RU2229522C1

RU2229522C1 - Method of production of pig-iron

Info

Publication number: RU2229522C1
Application number: RU2003109053/02A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Логинов (RU); В.Н. Логинов; В.И. Нетронин (RU); В.И. Нетронин; В.П. Невраев (RU); В.П. Невраев; М.А. Гуркин (RU); М.А. Гуркин; М.Ю. Суханов (RU); М.Ю. Суханов; Владимир Сергеевич Якушев (UA); Владимир Сергеевич Якушев; Александр Станиславович Нестеров (UA); Александр Станиславович Нестеров; Николай Андреевич Гладков (UA); Николай Андреевич Гладков
Original assignee: Открытое акционерное общество "Северсталь"
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2004-05-27

Abstract

FIELD: production of pig-iron in the blast furnaces; ferrous metallurgy. SUBSTANCE: the invention presents the method of production of pig-iron and is dealt with fields of iron and steel industry, in particular, with a pig iron production in blast furnaces. The method includes a heat of a charge containing pellets and a fluxed sinter, regulation of degree of oxidation and alkalinity of an agglomerate at change of a share and alkalinity of pellets by change of consumption of the solid fuel and fluxes. The ration FeOCaO/FeSiO₂ in an agglomerate is kept within the limits of 0.29-0.36. Utilization of the invention allows to decrease a surplus of heat in a blast-furnace hearth and to save an amount of coke. EFFECT: the invention allows to decrease consumption of heat and coke in the blast-furnace hearth. 4 tbl

Description

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к производству чугуна в доменных печах.The invention relates to the field of ferrous metallurgy, in particular to the production of pig iron in blast furnaces.

Известен способ доменной плавки [1], в котором на основании измерения температур и газового анализа моделируют процессы восстановления железорудных материалов в печи, однако не управляют ими при изменении соотношения шихтовых составляющих.The known method of blast furnace smelting [1], in which, based on temperature measurements and gas analysis, the processes of reduction of iron ore materials in a furnace are modeled, but they are not controlled by changing the ratio of charge components.

Наиболее близким заявляемому является способ производства чугуна [2], в котором регулируют химический состав агломерата при изменении доли окатышей в доменной шихте для стабилизации положения зоны когезии в печи.Closest to the claimed is a method for the production of cast iron [2], in which the chemical composition of the sinter is controlled by changing the proportion of pellets in the blast furnace to stabilize the position of the cohesion zone in the furnace.

Недостатком известного способа является то, что он не предусматривает регулирование с целью стабилизации степени косвенного восстановления смеси железорудных составляющих в “сухой” зоне доменной печи при возможных текущих в процессе производства чугуна перешихтовках с изменением доли окатышей, в том числе их основности, поставляемых сторонними производителями. Это приводит к тому, что плавку приходится вести с заведомо завышенным резервом тепла в горне и перерасходом кокса для избежания возможного похолодания печи с ухудшением как газодинамики процесса, так и выпуска и состава продуктов плавки.The disadvantage of this method is that it does not provide for regulation in order to stabilize the degree of indirect reduction of the mixture of iron ore components in the “dry” zone of the blast furnace with possible re-adjustments in the process of iron production with a change in the proportion of pellets, including their basicity, supplied by third-party manufacturers. This leads to the fact that the smelting has to be carried out with a deliberately overestimated heat reserve in the furnace and excessive coke consumption to avoid possible cooling of the furnace with a deterioration in both the gas dynamics of the process and the release and composition of the smelting products.

Технический результат предлагаемого технического решения заключается в экономии кокса в доменной плавке и топлива при производстве агломерата.The technical result of the proposed technical solution is to save coke in blast furnace smelting and fuel in the production of sinter.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе производства чугуна, включающем плавку шихты, рудная часть которой содержит окатыши и офлюсованный агломерат, спеченный из смеси железорудных концентратов, твердого топлива и флюса, изменение доли и основности окатышей в шихте в процессе плавки, в предлагаемом решении при изменении доли и основности окатышей регулируют степень окисленности и основности агломерата путем изменения в процессе спекания расходов твердого топлива и флюса соответственно, при этом поддерживают величину соотношения FeO·CaO/Fe·SiO₂ в агломерате, где FeO, Fe, CaO, SiO₂ - содержание закиси железа, общего железа, оксида кальция и кремнезема, в пределах 0,29-0,36 ед., обеспечивая ведение плавки на шлаках постоянной заданной основности.The specified technical result is achieved by the fact that in the method of producing cast iron, including melting the mixture, the ore part of which contains pellets and fluxed sinter, sintered from a mixture of iron ore concentrates, solid fuel and flux, changing the proportion and basicity of pellets in the mixture during the smelting process, in the proposed solution when changing the proportion and basicity of the pellets, the degree of oxidation and basicity of the agglomerate is controlled by changing the consumption of solid fuel and flux during sintering, respectively, while maintaining mask ratio FeO · CaO / Fe · SiO ₂ in the agglomerate, where FeO, Fe, CaO, SiO ₂ -. iron oxide content, total iron, calcium oxide and silica in the range 0,29-0,36 units, providing maintenance smelting on slags of constant predetermined basicity.

Известно [3], что наиболее рационально проплавлять шихту из смеси агломерата и окатышей, поскольку при этом нивелируются недостатки одного материала положительными свойствами другого при восстановительно-тепловой обработке.It is known [3] that it is most rational to melt a mixture from a mixture of agglomerate and pellets, since the disadvantages of one material are offset by the positive properties of the other during heat-reduction treatment.

До границы температур косвенного восстановления (1000-1100°С) слой окатышей подвергается значительному размягчению с потерей газопроницаемости, а слой агломерата остается высокогазопроницаемым и более восстановленным. Это положительное свойство агломерата позволяет повысить граничную температуру косвенного восстановления подмешанных к нему окатышей и в дальнейшем улучшить поведение материала в зоне размягчения-плавления.Up to the temperature of indirect reduction temperatures (1000-1100 ° С), the layer of pellets undergoes significant softening with loss of gas permeability, while the layer of sinter remains highly gas-permeable and more restored. This positive property of the agglomerate makes it possible to increase the boundary temperature of the indirect reduction of the pellets mixed with it and to further improve the behavior of the material in the softening-melting zone.

Поскольку непосредственное измерение свойств материалов в доменной печи невозможно, их предварительно моделируют в лабораторных условиях, позволяющих достоверно определить относительное изменение свойств при изменении доли и химического состава компонентов смеси.Since it is impossible to directly measure the properties of materials in a blast furnace, they are preliminarily modeled in laboratory conditions to reliably determine the relative change in properties with a change in the proportion and chemical composition of the mixture components.

При разработке способа производства чугуна использована методика ГОСТ 21707-76, при которой слой материалов подвергался нагреву до температуры 1050°С в восстановительной атмосфере. Агломерат из смеси железорудных концентратов спекали на лабораторной установке, практически однозначно моделирующей как аглопроцесс, так и качество продукта. Испытывали как отдельно агломераты разной степени окисленности и окатыши, так и их смеси в реальном диапазоне обычного соотношения 75:25-55:45.When developing a method for the production of cast iron, the GOST 21707-76 technique was used, in which a layer of materials was heated to a temperature of 1050 ° C in a reducing atmosphere. Agglomerate from a mixture of iron ore concentrates was sintered in a laboratory unit, which almost unambiguously models both the agglomeration process and the quality of the product. Tested separately agglomerates of different degrees of oxidation and pellets, and their mixtures in the real range of the usual ratio of 75: 25-55: 45.

Испытания показали, что степень восстановления смеси материалов практически соответствует средневзвешенной величине составляющих смеси.Tests have shown that the degree of recovery of a mixture of materials almost corresponds to the weighted average of the components of the mixture.

Поскольку доменная плавка ведется с обязательным резервом тепла в горне по объективным технологическим причинам (например, учитывается колеблемость состава сырья, качества кокса) и избежать такой “подстраховки” невозможно, тем не менее абсолютную величину резерва (и, следовательно, перерасход кокса) можно снизить путем стабилизации степени восстановления материалов при учете предварительно промоделированных сравнительных свойств закладываемых в шихту компонентов, что и обеспечивается предлагаемым способом.Since blast furnace smelting is carried out with an obligatory heat reserve in the furnace for objective technological reasons (for example, fluctuations in the composition of raw materials and the quality of coke are taken into account) and it is impossible to avoid such a “safety net”, nevertheless, the absolute value of the reserve (and, therefore, coke overrun) can be reduced by stabilization of the degree of recovery of materials when taking into account the pre-simulated comparative properties of the components laid in the charge, which is provided by the proposed method.

Способ применим для использования богатого агломерата предпочтительно с содержанием железа 57,5-60%. Для получения такого агломерата совместно с концентратом с кислой пустой породой (содержание кремнезема 6-7%) используют концентрат с магнезиальной пустой породой (5-6% магнезии и 0,7-1,3% кремнезема).The method is applicable for the use of rich sinter preferably with an iron content of 57.5-60%. To obtain such an agglomerate, together with a concentrate with acidic waste rock (silica content of 6-7%), a concentrate with magnesia waste rock (5-6% magnesia and 0.7-1.3% silica) is used.

Агломерат спекали из шихты, содержащей 60% Оленегорского концентрата с кислой пустой породой и 40% Ковдорского концентрата с магнезиальной пустой породой и офлюсовывали рядовым известняком до заданной основности. Углерод в шихту вводили коксовой мелочью.Agglomerate was sintered from a mixture containing 60% of Olenegorsk concentrate with acidic rock and 40% of Kovdor concentrate with magnesian waste and fluxed with ordinary limestone to the specified basicity. Carbon was introduced into the charge with coke breeze.

Физический смысл регламентиремого способом соотношения

в агломерате заключается в следующем.The physical meaning of the regulated way of correlation

in the agglomerate is as follows.

Отношение FeO/SiO₂ - показатель количества жидких фаз, первоначально образующихся в микрообъемах спекаемой шихты и обычно (по диаграмме С.Т. Ростовцева) представленной фаялитом. При спекании богатых шихт доля FeO, как правило, снижается так же, как и доля SiO₂. При этом показателем стабильности служит соотношение

, которое для данного богатства шихты должно быть константным. При таком подходе критерием качества спека должно быть выражение

или

, которое определяет долю флюса, требующуюся для формирования из первичного расплава связки либо на основе оливинов, либо ферритов (при низком кремнеземе), определяющей прочность и восстановимость продукта.The FeO / SiO ₂ ratio is an indicator of the amount of liquid phases initially formed in the microvolumes of the sintered charge and usually (according to the S.T. Rostovtsev diagram) represented by fayalite. During sintering of rich blends, the proportion of FeO, as a rule, decreases in the same way as the proportion of SiO ₂ . In this case, the ratio

, which for a given wealth of the charge must be constant. With this approach, the criterion for the quality of the spec should be the expression

or

, which determines the fraction of flux required for the formation of a binder from the primary melt, either based on olivines or ferrites (with low silica), which determines the strength and reducibility of the product.

В табл.1 приведены результаты испытания восстановимости агломератов основностью 1,40-1,86, спеченных при различном расходе углерода, характеризуемом содержанием FeO. Для богатых агломератов с низким содержанием шлакообразующих (менее 5,5%) степень восстановления практически не зависит от основности в реальных пределах и определяется степенью окисленности спека FeO/Fe.Table 1 shows the results of the test of the reducibility of agglomerates with a basicity of 1.40-1.86, sintered at different carbon rates, characterized by the content of FeO. For rich agglomerates with a low content of slag-forming substances (less than 5.5%), the degree of reduction is practically independent of basicity in real limits and is determined by the degree of oxidation of FeO / Fe sinter.

Параметры способа обосновываются данными табл.2-4. Степень восстановления окатышей основностью 0,5 и 0,8 ед. составляла соответственно 69,0 и 76,2%. Агломераты В-1 и В-2, соотношение агломерат - окатыши 75:25 приняты базовыми, исходя из оптимальной прочности агломерата в исходном состоянии (табл.2).The parameters of the method are justified by the data of table 2-4. The degree of recovery of pellets with a basicity of 0.5 and 0.8 units amounted to 69.0 and 76.2%, respectively. Agglomerates B-1 and B-2, the ratio of agglomerate - pellets 75:25 accepted base, based on the optimal strength of the agglomerate in the initial state (table 2).

В таблице 3 даны степени восстановления агломерата и окатышей в смеси.Table 3 shows the degrees of reduction of the agglomerate and pellets in the mixture.

Стабилизировать степень восстановления на уровне 78,5% и 76,5% для смеси агломерата и окатышей (исходя из средневзвешенных величин смеси составляющих доменной шихты) при изменении доли последних до соотношения 65:35 и 55:45 позволяло изменение степени окисленности агломерата путем регулирования расхода топлива на спекание и соответствующее изменение основности спека регулированием расхода флюса в аглошихту, обеспечивающих ведение плавки на шлаках постоянной заданной основности без использования сырого флюса в доменной шихте. Расход углерода на спекание и параметры состава агломерата, обеспечивающие стабильно равную восстановимость его смеси с окатышами, иллюстрируются табл.4. В таблице столбцы под индексом 2 соответствовали оптимальному значению регламентируемого способом соотношения

в агломерате, столбцы под индексами 1 и 3 - при допустимых отклонениях содержания в нем FeO±1,0%.To stabilize the degree of recovery at the level of 78.5% and 76.5% for a mixture of agglomerate and pellets (based on the weighted average values of the mixture of components of the blast furnace charge) when changing the proportion of the latter to a ratio of 65:35 and 55:45, it was possible to change the degree of oxidation of the agglomerate by adjusting the flow rate fuel for sintering and a corresponding change in the basicity of the cake by adjusting the flow rate of the flux into the sinter charge, ensuring the conduct of melting on slags of a constant specified basicity without using raw flux in the blast furnace charge. The consumption of carbon for sintering and the parameters of the composition of the agglomerate, ensuring a stable equal reducibility of its mixture with pellets, are illustrated in Table 4. In the table, the columns under index 2 corresponded to the optimal value of the ratio regulated by the method

in the agglomerate, the columns under indices 1 and 3 - with permissible deviations of the content of FeO ± 1.0% in it.

Состав агломерата и окатышей и их соотношение соответствовали ведению доменной плавки на шлаках постоянного заданного состава: основность 1,0-1,05, содержание магнезии 10,5-11,5%, характерных при производстве чугуна при использовании богатых по железу агломератов в смеси с окатышами.The composition of the agglomerate and pellets and their ratio corresponded to blast furnace smelting on slag of constant predetermined composition: basicity 1.0-1.05, magnesia content 10.5-11.5%, characteristic of iron production using iron-rich agglomerates mixed with pellets.

Из приведенных данных следует, что стабилизация степени восстановления смеси агломерата и окатышей достигается при поддержании соотношения

в пределах 0,29-0,36 ед.From the above data it follows that stabilization of the degree of recovery of the mixture of agglomerate and pellets is achieved while maintaining the ratio

within 0.29-0.36 units.

В промышленных условиях способ реализуется следующим образом.In industrial conditions, the method is implemented as follows.

Доменная плавка ведется на шихте, содержащей 75% агломерата и 25% окатышей. По технологическим причинам расход агломерата снижают, например, до 65%, а окатышей увеличивают до 35%. При этом основность агломерата увеличивают дополнительным вводом известняка настолько, чтобы основность шлака не изменилась (10 кг/т агломерата на каждую 0,1 ед. увеличения основности от первоначального расхода 126 кг/т агломерата при основности 1,4), содержание железа в агломерате падает на определенную величину, а расход топлива снижают до уровня, соответствующего изменению содержания FeO на величину, позволяющую регламентируемое способом соотношение

поддержать на неизменном уровне. При этом достигается как экономия топлива на спекание (0,1% абсолютного содержания углерода в шихте или 1,5-2,0 кг коксика на 1 т агломерата), так и исключение необходимости повышения резерва тепла в горне доменной печи (1% уменьшения степени восстановления требует повышения расхода кокса на 1,7-4,0 кг/т чугуна [4]).Blast-furnace smelting is carried out on a charge containing 75% sinter and 25% pellets. For technological reasons, sinter consumption is reduced, for example, to 65%, and pellets are increased to 35%. In this case, the basicity of the agglomerate is increased by additional input of limestone so that the basicity of the slag does not change (10 kg / t of agglomerate for every 0.1 units of increase in basicity from the initial consumption of 126 kg / t of agglomerate with a basicity of 1.4), the iron content in the agglomerate decreases by a certain amount, and fuel consumption is reduced to a level corresponding to a change in the FeO content by an amount that allows the ratio regulated by the method

maintain unchanged. This achieves both fuel economy for sintering (0.1% of the absolute carbon content in the charge or 1.5-2.0 kg of coke per 1 ton of sinter), and eliminating the need to increase the heat reserve in the furnace of a blast furnace (1% reduction recovery requires an increase in coke consumption by 1.7-4.0 kg / t of pig iron [4]).

Источники информацииSources of information

1. Способ регулирования газопроницаемости пластической зоны доменной печи. Симода Тэрухиса, Иванача Сукэхару, Кирино Тэруо; Сумитомо Киндзоку Коче К.К. Заявка 57-126904, Япония. Заявл. 30.01.81, № 56-13564, опубл. 06.08.82. МКИ С 21 В 5/00.1. The method of regulating the gas permeability of the plastic zone of a blast furnace. Shimoda Teruhisa, Ivanach Sukaharu, Kirino Teruo; Sumitomo Kinzoku Koche K.K. Application 57-126904, Japan. Claim 01/30/81, No. 56-13564, publ. 08/06/82. MKI C 21 V 5/00.

2. Способ производства чугуна. Авт. свид. СССР № 1806206, кл. С 21 В 5/00. Опубл. 30.03.93. Бюл. № 12.2. Method for the production of cast iron. Auth. testimonial. USSR No. 1806206, class With 21V 5/00. Publ. 03/30/93. Bull. Number 12.

3. Поведение железорудных материалов в процессах доменной плавки. Н.А. Гладков, В.А. Улахович, В.С. Якушев, А.С. Нестеров и Г.М. Дроздов. Сталь, 1989, № 12, с.7-12.3. The behavior of iron ore materials in the processes of blast furnace smelting. ON THE. Gladkov, V.A. Ulahovich, V.S. Yakushev, A.S. Nesterov and G.M. Drozdov. Steel, 1989, No. 12, pp. 7-12.

4. Крафт В. и др. Разработка мероприятий по регулированию газопроницаемости столба шихты в доменной печи. - Черные металлы, 1987, № 3, с.15-25.4. Kraft V. et al. Development of measures to control the gas permeability of the charge column in a blast furnace. - Ferrous metals, 1987, No. 3, pp. 15-25.

Claims

Method for the production of pig iron, including smelting a charge, the ore part of which contains pellets and fluxed sinter, sintered from a mixture of iron ore concentrates, solid fuel and flux, changing the proportion and basicity of pellets in the charge during the smelting process, characterized in that when the proportion and basicity of pellets are regulated the degree of oxidation and basicity of the agglomerate by changing the consumption of solid fuel and flux during sintering, respectively, while maintaining the ratio of FeO • CaO / Fe • SiO ₂ in the agglomerate, where FeO, Fe, CaO, Si O ₂ - the content of iron oxide, total iron, calcium oxide and silica, in the range of 0.29-0.36 units, ensuring the conduct of smelting on slags of constant predetermined basicity.