Спосіб доменної плавки

Винахід відноситься до області чорної металургії, зокрема до доменного виробництва, а саме до способів утилізації конвертерного шлаку. Відомий спосіб доменної плавки, що включає завантаження в піч залізорудної шихти, коксу, домішок і шлаків киснево-конвертерного виробництва в кількості до 500кг/т чавуну разом з рудною складовою шихти [1]. Недоліком відомого способу доменної плавки є те, що спосіб не забезпечує можливість одержання максимальної ефективності, зокрема зниження витрати коксу, від завантаження конвертерного шлаку в доменні печі й особливо його металовмісної складової. Найбільш близьким по технічній сутності до способу, що заявляється, є спосіб доменної плавки, який включає роздільне завантаження в піч конвертерного шлаку і виділеної зі шлаку металовмісної складової, причому конвертерний шлак завантажують у доменні печі, що працюють з максимальним використанням у шихті сирого флюсу, а металовмісну складову завантажують у доменні печі, що працюють з найбільш високим ступенем прямого відновлення. Крім того, конвертерний шлак змішують з малоофлюсованою частиною шихти, наприклад, неофлюсованими окатишами чи рудою, а металовмісну складову змішують з найбільш окисленими і важковідновлюємими матеріалами, або завантажують у перерізи печі з максимальним вмістом СО 2 у колошниковому газі [2]. Недоліком відомого способу доменної плавки є те, що спосіб не забезпечує можливість одержання максимальної ефективності, зокрема рівного ходу доменної печі і максимального зниження витрати коксу, від завантаження в доменні печі виділеного з конвертерного шлаку скрапу металевого (CM) зі вмістом заліза до 95%. Завантаження СМ за звичайною системою завантаження залізовмісних матеріалів у проміжну зону колошника печі порушує рівний хід печі, приводить до росту перепаду тиску в печі через те, що CM створює додаткові тверді "пробки" у масі розм'якшеного матеріалу (зоні "когезії"), тому що шматки CM розм'якшуються при більш високих температурах, ніж оксидна шихта (оксиди металу і шлаку) і мають малий діапазон розм'якшення-плавлення. Ставиться задача підвищення рівності ходу печі і зниження витрати коксу в доменній плавці за рахунок оптимального завантаження по перетинах колошника печі скрапу металевого. У зв'язку з викладеним поставлена задача досягається тим, що спосіб доменної плавки, який включає завантаження в піч залізорудної частини шихти, коксу, флюсів, шлаків киснево-конвертерного виробництва, виділених з конвертерного шлаку скрапу металевого і металовмісної складової, має суттєві відмінності, котрі полягають у тім, що скрап металевий завантажують у периферійні або центральні перерізи печі, не допускаючи його завантаження в проміжну зону. Спосіб здійснюється в таким чином. На дробильно-сортувальній фабриці конвертерні шлаки (КШ) з відвалів чи поточного виходу дроблять і сортують на фракції з виділенням: скрапу металевого (CM до 95% Fe), металовмісної складової - шлак збагачений (ШЗ до 45% Fe) і мінеральної складової конвертерного шлаку (власне КШ до 10% Fe). На колошник доменної печі завантажують залізорудні матеріали: агломерат (А), окатиші (О), залізну руду (ЗР), наприклад, за системою AAAA ¯ КККК ¯, чи ААОА ¯ КККК ¯, чи АА(ЗР) А ¯ КККК ¯ і т.д.; флюс, зміною кількості якого регулюють основність шлаку; кокс; конвертерний шлак; конвертерний шлак збагачений і скрап металевий. У горн доменної печі подають через повітряні фурми комбіноване дуття. З горна випускають рідкі продукти плавки чавун і шлак. Для того, щоб СМ не створював додаткових ускладнень у зоні рідко пластичного стану матеріалів у печі, його треба вантажити в піч не як звичайні залізорудні матеріали (агломерат, окатиші) у проміжну зону колошника печі, а тільки на периферію чи в центр печі, застосовуючи, наприклад, системи завантаження (СМ)ААА ¯ КККК ¯, чи ААА(СМ) ¯ КККК ¯ . У цих зонах CM, розплавляючись у вузькому діапазоні температур, не створює високої зони розм'якшення-плавлення і, відповідно, опору проходу газів. Він поводиться як метал у вагранці. Одночасно підвищується проникність проміжної зони стовпа шихти. З метою оцінки очікуваних показників застосування СМ у конкретних умовах КДГМК "Криворіжсталь" виконали серію розрахунків за методикою А.Н. Рамма [3] з доповненою оцінкою собівартості чавуну. В ході розрахунків здійснювали варіацію витрати скрапу металевого. Показники базового періоду розраховані по фактичним даним про роботу ДП №1 КДГМК "Криворіжсталь" у травні 2003p. У табл.1 даються показники при введенні скрапу замість агломерату й окатишів. Очікується зниження витрати коксу до 441...384...328кг/т і ріст продуктивності при введенні скрапу відповідно 208, 416 і 624кг/т. Собівартість чавуну знизиться відповідно на 37...62...87грн/т. Таблиця 1 Розрахункові показники роботи доменної печі №1 з додаванням у шихту різної кількості скрапу металевого (СМ) Показники плавки Витрати, кг/т чавуну: Агломерат КДГМК Агломерат НКГЗК Обкотиші Залізна руда Конверт, шлак збагачений (КШЗ) Скрап металевий (CM) Вапняк Кокс Антрацит Відсів твердого палива Дуття, м3/т Періоди Базовий CM 208кг/т CM 416кг/т CM 624кг/т 1419 173 138 17 26 17 55 500 43 35 1543 1440 15 208 13 441 38 30 1361 1081 11 416 2 384 33 27 1188 721 7 624 0 328 28 23 1015 Природний газ, м3/т Технологічні показники: Добова продуктивність, т Температура дуття, °С Кисень у дутті, % Вихід шлаку, кг/т чавуну Ступінь прямого відновлення, % Теоретична температура горіння, °С Кількість колошник. газу, м3/т Склад колошникового газу,% :СО2 СО H2 Теплотворність газу, кДж/м3 Зміна собівартості чавуну, грн./т 113 100 87 74 2046 990 26,0 441 35 2026 2082 15,0 28,3 8,3 4493 0 2330 990 26,0 362 35 2026 1826 13,8 29,0 8,7 4613 -37 2682 990 26,0 286 35 2026 1588 12,0 30,0 9,2 4804 -62 3161 990 26,0 190 35 2026 1350 9,7 31,5 9,9 5063 -87 Приклад здійснення способу. На доменній печі об'ємом 1719м3 (табл.2) провели експеримент завантаження СМ за звичайною системою, як агломерат з окатишами в проміжну зону печі (експериментальний період №1), і за пропонованим способом (експериментальний період №2). У першому випадку позитивний ефект був у два рази нижче розрахункового, а хід печі був не зовсім рівним, в другому випадку - показники плавки значно покращилися і наблизилися до розрахункових, хід печі був значно рівнішим, покращилося використання хімічної і теплової енергії газового потоку. Таблиця 2 Основні показники роботи доменної печі №1 при використанні в шихті скрапу металевого (CM) фракції 20-120мм Показники Скрап металевий (СМ), кг/т чавуну Середньодобове виробництво, т/добу Витрати коксу, кг/т чавуну Витрати антрациту, кг/т чавуну Інтенсивність горіння коксу, кг/м3 добу Дуття: витрати, м3/хв. тиск, кПа температура, °С Витрати природного газу, м3/т чавуну Витрати кисню, м3/т Вміст О2 у дутті, % Колошниковий газ: тиск, кПа температура, °С вміст,% СО2 CO Н2 Склад чавуну, %: кремній марганець сірка фосфор Основність шлаку Вміст Fe в рудній частині шихти, % Рудне навантаження, т/т Склад шихти, % : залізна руда агломерат КДГМК обкотиші скрап металевий Витрати, кг/т чавуну: вапняку КШЗ Винос пилу (уловленої), кг/т Базовий 2346 528 4 720 2651 223 984 107 166 28,0 103 367 16,9 25,6 9,0 0,78 0,55 0,023 0,075 1,20 54,6 3,75 1,5 85,5 13 0 108 58 22 Періоди Експерим. №1 180 2406 506 15 706 2644 223 972 111 175 28,8 103 310 16,5 25,2 8,0 0,78 0,69 0,021 0,087 1,21 58,4 3,81 2,0 75,0 13 10 89 55 56 Експерим. №2 178 2606 483 11 732 2685 224 982 107 167 28,1 103 293 17,5 24,1 8,0 0,77 0,63 0,021 0,077 1,21 58,4 3,81 2,0 75,0 13 10 88 53 54 Високий економічний ефект від уведення скрапу металевого при великій його ціні (180грн/т) пояснюється тим, що він містить малу кількість шлакоутворюючих і не вимагає великої кількості відновлювачів; при правильному завантаженні CM можна при великих його витратах забезпечити рівний хід печі, знизити питому витрату коксу і збільшити продуктивність доменної плавки. Джерела інформації: 1. А. с. СРСР №365384, МКИ С21В3/02, 1973. 2. Патент України №49247 МКИ6 С 21В3/02, 2002. 3. Рамм А.Н. Современный доменный процесс. -М.: Металлургия, 1980 -304с.