Спосіб ведення доменної плавки

Реферат: Винахід належить до чорної металургії, зокрема до доменного виробництва, і може бути використаний для регулювання ходу доменної плавки. Винахід направлений на зменшення UA 99050 C2 (12) UA 99050 C2 питомої витрати коксу і забезпечення рівного ходу доменної печі за рахунок поліпшення використання газу і стабілізації газорозподілу при роботі із зниженням інтенсивності доменної плавки. Вказаний технічний результат досягають тим, що додатково здійснюють контроль і регулювання швидкості струменя дуття, що виходить з фурм шляхом зміни надлишкового тиску дуття по залежності, наведеній у формулі та описі винаходу. UA 99050 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до чорної металургії, зокрема до доменного виробництва, і може бути використаний для регулювання ходу доменної плавки. Відомий спосіб ведення доменної плавки, що включає подачу в доменну піч шихтових матеріалів, вдування в піч збагаченого киснем, зволоженого й нагрітого дуття, вимір і регулювання його витрати, подачу в піч додаткового палива через фурми в горно печі, визначення вмісту кисню в дутті, а також подачу в піч коксу. У процесі ведення доменної плавки змінюють концентрацію кисню в дутті залежно від зміни витрати дуття. При цьому на кожний 1 % зниження витрати дуття концентрацію кисню в дутті зменшують на 0,6 %. Причому одночасно зменшують нерівномірність розподілу рудного навантаження по радіусу печі й знижують тиск колошникового газу (див. патент РФ № 2006502, кл. С21В 5/00, 1994). Недоліком відомого способу є перевитрата кисню й коксу. Це пояснюється тим, що витрата кисню встановлюється поза залежністю від хімічного складу шихти, кількості коксу, питомої витрати природного газу. При цьому не враховується кількість кисню, пов'язаного із залізом у вигляді оксидів Fe і Fe2O3. Крім того, надлишкова кількість горнових газів, що утворяться, в умовах, коли швидкість проплавлення шихтових матеріалів не відповідає значенням перепаду тиску горнових газів у печі й приводить до порушення газорозподілу. Найбільш близьким по технічній суті й результату, що досягається до заявленого способу є спосіб [RU 827545, С21B 5/00, 07.05.81. Бюл. 17], суть якого полягає в тім, що тиск газу під колошником і параметри дуття (витрати дуття, вміст кисню в дутті, вологість дуття й витрата додаткового палива) змінюють по співвідношенню: Рк = q  (1 - О2/100)/(48-50)  N2, (1) де: Рк - тиск газу під колошником, ата; 3 2 q - витрата дуття, м /хв. на 1 м переріз колошника; О2 - вміст кисню в дутті, %; 3 2 48-50 - норма виходу колошникового газу, м /хв. на 1м перерізу колошника; N2 - вміст азоту в колошниковому газі, у частках одиниці. Недоліки даного способу полягають у тім, що дане співвідношення встановлює взаємозв'язок між параметрами дуття й загальним перепадом тисків газового потоку. Однак на величину загального перепаду тисків або на величину втрат напору газового потоку впливають не тільки параметри дуття, але газодинамічні характеристики стовпа шихти. Тиск під колошником при заданій кількості газу визначається тиском гарячого дуття й параметрами стовпа шихти. У запропонованому співвідношенні ці параметри відсутні, тому даний спосіб ведення доменної плавки не є ефективним для досягнення оптимального газорозподілу. В основу способу доменної плавки поставлена задача при роботі зі зниженням інтенсивності доменної плавки зменшення питомої витрати коксу й забезпечення рівного ходу доменної печі за рахунок поліпшення використання газу й стабілізації газорозподілу. Поставлена задача вирішується тим, що в способі доменної плавки, що включає подачу в доменну піч шихтових матеріалів, вдування в піч збагаченого киснем, зволоженого й нагрітого дуття, вимір і регулювання його витрати, а також подачу в піч коксу, додатково здійснюють контроль і регулювання швидкості струменя дуття, що виходить із фурм шляхом зміни надлишкового тиску дуття. Температура гарячого дуття підтримується максимально можливою для забезпечення мінімальної витрати коксу. Витрата природного газу визначається, виходячи з необхідності підтримки теоретичної температури горіння на рівні, відповідному умовам зниженої інтенсивності доменної плавки. Кількість дуття вибирається залежно від необхідного зниження інтенсивності доменної плавки. Тиск дуття розраховується, виходячи з умови підтримки швидкості дуття на заданому рівні. Розрахунок виробляється по рівнянню. 2 р = [(Од + Qп.г.)  (tгд + 273) / n    R  60  273  V] -1, (2) 2 де: р - надлишковий тиск дуття, кг/см ; 3 Qд - кількість збагаченого киснем дуття, м /хв.; 3 Qп.г. - витрата природного газу, м /хв.; tгд - температура гарячого дуття, °C; n - кількість повітряних фурм; R - радіус внутрішнього перерізу повітряної фурми, м; 60 - час, с; 273 - температура, °C; V - швидкість дуття, м/с. 1 UA 99050 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Для збереження вмісту кремнію в чавуні на незмінному рівні теоретична температура горіння, відповідно до статистичної обробки виробничих даних, визначається по емпіричній залежності: 2 tт = -151  Рд +707,25  Рд + 1332,9, (3) де: tт. - теоретична температура горіння, °C; 2 Рд - тиск дуття, кг/см . Швидкість струменя дуття, що виходить із фурм при роботі на комбінованому дутті (з добавкою в атмосферне дуття кисню й природного газу) визначається по формулі: V = (Qд + Qп.г…)  tгд/n  f  60  273  (1 +р), м/с, (4) 3 де: Од - кількість збагаченого киснем дуття, м /хв.; 3 Qп.г… - витрата природного газу, м /хв; tгд - температура гарячого дуття, °C; n - кількість повітряних фурм; 2 f - площа поперечного перерізу повітряної фурми, м ; 2 р - надлишковий тиск дуття, кг/см . З рівняння (1) видно, що при переведенні доменної печі на знижений газодуттьовий режим змінюються наступні параметри, що впливають на швидкість дуття: 3 - кількість збагаченого киснем дуття, м /хв.; 3 - витрата природного газу, м /хв.; - надлишковий тиск дуття. Температура гарячого дуття підтримується максимально можливою для забезпечення мінімальної витрати коксу. Витрата природного газу визначається виходячи з необхідності підтримки теоретичної температури горіння на рівні відповідним умовам зниженої інтенсивності доменної плавки. Кількість дуття вибирається залежно від необхідного зниження інтенсивності доменної плавки. Таким чином, швидкість дуття при роботі на знижених газодуттьових параметрах можна регулювати тільки зміною тиску гарячого дуття. Виходячи з рівняння (4) надлишковий тиск гарячого дуття повинен становити: 2 р = [(Qд + Qп.г.)  (tгд + 273) / n    R  60  273  V] – 1, (5) 2 де: р - надлишковий тиск дуття, кг/см ; 3 Qд- кількість збагаченого киснем дуття, м /хв.; 3 Qп г - витрата природного газу, м /хв.; tгд- температура гарячого дуття, °C; n - кількість повітряних фурм; R - радіус внутрішнього перерізу повітряної фурми, м; 60 - час, с; 273 - температура, °C; V - швидкість дуття, м/с. Швидкість дуття визначається, виходячи з умов стабільної роботи доменної печі до переведення її на роботу зі зниженою інтенсивністю. Для збереження вмісту кремнію в чавуні на незмінному рівні теоретична температура горіння, відповідно до статистичної обробки виробничих даних, визначається по емпіричній залежності: 2 tт = -151  Рд +707,25  рд +1332,9, (6) де: tT - теоретична температура горіння, °C; 2 Рд - тиск дуття, кг/см . При зниженні тиску газів у печі кінетична енергія й імпульс струменя дуття зменшуються, що погіршує газорозподіл у горні печі з наступним його згромадженням і важкою аварією. Закриття в цих умовах частини фурм усуває це негативне явище, але значно погіршує газорозподіл по окружності печі, викликає нерівномірний розпал кладки й перевитрату коксу. Збереження швидкості дуття на постійному рівні дозволяє уникнути негативних наслідків зниження інтенсивності доменної плавки. Приклад. Доменна піч працює з наступними дуттьовими параметрами: 3 - витрата дуття 2500 м /хв; 2 - надлишковий тиск гарячого дуття 2,40 кг/см ; 3 - витрата природного газу 140 м /хв; - витрата природного газу 5,8 % до дуття; - вміст кисню в дутті 24,1 %; - температура гарячого дуття 1100 °C; 3 - вологість дуття 8 г/м ; 2 UA 99050 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 - швидкість дуття 160 м/с. Конструктивні характеристики печі: - кількість повітряних фурм 20 шт.; - радіус внутрішнього перерізу повітряної фурми 0,08 м. За умовами роботи цеху (дефіцит коксу, обмеження в зливі чавуну й ін.) потрібно знизити виробництво доменної печі на 15-20 %. Для цього необхідно знизити витрату дуття й витрату природного газу на 10 %. 3 Витрата дуття складе 2500  0,9=2250 м /хв. 3 Витрата природного газу складе 140  0,9=126 м /хв. Тиск гарячого дуття зменшують до величини визначуваною по формулі (5): 2 2 [(2250+126,)  (1100+273) / 20  3,14  0,08  60  273  160] - 1=2,09 кг/см . Теоретична температура горіння повинна становити: 2 -151  2,09 +707.25  2,09+1332,9=2150 °C. Теоретична температура горіння при роботі зі зниженою інтенсивністю плавки складе: tT=1960+0,82  (tгд - 1000) + 53  (О2-21) + 56  (5 - п.г.) + 5,75  (8-W), де: tгд - температура гарячого дуття, °C; О2 - вміст кисню в дутті, %; п. г. - процентне відношення природного газу до дуття, %; 3 W - вологість дуття, г/м . 1960+0,82  (1100-1000) + 53  (24,1-21) + 56  (5-5,8) + 5,75  (8-8)= 2160 °C. Теоретична температура горіння при роботі зі зниженою інтенсивністю плавки відповідає розрахунковому значенню. За рахунок поліпшення використання газу й стабілізації газорозподілу підвищиться використання теплової й хімічної енергії газів, скоротяться теплові втрати (за рахунок підвантаження периферійної зони). Ці фактори поряд із кращим використанням природного газу й збільшенням часу перебування шихти в печі забезпечують економію коксу на 4 кг/т чавуни (або біля 0,4 кг/т чавуни на кожний відсоток зниження інтенсивності плавки по дуттю). Авторське посвідчення СРСР № 827545, кл. С21В 5/00, 1981. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Спосіб ведення доменної плавки, який включає подачу в доменну піч шихтових матеріалів, вдування в піч збагаченого киснем, зволоженого й нагрітого дуття, вимірювання і регулювання його витрати, а також подачу в піч коксу, який відрізняється тим, що додатково контролюють інтенсивність доменної плавки, підтримуючи швидкість струменя дуття на незмінному рівні при зміні зазначеної інтенсивності шляхом зміни надлишкового тиску дуття, виходячи з умов рівняння: 2 р = [(Qд + Qп.г.)  (tгд + 273) / n  π  R  60  273  V] – 1, (1) 2 де: р - надлишковий тиск дуття, кг/см ; 3 Qд - кількість збагаченого киснем дуття, м /хв.; 3 Qпг - витрата природного газу, м /хв.; tгд - температура гарячого дуття, °С; n - кількість повітряних фурм; R - радіус внутрішнього перетину повітряної фурми, м; 60 - час, с; 273 - температура, °С; V - швидкість дуття, м/с. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що зберігають вміст кремнію в чавуні на незмінному рівні, підтримуючи теоретичну температуру горіння, відповідно до статистичної обробки виробничих даних, виходячи з наступної емпіричної залежності: 2+ tт = -151  Рд 707,25  Рд +1332,9, (2) де: tT - теоретична температура горіння, °С; 2 Рд - тиск дуття, кг/см . Комп’ютерна верстка Л. Купенко 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