Спосіб доменної плавки

Реферат: Спосіб доменної плавки, при якому виконують завантаження дрібного коксу разом з рудними скіпами. Перед завантаженням дрібного коксу його розподіляють на дві фракції, з котрих більш дрібну 5-15 мм завантажують сумісно з рудною складовою частини шихти, а менш дрібну 15-40 мм завантажують окремими скіпами, які формують шари товщиною не менше ніж два середніх діаметри кусків цієї фракції, з періодичністю, що встановлюють із залежності П=П, де: П кількість звичайних подач між завантаженням скіпів дрібного коксу;  - частка висоти печі, що зайнята зоною розм'якшення матеріалів; П - загальна кількість подач у печі. UA 119028 U (12) UA 119028 U UA 119028 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до області чорної металургії і може бути використана при виплавці чавуну і феросплавів у доменних печах. Відомий спосіб доменної плавки, що включає попереднє змішування залізорудних матеріалів фракції 5 мм з коксом фракції 8-11 мм в об'ємному відношенні 1/20-1/1 та підтримують відношення середніх діаметрів, дрібних залізорудних матеріалів і коксу в межах 0,35-0,45 [А.с. СРСР № 1235900, МПК С21В 5/00, 1986]. Відомий також спосіб доменної плавки, який включає завантаження залізорудних матеріалів з різною основністю, змішування частини залізорудної сировини, переважно низькоосновної, з коксом і пошарового завантаження в піч залізорудних матеріалів і коксу, нагрів їх, відновлення і плавлення з фільтрацією розплаву та випуск чавуну і шлаку, причому фракцію змішуваного з частиною залізорудної сировини, коксу підтримують рівною 10-25 мм, а його відносну масу K10-25 в суміші визначають за такою залежністю: K10-25=0,1(tф.во - tф.но)(1, 5…2,5), де tф.во и tф.но - відповідно температура початку фільтрації високоосновного і низькоосновного компонентів; 1,5-2,5 - витрата коксу на кожні 10 °C підвищення температури понад 1300 °C [А.с. СРСР № 1585337, МПК С21В 5/00, 1990, Бюл. № 30]. Недоліком цих способів (аналогів) є недостатній вплив на формування коксових "вікон" у зоні розм'якшення матеріалів, яка в сучасних умовах відіграє головне значення у пронизливості всього стовпа шихти у печі газовим потоком, що не дозволяє отримати максимальний технікоекономічний ефект. Найбільш близьким (прототипом) за технічною суттю і досягнутим результатом до способу доменної плавки, що заявляється, є спосіб доменної плавки, згідно з яким частину коксу фракцій 10-40 мм завантажують сумісно з рудною складовою частиною шихти [А.с. СРСР № 253081, МПК С21В 5/00, 1969, Бюл. № 30]. Недоліком відомого способу доменної плавки є те, що зі зниженням витрат коксу (основної фракції 40-80 мм) зменшується товща коксових шарів і відповідно площа коксових "вікон" у зоні розм'якшення матеріалів. При цьому дрібний кокс не додає площі "вікон", бо знаходиться у суміші з розм'якшеними матеріалами. Це призводить до збільшення газодинамічної напруги у вказаній зоні і відповідного погіршення умов газорозподілу в печі, що сприяє підвищенню витрат тепла і палива. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення способу доменної плавки із завантаженням дрібного коксу шляхом встановлення раціональних параметрів завантаження, що забезпечать підвищення газопронизливості не тільки в шарах твердих матеріалів, а й у зоні їх розм'якшення з поліпшенням таким чином газорозподілу, тепло-масообміну і відповідним заощадженням коксу при одночасному підвищенні продуктивності плавки. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у відомому способі доменної плавки із завантаженням дрібного коксу рудними скіпами, перед завантаженням дрібного коксу його розподіляють на дві фракції, з котрих більш дрібну, наприклад 5-15 мм, завантажують сумісно з рудною складовою частиною шихти, а менш дрібну, наприклад 15-40 мм, окремими скіпами, з яких формують шари товщиною не менше ніж два середніх діаметри кусків цієї фракції, з періодичністю, що встановлюють із залежності: ΔП=δΣП, де: ΔП - кількість звичайних подач між завантаженням скіпів дрібного коксу; δ - частка висоти печі, що зайнята зоною розм'якшення матеріалів; ΣП - загальна кількість подач у печі. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю суттєвих ознак винаходу і технічним результатом, що досягається, полягає у наступному. Заміна частини коксу у стовпі шихти дрібним коксом, що завантажується з рудними матеріалами, приводить до зменшення висоти коксових шарів і відповідно площі коксових "вікон", через які проходять гази у зоні розм'якшення матеріалів. Для компенсації втраченої площі "вікон" потрібно періодично завантажувати окремими скіпами найбільшу фракцію дрібного коксу, наприклад, 15-40 мм, яка є найбільш міцною за дослідами, виконаними в роботі [Оцінка впливу на доменну плавку коксу фракції менш 40 мм / Н.П. Сисоєв, С.К. Сіба-гатуллін, В.К. Кропотов та ін. // Виробництво чавуну на межі століть: Праці V Міжнародного конгресу доменників. - Дніпропетровськ.: Пороги, 1999. - С. 216-218]. За цими ж дослідами більш дрібна фракція, наприклад, 5-15 мм, має найбільшу реакційну здатність. Ця властивість може бути використана для максимально-можливого підвищення температури розм'якшення залізорудних компонентів шихти шляхом змішення з ними цієї фракції коксу. Таким чином, роздільне завантаження двох фракцій дрібного коксу зазначеним способом дозволяє: зберегти площу коксових "вікон" для проходу газів у зоні розм'якшення матеріалів в печі; 1 UA 119028 U 5 10 15 20 25 30 35 за рахунок підвищення температури початку розм'якшення матеріалів зменшити висоту зони розм'якшення і загальний газодинамічний опір. Згідно з покращенням умов фільтрації газу в зазначеній зоні поліпшується газорозподіл і міра використання енергії газів, що сприяє заощадженню палива. Вибір наведених суттєвих ознак корисної моделі, їх технологічна взаємодія і параметри визначаються наступними чинниками. Періодичність завантаження скіпів більшої фракції дрібного коксу, наприклад 15-40 мм, позначається кількістю звичайних подач між завантаженням зазначених скіпів. Вона повинна бути такою, щоб додавати в зону розм'якшення матеріалів таку товщу більшої фракції дрібного коксу, на яку зменшилась загальна товща основних шарів коксу внаслідок заміни його дрібним коксом. Якщо загальна кількість подач у печі ΣП, а частка висоти зони розм'якшення (1000-1200 °C) від загальної висоти становить 5, то кількість звичайних подач між завантаженням скіпів більшої фракції дрібного коксу ΔП=δΣП. При цьому товща кожного шару повинна бути не менше ніж два середніх діаметри кусків цієї фракції, бо порожності між крайніми кусками частково заблоковані розм'якшеним матеріалом, і лише проміжні порожності між суміжними кусками створюють канали для проходу газів. Наведені міркування належать до випадку, коли дрібний кокс фракції 15-40 мм завантажений між двома шарами рудної частини шихти. Коли ж шар дрібного коксу завантажують між двома шарами основного коксу, умова мінімальної товщі шару дрібного коксу у два середні діаметри кусків не обов'язкова. Таким чином, лише завантаження згідно з зазначеними параметрами дозволяє отримати очікувані технічний результат і ефект. Приклад здійснення способу. 3 Доменна піч об'ємом 1719 м вміщує 75 подач при масі коксу однієї подачі 7 т. Частка зони розм'якшення становить 15 % висоти печі. Кількість фракції дрібного коксу 15-40 мм, що використовується, становить 4,5 % від основного коксу, а фракції 5-15 мм - 1,5 %. Діаметр печі в 2 2 зоні розм'якшення - 10 м, а площа: (πd )/4=78,5 м . Згідно із залежністю ΔП = 0,1575=11. Таким чином дрібний кокс фракції 15-40 мм потрібно завантажувати після кожної 11-ї 3 звичайної подачі. Кількість коксу: 70,04511=3,5 т (1 скіп), або 3,5/0,5=7 м . Середня висота коксового шару у подачі: 7/78,5=0,0918 м, або 91,8 мм. Середній розмір куска (40+15)/2=27,5 мм. Таким чином, висота шару коксу фракції 15-40 мм дорівнює 91,8/27,5=3,2 кусків, що задовольняє умови збереження газопронизливості в зоні розм'якшення. Дрібний кокс фракції 515 мм можна завантажувати не в кожну подачу, а через одну у кількості 70,0152=0,21 т сумісно із залізорудними матеріалами. Результати випробування наведені у таблиці, де надані показники при використанні відомого і запропонованого способів. Таким чином, одержано очікуваний ефект у вигляді заощадження 7 кг/т чавуну коксу і приросту виробництва чавуну на 2 %. 40 2 UA 119028 U Таблиця Показники Відомий спосіб Заявлений спосіб 3 Об'єм доменної печі, м 1719 1719 Маса коксової подачі, т 7,0 7,0 Додаток дрібного коксу, т: фракція 15-40 0,3 в суміші* з рудними 3,5 окремим скіпом після мм матеріалами кожної 11 подачі 0,2 в суміші* з рудними 0,1 в суміші* з рудними Теж саме, т: фракція 5-15 мм матеріалами в кожну матеріалами парну подачу Параметри дуття: температура, °C 1000 1000 вміст кисню, % 23,5 23,5 3 витрати природного газу, м /т 90 90 Витрати матеріалів, кг/т: агломерат + обкотиші 1850 1850 вапняк 65 64 кокс основний 493 486 дрібний кокс 15-40 мм 25 25 дрібний кокс 5-15 мм 8 8 Кількість шлаку, кг/т чавуну 310 309 Склад чавуну, %: Si 0,9 0,9 S 0,025 0,025 Виробництво чавуну, т/добу 2200 2244 Заощадження коксу, кг/т чавуну 7,0 Приріст виробництва, % 2,0 * Суміш утворюється шляхом завантаження дрібного коксу між двома частинами завантаженого в скіп рудного матеріалу, або формується спеціально. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 Спосіб доменної плавки, при якому виконують завантаження дрібного коксу разом з рудними скіпами, який відрізняється тим, що перед завантаженням дрібного коксу його розподіляють на дві фракції, з котрих більш дрібну 5-15 мм завантажують сумісно з рудною складовою частини шихти, а менш дрібну 15-40 мм завантажують окремими скіпами, які формують шари товщиною не менше ніж два середніх діаметри кусків цієї фракції, з періодичністю, що встановлюють із залежності П=П, де: П - кількість звичайних подач між завантаженням скіпів дрібного коксу;  - частка висоти печі, що зайнята зоною розм'якшення матеріалів; П - загальна кількість подач у печі. 15 Комп’ютерна верстка О. Гергіль Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3