Спосіб доменної плавки

Реферат: Спосіб доменної плавки включає циклічну зміну діаметра фурм від 140-180 мм до 180-220 мм та різну тривалість роботи печі на цих фурмах, коли період роботи доменної печі на фурмах діаметром 140-180 мм дорівнює 30-34 доби. Період роботи на фурмах діаметром 180-220 мм дорівнює 60-90 діб. За результатами попередньої експлуатації доменної печі на фурмах діаметра 140-180 мм або 180-220 мм визначають для даних умов плавки оптимальні значення повної енергії потоку горнового газу і при зміні діаметра фурм регулюють радіус осьової віддушини на колошнику печі. При цьому при збільшенні повної енергії горнового газу вище оптимальної, радіус осьової віддушини зменшують, а при зменшенні повної енергії горнового газу нижче оптимальної, радіус осьової віддушини збільшують. UA 102717 U (12) UA 102717 U UA 102717 U 5 Корисна модель належить до галузі чорної металургії, зокрема до доменного виробництва, а саме до способів погодженої циклічної зміни параметрів доменної плавки. Відомий спосіб доменної плавки, що включає завантаження в піч коксу і залізовмісних матеріалів, передбачає "розкриття" центральної частини стовпа шихти створенням осьової віддушини, яка повинна забезпечити інтенсивний потік газу в осьовій зоні печі та характеризується значеннями вмісту діоксиду вуглецю СО2 і рудного навантаження на кокс, при цьому розмір осьової віддушини виражається через її діаметр d0, який визначається, виходячи з виразу: d0  10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 2,25  3Pн dк2 ,м 100 де d к - діаметр колошника, м; Pн - рудне навантаження, т/т. [Логинов В.И., Мусиенко К.А., Гончаров А.Д. О размере центральной "отдушины" столба шихтовых материалов в доменной печи. // Сталь. - 1989. - № 12. - С. 13-17]. Недоліком способу доменної плавки є те, що при "розкритті" центральної частини стовпа шихти та створенні осьової віддушини, не враховують розподіл газового потоку в горні печі. Відомо, що без погодження розподілу шихтових матеріалів на колошнику печі "зверху" і розподілу потоку горнового газу в горні доменної печі "знизу" не вдається забезпечити максимальні техніко-економічні показники доменної плавки. Відомий спосіб доменної плавки, що включає циклічну зміну різних її параметрів, коли змінюють рудне навантаження на кокс, тиск газу на колошнику, вологість дуття, температуру дуття в залежності від періодичності випусків чавуну, причому зазначені параметри змінюють за два періоди, кожний з яких дорівнює 0,03-0,6 тривалості періоду між випусками чавуну [Авторское свидетельство СССР № 1171528, МКИ С 21 в 5/00, 1985, Бюл. 29]. Недоліком способу доменної плавки є низька його ефективність через високочастотну циклічну зміну перерахованих параметрів доменної плавки, тому що високочастотні коливання (хвилини, години) не пропускаються стовпом шихтових матеріалів, що мають значну неоднорідність гранулометричного складу і фізико-хімічних властивостей. Відомий спосіб доменної плавки, що включає циклічну зміну діаметра фурм від 140-180 мм до 180-220 мм, причому період роботи доменної печі на фурмах малого діаметра дорівнює 3034 діб, а період роботи на фурмах великого діаметра дорівнює 60-90 діб, при цьому циклічну зміну діаметра фурм здійснюють за рахунок установки жаростійких концентричних вставок [Патент України № 54052, МПК С 21В 5/00, 2003, Бюл. 2]. Недоліком відомого способу доменної плавки є те, що при циклічній зміні діаметра повітряних фурм не змінюють параметри розподілу шихтових матеріалів на колошнику доменної печі, тобто не узгоджують управління дуттьовим потоком "знизу" з параметрами завантаження шихтових матеріалів "зверху", що не дозволяє отримати максимально можливі зростання продуктивності печі та зниження питомої витрати коксу. Розподіл газового потоку уздовж радіуса доменної печі залежить не тільки від діаметра фурм, довжини зони циркуляції коксу перед фурмами, та глибини проникнення потоку горнового газу до центру горна, на що вказує величина повної енергії горнового газу, а ще й від радіусу осьової віддушини на колошнику доменної печі. Зміну цих параметрів доменної плавки необхідно постійно контролювати та узгоджувати. Відомо, що ефективність та рівний хід доменної плавки значною мірою визначаються формуванням раціональної структури стовпа шихтових матеріалів та розподілу потоку горнового газу у горні доменної печі. Елементи структури стовпа шихти формуються в процесі завантаження шихтових матеріалів на колошник доменної печі, а розподіл газу в горні печі залежить від параметрів газо-дуттьового потоку, який надходить у горн печі через фурми. В сучасних умовах плавки для забезпечення рівного ходу печі "розкривають" центральну частину стовпа шихти, тобто формують осьову віддушину зі зменшеною величиною рудного навантаження на кокс. Формування осьової віддушини раціональної величини забезпечує достатній прогрів центру горна печі та рівність сходу шихти в різних шихтових і дуттьових умовах доменної плавки. Правильно організовані розподіл шихтових матеріалів "зверху" та газового потоку "знизу" значною мірою забезпечують підвищення ступеня використання теплової і хімічної енергії газового потоку і, як наслідок, зменшення витрати коксу та ріст продуктивності доменної печі. В основу корисної моделі поставлена задача забезпечити погодження розподілу шихтових матеріалів на колошнику печі "зверху" і розподілу потоку горнового газу в горні доменної печі "знизу", що у свою чергу забезпечить при циклічній зміні параметрів повітряних фурм, стабільність та рівний хід печі, її високу продуктивність та мінімальну питому витрату коксу. 1 UA 102717 U 5 10 15 20 Поставлена задача вирішується тим, що спосіб доменної плавки, який включає циклічну зміну діаметра фурм від 140-180 мм до 180-220 мм та різну тривалість роботи печі на цих фурмах, коли період роботи доменної печі на фурмах діаметром 140-180 мм дорівнює 30-34 доби, а період роботи на фурмах діаметром 180-220 мм дорівнює 60-90 діб, згідно з корисною моделлю, за результатами попередньої експлуатації доменної печі на фурмах діаметра 140-180 мм або 180-220 мм визначають для даних умов плавки оптимальні значення повної енергії потоку горнового газу і при зміні діаметра фурм регулюють радіус осьової віддушини на колошнику печі, причому при збільшенні повної енергії горнового газу вище оптимальної радіус осьової віддушини зменшують, а при зменшенні повної енергії горнового газу нижче оптимальної радіус осьової віддушини збільшують. Спосіб здійснюється наступним чином. Через фурми в піч вдувають нагріте повітря, а на колошник печі подають шихтові матеріали. Порції коксу та залізовмісних матеріалів завантажують, на приклад, у бункери безконусного завантажувального пристрою і вивантажують у піч роздільно у відповідності до встановленої програми завантаження, яка передбачає завантаження в циклі однієї або кількох порцій коксу в осьову зону печі для формування осьової віддушини з рудним навантаженням на кокс не більше 2 т/т. Діаметр віддушини визначають розрахунком. У зв'язку з тим, що повна енергія горнового газу характеризує глибину його проникнення до осі горна печі [Лялюк В.П., Товаровский И.Г. Выбор режимов доменной плавки на комбинированном дутье с оценкой параметров фурменной зоны // Черные металлы. - 2003. - ноябрь. - С. 13-16] та маючи достовірну інформацію по параметрам газо-дуттьового потоку, визначають повну енергію горнового газу за формулою: Е гг  3712 , Q о гг  Т т n  68877,6 о д  Q3 д  Т 2 о д 2 n3  S ф  Р 2 д , Дж/с, 3 де Q о гг - вихід горнового газу, приведений до нормальних умов, м /с; Тт- температура в зоні 25 горіння (теоретична температура горіння), К; n - кількість фурм;  о д - густина дуття при 3 нормальних умовах, кг/м ; Qогг 3 - витрата дуття, м /с; Т д - температура дуття, К; S ф - площа 2 30 35 40 45 50 55 перерізу фурми, м ; Р д - абсолютний тиск дуття, Па. 3 Багаторічний період спостережень за роботою доменних печей об'ємом 1719-5000 м КДГМК "Криворіжсталь" на фурмах різного діаметра показав, що при зменшенні діаметра фурм печі мали максимальний ріст продуктивності і максимальне зниження витрати коксу протягом 10-14 діб і ще протягом 20-30 діб показники знижувалися до базових на момент зміни діаметра фурм. Загальна тривалість періоду позитивних показників при зменшенні діаметра фурм - 30-34 діб. При збільшенні діаметра фурм печі також мали максимальний ріст продуктивності і максимальне зниження витрати коксу протягом 20-30 діб, і ще протягом 40-60 діб показники знижувалися до базових на момент зміни діаметра фурм. Загальна тривалість періоду позитивних змін показників при збільшенні діаметра фурм - 60-90 діб. Для отримання максимального позитивного ефекту від циклічної зміни діаметра фурм треба також циклічно змінювати розподіл шихтових матеріалів на колошнику печі, зокрема змінювати діаметр осьової віддушини. Тому за результатами проведених плавок на фурмах різного діаметра, які показали стабільність та високу продуктивність печі при мінімальній витраті коксу, визначаються, для даних умов плавки, оптимальні значення повної енергії потоку горнового газу та радіус осьової віддушини, причому при збільшенні повної енергії горнового газу вище оптимальної радіус осьової віддушини зменшують, а при зменшенні повної енергії горнового газу нижче оптимальної, радіус осьової віддушини збільшують. Приклад здійснення способу. 3 На доменній печі об'ємом 5000 м при роботі на 42 фурмах діаметром 150 мм була продуктивність - 9826 т/добу при питомій витраті коксу - 426,8 кг/т. При цьому параметри дуття 3 були наступними: витрата дуття - 7812 м /хв, тиск дуття - 337 кПа, температура дуття - 1090 °C, 3 витрата природного газу - 87,1 м /т, концентрація кисню в дутті - 30,5 %. Розрахунком було встановлено, що оптимальна повна енергія горнового газу дорівнює Е гг = 5113,7 кВт (Дж/с). При цьому засипним апаратом була сформована оптимальна за розмірами осьова віддушина, радіус якої визначили через моделювання розподілу по радіусу колошника печі шихтових матеріалів. Оптимальний радіус осьової віддушини при стабільних шихтових та дуттьових умовах доменної плавки дорівнював 2,0 м. В наступний період при зменшенні вмісту фракції - 5 3 мм в агломераті піч вийшла на витрату дуття 8400 м /хв, при цьому повна енергія горнового 2 UA 102717 U 5 10 15 20 25 30 35 газу підвищилась до Егг=5657,9 кВт (Дж/с), що характеризує більшу глибину проникнення горнового газу до центру печі. В даному випадку для збереження продуктивності печі та питомої витрати коксу на заданому рівні, скоригували радіус осьової віддушини, зменшивши його до 1,8 м. У наступному періоді при збільшенні вмісту фракції - 5 мм в агломераті і збільшенні 3 загального перепаду тиску в печі витрата дуття знизилась до 7540 м /хв, при цьому повна енергія горнового газу зменшилась до Егг=4871,8 кВт (Дж/с), що характеризує зменшення глибини проникнення горнового газу до центру горна печі. В даному випадку для збереження продуктивності печі та питомої витрати коксу на заданому рівні скоригували радіус осьової віддушини, збільшивши його до 2,3 м. При роботі цієї печі на 42 фурмах діаметром 180 мм для забезпечення найкращі показники 3 роботи печі досягалось при параметрах дуття: витрата дуття - 8870 м /хв, тиск дуття - 379 кПа, 3 температура дуття - 1150 °C, витрата природного газу - 114,0 м /т, концентрація кисню в дутті 30,6 %. Повна енергія горнового газу дорівнювала Егг = 5405,0 кВт (Дж/с). Оптимальний радіус осьової віддушини при стабільних шихтових та дутьєвих умовах доменної плавки дорівнював 1,9 м. При збільшенні за технологічними умовами температури дуття до 1190 °C та закритті над чавунною льоткою однієї фурми повна енергія горнового газу досягла Е гг=5623,7 кВт (Дж/с), при цьому оптимальний радіус осьової віддушини дорівнював 1,8 м. У наступному періоді при незадовільній роботі одного з повітронагрівачів знизили температуру дуття до 900 °C при цьому повна енергія горнового газу знизилась до Егг=5185,1 кВт (Дж/с). В цих умовах оптимальний радіус осьової віддушини зріс до 2,0 м. Таким чином запропонований спосіб дозволяє забезпечити стабільність плавки, рівний хід печі, високу її продуктивність та мінімальну питому витрату коксу при циклічній зміні параметрів повітряних фурм. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб доменної плавки, який включає циклічну зміну діаметра фурм від 140-180 мм до 180-220 мм та різну тривалість роботи печі на цих фурмах, коли період роботи доменної печі на фурмах діаметром 140-180 мм дорівнює 30-34 доби, а період роботи на фурмах діаметром 180-220 мм дорівнює 60-90 діб, який відрізняється тим, що за результатами попередньої експлуатації доменної печі на фурмах діаметра 140-180 мм або 180-220 мм визначають для даних умов плавки оптимальні значення повної енергії потоку горнового газу і при зміні діаметра фурм регулюють радіус осьової віддушини на колошнику печі, причому при збільшенні повної енергії горнового газу вище оптимальної, радіус осьової віддушини зменшують, а при зменшенні повної енергії горнового газу нижче оптимальної, радіус осьової віддушини збільшують. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3