Спосіб доменної плавки маломарганцевистої лужновмісної шихти

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано при переработке в доменных печах маломарганцовистого щелочесодержащего сырья. Щелочи, в виде оксидов щелочных металлов, в доменную печь вводятся железорудными материалами и коксом. Согласно многочисленным исследованиям, оксиды щелочных металлов снижают механическую прочность кокса, способствуют разупрочнению агломерата и окатышей, сдвигают равновесие реакции СО2+С=2СО в сторону пониженных температур, что ухудшает тепловой КПД доменной плавки. Щелочи в больших количествах входят в состав настылей. Работа доменных печей с высоким нагревом горнов, на шлаках основностью (CaO/SiO2) 1,20 и более, способствует быстрому накоплению щелочей, циркуляции их в области температур 700-1500°С, что приводит к ухудшению газодинамических условий доменной плавки, оползаниям гарнисажа и расстройствам работы горна. Каждый килограмм остающихся в доменной печи циркулирующих щелочей дает увеличение расхода кокса на 7-8 кг (Гладков Н.А., Николаев С.Α., Будник Л.Г. Влияние щелочей на расход кокса. Металлургическая и горнорудная промышленность, 1986, № 2, с,7-8). Периодическое снижение выхода щелочей из доменных печей одного из металлургических комбинатов (сумма К2О+Nа2О в шлаке с обычного 0,8-0,9% понижалась до 0,4-0,5%) сопровождалось технологическим расстройством с оползанием гарнисажа, потерей нагрева горной и массовой выплавкой высокосернистого чугуна. Восстановление нормального режима работы требовало дополнительного расхода кокса. К известным методам удаления щелочей из доменной печи относятся следующие: увеличение выхода шлака путем загрузки пустой породы в печь (патент США № 4066443, кл. С 21 В, 1978), понижение на определенный период основности шлака (отношение CaO/SiO2), работа на низком нагреве горна. Все они обладают существенными недостатками, т.к. проплав в доменных печах пустой породы снижает производительность агрегатов и повышает расход кокса, а работа на пониженных основностях шлака и нагревах горнов ухудшает качество чугуна по содержанию серы. Наиболее близким по технической сущности является способ доменной плавки щелочесодержащей шихты (авт.св. СССР № 933706, кл. С 21 В 5/00,1982. Способ доменной плавки щелочесодержащей шихты), включающий периодическую загрузку сырой железной руды с кварцевой пустой породой в количестве 0,4-1,4 т/м 2 сечения колошника после накопления в печи 2-6 кг оксидов щелочных металлов на 1 м объема печи. Осуществляется это путем частичной или полной замены железорудных материалов в одной или нескольких подачах подряд при сохранении режима загрузки печи. При загрузке руды в указанных пределах обеспечивается полное перекрытие сечения колошника сырой железной рудой, за счет чего улучшаются условия для связывания циркулирующи х в печи оксидов щелочных металлов в устойчивые соединения, но при этом количество загружаемой в печь разовой порции железной руды устанавливается только из условий полного перекрытия сечения колошника, а ее общее количество не оговаривается совсем. То есть, изобретением допускается загрузка в печь практически любого количества железной руды при соблюдении единственного условия - количество руды в подачу должно быть в пределах 0,4-1,4 т/м 2 сечения колошника. Загрузка в печь нескольких подач подряд сырой железной руды, независимо от исходного нагрева горна и состава шлака, неизбежно приведет к нарушению теплового режима процесса, снижению основности шлака на неопределенную величину и расстройству хода доменной печи. Кроме этого, в период выхода щелочей резко ухудшается текучесть шлака, что является дополнительным фактором, способствующим получению высокосернистого чугуна, загромождению желобов, а также плохому разделению чугуна и шлака, вследствие чего возрастают потери металла со шлаком, происходит подгар шлаковозов. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа доменной плавки маломарганцовистой щелочесодержащей шихты, в котором путем регламентированного изменения состава и свойств доменного шлака и теплового состояния фурменной зоны обеспечивается высокая эффективность удаления из доменной печи оксидов щелочных металлов и за счет этого происходит повышение производительности доменной печи, экономия кокса, сокращение потерь чугуна со шлаком, достигается выплавка нормального по содержанию кремния и серы чугуна. Поставленная задача решается тем, что в способе доменной плавки маломарганцовистой щелочесодержащей шихты, включающем загрузку и проплав ее в доменной печи, периодический выпуск продуктов плавки, отливающийся тем, что по анализу шлака определяют изменение выхода оксидов щелочных металлов и при уменьшении их в шлаке более, чем на 0,2% от обычного уровня, активизируют их удаление со шлаком путем ввода в состав маломарганцовистой щелочесодержащей шихты марганецсодержащих материалов с кремнеземистой пустой породой, загружая их без дополнительного кокса отдельными порциями, каждая из которых обеспечивает понижение основности шлака на 0,05-0,1 и повышение содержания монооксида марганца в шлаке на 0,3-0,6% на одном-двух выпусках, причем очередная порция марганецсодержащего материала с кремнеземистой пустой породой загружается в печь не ранее проплава объема маломарганцовистой щелочесодержащей шихты, равного 1-2 объемам печи, при этом к моменту подхода в горн марагнецсодержащего материала с кремнеземистой пустой породой теоретическая температура горения топлива в фурменной зоне понижается на 100-150°С на время проведения выпуска чугуна с последующим восстановлением ее до прежнего значения после окончания выпуска. Известно, что при переработке в доменных печах ши хты одних и те х же поставщиков приход оксидов щелочных металлов с шихтовыми материалами изменяется незначительно. Согласно изобретению, по анализам шихтовы х материалов устанавливается приход щелочей с ними. Основным носителем щелочей, удаляемых из доменной печи, является шлак. (Гладков Н.А., Николаев С.Α., Будник Л.Г. Влияние щелочей на процесс доменной плавки. Металлург, 1986, № 2. с.12-14). По результатам химанализа шлака устанавливается нормальное содержание щелочей в нем, обеспечивающее выход и х более 60% от общего поступления. При получении анализов, свидетельствующи х об устойчивом понижении содержания суммы оксидов щелочных металлов в шлаке на 0,2% и более (что соответствует повышению количеатва щелочей в циркуляционном контуре на 1,0-1,5 кг/т чугуна) принимаются меры по активизации перевода щелочей в шлак. Для этого, при среднем рабочем уровне основности шлака и нагрева горна, в маломарганцовистую щелочесодержащую ши хту вводится марганецсодержащий материал с кремнеземистой пустой породой путем частичной или полной замены железорудных материалов в подаче. Количество марганецсодержащего материала с кремнеземистой пустой породой рассчитывается таким образом, чтобы на одном-двух выпусках подряд понизить основность шлака на 0,05-0,1 от исходной. По полученным экспериментальным данным (Работа доменных печей на шихте с повышенным содержанием щелочей. Горбенко Ю.Ε., Левин И.С. Резняков А.А. и др., Ме таллург., 1984, № 2, с.9-11) понижение основности шлака неуказанные величины приведет к увеличению содержания Кг0+№20 в шлаке на 0,4-0,6% и обеспечивает дополнительный выход щелочей на 1,5-2,5 кг/т чугуна. Кроме этого, часть марганца (30-35% от общего прихода) переходит в виде монооксида в шлак, повышая его текучесть, за счет чего улучшаются десульфурирующие свойства шлака и разделение его с чугуном в главном желобе. Это предотвращает увеличение содержания серы в чугуне и сокращает потери металла со шлаком. Нормальное усвоение печью шихты измененного состава достигается чередованием загрузки подач маломарганцовистой щелочесодержащей шихты и марганецсодержащего материала с кремнеземистой пустой породой таким образом, чтобы очередная порция последнего подавалась в печь после проплава маломарганцовистой щелочесодержащей шихты, объем которой равен одному-двум объемам печи. Для повышения эффективности вывода щелочей из доменной печи к моменту подхода в горн марганецсодержащего материала с кремнеземистой пустой породой (рассчитывается по объему проплавленной шихты) на 100-150°С понижается теоретическая температура горения топлива в фурменной зоне, препятствуя возгонке щелочей и возвращению их в циркуляционный контур. Такой температурный режим фурменной зоны поддерживается на время выпуска чугуна, после окончания которого теоретическая температура горения восстанавливается до исходного значения. Пример Экспериментальная проверка способа осуществлена на доменной печи объемом 1386 м 3, выплавляющей передельный чугун. Химически ι анализом шихтовы х материалов установлено поступление оксидов щелочных металлов (Nа2О+К2 О) в количестве 5,5-8,0 кг/т чугуна. В табл.1 приведены балансы щелочей. Из табл.1 следует, что при работе печи на шлаках основностью 1,30-1,34 более 40% поступивших с шихтой щелочей циркулирует в доменной печи. Для удаления щелочей из циркуляционного контура при массе рудной подачи 16,0-17,0твпечь2 раза в сутки по 16,0 τ в подачу в качестве марганецсодержащего материала с кремнеземистой пустой породы задавали марганцовистый шлак, в состав которого входят, %: В приведенном примере за счет ввода в ши хту марганцовистого шлака основность доменного понижали на 0,05. Дальнейшую корректировку основности производили изменением расхода известняка. При принятом уровне форсировки время пребывания шихты в печи составило около 12 ч. После загрузки подачи с марганцовистым шлаком к моменту подхода данной шихты в горн на ближайшем выпуске чугуна путем увлажнения дутья паром в количестве 15 г/м понижали теоретическую температуру горения на 100°С. Результаты работы печи в базовый и опытный периоды представлены в табл.2. В опытном периоде продолжительностью 4 суток отмечено улучшение показателей доменной плавки: повышение производительности, уменьшение расхода кокса, выплавка нормального по содержанию кремния и серы чугуна на менее основных шлаках.