BR112015010569B1 - Método para operação de alto forno e método para produção de ferro gusa fundido - Google Patents

Método para operação de alto forno e método para produção de ferro gusa fundido Download PDF

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Yasuyuki Oosawa
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Abstract

resumo “método para operação de alto forno e método para produção de ferro gusa fundido” fornecido é um método de operação de alto forno incluindo: uma primeira etapa de ajustar uma taxa de carregamento de coque durante o monitoramento de uma temperatura de topo de forno ttop; uma segunda etapa de ajustar uma taxa de injeção de carvão pulverizado enquanto monitora uma velocidade de gás em alto forno superficial u eo forno-top temperatura ttop; uma terceira etapa de ajuste de uma relação de oxigênio-enriquecimento de ar enriquecido com oxigênio durante o acompanhamento de uma temperatura de combustão tf e a temperatura de topo do forno ttop; e uma quarta etapa de determinar se uma taxa de injecção de ar enriquecido em oxigênio precisa ser ajustada, com base em um valor da velocidade superficial u do gás no forno.

Description

“MÉTODO PARA OPERAÇÃO DE ALTO FORNO E MÉTODO PARA PRODUÇÃO DE FERRO GUSA FUNDIDO”
Campo Técnico [001] A presente invenção está relacionada a um método operacional de alto forno e método de produção de ferro gusa fundido.
Arte Antecedente [002] Em um alto forno, matéria-prima de óxido de ferro como o minério de ferro é reduzido com coque, por exemplo, para a produção de ferro gusa líquido. Geralmente, no funcionamento de um alto forno, do ponto de vista de funcionamento seguro e as limitações relacionadas com a instalação, a temperatura em uma parte superior do forno e a temperatura perto de uma tubeira do alto forno têm que ser controladas dentro de uma faixa de temperatura pré-determinada. Convencionalmente, a partir do ponto de vista da conservação dos recursos, por exemplo, uma técnica de injeção de carvão pulverizado em um alto forno foi proposta para reduzir a quantidade de coque utilizado.
[003] Por exemplo, a Literatura de Patente 1, foca na temperatura de combustão em pistas das extremidades do tubo condutor, propondo diminuir a proporção de coque pelo carregamento de ferro metálico como sucata de ferro ou ferro reduzido em um alto forno na operação em que o carvão pulverizado é injetado em uma taxa constante. Quando o ferro-gusa é produzido usando um alto forno, a quantidade de produção do ferro-gusa fundido por unidade de capacidade de alto forno é requerida para ser aumentada por suficientemente utilizando a capacidade do alto forno. Como um índice que indica tal quantidade de produção de ferro-gusa líquido, uma produtividade é usada. A literatura de Patente 1 descreve que uma produtividade de 2,19 - 2,40 t/(d-m3) pode ser alcançada.
Lista de Citação
Literatura de Patente
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2/26 [Literatura de Patente 1]Pedido de Patente Japonesa pendente No. 2001-234213
Sumário da Invenção
Problema Técnico [004] Porque maior eficiência é necessária no funcionamento de um alto forno, a taxa de produção é necessária ser melhorada através da obtenção de uma maior produtividade do que antes. Existem dois métodos para aumentar a produtividade. Em um destes métodos, o aumento da taxa de injecção do fluxo de ar enriquecido com oxigênio injetado no alto forno é eficaz. No entanto, o aumento da taxa de fluxo de injeção de ar e de oxigênio, por exemplo, aumenta a velocidade de fluxo de gás ascendente no forno. Consequentemente tem-se a preocupação de que acúmulos, inundações, e fluidificação são mais prováveis de ocorrer em alto forno, dificultando o funcionamento estável do alto forno. Assim, o aumento da taxa de fluxo de injeção de ar é limitado. O outro método é um método de aumentar a concentração de oxigênio contido no ar enriquecido com oxigênio. A diferença entre a concentração de oxigênio no ar enriquecido com oxigênio e a concentração de oxigênio na atmosfera é chamada de razão de enriquecimento de oxigênio. O aumento da razão de enriquecimento de oxigênio pode aumentar a quantidade de oxigênio injetado no forno, sem aumentar a taxa de fluxo de injeção do ar enriquecido com oxigênio. Como resultado, a produtividade pode ser aumentada com a estabilidade de funcionamento do alto forno sendo mantida.
[005] Se a razão de enriquecimento de oxigênio do ar enriquecido com oxigênio se torna excessivamente alta, a quantidade de gás inerte tal como nitrogênio contido no ar enriquecido com oxigênio relativamente diminui, o que diminui o calor sensível transportado pelo gás inerte. Consequentemente, a temperatura no alto forno diminui. Quando a temperatura no forno diminui, preocupa-se que redução insuficiente de matéria-prima de óxido de ferro tal como minério de ferro ocorra,
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3/26 assim deteriorando a operação estável do alto forno. Ao mesmo tempo, a temperatura no topo do forno do alto forno diminui. Quando a temperatura no topo do forno diminui, preocupa-se que metal tal como zinco seja depositado no topo do alto forno, pelo que a operação estável do alto forno é prejudicada.
[006] Além disso, na operação do alto- forno, os custos de operação e as emissões de gases de efeito de estufa são obrigados a serem reduzidos pela diminuição da quantidade de coque utilizada. O coque funciona como um agente de redução para a matéria-prima de óxido de ferro no alto forno e também reage com o oxigênio do ar para gerar o calor necessário para a reação de redução. O carvão pulverizado injetado de um tubo injetor substitui para o coque agindo assim. Portanto, aumentando a taxa de injeção de carvão pulverizado, pode diminuir a quantidade de coque utilizado.
[007] A presente invenção foi feita em vista das circunstâncias acima, e objetiva promover um método de operação de alto forno que torne possível aumentar suficientemente a produtividade enquanto mantem a operação estável no auto-forno. A presente invenção também objetiva um método de produção de ferro-gusa fundido que torne possível aumentar suficientemente a produtividade enquanto mantem a operação estável do auto-forno.
Solução do Problema [008] Várias condições operacionais para um alto forno têm sido estudadas para procurar condições de operação que permitam que a produtividade seja aumentada. Como resultado, a presente invenção foi completada com base na descoberta de que a produtividade pode ser aumentada com o funcionamento estável do alto forno sendo mantido pelo carregamento de ferro parcialmente reduzido e o ajuste de uma razão de enriquecimento de oxigênio, uma taxa de injeção de carvão pulverizado, e uma taxa de carregamento de coque.
[009] Especificamente, a presente invenção proporciona um método de
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4/26 operação de alto forno no qual a matéria-prima de óxido de ferro é reduzida para obter ferro-gusa fundido pelo carregamento de matéria-prima de óxido de ferro, coque, e ferro parcialmente reduzido a partir do topo de um alto forno, e também injetar carvão pulverizado e ar enriquecido com oxigênio a partir de uma tubo condutor do alto forno. O método de operação do alto forno inclui: uma primeira etapa de ajustar uma taxa de carregamento do coque enquanto se monitora se a temperatura do topo do forno Ttopo está dentro de uma faixa de temperatura pré-determinada; uma segunda etapa de ajuste da taxa de injeção de carvão pulverizado enquanto se monitora se uma velocidade superficial do gás na fornalha u e a temperatura do forno Ttopo estão dentro dos limites predeterminados; um terceiro passo de ajuste de uma razão de enriquecimento de oxigênio do ar enriquecido com oxigênio, enquanto monitora se a temperatura de combustão Tf no tubo condutor e a temperatura do topo do forno Ttop estão dentro dos limites pré-determinados; e uma quarta etapa de determinar se a taxa de injeção do ar enriquecido em oxigênio precisa ser ajustado, com base em um valor da velocidade superficial do gás dentro do alto forno u.
[010] Pelo método de operação descrito acima, a produtividade pode ser suficientemente aumentada com o funcionamento estável do alto forno sendo mantido. Além disso, a quantidade de coque utilizada pode ser diminuída. Especificamente, quando o ferro reduzido é parcialmente carregado como parte de matéria-prima a partir do topo da fornalha do alto forno, a quantidade de calor necessária para a reação de redução do óxido de ferro diminui e, consequentemente, a temperatura do forno aumenta e a temperatura superior do forno Ttop aumenta. Por conseguinte, em comparação com o caso em que o ferro reduzido parcialmente não está carregado, a razão de enriquecimento de oxigênio pode ser aumentada ainda mais com a temperatura do topo do forno Ttop sendo mantida dentro de uma faixa adequada, pelo que a produtividade pode ser aumentada. A quantidade decrescente de calor necessário para a reação de redução do óxido de ferro também permite
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5/26 que a quantidade de coque utilizado como uma fonte de calor seja diminuída.
[011] Quando a razão de enriquecimento de oxigênio é aumentada, a temperatura de combustão no tubo condutor Tf aumenta. Quando a temperatura de combustão no tubo condutor Tf aumenta, cinzas que são principalmente compostas de SiO2 contidas na matéria-prima de óxido de ferro ou no coque volatilizam nas calhas, e, em seguida são depositadas em uma porção de leito empacotado no topo para preencher lacunas, de modo que a respirabilidade no forno tende a deteriorar-se. Para lidar com isso, por exemplo, o aumento da taxa de injeção de carvão pulverizado é eficaz na prevenção do aumento da temperatura de combustão Tf no tubo condutor. Assim, pelo aumento da taxa de injeção de carvão pulverizado, a quantidade de calor consumido pela decomposição térmica do carvão pulverizado é aumentada, em que a temperatura de combustão Tf do tubo condutor pode ser previnido de aumentar.
[012] Por outro lado, se a taxa de injeção de carvão pulverizado foi aumentada, a quantidade de gás gerado no forno aumenta e a velocidade superficial u do gás dentro do forno aumenta, de modo que um fenômeno tal como acúmulos, inundações, ou fluidização sejam mais prováveis de ocorrer. Em vista disso, quando a taxa de injeção de carvão pulverizado é aumentada, é preferível ajustar as condições de funcionamento do alto forno, de forma a evitar que ocorram estes fenômenos. Na presente invenção, quando ferro parcialmente reduzido é carregado como parte de matéria-prima, a taxa de carregamento de coque, a razão de enriquecimento de oxigênio do ar enriquecido com oxigênio, e a taxa de injeção de carvão pulverizado são ajustadas, e também se a taxa de injeção do ar enriquecido com oxigênio precisa ser ajustada é determinada. Assim, em comparação com o caso em que não é feito tal ajuste ou determinação, a produtividade pode ser aumentada, aumentando a razão de enriquecimento de oxigênio, e também a quantidade de coque utilizado pode ser diminuída.
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6/26 [013] Após a razão de enriquecimento de oxigênio do ar enriquecido em oxigênio ser ajustada, baseado no resultado da determinação se a temperatura de combustão Tf do tubo condutor e a temperatura do topo do forno Ttop estão dentro das faixas pré-determinadas, a taxa de injeção de carvão pulverizado pode ser ajustada. Este ajuste permite a temperatura de combustão Tf do tubo condutor e a temperatura do topo do forno Ttop sejam mantidos dentro de faixas preferenciais, mesmo com as mudanças de razão de enriquecimento de oxigênio. Assim, o funcionamento estável pode ser mantido mesmo se a razão de enriquecimento de oxigênio é mais alto que a de um método convencional.
[014] Se a taxa de injeção de carvão pulverizado aumenta, a velocidade do gás superficial dentro do forno aumenta, de forma que acúmulos, inundações, ou fluidização sejam mais prováveis a ocorrer. Para evitar tais fenômenos, com base no resultado da determinação se a velocidade do gás superficial dentro do forno está dentro da faixa pré-determinada, a taxa de carregamento de coque e /ou a taxa de injeção de ar enriquecido com oxigênio pode ser ajustado. Este ajuste permite a produtividade ser aumentada com a operação estável do alto forno sendo mantida. Em adição, a taxa de coque pode ser diminuida para reduzir o custo de matéria-prima.
[015] Quando a taxa de carregamento do ferro parcialmente reduzido é aumentada, na primeira etapa, a taxa de carregamento do coque pode ser diminuída dentro de uma faixa em que a temperatura no topo do forno Ttopo satisfaz a seguinte expressão (1). Por este controle, a quantidade de coque utilizada pode ser diminuída com o funcionamento estável do alto forno sendo mantido.
a. Ttopo > Ttopomin (1) onde, na expressão (1), Ttopomin é uma dada temperatura que é ajustada dentro da faixa igual ou menor a 120°C.
[016] Quando a taxa de carregamento do ferro parcialmente reduzido é
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7/26 aumentada, na primeira etapa, a taxa de carregamento do coque pode ser dimi-nuída dentro de uma faixa em que a temperatura no topo do forno Ttopo satisfaz a seguinte expressão (1). Por este controle, a quantidade de coque utilizada pode ser diminuída com o funcionamento estável do alto forno sendo mantido.
Ttopo — Ttopomin (1) onde, na expressão (1), Ttopomin é uma dada temperatura que é ajustada dentro da faixa igual ou menor a 120 °C.
[017] Na segunda etapa, a taxa de injeção de carvão pulverizado pode ser aumentado dentro de intervalos em que a velocidade de gás superficial dentro do forno u e a temperatura no topo do forno Ttopo respectivamente satisfazem as seguintes expressões (2) e (3):
u < umax (2)
Ttopo < Ttopomax (3) em que, na expressão (2), umax é uma velocidade dada que é ajustada dentro da faixa de 100 a 150 m/min, e na expressão (3), Ttopomax é uma temperatura dada que é ajustada dentro da faixa igual ou maior que 180 °C.
[018] Na terceira etapa, a razão de enriquecimento de oxigênio pode ser aumentada dentro da faixa onde a temperatura de combustão Tf e a temperatura no topo do forno Ttop respectivamente satisfaçam a seguinte expressão (4) e a expressão acima (1).
Tf < Tfmax (4) em que, na expressão (4), Tfmax é uma dada temperatura que é ajustada na faixa igual ou maior que 2300 °C.
[019] Na quarta etapa, se a velocidade de gás superficial dentro do for-no u satisfaz a expressão acima (2) é determinada, e se a velocidade superficial do gás no forno u não satisfaz a expressão acima (2), a velocidade de injeção de ar enriquecido com oxigênio pode ser reduzido de modo a que a velocidade superficial
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8/26 u do gás no forno satisfaz a expressão (2) acima. Por este controle, a produtividade pode ser aumentada ainda mais com o funcionamento do alto forno sendo mantido suficientemente estável.
[020] Ao realizar a primeira etapa, a segunda etapa, a terceira etapa, e a quarta etapa, por esta ordem, por exemplo, o aumento excessivo na temperatura de combustão do tubo condutor Tf e redução excessiva na temperatura de topo do forno Ttopo pode ser evitada, sendo que a operação estável do alto forno pode ser suficientemente mantida. Além disso, uma vez que é possível diminuir a razão de produtividade de, por exemplo, 2,51-3,65 t/(d.m3), mais especificamente, 3-3,65 t/(d.m3) pode ser alcançada. A produtividade é de peso (ton) de ferro gusa fundido obtido por dia e por metro cúbico de volume do interior do alto forno. O volume in-terno do alto forno 100 é 1500 - 3000 m3, por exemplo.
[021] Depois da quarta etapa, se a velocidade superficial do gás u no forno, satisfaz a seguinte expressão (7), ou se a temperatura no topo do forno Ttopo satisfaz a seguinte expressão (8), a seguinte operação pode ser realizada, se necessário. Especificamente, a taxa de injeção de ar enriquecido em oxigênio pode ser aumentada, e, em seguida, a primeira etapa, a segunda etapa, a terceira etapa e a quarta etapa podem ser realizadas repetidamente. Esta operação permite que a capacidade do alto forno seja suficientemente utilizada e a produtividade do dispositivo seja ainda aumentada.
a. u < umax (7)
b. Ttopo > Ttopomin (8) [022] Na segunda etapa, a taxa de injeção de carvão pulverizado pode ser ajustada dentro de um alcance superior a 130 kg por tonelada de ferro fundido. Injetar o carvão pulverizado dentro desta faixa permite que a produtividade seja aumentada ainda mais com o funcionamento estável do alto forno sendo mantido.
[023] A taxa de carregamento do ferro parcialmente reduzido pode ser
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9/26 ajustada dentro de uma faixa de 100 a 600 quilogramas por tonelada de ferro fundido, ou pode ser ajustada dentro de uma faixa entre 100 e 300 quilogramas por tonelada de ferro fundido. Carregando o ferro parcialmente reduzido dentro desta faixa permite que a produtividade seja aumentada ainda mais com o funcionamento estável do alto forno sendo mantido.
[024] Na terceira etapa, a razão de enriquecimento de oxigênio pode ser ajustada dentro de uma faixa superior a 8 % e igual ou inferior a 16 %. Ajustando a razão de enriquecimento de oxigênio dentro desta faixa permite que a produtividade seja ainda aumentada com o funcionamento estável do alto forno sendo mantido.
[025] A presente invenção fornece um método de operação de alto forno em que matéria-prima de óxido de ferro é reduzido para obter ferro-gusa fundido pelo carregamento de matéria-prima de óxido de ferro, coque, e ferro parcialmente reduzido do topo do forno do alto forno, e também injetando carvão pulverizado e ar enriquecido com oxigênio de um tubo condutor do alto forno. Neste método, quando uma razão de enriquecimento de oxigênio é definida como x (%) e uma taxa de injeção do carvão pulverizado por tonelada de ferro gusa é definido como y (kg/t), x e y satisfazem as seguintes expressões (9) e (10):
a. 25x - 175 < y < 31x + 31 (9)
b. y > 130 (10) [026] Em um método de operação de alto forno da presente invenção, a taxa de injeção do carvão pulverizado é ajustada alta de forma a exceder 130 kg/t com ferro parcialmente reduzido sendo carregado. Este ajuste permite a razão de coque ser diminuida e a taxa de injeção de ar enriquecido com oxigênio ser aumentada. A taxa de injeção de carvão pulverizado é ajustada sem uma faixa pré-determinada dependendo da razão de enriquecimento de oxigênio, que é uma faixa satisfazendo a expressão (9). Assim, a operação do alto forno pode ser mantida estavelmente.
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10/26 [027] O teor de carbono do ferro parcialmente reduzido pode ser
2,3-5,9% em massa, por exemplo. Este teor permite que a razão de combustível do alto forno seja diminuída. A percentagem de ferro parcialmente reduzido, tendo um diâmetro de partícula menor que cinco milímetros em todo o ferro parcialmente reduzido carregado no alto forno pode ser igual ou inferior a 10 % em massa. A resistência ao esmagamento do ferro parcialmente reduzido carregado no alto forno pode ser igual ou superior a 30 kg /cm2. Estas condições permitem que o funcionamento estável seja mantido a um nível mais alto.
[028] A presente invenção também fornece um método de produção de ferro-gusa fundido, em que ferro-gusa fundido é produzido com base no método de operação do alto forno acima descrito. Pelo método de produção de ferro-gusa-fundido, ferro-gusa fundido pode ser produzido a uma produtividade elevada, com o funcionamento estável do alto forno sendo mantido.
Efeitos Vantajosos da Invenção [029] Com a presente invenção, um método de operação de um alto forno pode ser fornecido que torna possível aumentar suficientemente a produtividade enquanto mantem a operação estável no alto forno. Em adição, com a presente invenção, um método de produção de ferro-gusa pode ser fornecido que torna possível aumentar suficientemente a produtividade enquanto mantém a operação estável do auto-forno.
Breve Descrição dos Desenhos [030] [Fig. 1] A Fig. 1 é um diagrama esquemático ilustrando um exemplo de auto-forno para que um método de operação de auto-forno da presente invenção é aplicado.
[Fig. 2] A Fig. 2 é uma vista frontal de um equipamento de medição para medição da força de esmagamento de ferro parcialmente reduzido.
[Fig. 3] A Fig. 3 é um fluxograma ilustrando uma modalidade de método
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11/26 de operação de auto-forno da presente invenção.
[Fig. 4] A Fig. 4 é um gráfico que ilustra uma relação entre a razões de enriquecimento de oxigênio e razões de carvão pulverizado dos Exemplos 1 a 6 e Exemplos Comparativos 1 a 3.
[Fig. 5] A Fig. 5 é um gráfico que ilustra as relações de conteúdo de ferro metálico em relação às taxas de aumento de produtividade e taxas de diminuição da razão de coque dos Exemplos 7 a 9 e Exemplos Comparativos 5 a 7 em relação ao Exemplo Comparativo 4.
Descrição das Modalidades [031] As modalidades preferidas da presente invenção vão agora ser descritas com referência aos desenhos, em alguns casos. Nos respectivos desenhos, números iguais referem-se a elementos semelhantes ou iguais, e explicações duplicadas são omitidas.
[032] A Fig. 1 é um diagrama esquemático ilustrando um exemplo de um alto forno em que o método de operação de alto forno da presente modalidade é aplicado. A matéria-prima é carregada a partir de um topo do forno 10 de um alto forno de 100 no alto forno 100. A matéria-prima contém matéria-prima de óxido de ferro, coque, e ferro parcialmente reduzido. A matéria-prima pode conter calcário, por exemplo, conforme necessário. Assim como matéria-prima de óxido de ferro, vários outros materiais do que o ferro reduzido parcialmente podem ser utilizados, e os seus exemplos incluem os granulados, minério sinterizado, e grânulos derivados a partir de minério de ferro.
[033] O ferro parcialmente reduzido é ferro que é obtido pela redução parcial de óxido de ferro. A razão de metalização do ferro parcialmente reduzido é a razão em massa de ferro metálico contido em ferro parcialmente reduzido. A razão de metalização pode ser calculada pela seguinte equação. O teor de ferro metálico (M. Fe) e o teor de ferro total (T Fe) no ferro parcialmente reduzido podem ser mePetição 870190074733, de 02/08/2019, pág. 17/43
12/26 didos pela análise quantitativa convencional.
[034] Razão de Metalização (%) = [(Teor de Ferro Metálico em ferro parcialmente reduzido)/(Teor total de ferro em ferro parcialmente reduzido)] x 100 [035] A razão de metalização do ferro parcialmente reduzido da presente modalidade pode ser de 50 a 94 %, ou pode ser 65 a 85 %, por exemplo. Se a razão de metalização se torna excessivamente baixa, a reação de redução do ferro parcialmente reduzido é fornecido no alto forno 100, e consequentemente a temperatura dentro do forno tende a diminuir e a razão de coque tende a aumentar. Em contraste, se a razão de metalização se torna excessivamente alta, leva tempo para a pré-redução do ferro parcialmente reduzido, e consequentemente, o custo da matéria-prima tende a aumentar.
[036] O ferro parcialmente reduzido pode ser obtido por, por exemplo, redução direta do óxido de ferro com o gás de redução contendo hidrogênio e/ou monóxido de carbono. O ferro parcialmente reduzido pode ser formado quente na forma aglomerada. Este ferro é chamado de briquete de ferro quente (HBI). O ferro parcialmente reduzido em uma planta de ferro reduzido diretamente é facilmente reoxidado durante armazenamento e transporte. Isto é porque o ferro contido no ferro parcialmente reduzido reage com e se liga ao oxigênio no ar.
[037] Se o ferro (Fe) contido no ferro reduzido parcialmente existe como carboneto de ferro (FexC, x = 2 a 3), a reoxidação do ferro parcialmente reduzido pode ser evitada. Por exemplo, se uma metade de ferro (Fe) em ferro parcialmente reduzido existe como Fe3C, a reoxidação do ferro parcialmente reduzido pode ser suficientemente evitada. Neste caso, o teor de carbono no ferro parcialmente reduzido é de cerca de 2,3 % em massa quando a razão de metalização é de 94 %. Se a quantidade total de ferro (Fe) no ferro parcialmente reduzido existe como Fe3C, o teor de carbono no ferro é parcialmente reduzido a cerca de 4,6 % em massa quando a razão de metalização é de 94 %.
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13/26 [038] Por exemplo, a quantidade total de ferro (Fe) no ferro parcialmente reduzido existe como Fe2C, o teor de carbono no ferro parcialmente reduzido é de cerca de 5,9 % em massa quando a razão de metalização é de 94 %. Assim, o teor de carbono no ferro parcialmente reduzido pode ser 2,3 - 5,9 % em massa. Quando o teor de carbono no ferro parcialmente reduzido é inferior a 2,3 % em massa, o teor de FexC diminui e o ferro parcialmente reduzido é mais provável de ser reoxidado. Quando o teor de carbono no ferro reduzido parcialmente excede 5,6 % em massa, a quantidade de carbono livre aumenta e a resistência do ferro parcialmente reduzido tende a diminuir. Ferro parcialmente reduzido, tendo um teor de carbono de 2,3 a 5,9 % em massa tem força suficiente e também tem um elevado teor de carboneto de ferro (FexC), impedindo, assim, suficientemente reoxidação. Assim, por exemplo ferro parcialmente reduzido pode ser usado como matéria-prima a ser carregado no alto forno 100 sem serem aglomerados. Isto elimina a necessidade de um mecanismo para a formação do ferro parcialmente reduzido em HBI, reduzindo assim o custo de instalação e os custos de manutenção de instalação.
[039] O teor de carbono no ferro parcialmente reduzido pode ser medido de acordo com JIS 1211-2 (Ferro e Aço - Determinação do teor de carbono - Parte 2: método volumétrico de gás após a combustão), por exemplo.
[040] Quando ferro parcialmente reduzido contendo carbono é carregado como matéria-prima no alto forno 100, o carbono no ferro parcialmente reduzido atua como agente redutor no alto forno 100. Esta ação permite que a razão de combustível do alto forno 100 seja diminuída. Exemplos de um método de conversão de ferro (Fe) no ferro parcialmente reduzido em carboneto de ferro (FexC) incluem um método de redução de óxido de ferro com um gás redutor contendo metano (CH4), por exemplo. Neste método, FexC pode ser gerado por uma reação de fórmula (I). O conteúdo de FexC pode ser ajustado controlando a velocidade da reação de fórmulas (I) e (II). Por exemplo, alterando o teor de água no gás de redução,
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14/26 para ajustar a velocidade de uma reação de reforma de metano de fórmula (II), a velocidade de reação da fórmula (I) pode ser ajustada.
xFe + CH4 FexC + 2H2 (I)
CH4 + H2O CO + 3H2 (II)
Na fórmula acima (I), x é um valor numérico de 2.5 a 3.
[041] Ferro parcialmente reduzido que não é aglomerado tende a ter um menor tamanho de partícula e também ter uma resistência menor do que o ferro parcialmente reduzido (HBI) que é aglomerado. Em contraste, a matéria-prima de óxido de ferro utilizada para o alto forno 100 tem de preferência um tamanho de partícula pré-determinado e uma força pré-determinada a partir de um ponto de vista de melhorar ainda mais a estabilidade da operação. Do resultado de uma simulação da operação de alto forno 100, a percentagem de matéria-prima de óxido de ferro tendo um diâmetro de partícula menor que cinco milímetros no conjunto todo de matéria-prima de óxido de ferro carregado no alto forno 100 pode ser igual ou inferior 10% em massa. Ao utilizar matéria-prima de óxido de ferro com a referida distribuição de partículas de diâmetro, a respirabilidade no alto forno 100 torna-se preferível, e, assim, a estabilidade de operação pode continuar a ser melhorada. Em consideração de um tal fato, também para o ferro parcialmente reduzido carregado no alto forno 100, de modo semelhante a matéria-prima de óxido de ferro, a percentagem de ferro parcialmente reduzido, tendo um diâmetro de partícula menor que cinco milímetros em todo o ferro parcialmente reduzido carregado no alto forno 100 pode ser igual ou inferior a 10% em massa.
[042] Os diâmetros de partícula do óxido de ferro e a matéria-prima de ferro parcialmente reduzido na presente especificação pode ser medida de acordo com JIS H 8700: 2013 análise de tamanho de partícula. Especificamente, o rastreio é realizado com uma peneira com uma dimensão de abertura de cinco milímetros, e a percentagem em massa de amostras que passaram através da peneira
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15/26 com respeito ao conjunto de amostras pode ser utilizada como a percentagem de amostras com um diâmetro de partícula inferior a cinco milímetros.
[043] Antes de ser carregado para o alto forno 100, a matéria-prima, tais como o ferro reduzido parcialmente carregado no alto forno 100 é submetido a um impacto devido à queda de ligações de um transportador. Do ponto de vista da prevenção suficientemente de esmagamento devido a este impacto, o ferro parcialmente reduzido pode ter uma resistência ao esmagamento igual ou superior a 30 kg/cm2. Esta força é suficientemente maior do que o valor máximo de tensão para o qual o ferro parcialmente reduzido é submetido no alto forno 100. Assim, a resistência ao esmagamento do ferro parcialmente reduzido carregado no alto forno 100 pode ser igual ou superior a 30 kg/cm2. A resistência ao esmagamento do ferro parcialmente reduzido pode ser igual ou superior a 30 kg/cm2, ajustando o teor de carbono no ferro parcialmente reduzido. O teor de carbono no ferro parcialmente reduzido pode ser ajustado pelo controle do teor de água no gás de redução.
[044] A resistência ao esmagamento na presente especificação é medida pelo procedimento seguinte usando um dispositivo de medição 60 ilustrado na Fig. 2. No dispositivo de medição 60 da Fig. 2, um espécime 66 que é uma peça a ser medida é colocado em uma placa móvel 64 montada em um macaco hidráulico 62, que pode medir a pressão de compressão. Um cilindro do macaco hidráulico 62 é estendido para cima para mover a placa móvel 64 para cima. Assim, a amostra 66 é ensanduichada entre a placa móvel 64 e uma placa fixa 68 que está fixada sobre a placa móvel 64. A carga é aplicada à amostra 66, e o espécime 66 é finalmente esmagado. A partir da carga no tempo de esmagamento, a resistência ao esmagamento é obtida.
[045] Dos tubos condutores 12 fornecidos a uma porção inferior do alto forno 100, ar enriquecido com oxigênio é injectado como ar quente no forno. O ar enriquecido com oxigênio pode ser obtido através da mistura de ar e oxigênio. A
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16/26 razão de enriquecimento de oxigênio pode ser ajustado mudando uma razão de mistura do ar e do oxigênio. Carvão pulverizado é injetado a partir de tubos condutores 12 no alto forno 100 em conjunto com o ar enriquecido com oxigênio.
[046] No alto forno 100, através da redução da matéria-prima de óxido de ferro e a o ferro parcialmente reduzido, ferro gusa fundido é obtido. O ferro gusa fundido é descarregado a partir de um orifício de drenagem 14 para fora do forno. O ferro gusa fundido é obtido pelo resfriamento do ferro gusa fundido assim obtido. Pelo método de operação de alto forno da presente forma de realização, uma produtividade de, por exemplo, 2,51-3,65 t / (d.m3), mais especificamente, 3-3,65 t / (d.m3) pode ser alcançada. A produtividade é de peso (ton) de ferro gusa fundido obtido por dia e por metro cúbico de volume do interior do alto forno. O volume interno do alto forno 100 é 1500 - 3000 m3, por exemplo.
[047] A Fig. 3 é um fluxograma que ilustra um processo do método de operação de alto forno da presente forma de realização. Na Fig. 3, Ttop e Tf é a temperatura do gás (temperatura de topo do forno) na parte superior do forno do alto forno 100 e a temperatura de combustão para os tubos condutores 12, respectivamente. No alto forno 100, a relação de Ttop < Tf é mantida, e Tf é geralmente uma temperatura máxima no interior do alto forno 100. Tf é geralmente 2200 a 2400 °C. O limite superior (Tfmax) de Tf pode ser igual ou superior a 2300 °C, ou pode ser definida entre 2300 e 2400 °C, por exemplo, a partir de um ponto de vista de satisfação, tanto da operação estável de alto forno 100 uma produtividade mais elevada a um nível mais elevado.
[048] Ttop é geralmente uma temperatura mínima no interior do forno de explosão 100. Ttop é geralmente de 100 a 200 °C, por exemplo. Ttop precisa ser estabelecido dentro de uma faixa de temperatura pré-determinada na parte superior no interior do forno a partir de um ponto de vista de reduzir adequadamente a matéria-prima de óxido de ferro de para estabilizar a operação do alto forno 100. O limite
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17/26 superior (Ttopmax) de Ttop pode ser definido igual ou superior a 180 °C, ou pode ser ajustada entre 180 e 200 °C. O limite inferior (Ttopmin) de Ttop pode ser igual ou inferior a 120 °C, ou pode ser ajustada entre 100 e 120 °C. Na Fig. 3, x é uma razão de enriquecimento de oxigênio (unidade: %) de ar enriquecido em oxigênio. PC é a taxa de injeção de carvão pulverizado por tonelada (unidade: kg / t) de ferro gusa fundido injetado a partir dos tubos de condução 12. CR é uma relação de coque (peso de coque carregado por tonelada de ferrogusa fundido, unidade: kg / t) . De um ponto de vista de redução do custo de matéria-prima, é preferível baixar a razão de coque.
[049] Na Fig. 3, BV é uma razão de fluxo (unidade: Nm3/min) do ar enriquecido com oxigénio fornecido para os tubos de condução do forno 12, u é a velocidade superficial do gás no alto forno (unidade: m/s), e u pode ser obtido pela seguinte equação:
u (m/s) = [razão de fluxo volumétrico (m3/s) do gás dentro do forno]/[área seccional transversal (m2) do alto forno 100 na porção da barriga].
[050] Do ponto de vista da reação prosseguir suavemente a redução para dentro do altoforno 100, u é de 100 a 150 m/min, por exemplo. O limite superior (umax) de u é geralmente de cerca de 100 a 150 m/min, o que é uma velocidade superficial do gás no máximo de alto forno no qual acúmulos, inundações, ou fluidização não ocorre em um alto forno, e umax pode ser definida entre 140 a 150 m/min, por exemplo.
[051] Com base no fluxograma da Fig. 3, o método de operação de alto forno vai ser descrito em detalhes. Para começar, a matéria-prima de óxido de ferro, coque, e ferro parcialmente reduzido são carregados a partir do topo do forno do alto forno 100. Para uma tonelada de ferro gusa fundido, por exemplo, 1100 - 1600 quilogramas de matéria-prima de óxido de ferro, 200 a 400 kg de coque, e de 100 a 600 kg de ferro parcialmente reduzido são cobrados. Ao carregar a matéria-prima
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18/26 de óxido de ferro, o coque, e o ferro parcialmente reduzido em tal razão de massa, uma operação mais estável pode ser realizada a um custo de matéria-prima inferior.
[052] A quantidade de carga do ferro parcialmente reduzida é de 100 a 600 kg, por exemplo, e pode ser de 100 a 300 quilogramas por tonelada de ferro gusa fundido. Pelo carregamento do ferro parcialmente reduzido em tal faixa, a produtividade pode ser suficientemente aumentada, a um custo de matéria-prima mais baixo. O teor de ferro metálico contido no ferro parcialmente reduzido carregada no alto forno 100 é 75 a 79 % em massa, por exemplo.
[053] Depois disso, se CR pode ser ainda mais reduzido, uma série de etapas da primeira etapa, da segunda etapa, da terceira etapa e da quarta etapa, ou em uma série de etapas em que uma quinta etapa passo é ainda adicionada a estas etapas podem ser repetidamente realizada. Se é determinado que u = umax é satisfeita em S9, se Ttop satisfaz Ttop = Ttopmin e adicionalmente determinado (S12). Como um resultado, se é determinado que ambos de u = umax e Ttop satisfaz Ttop = Ttopmin são satisfeitos em S9 e S12, o procedimento do fluxograma mostrado na Fig. 3 é completado. Nesta maneira, a produtivodade pode ser maximizada.
[054] Se for determinado que u satisfaz a expressão acima (7) em S10, após BV ser aumentado até que u = umax é satisfeita a S11, pode ser difícil para diminuir CR dependendo das condições de temperatura (condições de forno) no alto forno 100. Em tal caso, ou se o valor de CR já atingiu o valor alvo, a série de etapas pode ser concluída depois de aumentar BV em S11.
a. O carvão pulverizado atua como um agente redutor no interior do alto forno 100, e pode substituir o coque. Assim, quando o PC é aumentado, CR pode ser ainda mais reduzido. É preferível ajustar CR de modo que a quantidade de óxido de ferro reduzido e a quantidade de coque necessária para manter a temperatura dentro do forno do alto forno 100 pode ser assegurada. Após a quarto etapa acima descrita, se for determinado que u satisfaz a expressão acima (7) e / ou que
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Ttop satisfaz a seguinte expressão (8), CR pode ser ainda mais reduzida.
Ttop > Ttopmin (8) [055] Cada etapa da primeira etapa, da segunda etapa, da terceira etapa, da quarta etapa e da quinta etapa acima descritas pode ser executada repetidamente até que Ttop satisfaça Ttop = Ttopmin e u satisfaça u = umax. Alternativamente, cada etapa da primeira etapa, da segunda etapa, da terceira etapa, da quarta etapa e da quinta etapa descrita acima pode ser executada repetidamente até que seja determinado que CR não pode ser ainda mais reduzido.
[056] Quando o alto forno 100 é operado com base em CR, PC, x, e BV determinados pelo procedimento acima descrito, é possível aumentar suficientemente a produtividade e também diminuir a razão de coque em um estado estável de operação.
[057] Ao realizar as etapas indicadas no fluxograma da Fig. 3, o alto forno 100 pode ser operado sob as seguintes condições. Especificamente, quando a razão de enriquecimento de oxigênio do ar enriquecido com oxigênio é definida como x (%) e a taxa de injeção de carvão pulverizado por tonelada de ferro gusa fundido é definido como y (kg / t), x e y a satisfazem as seguintes expressões (9) e (10).
25x - 175 < y < 31x + 31 (9) y > 130 (10) [058] Quando a razão de carvão pulverizado y é igual ou inferior a 25x 175, um fenômeno no qual Ttop diminui ou um fenômeno em que Tf aumenta ocorre, o que torna difícil manter o funcionamento estável de alto forno. Quando a razão de carvão pulverizado y é igual ou superior ao 31x + 31, um fenômeno no qual Ttop aumenta, um fenômeno no qual u aumenta, e / ou de um fenômeno no qual a razão de ar diminui, por exemplo, ocorre. Tais fenômenos tornam difícil manter a operação do alto forno estável.
[059] De um ponto de vista de reduzir a razão de coque e de aumentar a
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20/26 produtividade, a razão de carvão pulverizado y está dentro de uma faixa superior a 130 kg / t, por exemplo, e pode estar dentro de uma faixa superior a 175 kg / t. A razão de carvão pulverizado y pode ser igual ou inferior a 250 kg / t de um ponto de vista de manter a operação mais estável. De um ponto de vista de aumentar ainda mais a produtividade, a razão de enriquecimento de oxigênio x pode ser igual ou superior a 6 %, por exemplo, ou pode estar dentro de uma faixa superior a 8 %. A razão de enriquecimento de oxigênio x é igual ou inferior a 16 %, por exemplo, a partir de um ponto de vista de reduzir o custo de oxigênio.
[060] De um ponto de vista de aumentar ainda mais a produtividade, a quantidade de carga do ferro parcialmente reduzido para o alto forno 100 é igual a ou superior a 100 quilogramas por tonelada de ferro gusa fundido. No entanto, do ponto de vista de redução do custo de matéria-prima, a quantidade de carga do ferro parcialmente reduzido para o alto forno 100 é igual a ou menor do que 600 kg por tonelada de ferro gusa fundido.
[061] Como descrito anteriormente, realizando o processo para a operação do alto forno 100, ferro gusa fundido pode ser produzido a uma alta produtividade. Portanto, o método de operação de alto forno da presente forma de realização é considerada como sendo um método de produção de ferro gusa fundido que faz com que seja possível produzir de maneira estável do ferro fundido a uma alta produtividade.
[062] As formas de realização preferidas da presente invenção foram descritas acima, mas a presente invenção não está limitada às formas de realização acima descritas. Por exemplo, as respectivas etapas de S1 a S5 não têm necessariamente de ser realizadas repetidas vezes, e podem ser realizadas apenas uma vez. Além disso, as respectivas etapas de S1 a S5 podem ser realizadas consecutivamente, ou podem ser realizadas de forma intermitente.
[Exemplos]
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21/26 [063] A presente invenção será descrita em mais detalhes a seguir com referência aos exemplos e exemplos comparativos. No entanto, a presente invenção não está limitada aos exemplos que se seguem. (Exemplo 1) [064] Em um alto forno (volume interno: 1.600 m3), como representado na Fig. 1, matéria-prima de óxido de ferro e coque foram carregados, e também ar enriquecido com oxigênio e carvão pulverizado foram injetados a partir tubos condutores para produzir ferro gusa fundido. Então, o ferro parcialmente reduzido (razão de metalização: 82 %, o teor de carbono de 3,5 %) foi carregado a 100 kg / t, e a operação descrita na Fig. 3 foi realizada para obter condições em que o alto forno pode ser operado de forma estável. Os resultados estão representados na Fig. 4. No Exemplo 1, a partir de algumas condições de funcionamento representadas graficamente na Fig. 4, sob a condição de operação de razão de enriquecimento de oxigênio x: 13,2 % e razão de carvão pulverizado y: 238 kg / t, uma produtividade de 2,87 t / t/(d-m3) pôde ser alcançada.
(Exemplo 2) [065] As condições de operação sob as quais o alto forno pode ser operado de forma estável foram obtidas pelo mesmo método como no Exemplo 1, com exceção da fixação da quantidade de carga de ferro parcialmente reduzida em 200 kg / t. Os resultados estão representados na Fig. 4. No Exemplo 2, a partir de algumas condições de funcionamento representadas graficamente na Fig. 4, sob a condição de funcionamento de razão de enriquecimento de oxigênio x: 16% e razão de carvão pulverizado y: 237 kg / t, uma produtividade de 2,94 t / t/(d-m3) pôde ser alcançada.
(Exemplo 3) [066] As condições de operação sob as quais o alto forno pode ser operado de forma estável foram obtidas pelo mesmo método como no Exemplo 1, com exceção da fixação da quantidade de carga de ferro parcialmente reduzido em 300
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22/26 kg / t. Os resultados estão representados na Fig. 4. No Exemplo 3, a partir de algumas condições de funcionamento representadas graficamente na Fig. 4, sob a condição de operação de razão de enriquecimento de oxigênio x: 16% e razão de carvão pulverizado y: 225 kg / t, uma produtividade de 3,09 t/(d-m3) pôde ser alcançada.
(Exemplo 4) [067] As condições de operação sob as quais o alto forno pode ser operado de forma estável foram obtidas pelo mesmo método como no Exemplo 1, com exceção da fixação da quantidade de carga de ferro parcialmente reduzido em 400 kg / t. Os resultados estão representados na Fig. 4. No Exemplo 4, a partir de algumas condições de funcionamento representadas graficamente na Fig. 4, sob a condição de funcionamento de razão de enriquecimento de oxigênio x: 14 % e razão de carvão pulverizado y: 210 kg / t, uma produtividade de 3,25 t / t/(d-m3) pôde ser alcançado.
(Exemplo 5) [068] As condições de operação sob as quais o alto forno pode ser operado de forma estável foram obtidas pelo mesmo método como no Exemplo 1, com exceção da fixação da quantidade de carga de ferro parcialmente reduzido em 500 kg / t. Os resultados estão representados na Fig. 4. No Exemplo 5, a partir de algumas condições de funcionamento representadas graficamente na Fig. 4, sob a condição de operação de razão de enriquecimento de oxigênio x: 14 % e razão de carvão pulverizado y: 198 kg / t, uma produtividade de 3,44 t / t/(d-m3) pôde ser alcançada.
(Exemplo 6) [069] As condições de operação sob as quais o alto forno pode ser operado de forma estável foram obtidas pelo mesmo método como no Exemplo 1, com exceção da fixação da quantidade carregada de ferro parcialmente reduzido em 600
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23/26 kg / t. Os resultados estão representados na Fig. 4. No Exemplo 6, a partir de algumas condições de funcionamento representadas graficamente na Fig. 4, sob a condição de funcionamento de razão de enriquecimento de oxigênio x: 14 % e razão de carvão pulverizado y: 190 kg / t, uma produtividade de 3,63 t/(d-m3) pôde ser alcançada.
(Exemplo Comparativo 1) [070] A quantidade de carga de ferro parcialmente reduzido foi fixada em 400 kg / t, e o alto forno foi operado com a razão de carvão pulverizado, e a razão de enriquecimento de oxigênio sendo mantidas a valores constantes, sem realizar a operação descrita na Fig. 3. O altoforno foi estavelmente operado a uma razão de razão de enriquecimento de oxigênio x que varia de 3,2 % a 7,8 %, mas a produtividade foi de 2,19 - 2,38 t/(d-m3).
(Exemplo Comparativo 2) [071] Em um alto forno (volume interno: 1.600 m3), como representado na Fig. 1, matéria-prima de óxido de ferro e coque foram carregados, e também ar enriquecido com oxigênio e carvão pulverizado foram injetados a partir tubos condutores para produzir ferro gusa fundido. Em seguida, o mesmo ferro parcialmente reduzido como usado no Exemplo 1 foi carregado, e o alto forno foi operado com a razão de enriquecimento de oxigênio e a proporção de carvão pulverizado, sendo ajustado. No Exemplo Comparativo 2, a razão de enriquecimento de oxigênio x e a razão de carvão pulverizado y foram ajustadas para os valores representados graficamente na Fig. 4, e o procedimento indicado no fluxograma representado na Fig. 3 foi tentado. No entanto, a temperatura do forno de topo (Ttop), a velocidade superficial do gás no alto forno (u), a temperatura de combustão do tubo de condutor (Tf), ou a razão de ar desviado do intervalo para manter a condição estável, de modo que a operação estável podia não ser realizada. No Exemplo Comparativo 2, a quantidade de carga de ferro parcialmente reduzido foi fixada em 200 a 600 kg / t.
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24/26 (Exemplo comparativo 3) [072] O alto forno foi operado pelo mesmo método como no Exemplo 1, excepto que o ferro parcialmente reduzido não foi carregado. Os resultados estão representados na Fig. 4. Embora o alto forno tenha sido operado de forma estável, a razão de enriquecimento de oxigênio não pôde ser aumentada.
[073] Como representado na Fig. 4, em uma zona satisfazendo y > 130 entre a linha (y = 31x + 31) e a linha B (y = 25x - 175), confirmou-se que o funcionamento estável pode ser mantido. Todos de y = 130, linha A e linha B correspondem a linhas de fronteira que dividem os pontos de dados entre os Exemplos e os Exemplos Comparativos. Especificamente, assumindo que a razão de enriquecimento de oxigênio do ar enriquecido com oxigênio é definida como x (%) e a razão de carvão pulverizado, é definido como y (kg / t), quando x e y satisfazer em as expressões acima (5) e (6), o funcionamento estável do alto forno pode ser mantido.
(Exemplo comparativo 4) [074] Em um alto forno (volume interno: 1,600 m3), como representado na Fig. 1, matéria-prima de óxido de ferro e coque foram carregados, e também de ar enriquecido com oxigênio e carvão pulverizado foram injetados dos tubos condutores, e o alto forno foi operado para produzir ferro gusa fundido. Então, o ferro parcialmente reduzido não foi carregado, e a razão de enriquecimento de oxigênio e a razão de carvão pulverizado foram ajustadas constante. As condições operacionais e os resultados de produtividade e a razão de coque são apresentados na Tabela 1.
(Exemplos comparativos 5 a 7) [075] O alto forno foi operado para produzir ferro gusa fundido pelo mesmo método que no Exemplo Comparativo 4, excepto que o ferro parcialmente reduzido o mesma que o utilizada no Exemplo 1 foi carregado nas quantidades indicadas na Tabela 1. A razão de enriquecimento de oxigênio e razão de carvão pulverizado foram ajustadas de forma semelhante à do Exemplo Comparativo 4. As
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25/26 condições de operação e os resultados de produtividade e a razão de coque são apresentadas na Tabela 1.
a. (Exemplos comparativos 7 a 9) [076] O ferro parcialmente reduzido o mesma que o utilizado no Exemplo 1 foi carregado com nas quantidades indicadas na Tabela 1, e o procedimento indicado no fluxograma da Fig. 3 foi realizado. A razão de enriquecimento de oxigênio e a razão de carvão pulverizado, após o procedimento ser realizado são dadas na
Tabela 1. As condições de operação e os resultados de produtividade e a relação de coque são apresentados na Tabela 1. [Tabela 1]
Exemplo comparativo 4 Exemplo comparativo 5 Exemplo 7 Exemplo comparativo 6 Exemplo 8 Exemplo comparativo 7 Exemplo 9
Ferro parcialmente reduzido kg/t 0 100 100 200 200 300 300
Razão de enriqueciemento de oxigênio % 4.4 4.4 12 4.4 12 4.4 12
Razão de carvão pulverizado kg/t 126 126 240 126 230 126 220
Produtividade t/(d-m3) 2.23 2.33 2.75 2.46 2.87 2.59 3.02
Razão de coque kg/t 407.2 379.7 278.7 351.2 261.2 322.7 242.7
[077] Tal como indicado na Tabela quadro 1, foi confirmado que a produtividade pode ser aumentada e a razão de coque pode ser diminuída nos Exemplos a 9 em que o ferro parcialmente reduzido foi carregado e o procedimento indicado no fluxograma da Fig. 3 foi realizado. Além disso, o funcionamento estável pode ser mantido em todos os Exemplos.
[078] A Fig. 5 é um gráfico plotado de crescentes taxas de produtividade e taxas relação decrescentes de razão de coque dos Exemplos 7 a 9 e Exemplos Comparativos 5 a 7 em relação ao Exemplo Comparativo 4. Na Fig. 5, símbolos O em linha contínua e em linha pontilhada indicam os exemplos comparativos 5-7 e os símbolos · indicam os Exemplos 7 a 9. A abcissa na Fig. 5 representa o teor de
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26/26 ferro metálico (base de massa), no valor total da matéria-prima de óxido de ferro e de ferro parcialmente reduzido. A partir dos resultados na Fig. 5, confirmou-se que a produtividade pode ser aumentada e a razão de coque pode ser diminuída quando o teor de ferro metálico é aumentado, isto é, quando a quantidade de ferro reduzido é parcialmente aumentada. Em adição, confirmou-se que não só apenas carregar o ferro parcialmente reduzido, mas também ajustar o funcionamento em conformidade com a quantidade de carga do ferro parcialmente reduzido permitiu a operação estável do alto forno e permitiu também que a produtividade fosse aumentada.
Aplicabilidade industrial [079] Com a presente invenção, um método de operação de alto forno pode ser fornecido que torna possível aumentar suficientemente a produtividade, mantendo a funcionamento estável do alto forno. Além disso, com a presente invenção, um método de produção de ferro gusa pode ser fornecido que faz com que seja possível aumentar suficientemente a produtividade, mantendo a funcionamento estável do alto forno.
Lista de sinais de referência [080] 10: topo do forno, 12: tubo condutor, 14: buraco rosca, 60: dispositivo de medição, 62: macaco hidráulico, 64: placa móvel, 66: espécime, 68: placa fixa, 100: alto forno

Claims (12)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Método para operação de alto forno no qual a matéria-prima de óxido de ferro é reduzida para obter ferro gusa fundido pelo carregamento da matéria-prima de óxido de ferro, coque, e ferro parcialmente reduzido a partir do topo do forno de um alto forno, e também injetar carvão pulverizado e ar enriquecido com oxigênio a partir de uma tubo condutor do alto forno, o método de operação de alto forno CARACTERIZADO pelo fato de que compreende:
    uma primeira etapa de ajustar uma taxa de carregamento do coque enquanto se monitora a temperatura do topo do forno Ttopo;
    uma segunda etapa de ajuste de uma taxa de injeção do carvão pulverizado enquanto se monitora uma velocidade superficial u do gás no forno e a temperatura do topo do forno Ttopo;
    uma terceira etapa de ajuste de uma razão de enriquecimento de oxigênio do ar enriquecido com oxigênio, enquanto se monitora uma temperatura de combustão Tf no tubo condutor e a temperatura do topo do forno Ttopo; e uma quarta etapa de determinar se uma taxa de injeção do ar enriquecido com oxigênio precisa ser ajustada, com base em um valor da velocidade superficial u do gás no forno;
    quando a taxa de carregamento do ferro parcialmente reduzido é aumentada, na primeira etapa, a taxa de carregamento do coque é reduzida dentro de um intervalo em que a temperatura do topo do forno Ttopo satisfaz a seguinte expressão (1):
    Ttopo > Ttopomin (1) na expressão (1), Ttopmin é uma determinada temperatura que é definida dentro de um intervalo igual ou inferior a 120 °C;
    na segunda etapa, a taxa de injeção do carvão pulverizado é aumentada dentro das faixas em que a velocidade superficial u do gás no forno e a temperatura
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  2. 2/4 do topo do forno Ttopo satisfazem, respectivamente, as seguintes expressões (2) e (3):
    U < Umax (2)
    Ttopo < Ttopomax (3) na expressão (2), Umax é uma determinada velocidade que é definida dentro de uma faixa de 100 a 150 m/min, e na expressão (3), Ttopmax é uma determinada temperatura que é definida dentro de uma faixa igual ou superior a 180 °C;
    na terceira etapa, a razão de enriquecimento de oxigênio é aumentada dentro de um intervalo em que a temperatura do topo do forno Ttopo e a temperatura de combustão Tf, respectivamente, satisfazem a expressão (1) acima e a seguinte expressão (4):
    Tf < Tfmax (4) na expressão (4), Tfmax é uma determinada temperatura que é definida dentro de um intervalo igual ou superior a 2300 °C; e na quarta etapa, se a velocidade superficial u do gás no forno não satisfizer a expressão (2) acima, a taxa de injeção do ar enriquecido com oxigênio é diminuída de modo que a velocidade superficial u do gás no forno satisfaça a expressão (2) acima.
    2. Método de operação de alto forno, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que após a quarta etapa, a segunda etapa, a terceira etapa e a quarta etapa são realizadas repetidamente até que a velocidade superficial u do gás no forno satisfaça a seguinte expressão (5):
    u = umax (5), e/ou até que a temperature de topo do forno Ttopo satisfaça a seguinte expressão (6):
    Ttopo = Ttopomin (6)
  3. 3. Método de operação de alto forno, de acordo com a reivindicação 1 ou 2,
    Petição 870190074733, de 02/08/2019, pág. 34/43
    3/4
    CARACTERIZADO pelo fato de que após a quarta etapa, se a velocidade superficial u do gás no forno satisfizer a seguinte expressão (7):
    u < umax (7), a taxa de injeção do ar enriquecido com oxigênio é aumentada, e então a primeira etapa, a segunda etapa, a terceira etapa e a quarta etapa são realizadas repetidamente.
  4. 4. Método de operação de alto forno, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que depois da quarta etapa, se a temperatura do topo do forno Ttopo, satisfizer a seguinte expressão (8):
    Ttopo > Ttopomin (8), a primeira etapa, a segunda etapa, a terceira etapa e a quarta etapa são re alizadas repetidamente.
  5. 5. Método de operação de alto forno, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que na terceira etapa, a razão de enriquecimento de oxigênio é ajustada dentro de uma faixa superior a 8% e igual ou inferior a 16%.
  6. 6. Método de operação de alto forno, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, CARACTERIZADO pelo fato de que:
    quando uma razão de enriquecimento de oxigênio do ar enriquecido com oxigênio é definida como x (%) e uma taxa de injeção do carvão pulverizado por tonelada de ferro gusa fundido é definido como y (kg/t), x e y satisfazem as seguintes expressões (9) e (10):
    25x - 175 < y < 31x + 31 (9) y > 130 (10)
  7. 7. Método de operação de alto forno, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, CARACTERIZADO pelo fato de que a taxa de injeção do carvão pulverizado é superior a 130 quilogramas por tonelada de ferro gusa fundido.
    Petição 870190074733, de 02/08/2019, pág. 35/43
    4/4
  8. 8. Método de operação de alto forno, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, CARACTERIZADO pelo fato de que a taxa de carregamento do ferro parcialmente reduzido é de 100 a 600 quilogramas por tonelada de ferro gusa fundido.
  9. 9. Método de operação de alto forno, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, CARACTERIZADO pelo fato de que o teor de carbono do ferro parcialmente reduzido é de 2,3 a 5,9% em massa.
  10. 10. Método de operação de alto forno, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, CARACTERIZADO pelo fato de que a percentagem de ferro parcialmente reduzido, tendo um diâmetro de partícula menor que cinco milímetros em todo o ferro parcialmente reduzido carregado no alto forno é igual ou inferior a 10% em massa.
  11. 11. Método de operação de alto forno, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, CARACTERIZADO pelo fato de que a resistência ao esmagamento do ferro parcialmente reduzido carregado no alto forno é igual ou superior a 30 kg/cm2.
  12. 12. Método para produção de ferro gusa fundido CARACTERIZADO pelo fato de que é para produzir ferro gusa fundido pelo método de operação de alto forno conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11.
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