, збільшення виходу шлаку і збільшення витрати коксу. Застосування вапна із ступенем випалення, що забезпечує вміст СаО + MgO більше 85% , також недоцільне, оскільки таке вапно виробляється при температурах більше 1000°С, має реакційну спроможність менше 2,5хв., має низьку механічну міцність і високе стирання при транспортуванні, що збільшує винесення пилу, а також погіршує показники доменної плавки. Фізико-хімічні властивості отримуваного вапна при різних режимах випалення приведені в таблиці 1. Таблиця 1 Шахтна вапно-випалювальна піч Назва показників Обертова вапно-випалювальна піч Новий режим випалювання Прототип Новий режим випалювання Прототип 10,5 2,4 7,1 1,967 89 71 93 Питома витрата вапняку, кг/т 1180 1415 1298 1890 Питома витрата умовного палива, кг у.п./т 64,0 114,0 85,0 243 120-250 250-300 600 - 640 900 - 980 910 1120 950 1350 Реакційна спроможність, хв. Вміст СаО + MgO,% Температура димових газів на виході з агрегату, °С Температура в зоні випалювання, °С* *Визначена розрахунково-експериментальним шляхом З представлених даних видно, що при виробництві низькореакційного вапна із зменшенням температури випалення, зниженням вмісту СаО + MgO і підвищенням його реакційної спроможності на 5,6 хв. для вапна, виробленого в шахтній печі, і на 5,2хв. для вапна, виробленого в обертовій печі, питома витрата вапняку зменшується відповідно на 235кг/т і 592кг/т, а питома витрата умовного палива на випалення - на 50кг у.п./т і 158кг у.п./т. Спосіб доменної плавки з використанням низькореакційного вапна, виробленого в шахтній вапновипалювальній печі, випробуваний на доменній печі №6 ВАТ «МК «Азовсталь». Техніко-економічні показники роботи доменної печі №6 при заміні вапняку шматковим низькореакційним вапном, обпаленим в шахтній печі, приведені в таблиці 2. Таблиця 2 Назва показника Витрата вапняку, кг/т Варіанти плавок 1 2 3 4 5 6 222,5 147,4 47,5 Витрата вапна шахтної печі, кг/т Частка окатків у рудній шихті, % 182,4 119,3 38,5 100 100 57,5 57,5 10,0 10,0 0 0 42,5 42,5 90,0 90,0 Вихід шлаку, кг/т 378,6 375,4 437,1 435,2 511,9 511,3 Об'ємна частка O2 в дутті, % 24,04 24,04 24,04 24,04 24,04 24,04 Витрата природного газу, м3/т 107,3 107,3 107,3 107,3 107,3 107,3 Витрата скіпового коксу, кг/т 551,1 523,5 541,1 523,6 528,2 522,7 Економія коксу, кг/т 27,6 17,5 5,5 Продуктивність, % 99,6 104,7 100,0 103,8 100,5 101,6 Частка агломерату в рудній шихті, % Піч виплавляє переробний чавун з шихти, що складається з агломерату і окатків, на дутті, збагаченому киснем до 24,0%, з вдуванням природного газу 107,3м3/т і використанням у якості флюсу вапняку (звичайний режим). При використанні в доменній плавці 100% окатків, витрата вапна відповідає верхній межі, при завантаженні 10% окатків і 90% агломерату вапно завантажують за нижньою межею. При частці агломерату 42,5%, окатків 57,5%, витраті вапняку 147,4кг/т - вихід шлаку склав 437,1кг/т, витрата коксу - 541кг/т чавуну (див. табл. 2 варіант 3). Подача шматкового вапна шахтної печі 119,3кг/т із ступенем випалення, що забезпечує вміст СаО + MgO в межах 65% замість вапняку, привела до зменшення витрати коксу на 17,5кг/т чавуну і збільшення продуктивності печі на 3,8% (див. табл.2 варіант 4). Підвищення частки окатків до 100% (див. табл.2 варіант 1) при роботі на звичайному режимі вимагає збільшення витрати вапняку до 222,5кг/т, вихід шлаку знизиться до 378,6кг/т, а витрата коксу зросте до 551,1кг/т. Використання вапна шахтної печі із ступенем випалення, що забезпечує вміст СаО + MgO в межах 65% в кількості 182,4кг/т, приведе до зниження витрати коксу на 27,6кг/т і збільшення продуктивності печі на 5,1% (див. табл. 2 варіант 2). При пониженні частки окатків до 10% і витраті агломерату 90% за звичайною технологією витрата вапняку зменшиться до 47,5кг/т, а витрата коксу - до 528,2кг/т при виході шлаку 511,9кг/т (див. табл. 2 варіант 5). Введення вапна шахтної печі в кількості 38,5кг/т забезпечить повну заміну вапняку при зниженні витрати коксу на 5,5кг/т і збільшенні продуктивності печі на 1,1% (див. табл.2 варіант 6). Таким чином, приведені в таблицях 1 і 2 дані показують: - при виробництві вапна із зниженою реакційною спроможністю і із зниженням ступеня випалення знижується витрата палива і вапняку на випалення; - при роботі доменної печі за способом доменної плавки із заміною сирого вапняку вапном із зниженою реакційною спроможністю знижується витрата коксу, у зв'язку із зменшенням витрат тепла на розкладання карбонатів підвищується продуктивність доменної печі.