RU2083675C1

RU2083675C1 - Method of blast-furnace heat

Info

Publication number: RU2083675C1
Application number: RU95108139A
Authority: RU
Inventors: А.Ф. Авцинов; Ю.М. Денисов; А.К. Гусаров; А.А. Третяк; В.П. Горбачев; С.Ф. Бугаев; А.А. Копылов; Л.Д. Никитин; П.К. Шарапов; А.В. Польщиков; М.Б. Школлер
Original assignee: Акционерное общество "Западно-Сибирский металлургический комбинат"
Priority date: 1995-05-19
Filing date: 1995-05-19
Publication date: 1997-07-10
Also published as: RU95108139A

Abstract

FIELD: metallurgy; production of pig iron and ferroalloys in blast furnaces. SUBSTANCE: the offered method includes determination of mechanical and physical properties of coke and coal, partial replacement of coke with bituminous coal, and limit consumption of bituminous coal is varied according to the relationship given in the invention description. EFFECT: higher efficiency. 1 tbl

Description

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано в доменных печах при производстве чугуна и ферросплавов. The invention relates to the field of ferrous metallurgy and can be used in blast furnaces in the production of cast iron and ferroalloys.

Известен способ доменной плавки, включающий загрузку через колошник печи каменного угля, кокса, рудной части шихты. При этом каменный уголь загружают периодически с сохранением постоянной среднесуточной доли угля в топливной части шихты, а периоды работы печи с загрузкой каменного угля и без него поддерживают равным времени пребывания шихты в печи 5-8 ч /1/. A known method of blast furnace smelting, including loading through the furnace top of coal, coke, ore part of the charge. In this case, coal is loaded periodically while maintaining a constant average daily proportion of coal in the fuel part of the charge, and the periods of operation of the furnace with the loading of coal and without it are kept equal to the residence time of the charge in the furnace for 5-8 hours / 1 /.

Недостатком данного способа является то, что практически указано только ориентировочное время пребывания шихты в печи без расчетного определения количества каменного угля, загружаемого в печь в периоды работы с углем, без учета показателей их мехпрочности, что создает аварийную ситуацию на доменной печи, приводит к загромождению горна. The disadvantage of this method is that only the approximate residence time of the charge in the furnace without a calculated determination of the amount of coal loaded into the furnace during periods of coal operation, without taking into account the indicators of their mechanical strength, which creates an emergency situation on the blast furnace, leads to clutter of the furnace, is practically indicated .

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ доменной плавки, включающий частичную замену кокса каменным углем, загружаемым с шихтой, при этом контролируют содержание кремния в чугуне и при нахождении его в пределах 0,50-3,60% загружают в доменную печь уголь в количестве, пропорциональном содержанию кремния в чугуне и определяемом по зависимости
Y 5,0+1,39(Si-0,5)
где Y расход угля, от массы кокса,
5,0 расход угля при содержании кремния в чугуне 0,5%
1,39 рекомендуемое изменение расхода угля, от изменения содержания кремния в чугуне на 1%
Si массовая доля кремния в чугуне /2/.Closest to the proposed invention is a method of blast furnace smelting, including the partial replacement of coke with coal loaded with a charge, while controlling the silicon content in cast iron and when it is in the range 0.50-3.60%, coal is loaded into a blast furnace in an amount proportional to the silicon content in cast iron and determined by the dependence
Y 5.0 + 1.39 (Si-0.5)
where Y is the consumption of coal, based on the mass of coke,
5.0 coal consumption with a silicon content of 0.5%
1.39 recommended change in coal consumption, from a change in the silicon content in cast iron by 1%
Si mass fraction of silicon in cast iron / 2 /.

Недостатком данного способа является то, что в условиях работы печи на передельный чугун (Si 0,5-1,0%) расчетное количество угля, определенное по предлагаемому выражению, находится в пределах 5,0-5,7% и является крайне низким, что допускает только минимальное снижение удельного расхода кокса на выплавку чугуна. Кроме того, данный способ осуществим только при производстве чугуна на донецком коксе. The disadvantage of this method is that under the operating conditions of the furnace for pig iron (Si 0.5-1.0%), the estimated amount of coal, determined by the proposed expression, is in the range of 5.0-5.7% and is extremely low, which allows only a minimal decrease in the specific consumption of coke for smelting cast iron. In addition, this method is feasible only in the production of pig iron on Donetsk coke.

Металлургические предприятия России не работают на донецком коксе, имеют различный химический состав шлака и чугуна. Шлаки в зависимости от его состава при одинаковой температуре имеют различную вязкость и соответственно другие зависимости содержания кремния в чугуне от температуры шлака. Metallurgical enterprises of Russia do not work on Donetsk coke; they have different chemical composition of slag and cast iron. Slags, depending on its composition at the same temperature, have different viscosities and, accordingly, other dependences of the silicon content in cast iron on the slag temperature.

Технический результат заключается в получении качественного чугуна с низкой себестоимостью при минимальном расходе кокса. The technical result consists in obtaining high-quality cast iron with low cost with a minimum consumption of coke.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе доменной плавки, включающем загрузку в печь железорудной части шихты и топливной части, состоящей из кокса и каменного угля, расход которого определяют по контрольным параметрам, согласно изобретению определяют количество фракций более 40 мм, более 25 мм и менее 10 мм для кокса и каменного угля, по этим величинам в качестве контрольных параметров находят коэффициенты физико-механических свойств кокса и каменного угля, η_к и η_у, а также определяют предельный коэффициент физико-механических свойств для данного вида кокса η_кпр и по найденным значениям коэффициентов определяют максимальный расход каменного угля Y в топливной части шихты из следующего соотношения:
k•η_к+Y•η_у = η_кпр (1)
K+Y 1,0
где К минимальный расход кокса в топливной части шихты, доли ед.The problem is achieved in that in the known method of blast furnace smelting, comprising loading into the furnace the iron part of the charge and the fuel part consisting of coke and coal, the flow rate of which is determined by the control parameters, according to the invention, the number of fractions of more than 40 mm, more than 25 mm is determined and 10 mm for coke and coal, to these values as control parameters are coefficients of physico-mechanical properties of the coke and coal _to η and η _y and determine the factor limiting physico-fur nical properties for this type of coke η _CRC and the found values of the coefficients determine the maximum flow rate of coal in the fuel portion Y from the following charge ratio:
k • η _k + Y • η _y = η _CRC (1)
K + Y 1.0
where K is the minimum coke consumption in the fuel part of the charge, a fraction of units

Согласно приведенным исследованиям прочностных характеристик кокса /3/ рекомендуется оценивать пригодность кокса к доменной плавке посредством коэффициента физико-механических свойств кокса, величина которого характеризуется следующим отношением:
n a₂/a₄
где a₂ содержание в коксе класса 40-80 мм внутри доменной печи,
a₄ количество образующейся фракции менее 10 мм внутри печи,
Как известно, превалирующее влияние на загромождение горна оказывает именно фракция кокса менее 10 мм.According to the above studies of the strength characteristics of coke / 3 /, it is recommended to evaluate the suitability of coke for blast furnace smelting using the coefficient of physico-mechanical properties of coke, the value of which is characterized by the following ratio:
na ₂ / a ₄
where a _{2 the} content in the coke class 40-80 mm inside the blast furnace,
a _{4 the} amount of the formed fraction is less than 10 mm inside the furnace,
As is known, the coke fraction of less than 10 mm has a predominant effect on cluttering the hearth.

Однако указанное соотношение практически невозможно определить по следующим причинам: во-первых, фракционный состав кокса вследствие его измельчения изменяется по высоте печи, во-вторых, в условиях работающей печи невозможно систематически отбирать представительные пробы для определения фракционного состава кокса. However, this ratio is practically impossible to determine for the following reasons: firstly, the fractional composition of coke due to its grinding varies in height of the furnace, and secondly, in the conditions of a working furnace it is impossible to systematically select representative samples to determine the fractional composition of coke.

Известно определение прочности характеристик кокса в малом стандартном барабане до загрузки топлива в доменные печи показатели механической прочности кокса M₄₉, M₂₅ и показатель истираемости кокса M₁₀ /4/.Known definition coke strength characteristics in a small standard drum before loading fuel into blast furnace coke mechanical strength M _49, M ₂₅ and M coke abrasion index _10/4 /.

Отношения M₄₀/M₁₀, M₂₅/M₁₀ кокса и угля по аналогии /3/ предлагается использовать как коэффициенты физико-механических свойств соответственно кокса и угля, тем более что данные показатели механической прочности и истираемости определяются практически на всех металлургических предприятиях.The ratios M ₄₀ / M ₁₀ , M ₂₅ / M _{10 of} coke and coal, by analogy to / 3 /, are proposed to be used as coefficients of physicomechanical properties of coke and coal, respectively, especially since these indicators of mechanical strength and abrasion are determined at almost all metallurgical enterprises.

Практически установлено, что в зависимости от полезного объема доменных печей меняется предельная абсолютная величина M₁₀, отношения M₄₀/M₁₀, M₂₅/M₁₀ и связанное с этим максимальное количество угля в топливной части шихты (об этом свидетельствует и опыт работы доменных печей полезным объемом до 200 м³ с расходом угля относительно кокса до 44,5% /3/.It has been practically established that, depending on the useful volume of blast furnaces, the limiting absolute value M ₁₀ , the ratios M ₄₀ / M ₁₀ , M ₂₅ / M ₁₀ and the maximum amount of coal in the fuel part of the charge associated with this change (this is also evidenced by the experience of blast furnaces useful volume up to 200 m ³ with coal consumption relative to coke up to 44.5% / 3 /.

Поэтому максимальное количество загружаемого в доменные печи каменного угля определяется показателями механической прочности как кокса, так и угля, т.е. чем выше показатели механической прочности угля и чем ближе они к показателям кокса, тем больше его можно загружать и получить эквивалентную замену кокса. Therefore, the maximum amount of coal loaded into blast furnaces is determined by the mechanical strength indices of both coke and coal, i.e. the higher the mechanical strength of coal and the closer they are to coke, the more it can be loaded and get an equivalent coke replacement.

Предлагаемый способ предусматривает последовательность операций и устанавливает зависимость максимального количества загружаемого в печь угля пропорционально механической прочности топливной части шихты, которая определяется отношениями показателей механической прочности M₄₀/M₁₀, M₂₅/M₁₀ кокса и соответственно M₄₀/M₁₀, M₂₅/M₁₀ угля.The proposed method provides a sequence of operations and establishes the dependence of the maximum amount of coal loaded into the furnace in proportion to the mechanical strength of the fuel part of the charge, which is determined by the ratios of mechanical strength indicators M ₄₀ / M ₁₀ , M ₂₅ / M ₁₀ coke and, accordingly, M ₄₀ / M ₁₀ , M ₂₅ / M ₁₀ coal.

Пример конкретного осуществления способа. Предлагаемый способ доменной плавки осуществлен на доменной печи N 3 АО "ЗСМК" полезным объемом 3000 м³, где в топливной части шихты использовали в качестве заменителя кокса каменный уголь краснобродского угольного разреза марки ТПК фракции 50-150 мм. Перед загрузкой угля и кокса в доменную печь определяли показатели M₂₅ и M₁₀ для угля и кокса, которые составили: M₂₅ 72 и 60% соответственно, M₁₀ -7 и 12% соответственно.An example of a specific implementation of the method. The proposed method of blast furnace smelting was carried out on a blast furnace No. 3 of ZSMK JSC with a useful volume of 3000 m ³ , where in the fuel part of the charge coal was used as a substitute for coke of the Krasnobrodsky coal mine grade TPK fractions of 50-150 mm. Before loading coal and coke into the blast furnace, the indices M ₂₅ and M ₁₀ for coal and coke were determined, which were: M ₂₅ 72 and 60%, respectively, M ₁₀ -7 and 12%, respectively.

Показатели физико-механических свойств кокса и угля определялись по зависимости и составили:

Расход угля, не приводящий к расстройству хода печи, для этих значений показателей определен по формуле (1) и составляет 15%
После взвешивания угля, кокса и железорудных материалов они последовательно по специальной программе набирались в скип и распределялись на поверхности колошника.Indicators of physical and mechanical properties of coke and coal were determined by dependence and amounted to:

The consumption of coal, which does not lead to a disturbance in the course of the furnace, for these values of indicators is determined by the formula (1) and is 15%
After weighing coal, coke and iron ore materials, they were sequentially collected in a skip according to a special program and distributed on the top surface.

Влияние изменения расхода угля, определенного по предлагаемой зависимости, на основные показатели работы доменной печи приведено в таблице. The effect of changes in coal consumption, determined by the proposed dependence, on the main indicators of the blast furnace is shown in the table.

Из таблицы видно, что при данных физико-механических свойствах загружаемых в доменную печь каменного угля и кокса наилучшие показатели работы печи и минимальная себестоимость чугуна достигнута при расходе угля 15%
При уменьшении расхода угля достигнута меньшая экономия кокса, что соответственно повысило себестоимость чугуна. При расходе угля более 15% происходит загромождение горна доменной печи, что приводит к расстройству ее хода с частыми остановками для замены воздушных фурм и, как следствие, к перерасходу кокса, ухудшению качества чугуна по содержанию кремния, серы и повышению его себестоимости.The table shows that, given the physicomechanical properties of coal and coke loaded into the blast furnace, the best furnace performance and the minimum cost of pig iron were achieved at a coal consumption of 15%
With a decrease in coal consumption, lower coke savings were achieved, which accordingly increased the cost of cast iron. At a coal consumption of more than 15%, the hearth of a blast furnace is cluttered, which leads to disruption of its operation with frequent stops to replace air tuyeres and, as a result, to excessive consumption of coke, deterioration in the quality of cast iron in terms of silicon and sulfur content and an increase in its cost price.

Предлагаемый способ доменной плавки промышленно применим на доменных печах получаемого чугуна и ферросплавов при максимальном расходе каменного угля. The proposed method of blast furnace smelting is industrially applicable to blast furnaces of the obtained cast iron and ferroalloys with a maximum consumption of coal.

Claims

A blast furnace method, comprising loading into the furnace the iron ore part of the charge and its fuel part, consisting of coke and coal, the flow rate of which is determined by the control parameters, and regulation when loading the consumption of coke and coal, characterized in that the number of fractions is determined by more 40 mm, more than 25 mm and less than 10 mm for coke and coal, according to these values, the coefficients of physical and mechanical properties of coke and coal, η _к and η _у are found as control parameters, and the limiting coefficient is also determined the physico-mechanical properties for this type of coke η _CRC and from the found values of the coefficients determine the maximum consumption of coal U in the fuel part of the charge from the following ratio:
η _to • K + η _y • Y = η _CR
K + Y 1.0,
where K is the minimum coke consumption in the fuel part of the charge, a fraction of a unit.