RU2179583C1

RU2179583C1 - Method of creating protective skull in blast furnace

Info

Publication number: RU2179583C1
Application number: RU2000129842A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Логинов; А.В. Захаров; В.И. Нетронин; И.Ф. Курунов; В.А. Шатлов; В.В. Филиппов; А.Ю. Чернавин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Северсталь"
Priority date: 2000-11-28
Filing date: 2000-11-28
Publication date: 2002-02-20

Abstract

FIELD: ferric metallurgy. SUBSTANCE: invention consists in adding to blast furnace charge, as skull-forming additive, material containing titanium in the form of oxides and carbonitrides at ratio (2-2.5):1, and also oxides of calcium, magnesium, aluminum, and silicon following ratios: [CaO] /[(SiO2)] = 0.9-1.3, [MgO]/[Al2O3]=0.7-0.9, [CaO+MgO]/[Al2O3+SiO2] = 0.95-1.05. , Slag-origin broken stone, namely blast furnace slag processing product, is used as above-defined material, slag being obtained when melting titanium-magnetite iron-ore materials. Skull-forming additive is loaded into narrow peripheral ring limited by radii equal to 1.0-0.8 furnace throat radius. Total amount of additive representing 3 to 10% of the weight of iron ore portion of charge is loaded into surface during 3 to 8 days and this operation is repeated 1.5-3.0 months later. EFFECT: prolonged furnace run. 4 cl

Description

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано при выплавки передельных и литейных чугунов и ферросплавов в доменных печах. The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to blast furnace production, and can be used in the smelting of foundry and foundry irons and ferroalloys in blast furnaces.

Технической задачей изобретения является создание на стенах доменной печи в нижней части шахты, в распаре, заплечиках и в горне стабильного прочного гарнисажа, обеспечивающего уменьшение тепловых потерь с охлаждающей водой, уменьшение расхода топлива, повышение срока службы футеровки и продолжительности кампании доменной печи. An object of the invention is the creation on the walls of a blast furnace in the lower part of the shaft, in steaming, shoulders and in a furnace, of a stable durable skull, which reduces heat loss with cooling water, reduces fuel consumption, increases the life of the lining and the duration of the blast furnace campaign.

Известно техническое решение, обеспечивающее создание защитного гарнисажа на стенах горна доменной печи путем ввода в шихту материала, понижающего вязкость шлака, и поддержания высокой (более 4,0) основности шлака для получения его температуры плавления выше температуры внутренней поверхности футеровки горна. Такой шлак образует защитный гарнисаж на футеровке горна и предохраняет ее от износа [1]. Недостатком данного способа является его ограниченные возможности по защите футеровки. Он обеспечивает создание гарнисажа только на стенках горна. Кроме того, гарнисаж из высокоосновного шлака после снижения основности неизбежно размывается шлаками нормальной основности. A technical solution is known that provides the creation of a protective scull on the walls of the hearth of a blast furnace by introducing into the mixture a material that reduces the viscosity of the slag and maintaining a high (more than 4.0) basicity of the slag to obtain its melting temperature above the temperature of the inner surface of the furnace lining. Such slag forms a protective skull on the hearth lining and protects it from wear [1]. The disadvantage of this method is its limited ability to protect the lining. It provides the creation of a skull only on the walls of the hearth. In addition, the skull of highly basic slag after a decrease in basicity is inevitably washed out by slags of normal basicity.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по свойствам и достигаемым результатам является известный способ создания гарнисажа в доменной печи, включающий применение в качестве гарнисажеобразующей добавки шлака производства феррованадия, в котором титан находится в оксидной и карбонитридной фазах, путем ввода этого шлака в шихту для производства агломерата и проплавки получаемого агломерата в доменной печи [2]. Недостатком данного технического решения является высокая температура плавления (более 1400^oС) шлака производства феррованадия и плохое его усвоение образующимися в процессе агломерации жидкими фазами. Это затрудняет создание гарнисажа на стенках шахты, распара и заплечиков доменной печи. Кроме того, недостатком данного технического решения является необходимость спекания специального агломерата, что требует организации отдельной технологической цепи подачи и измельчения шлака производства феррованадия.Closest to the proposed technical solution in terms of properties and achieved results is a well-known method of creating a skull in a blast furnace, including the use of ferrovanadium slag as a skull-forming additive, in which titanium is in the oxide and carbon nitride phases, by introducing this slag into a charge for the production of agglomerate and sintering the resulting agglomerate in a blast furnace [2]. The disadvantage of this technical solution is the high melting point (more than 1400 ^o C) of the slag produced by ferrovanadium and its poor absorption by the liquid phases formed during the sintering process. This makes it difficult to create a skull on the walls of the shaft, steam and shoulders of the blast furnace. In addition, the disadvantage of this technical solution is the need for sintering a special agglomerate, which requires the organization of a separate process chain for feeding and grinding slag for the production of ferrovanadium.

Технической задачей данного изобретения является устранение недостатков известных технических решений, создание гарнисажа на стенках низа шахты, распара, заплечиков и горна доменной печи, уменьшение тепловых потерь с охлаждающей водой, снижение расхода топлива, увеличение срока службы футеровки и продолжительности кампании доменной печи. The technical task of this invention is to eliminate the disadvantages of the known technical solutions, create a skull on the walls of the bottom of the mine, steam, shoulders and hearth of a blast furnace, reduce heat loss with cooling water, reduce fuel consumption, increase the service life of the lining and the duration of the campaign blast furnace.

Решение данной технической задачи достигается тем, что в известном способе создания защитного гарнисажа в доменной печи, включающем ввод в шихту гарнисажеобразующей добавки, содержащей титан в виде оксидов и карбонитридов, загрузку шихты в печь и ее проплавку с образованием гарнисажа на стенках печи, в качестве гарнисажеобразующей добавки используют материал, имеющий соотношение оксидов титана к карбонитридам титана, равное 2-5,5, соотношение оксидов кальция и кремния, равное 0,9 -1,3, соотношение оксидов магния и алюминия, равное 0,7-0,9, соотношение суммы (CaO+MgO) к сумме (Al₂O₃+SiО₂), равное 0,95-1,05.The solution to this technical problem is achieved by the fact that in the known method of creating a protective skull in a blast furnace, comprising introducing into the charge a skull-forming additive containing titanium in the form of oxides and carbonitrides, loading the charge into the furnace and melting it with the formation of a skull on the walls of the furnace, as a skull-forming additives use a material having a ratio of titanium oxides to titanium carbonitrides of 2-5.5, a ratio of calcium and silicon oxides of 0.9 -1.3, a ratio of magnesium and aluminum oxides of 0.7-0.9, respectively shenie amount (CaO + MgO) to the sum of (Al ₂ O ₃ + SiO ₂₎ equal to 0.95-1.05.

Дополнительно указанная техническая задача решается тем, что в качестве гарнисажеобразующей добавки используют шлаковый щебень - продукт переработки доменного шлака, получаемого при проплавке в доменной печи титаномагнетитовых железорудных материалов, а также тем, что загрузку гарнисажеобразующей добавки осуществляют в периферийное кольцо на поверхности шихты в печи, ограниченное радиусами 1,0-0,8 радиуса колошника. Additionally, the specified technical problem is solved by the fact that slag crushed stone is used as a skull-forming additive — a product of processing blast furnace slag obtained by melting titanium magnetite iron ore materials in a blast furnace, as well as by the fact that the skull-like additive is loaded into a peripheral ring on the charge surface in the furnace, limited radii of 1.0-0.8 of the radius of the top.

Техническая задача решается также тем, что ввод в шихту и загрузку гарнисажеобразующей добавки осуществляют в течение 3-8 суток, повторяя эту операцию через 1,5-3 месяца, поддерживая при этом долю гарнисажеобразующей добавки в шихте на уровне 3-10% от массы железорудной части шихты. The technical problem is also solved by the fact that the input into the charge and the loading of the skull-forming additive is carried out for 3-8 days, repeating this operation after 1.5-3 months, while maintaining the proportion of the skull-forming additive in the charge at the level of 3-10% by weight of iron ore parts of the charge.

Сущность изобретения заключается в следующем. The invention consists in the following.

При вводе в шихту и загрузке в печь гарнисажеобразующей добавки, содержащей титан в виде оксидов и карбонитридов при их соотношении равном 2-5,5, и содержащей также оксиды кальция, кремния, магния и алюминия при соотношениях: (CaO/SiO₂)=0,9-1,3; (MgO/Al₂O₃)=0,7-0,9; (CaO+MgO)/(Al₂O₃+SiO₂)=0,9-1,05, данная гарнисажеобразующая добавка переходит в тестообразное и затем в жидкое состояние при относительно невысоких температурах (1150-1250^oС) в нижней части шахты доменной печи. При соприкосновении с поверхностью кладки или при ее отсутствии с поверхностью холодильника она охлаждается и на контактной поверхности кладки или холодильника образуется защитный слой из тугоплавких карбонитридов титана, которые закрепляются на поверхности благодаря высокой адгезии. Использование в качестве гарнисажеобразующей добавки щебня из шлака доменной плавки на титано-магнетитовой шихте удешевляет способ создания гарнисажа в доменной печи. Загрузка гарнисажеобразующей добавки в периферийное кольцо поверхности засыпи, ограниченное радиусами 1,0-0,8 радиуса колошника, позволяет доставить гарнисажеобразующую добавку именно в то место, где она производит свою работу, и уменьшить общий ее расход.When introducing into the charge and loading into the furnace a skull-forming additive containing titanium in the form of oxides and carbonitrides at a ratio of 2-5.5, and also containing oxides of calcium, silicon, magnesium and aluminum at the ratios: (CaO / SiO ₂ ) = 0 9-1.3; (MgO / Al ₂ O ₃ ) = 0.7-0.9; (CaO + MgO) / (Al ₂ O ₃ + SiO ₂ ) = 0.9-1.05, this skull-forming additive passes into a doughy and then into a liquid state at relatively low temperatures (1150-1250 ^o С) in the lower part of the mine blast furnace. In contact with the surface of the masonry or in the absence thereof with the surface of the refrigerator, it cools and a protective layer of refractory titanium carbonitrides forms on the contact surface of the masonry or refrigerator, which are fixed to the surface due to high adhesion. The use of crushed stone as a skull-forming additive from blast furnace slag on a titanium-magnetite charge reduces the cost of creating a skull in a blast furnace. The loading of the skull-forming additive into the peripheral ring of the mound surface, limited by the radii of 1.0-0.8 of the radius of the top, allows the skull-forming additive to be delivered exactly to the place where it performs its work and to reduce its total consumption.

Ввод в шихту и загрузка в доменную печь в течении 3-8 суток гарнисажеобразующей добавки в количестве 3-10% от массы железорудной части шихты и периодическое повторение этой операции через 1,5-3 месяца обеспечивает стабильную толщину гарнисажа на оптимальном уровне при высоких технико-экономических показателях доменной плавки. Увеличение доли гарнисажеобразующей добавки в шихте и длительности ее применения или более частое повторение этой операции снижает показатели плавки при за счет разубоживания железорудной части шихты. Применение меньших количеств указанной добавки или в течение более короткого времени, а также более редкое повторение загрузки гарнисажеобразующей добавки снижает эффект ее применения. The introduction into the charge and loading into the blast furnace within 3-8 days of a skull-forming additive in the amount of 3-10% by weight of the iron ore part of the charge and periodic repetition of this operation after 1.5-3 months ensures a stable thickness of the skull at an optimal level at high technical economic indicators of blast furnace smelting. An increase in the proportion of the garnish-forming additive in the charge and the duration of its use or a more frequent repetition of this operation reduces the smelting performance due to dilution of the iron ore part of the charge. The use of smaller amounts of the specified additive or for a shorter time, as well as a more rare repetition of the loading of the skull-forming additive reduces the effect of its use.

Предлагаемое техническое решение иллюстрируется следующим примером. На доменной печи объемом 5500 м³ для создания в горне устойчивого гарнисажа, в соответствии с изобретением, в шихту, одна подача которой состояла из 40 т кокса, 105 т агломерата и 45 т окатышей, ввели дробленый доменный шлак крупностью 70-100 мм, полученный при проплавке титано-магнетитовых железорудных материалов, в количестве 9 т в подачу (6% от массы железорудной части шихты). Шлаковый щебень вводили в 1- и 7-ю подачи цикла подач (при числе подач в цикле 14) и загружали ее отдельными порциями массой по 54 т в периферийное кольцо, ограниченное радиусами 1,0-0,8 радиуса колошника (при 9-8 позициях лотка загрузочного устройства). Гарнисажеобразующую добавку применяли в течение 6 суток и повторяли эту операцию через 2 месяца. Состав шлакового щебня за период использования изобретения (6 месяцев) изменялся в следующих пределах: металл 3-5 %, СаО 28-32%, SiO₂ 28-31%, MgO 10,0-11,5%, Al₂O₃ 12-15%, ТiO₂ 8-10%, FeO 0,5-1,0%, TiCN 1,5-3,5%. При этом отношение содержаний компонентов в шлаковом щебне колебалось в пределах: (TiO₂)/(TiCN)=3,0-4,5, (CaO)/(SiO₂)= 0,95-1,2, (MgO)/(Al₂O₃)= 0,75-0,85, (CaO+MgO)/(SiO₂+Al₂O₃)= 0,98-1,03.The proposed technical solution is illustrated by the following example. On a blast furnace with a volume of 5500 m ³ to create a stable crust in the furnace, in accordance with the invention, a crushed blast furnace slag with a particle size of 70-100 mm was introduced into the mixture, one feed of which consisted of 40 tons of coke, 105 tons of sinter and pellets in the smelting of titanium-magnetite iron ore materials, in an amount of 9 tons per feed (6% by weight of the iron ore part of the charge). Crushed stone slag was introduced into the 1st and 7th feeds of the feed cycle (with the number of feeds in the cycle 14) and loaded with individual portions weighing 54 tons each into a peripheral ring limited by radii of 1.0–0.8 of the radius of the top (at 9–8 tray position of the boot device). The garnish-forming additive was used for 6 days and this operation was repeated after 2 months. The composition of slag crushed stone during the period of using the invention (6 months) varied within the following limits: metal 3-5%, CaO 28-32%, SiO ₂ 28-31%, MgO 10.0-11.5%, Al ₂ O ₃ 12 -15%, TiO ₂ 8-10%, FeO 0.5-1.0%, TiCN 1.5-3.5%. The ratio of the contents of the components in the slag crushed stone varied within the limits: (TiO ₂ ) / (TiCN) = 3.0-4.5, (CaO) / (SiO ₂ ) = 0.95-1.2, (MgO) / (Al ₂ O ₃ ) = 0.75-0.85, (CaO + MgO) / (SiO ₂ + Al ₂ O ₃ ) = 0.98-1.03.

Результатом применения предложенного способа создания гарнисажа в доменной печи было снижение температуры охлаждающей воды на холодильниках низа шахты распара, заплечиков и горна, что свидетельствует об образовании гарнисажа или его утолщении на стенках печи в этих зонах. Снижения технико-экономических показателей работы печи не наблюдали. Расход кокса на выплавку чугуна сократился. Наличие стабильного слоя гарнисажа позволило увеличить форсировку печи и увеличить ее производительность. The result of the application of the proposed method of creating a skull in a blast furnace was a decrease in the temperature of cooling water on the refrigerators at the bottom of the steamer shaft, shoulders and hearth, which indicates the formation of a skull or its thickening on the walls of the furnace in these zones. Reductions in technical and economic indicators of the furnace were not observed. Coke consumption for pig iron smelting decreased. The presence of a stable layer of the skull made it possible to increase the forcing of the furnace and increase its productivity.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 98781, МКИ С 21 В 5/02.Sources of information
1. USSR author's certificate N 98781, MKI C 21 V 5/02.

2. Авторское свидетельство СССР N 1401046, МКИ С 21 В 5/00. 2. Copyright certificate of the USSR N 1401046, MKI C 21 V 5/00.

Claims

1. A method of creating a protective skull in a blast furnace, comprising introducing into the charge containing the iron ore part and coke a skull-forming additive containing oxides of titanium, calcium, silicon, magnesium and aluminum, loading the charge into the furnace and melting it with the formation of a skull on the walls of the furnace, characterized in that the garnisage-forming additive further comprises titanium carbonitrides with the following ratios of the contents of the components in the garnisage-forming additive: titanium oxides to carbonitrides - 2.0-5.5; calcium oxide to silicon oxide - 0.9-1.3; magnesium oxide to aluminum oxide - 0.7-0.9; the sum of the oxides of calcium and magnesium to the sum of the oxides of silicon and aluminum is 0.95-1.05.

2. The method according to p. 1, characterized in that slag crushed stone, a product of processing blast furnace slag, which is obtained by melting titanium-magnetite iron ore materials in a blast furnace, is introduced into the charge as a skull-forming additive.

3. The method according to p. 1 or 2, characterized in that the garnish-forming additive is loaded into the peripheral ring of the top, limited by radii of 1.0-0.8 radius of the top.

4. The method according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that the skull-forming additive is introduced into the charge and loaded into the furnace for 3-8 days, this operation is repeated after 1.5-3.0 months and the proportion of the skull-forming additive in the charge is maintained at a level of 3-10 % by weight of the iron ore part of the charge.