Спосіб доменної плавки

Реферат: Спосіб доменної плавки включає завантаження доменної печі шихтовими матеріалами і антрацитом, як замінником коксу, при виплавці передільного чавуну. Продуктивність печі та економія коксу регулюється витратою антрациту, фракційним складом, вмістом золи, сірки, летких речовин, реакційною здатністю (CRI) та гарячою міцністю (CSR), який завантажують на колошник з першим скіпом агломерату при прямій подачі або подачі коксом по краях. UA 80134 U (54) СПОСІБ ДОМЕННОЇ ПЛАВКИ UA 80134 U UA 80134 U 5 Корисна модель належить до області чорної металургії, зокрема, до технології доменної плавки із введенням у доменну піч кускового антрациту. Відомий спосіб доменної плавки при використанні кам'яного вугілля в шихті доменних печей для часткової заміни їм коксу контролюють зміст кремнію в чавуні й при знаходженні його в межах 0,5-3,6 % витрата кам'яного вугілля підтримують пропорційним змісту кремнію в чавуні, визначаючи його по виразу: У  5,0  139  Si  0,5 , % ,  де 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55  , У - витрата вугілля, %; 5,0 - витрата вугілля, %, при змісті кремнію в чавуні 0,5 %; 139 - зміна витрати вугілля, %, на 1 % кремнію в чавуні; Si - масова частка кремнію в чавуні, %; 0,5 - межа змісту кремнію в чавуні, нижче якого завантаження кам'яного вугілля в доменну піч не роблять (А.С. СРСР N1686004, кл. С 21 В 3/00, 1981). Рекомендується робити завантаження вугілля окремим скіпом за схемою: чотири подачі коксом по краях і одна зворотна подача зі скіпом вугілля разом з коксом. Але у зв'язку з великою різницею розміру шматків антрациту та коксу, їхня суміш значно знижує порозність шару, що приводить до погіршення газодинаміки печі, що є серйозним недоліком даного способу. Відомий спосіб доменної плавки з використанням кам'яного вугілля, відповідно до якого, завантаження подач із ним виконують із періодом від часу перебування шихти в печі до величини часу перебування шихти в печі на відношення насипних ваг коксу й вугілля [А.С. СРСР № 1158591, С 21 В 3/00, 1985]. Недоліком даного способу, є значне погіршення газодинаміки доменної печі при застосуванні подач зі 100 % вугілля і погіршення дренажної здатності горна у зв'язку зі зниженням порозності коксової насадки. Найбільш близьким аналогом є, спосіб доменної плавки, який включає завантаження антрациту на колошник доменної печі, при його витраті встановленому в межах 5-50 кг/т чавуну, а завантаження коксу зменшують відповідно на 2-40 кг/т чавуну [Патент № 64607 А, кл. С 21 В5/00, 2004]. Недоліком даного способу є відсутність вказівок до вибору витрати антрациту в заданих межах. Заявлений коефіцієнт заміни коксу вугіллям є заниженим, що може призвести до порушення теплового стану печі. В основу корисної моделі поставлено задачу розробити спосіб доменної плавки, в якому визначено класовий склад антрациту, його витрата і спосіб завантаження, який дозволить в першому варіанті забезпечити стабільну роботу доменної печі при зниженні витрати коксу, у другому - отримати максимальну економію коксу при певному зниженні продуктивності печі. Поставлена задача вирішується тим, що в даному способі доменної плавки, який включає завантаження доменної печі шихтовими матеріалами і коксом, частина якого замінена антрацитом, при виплавці передільного чавуну, згідно з корисною моделлю, антрацит фракційним складом 25-50 мм, вмістом золи до 10 %, сірки до 1,5 %, летких речовин до 4 %, реакційною здатністю (CRI) не більше 40 %, гарячою міцністю (CSR) не менше 21 %, завантажують на колошник з першим скіпом агломерату при прямій, або коксом по краях подачах з витратою, що залежить від кількості оксиду заліза, що взаємодіє з вуглецем вугілля прямим шляхом і системи завантаження. Відмінними від аналога важливими ознаками запропонованого способу доменної плавки є: - антрацит, який завантажується у піч, повинен відповідати наступним вимогам: фракційний склад 25-50 мм, вміст золи до 12 %, сірки до 1,5 %, летких речовин до 4 %, реакційна здатність (CRI) не більше 40 %, гаряча міцність (CSR) не менше 21 %; - завантаження антрациту проводитися спільно з першим скіпом агломерату за системою завантаження (В+А)АКК↓ чи К(В+А)АК↓; - витрата антрациту змінюється в залежності від його технічного складу, кількості FeO, що взаємодіє з вуглецем вугілля прямим шляхом і системи завантаження. Завантаження антрациту при витраті визначеної по запропонованому способу дозволить зберегти продуктивність печі, а подальше підвищення його витрати дозволить економити кокс, але при цьому відбудеться падіння продуктивності. Фракційний склад антрациту повинен відповідати розміру 25-50 мм. Дрібна фракція антрациту призводить до зниження газопроникності. Великі шматки мають низьку площа поверхні, що призведе до більш тривалого його перебуванню в доменній печі і відповідно попаданню в горн, погіршення дренажної здатності. Вміст золи, сірки і летких речовин в антрациті впливає на його міцність, чим більша кількість цих, небажаних, домішок, тим менша цінність вугілля як палива і технологічного матеріалу. Тому для збереження оптимально необхідної продуктивності при застосуванні антрациту як 1 UA 80134 U 5 10 15 20 замінника коксу необхідно дотримуватися наступного технічного складу вугілля: вміст золи до 10 %, сірки до 1,5 %, летких речовин до 4 %. Крім цього антрацит даного технічного складу дозволить досягти найкращого коефіцієнта заміни коксу, який буде складати 1-1,1 кг/кг. Поведінка антрациту в доменній печі в більшій мірі визначається не показниками механічної міцності, а його термічною стійкістю. Щоб використання антрациту як замінника коксу не призводило до розладу ходу доменної плавки, необхідно визначати його показники реакційної здатності та гарячої міцності по ДСТУ 4703:2006. Для ефективного застосування антрациту необхідно, щоб його реакційна здатність (CRI) становила не більше 40 %, а гаряча міцність (CSR) не менше 21 %. Менший показник CSR призведе до значного руйнування вугілля, що погіршить газодинамічний режим роботи печі. Завантаження антрациту необхідно здійснювати з першим скіпом агломерату за прямими або коксом по краях подач, в даному режимі завантаження антрацит буде розташований між шарами коксу і агломерату, завдяки чому вугілля виконає функцію захисту коксу, а утворений FeO буде взаємодіяти з антрацитом. У зв'язку з цим гранично допустима витрата антрациту, при якому збережеться продуктивність печі, буде залежати від кількості FeO, що взаємодіє з вуглецем вугілля прямим шляхом і системи завантаження. При даній витраті весь антрацит витрачається на газифікацію та реакції прямого відновлення, що запобігає її потраплянню в горн. Математична залежність гранично допустимої витрати антрациту від різних факторів представлена нижче 232  3  160  FeO  Fe2O3  2  232  216  12  C A  , кг/т чав. (1)   232  3  160  72  100  де rd - показник прямого відновлення по Павлову, %; FeO, Fe 2 O 3 - вміст відповідних елементів у шихті, кг/т чав.; C A - вміст вуглецю в антрациті, %. PA  rd 25 Цифрові значення в представленій формулі позначають молярну масу елементів, які беруть участь у відновлення заліза з урахуванням коефіцієнтів вирівнювання. На розвиток реакції прямого відновлення також буде впливати площа контакту вугілля з залізорудними матеріалами, яка буде відрізнятися при різних схемах його завантаження. Тому введено коефіцієнт, враховуючий вплив поверхні контакту антрациту з агломератом. Для системи завантаження (В+А)АКК↓ він становить 30 к а  63,99  Р 0,05 , для K(B+A)AК↓ А к а  51,62  Р 0,01 . Тоді остаточно формула розрахунку гранично допустимого витрати А антрациту прийме вигляд PA  35 232  3  160  FeO  Fe2O3  2  232  216  12  C A  , кг/т чав. (2) ка  rd   100 232  3  160  72  100  де к а - коефіцієнт витрати антрациту для різних подач, %. При відсутності виробничої необхідності видачі максимальної продуктивності печі можлива економія коксу антрацитом в залежності від допустимого рівня зниження виробництва чавуну. Емпіричним шляхом визначено залежність зниження продуктивності від витрати антрациту ПН  Писх  1  0,004  Р А1  0,004  Р А , т/добу (3)   ПН і Писх - продуктивність після завантаженні антрациту і до його завантаження відповідно, т/добу; Р А 1 - витрата завантажуваного антрациту з урахуванням зниження де 40 продуктивності, кг/т чав. Економічний ефект при завантаженні антрациту можливо оцінити таким чином ЭК  Э А  Э З  де 45 Р А  1  1,1 Ц К  Ц А  Писх  Р УП , грн./т чав. (4) 1000 ПН ЭК , Э А , Э З - загальний економічний ефект, економічний ефект отриманий у результаті заміни частини коксу антрацитом, зниження економічного ефекту у результаті падіння продуктивності відповідно, грн./т чав; PA - витрата антрациту, кг/т чав; Ц К , Ц А - ціна коксу та антрациту відповідно, грн./т; Р УП - розмір умовно постійних витрат, грн./т чав. При завантаженні антрациту в доменні печі ПАО "Алчевський металургійний комбінат", який більшою мірою складався з шматків розміром менше 25 мм, спостерігалося значне збільшення 2 UA 80134 U 5 10 15 верхнього перепаду тиску газу і в меншій мірі нижнього. Для запобігання порушення рівного ходу печі знадобилося зменшити перепад тиску газу зниженням витрати дуття, це призвело до падіння продуктивності печі. Завантаження в пічвугілля, який більшою мірою складався з шматків розміром більше 50 мм, спричинило до значного підвищення нижнього перепаду тиску газу, що також спричинило за собою необхідність зниження тиску дуття. Приклад використання способу: 1. Визначити гранично допустиму витрату антрациту, якщо шихта складається з 1125,7 кг/т чавуну Fe2O3, 198 кг/т чавуну FeO, показник прямого відновлення 0,35, вміст вуглецю у антрациті 90 %. Завантаження ведеться за схемою К(В+А)АК↓. Отже за формулою (2) гранично допустима витрата антрациту, яка дозволить зберегти продуктивність складе 51,62  Р 0,01 232  480  198  1125 ,7  464  216   12 0,9  31,7 кг/т чав. А PA   0,35 100 232  480  72 2. Визначити витрату антрациту, якщо за умовами виробництва допускається зниження продуктивності на 5 %, початкові дані приймаються по 1 прикладу, вихідна продуктивність печі 4000 т/добу. Гранично допустимий витрата антрациту складає 31,7 кг/т чав. Кінцева продуктивність складатиме 3809 т/добу. Витрата антрациту передбачувана до завантаження з урахуванням зниження продуктивності буде складати 3809  4000  1  0,004  Р А1  0,004  31,7 ;  20  Р А1  43,6 кг/т чав. Таким чином, запропонований спосіб доменної плавки забезпечить стабільну роботу доменної печі, зниження витрати коксу і, відповідно, зниження собівартості чавуну. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 Спосіб доменної плавки, який включає завантаження доменної печі шихтовими матеріалами і антрацитом як замінником коксу, при виплавці передільного чавуну, який відрізняється тим, що продуктивність печі та економія коксу регулюється витратою антрациту, фракційним складом 25-50 мм, вмістом золи до 10 %, сірки до 1,5 %, летких речовин до 4 %, реакційною здатністю (CRI) не більше 40 %, гарячою міцністю (CSR) не менше 21 %, який завантажують на колошник з першим скіпом агломерату при прямій або коксом по краях подачах з витратою, що залежить від кількості оксиду заліза, яке взаємодіє з вуглецем вугілля прямим шляхом і системи завантаження. 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