Спосіб доменної плавки з використанням титановмісних матеріалів

Винахід відноситься до виробництва чавун у в доменних печах, зокрема до способів стабільної роботи доменної печі з використанням титанвміщуючи х матеріалів. Відомо, що тривала стабільна робота доменної печі можлива лише за умови постійного захисту футеровки металоприймача печі від прогару. Одним із способів такого захисту є нарощування і підтримка заданої товщини гарні-сажу (додаткового захисного шару) шля хом введення в піч титанвміщуючих матеріалів, що входять до складу доменної шихти. Відомий спосіб виплавки чавуну з титаномагнетитових руд у доменній печі (RU, пат. № 2001111, МПК С 21 В 5/00, 1993р.), відповідно до якого визначають оптимальне значення коефіцієнта розподілу титану між чавуном і шлаком, контролюють його поточне значення і, при відхиленні його від оптимального на одиницю, прямо пропорційно змінюють на 1,65-3,0 % витрати коксу в подачу і обернено пропорційно на 0,5-1,5 % від витрат дуття витрати природного газу на період 0,3-0,7 від часу проплавлення шихти в печі до досягнення оптимального значення коефіцієнта розподілу титану між чавуном і шлаком. Недолік цього способу складається у вузькій області його використання, оскільки він застосовний для виплавки ванадієвого чавуну з агломерату й окотишів Качканарського ГЗК і не містить заходів, що забезпечують захист вогнетривкого шару горна в інши х умовах. Зміст ТіО2 у шихті у відомому способі не є керуючим впливом для регулювання товщини гарнісажу металоприймача в цілому і тим більше додаткового нарощування його шару в місцях прогару. Крім того, коефіцієнт розподілу титану між чавуном і шлаком не є критерієм досягнення межі розчинності карбідів і карбонітридів титану в чавуні. Відомий спосіб проплавки титаномагнетитових руд у доменній печі (SU. А.с. 1696478, МПК С 21 В 5/02, 1991р.), відповідно до якого здійснюють технологічний контроль ходу процесу і додатково двох технологічних параметрів: питомого виходу шлаку Ш, кг/т чавун у, і коефіцієнта розподілу титану між шлаком і чавуном LTi, д. од. При цьому визначають оптимальне значення L-п і при відхиленні поточного значення LTi; від оптимального на 1,0 од. обернено пропорційно змінюють основність шлаку на 0,02-0,04 од. Оптимальне значення L Ti визначають по відношенню LTi=43,6-0,024 Ш, од. У відомому способі технологічний контроль і керуючі впливи для регулювання відбуваються на виході процесу шляхом контролю двох технологічних параметрів. Недоліком способу є малий ступінь кореляції між обраними технологічними параметрами контролю і товщиною захисного шару гарнісажу, особливо в місцях прогару. Значення LTi не характеризують досягнення межі області граничної розчинності карбідів і карбонітридів титану в чавуні, а вміст ТіО2 у ши хті не використовується в якості керуючого впливу для підтримки товщини гарнісажу на заданому рівні. Таким чином, у відомих те хнічних рішеннях для керування процесом не використовується контроль за вхідними параметрами - вмістом ТіО2 у ши хті. Це звужує область застосування відомих способів до використання шихтови х матеріалів тільки визначеного складу. Крім того, е фективність відомих способів низька з погляду впливу на товщину захисного шару гарнісажу і витрат титанвміщуючи х матеріалів. Найбільш близьким до способу, що заявляється, є спосіб доменної плавки з використанням титанвміщуючи х матеріалів (RU, пат. № 2117707, МПК 6 С 21 В 5/00, 1998р.), що включає контроль технологічних параметрів плавки, регулювання теплового стану печі і товщини гарнісажу в горні, при цьому визначають різницю між приходом і витратою діоксиду титану і регулюють тепловий стан печі і товщину гарнісажу у металоприймачі, підтримуючи цю різницю в межах 0,5-10 кг на 1 т чавун у. У відомому способі зроблена спроба розширити галузь його застосування і ефективність впливу на товщин у шару гарнісажу за рахунок контролю вхідних параметрів процесу - вмісту ТіО2 у ши хті, і системи ув'язування вихідних і вхідних параметрів процесу доменної плавки з використанням титанвміщуючи х матеріалів. Керування процесом по відомому способу припускає контроль вихідного параметра - кількості Ті, що завантажують у піч. Однак у такій системі керування час запізнювання (одержання інформації про зміст Ті) складає 3 доби, тоді як реальний процес руйнування гарнісажу відбувається протягом 0,5-1,0 тривалості плавки. Ця обставина об'єктивно доводить неможливість ефективного керування процесом нарощування гарнісажу і витратами титанвміщуючого матеріалу по балансовим даним, як пропонує те хнічне рішення по прототипу. Крім того прихід Ті - задана шихтовими умовами (сировинною базою) роботи конкретного підприємства величина, а все керування спрямоване на видаткову частин у балансу Ті. Таким чином, відомий спосіб не забезпечує широку галузь його застосування (для сировини різного складу) і достатню ефективність формування необхідного захисного шару гарнісажу в горні доменної печі при заданому складі чавуну. Задачею способу доменної плавки з використанням титансодержащих матеріалів , що заявляється, є розширення області застосування способу при одночасному підвищенні ефективності формування захисного шару гарнісажу за рахунок оптимізації параметрів уведення титанвміщуючого матеріалу. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому способі доменної плавки з використанням титанвміщуючи х матеріалів, що включає контроль технологічних параметрів плавки, регулювання теплового стану печі і товщини гарнісажу в горні, відповідно до винаходу, визначають зону прогару футеровки, потім через колошник печі над зоною прогару вводять кусковий матеріал, що містить 30-40 % діоксиду титану, а регулюють товщин у гарнісажу в горні підтримуючи витрату титанвміщуючого матеріалу в межах 8-10 кг на тонну чавун у, при цьому титанвміщуючий матеріал уводять періодично з інтервалами рівними К1 х t і тривалістю періоду К2 х t, де: К1=30-45 К2=9-12 t - тривалість проплавлення шихти в доменній печі, год. Сутність способу полягає в тім, що виділення карбідів і карбонітридів титану на вогнетривкій кладці металоприймача при стабільному тиску і складі газової фази визначається складом чавун у і його температурою, таким чином, що фігуративна точка його складу повинна розташовуватися в області первинної кристалізації зазначених фаз. Створення таких умов у загальній масі виробленого чавун у в ши хтови х умовах, відмінних від масового використання титаномагнетитової сировини - задача важко вирішувана та високо витратна в зв'язку з високою ціною рутилового або ільменітового концентратів і труднощами їхньої переробки в існуючих технологічних схемах виробництва агломерату й окотишів. Тому проблема ефективного використання титанвміщуючи х матеріалів є актуальною. Для цілеспрямованого нарощування гарнісажу технічне рішення, що заявляється, припускає попереднє визначення зони прогару з наступним уведенням кускового титанвміщуючого матеріалу через колошник печі над зоною прогару. Таке рішення дозволяє уникнути масового нарощування гарнісажу на всій поверхні охолоджуваних вогнетривких блоків, що може привести до зменшення корисного обсягу металоприймача і невиправданим перевитратам титанвміщуючого матеріалу. При цьому забезпечується не тільки цілеспрямоване нарощування гарнісажу, але і підтримка його товщини в зонах підвищеного розпалу вогнетривкої кладки в необхідних діапазонах. Встановлення та підтримка на заданому рівні параметрів, що заявляються, таких як: • локальність уведення титанвміщуючої добавки над зоною розпалу, високий вміст у ній ТіО2 (30-40%); • обмежений час наведення гарнісажу; • визначений час існування гарнісажу; забезпечують формування необхідної флуктуації складу первинного шлаку, стікання його в ділянку, близьку до стоншеної футеровки горна і поду, відновлення Ті з оксидів, утворення карбідів і карбонитридов Ті, перехід їх у чавун і осадження на межі розділу чавун у та футеровки. При збільшенні вмісту ТіО 2 у гарнісажеутворюючій добавці понад 40% або її витрати понад 10 кг на т чавун у відбувається захаращення горна грузлими титанвміщуючими масами і зменшення його корисного обсягу. Зниження вмісту ТіО2 і витрат добавки за межі, що заявляються, приводить до того, що в результаті розсмоктування флуктуації складу вже в первинному шлаку і чавуні у стін горна і поду не забезпечуються умови для виділення карбідів і карбонітридів Ті, тобто не з'являються умови для нарощування гарні сажу. При підтримці тривалості періоду введення титанвміщуючої добавки в межах, що заявляються, забезпечуються умови для формування гарнисажа достатньої товщини, час життя якого відповідає інтервалові між періодами введення добавки або незначно перевищує його. При збільшенні тривалості періоду введення титанвміщуючої добавки, понад тої, що заявляється, відбувається захаращення горна, а при зменшенні -не встигає сформуватися захисний шар гарнісажу, часом існування більшим, ніж інтервал між періодами введення добавки. При дотриманні інтервалу введення титанвміщуючої добавки на рівні що заявляється, підтримується достатній для захисту вогнетривкої кладки горна і поду гарнісажу. У випадку збільшення інтервалу за межі, що заявляються, відбувається повне руйнування гарнісажу і руйнівна взаємодія рідких розплавлених мас з вогнетривкою кладкою горна і поду, а при зменшенні - захаращується горн. Оскільки запропонований режим уведення добавок, що містять 30-40 % ТіО2, може бути застосований практично для будь-якого конкретного процесу плавки, це передбачає використання необхідного для даного процесу вхідної сировини, а технічне рішення, що заявляється, забезпечує розширення галузі застосування способу в порівнянні з прототипом. Таким чином, сукупність істотних ознак технічного рішення способу доменної плавки з використанням титансодержащих матеріалів, що заявляється, дозволяє вирішити поставлену задачу - розширити галузь застосування способу при одночасному підвищенні його ефективності формування захисного гарнісажу. Це підтверджується прикладом промислової придатності. На доменній печі корисним обсягом 700 м 3 було проплавлено 60 тонн присада гарнісажеутворюючої титанвміщуючої добавки з показниками якості, приведеними в табл. 1. Завантаження цього матеріалу були викликані підвищенням теплових навантажень на холодильники горна і лещаді № 3 і № 4, що досягали величини 19,6 тис. ккал/година і 16,5 тис. ккал/година, відповідно (Фіг. 1). До введення присада вміст Ті в чавуні складав 0,012-0,022%, а ТiO2 у шлаку в середньому - 0,249%. Середня питома витрата присада 8,9 кг/т чавун у. Присад завантажувався на нульове положення обертового розподільника шихти над зоною розпалу футеровки горна і поду. Через 3-4 зміни після введення присада відбувалося зниження теплових навантажень на 20-28% у порівнянні з піковими (фіг. 1). Протягом тижня (21-ну тривалість проплавлення шихтови х матеріалів) після закінчення застосування присада спостерігався процес подальшого зниження теплових втрат і їхня стабілізація. Потім, протягом наступного тижня, спостерігався повільний підйом теплових навантажень до 15 тис.кккал/год., після чого була введена нова порція титанвміщуючих добавок. У ході виконання досліджень було доведено, що введення присада гарнісажеутворюючого дозволяє знижувати теплові навантаження на холодильники горна і поду до безпечних значень. Періодичність уведення титанвміщуючої добавки з інтервалом 10-15 діб, або 30-45 тривалостей проплавлення шихти в доменній печі. Тривалість періоду введення присада для нарощування гарнисажу повинна складати не менш 3-4 діб або 912 тривалостей проплавлення шихти, а витрата присада - 8-9 кг/т чавун у. За вантаження матеріалу треба робити по станціях ВРШ, які відповідають зонам локальних теплових навантажень на холодильники металоприймача. Таблиця 1 № п.п. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Одиниця Значення виміру Масова частка діоксиду титану, не менш % 33,0 Масова частка оксиду кальцію, не менш % 15,0 Масова частка діоксиду кремнію, не більш % 15,0 Основність Ca/Si 2, не менш частки одиниць 1,0 Масова частка загальної вологи, не більш % 8,0 Міцність на стиск, не менш МПа 10,0 Мінімальний розмір (при вимірі по найменшій грані або діаметрові) мм 5,0 Максимальний розмір (при вимірі по найбільшій грані або діаметрові) MM 200,0 Масова частка фракції 0-5 мм, не більш % 5,0 Найменування показника