RU2813432C1 - Способ выплавки чугуна - Google Patents

Способ выплавки чугуна Download PDF

Info

Publication number
RU2813432C1
RU2813432C1 RU2023130327A RU2023130327A RU2813432C1 RU 2813432 C1 RU2813432 C1 RU 2813432C1 RU 2023130327 A RU2023130327 A RU 2023130327A RU 2023130327 A RU2023130327 A RU 2023130327A RU 2813432 C1 RU2813432 C1 RU 2813432C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
viscosity
blast furnace
slag
combustion temperature
final
Prior art date
Application number
RU2023130327A
Other languages
English (en)
Inventor
Евгений Николаевич Виноградов
Андрей Александрович Калько
Евгений Александрович Волков
Михаил Муртазакулович Каримов
Александр Леонидович Теребов
Евгений Александрович Бабоедов
Original Assignee
Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь")
Filing date
Publication date
Application filed by Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") filed Critical Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь")
Application granted granted Critical
Publication of RU2813432C1 publication Critical patent/RU2813432C1/ru

Links

Abstract

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, конкретнее к вдуванию комбинированного дутья, в том числе при вдувании высоких расходов природного газа в горн доменной печи, и может быть использовано при выплавке передельного и литейного чугуна. Осуществляют загрузку в печь шихтовых материалов и кокса, вдувание комбинированного дутья, контроль теоретической температуры горения (ТТГ), определение температуры продуктов плавки и вязкости конечного шлака при различных температурах. При этом плавку ведут с расходом природного газа 140-250 м3/т чугуна. Теоретическую температуру горения регулируют в диапазоне 1650-2100°С и при снижении теоретической температуры горения ниже 1900°С понижают вязкость конечного шлака на 0,002-0,015Па*с на каждые 50°С ТТГ. Обеспечивается повышение коэффициента замены кокса природным газом и сокращение расхода кокса в доменной плавке при сохранении производительности доменной печи. 2 з.п. ф-лы, 5 ил., 3 табл.

Description

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, конкретнее к вдуванию комбинированного дутья, в том числе при вдувании высоких расходов природного газа в горн доменной печи и может быть использовано при выплавке передельного и литейного чугуна.
Известен способ доменной плавки с применением комбинированного дутья, в частности с раздельным или совместным вдуванием природного и коксового газов для снижения расхода кокса на выплавку чугуна. При этом расход и соотношение газов определяется уровнем теоретической температуры горения (Рамм А.Н. Современный доменный процесс. М., Металлургия, 1980 С. 172 -229).
Выполненные аналитические исследования влияния дутьевых добавок на технологические параметры доменной плавки показали, что рекомендуемый рациональный уровень теоретической температуры горения при расходе природного газа 180 -200м3/т, обеспечивающий коэффициент замены кокса природным газом на уровне 0,8 кг/м3 находится в пределах 1900 - 2000°С. Анализ и обобщения показателей доменной плавки в различных шихтовых условиях показывает, что указанные значения коэффициента замены кокса являются предельными и обеспечиваются при ровной работе доменной печи с оптимальным распределением газов по сечению и полном окислении углеводородов в фурменных очагах. В реальных условиях значения коэффициентов замены ниже предельных (Товаровский И.Г. Доменная плавка 2-е издание дополненное и уточненное Днепропетровск, Пороги, 2009 г. С 432.).
Недостаток этих способов заключается в том, что они не предусматривают каких либо действий при высоких расходах заменителей кокса и ограничивают рациональный диапазон теоретической температуры горения при использовании комбинированного дутья температурами 1900-2000°С.
Известен также способ доменной плавки на комбинированном дутье с расходом природного газа выше 140 м3/т чугуна, в котором контролируют теоретическую температуру горения в фурменном очаге и содержание водорода в колошниковом газе, при увеличении расхода природного газа выше 140 м3/т чугуна и увеличении содержания водорода в колошниковом газе на 0,5% и более корректируют рудную нагрузку по сечению доменной печи (патент RU № 2798507, С21В5/00, 2023).
Недостатком известного способа является то, что в нем не учтены характеристики продуктов плавки и качественные характеристики кокса. Например, снижение теоретической температуры дутья снижает температуру продуктов плавки и, соответственно, увеличивает вязкость конечных шлаков, а снижение основности конечного шлака приводит к понижению вязкости.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ ведения доменной плавки, в котором вязкость конечного шлака, поддерживают в пределах 0,2-0,5 Па*с, в том числе, с учетом градиента вязкости шлака при изменении его температуры (патент RU 2479633, С21В5/00, 2013).
Недостаток этого способа заключается в том, что шлаковый режим по данному способу, определяется, в основном, требованиями к качеству чугуна, в первую очередь по содержанию серы и не учитывает газодинамические условия доменной плавки, особенно в период увеличения заменителей кокса при наращивании расхода природного газа. Также, данный способ не учитывает дренажных характеристик жидких продуктов плавки в коксовой насадке при изменении рудной нагрузки в доменной печи при увеличении заменителей кокса и сокращения расхода кокса на тонну чугуна.
Ни один из рассмотренных способов не предусматривает повышение управляемости доменной печи при сокращении расхода кокса и увеличении жидкостной нагрузки продуктов плавки на коксовую насадку.
Технический результат изобретения заключается в повышении коэффициента замены кокса природным газом, сокращении расхода кокса в доменной плавке и сохранении производительности доменной печи за счет регулирования вязкости конечного шлака при изменении теоретической температуры горения и температуры продуктов плавки.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе выплавки чугуна, включающем загрузку в печь шихтовых материалов и кокса, вдувание комбинированного дутья, контроль теоретической температуры горения (ТТГ), определение температур продуктов плавки и вязкости конечного шлака при различных температурах, согласно изобретению, плавку ведут с расходом природного газа 140-250 м3/т чугуна, теоретическую температуру горения регулируют в диапазоне 1650-2100°С и при снижении теоретической температуры горения ниже 1900°С понижают вязкость конечного шлака на 0,002-0,015Па*с на каждые 50°С ТТГ.
Понижение вязкости конечного шлака обеспечивают за счет корректировки его основности по показателю (CaO+MgO)/SiO2 и повышения содержания в нем TiO2.
Понижение вязкости конечного шлака обеспечивают в соответствии с формулой:
η = A + B * ТТГ + C * TiO2 + D * Осн2, + E * Осн2 2,
где η - вязкость конечного доменного шлака, Па*с;
ТТГ - теоретическая температура горения, °С;
TiO2 - массовая доля оксида титана в конечном доменном шлаке, %;
Осн2 - основность конечного доменного шлака по показателю (CaO+MgO)/SiO2;
A, B, C, D, E - эмпирические коэффициенты уравнения вязкости, учитывающие объем и особенности работы доменной печи, находящиеся в пределах:
А = 1,0 ÷ 7,0, B = -0,0007 ÷ -0,00001, C = -0,009 ÷ -0,0001, D = -5,0 ÷ -1,0; E = 1,0 ÷ 2,0
Сущность предложенного способа заключается в следующем:
Первостепенным условием эффективного использования природного газа является ритмичная работа доменных печей при минимальном количестве остановок и снижений давления, связанных с формированием газового потока в доменной печи и отработке продуктов плавки. Важным условием использования высоких расходов природного газа является поддержание теоретической температуры горения в рациональном диапазоне, обеспечивающем плавный сход шихты и высокопроизводительную работу.
Работа доменных печей с высоким расходом природного газа сопровождается:
-сокращением расхода твердого топлива;
- понижением теоретической температуры горения;
- снижением температуры чугуна;
- уменьшением содержания кремния в чугуне;
- увеличением вязкости конечного шлакового расплава;
- повышенным содержанием водорода в горновом и колошниковом газах.
Анализ фактических результатов работы доменных печей разного объёма (1000 м3 - 5500 м3) показал влияние изменения ряда технологических показателей работы на вязкость конечного доменного шлака - повышение теоретической температуры горения и массовой доли оксида титана в конечном доменном шлаке снижает вязкость шлака, изменение основности шлака по показателю (CaO+MgO)/SiO2 влияет нелинейно (параболически, с некоторым экстремумом).
Иллюстрация влияния высокого расхода природного газа на примере среднемесячных технико-экономические показателей работы доменной печи объемом 1000 м3 представлена на фигурах 1-5.
Фиг. 1. Зависимость между расходом ПГ и расходом твердого топлива.
Фиг. 2. Зависимость между расходом ПГ и ТТГ.
Фиг. 3. Зависимость между расходом ПГ и температурой чугуна.
Фиг. 4. Зависимость между расходом ПГ и содержанием кремния в чугуне.
Фиг. 5. Зависимость между расходом ПГ и содержанием водорода в колошниковом газе.
Высокое содержание водорода в горновом и, соответственно, в колошниковом газе приводит к увеличению восстановимости железорудных материалов, повышенному разупрочнению железорудных материалов при низкотемпературном восстановлении, как следствие, к повышению верхнего и общего перепада давления в доменной печи, с последующим снижением расхода дутья и, как следствие, к сокращению производительности доменных печей.
Пример.
Доменные печи объемом 1000 м3 - 5500 м3 работают с использованием в доменной шихте агломерата, окатышей, кусковой руды, кокса и комбинированного дутья, выплавляя чугун заданного качества.
При увеличении расхода природного газа, сокращают расход кокса и корректируют основность ((СаО+MgO)/SiO2) конечного доменного шлака путем изменения состава агломерата (изменяя соотношение компонентов аглошихты) и/или вводя в состав доменной шихты окатышей с содержанием TiO2 от 1,5 до 3,0%. Определяют вязкость конечного доменного шлака с учетом температуры продуктов плавки и теоретической температуры горения комбинированного дутья и корректируют ее в соответствии с предлагаемой формулой.
Пример конкретного применения предлагаемого способа представлен в таблицах 1-3.
В таблице №1 представлены варианты работы доменной печи объёмом 1000 м3. Вариант №1 является базовым, здесь печь работала с базовым (общепринятым) уровнем теоретической температуры горения (ТТГ) = 1886°С и высоким коэффициентом замены кокса твёрдым топливом - 0,81. Вязкость шлака составляла 0,330 Па*с. Печь работала удовлетворительно, с ровным ходом и нормальной отработкой жидких продуктов плавки. При переходе на вариант работы №2 с понижением ТТГ до 1815°С путём увеличения расхода природного газа (ПГ) до 195 м3/т чугуна без корректировки параметров шлакового режима получили снижение коэффициента замены до 0,58 (расход ПГ увеличен от базы на 195-170=25 м3/т, а сокращение расхода кокса составило только 367-381,4 = - 14,4 кг/т), увеличение вязкости шлака до 0,365 Па*с и снижение производительности работы печи на 1,1 % от базового периода. Отработка продуктов плавки шла с затруднениями.
С переходом на вариант работы №3 скорректировали шлаковый режим, ввели титансодержащий материал в шихту, в результате повысили жидкоподвижность конечного доменного шлака (вязкость снизилась до 0,316), отработка продуктов плавки улучшилась, коэффициент замены повысился до 0,8, производство чугуна восстановилось до базового уровня.
В варианте №4 произвели дальнейшее снижение ТТГ до уровня 1695°С при увеличении расхода ПГ до 250 м3/т чугуна. Шлаковый режим скорректировали, но недостаточно для обеспечения требуемой жидкоподвижности - вязкость увеличилась до 0,405 Па*с, коэффициент замены кокса природным газом снизился до уровня 0,55, производство чугуна снизилось до 2610 т/сутки.
В варианте работы №5 произвели требуемую коррекцию, с обеспечением необходимой вязкости шлака на уровне 0,285 и стабильной работой печи.
Анализ таблиц №№ 2-3 показывает аналогичные выводы - несоблюдение рационального шлакового режима в условиях работы доменных печей с уровнем ТТГ ниже 1900°С приводит к снижению коэффициента замены кокса природным газом менее 0,65 м3/кг и сокращению производительности доменных печей на 1,0-3,0% (табл.2 - варианты №№ 4 и 6; табл.3 - вариант №5).
Ведение доменной плавки по предлагаемому способу в условиях работы доменных печей с расходом природного газа 140-250 м3/т чугуна позволяет, в среднем, по доменному цеху в течение года, при наращивании расхода природного газа, сократить расход твердого топлива на 11 кг/т чугуна при сохранении объема производства.
Таблица 1
Технико - экономические показатели доменной печи объемом 1000м3
Показатели Ед. изм. Варианты
1 2 3 4 5
Производительность т/сут 2672 2642 2684 2610 2678
Кокс кг/т чугуна 381.4 367 361.5 337.5 316.5
ПГ м3/т чугуна 170 195 195 250 250
Рудная нагрузка т/т 4.18 4.35 4.41 4.73 5.04
Коэффициент замены кг/м3 0.81 0.58 0.80 0.55 0.81
ТТГ °С 1886 1815 1813 1695 1650
Т чугуна °С 1438 1424 1424 1408 1408
[Si] % 0.46 0.44 0.44 0.4 0.38
[S] % 0.028 0.018 0.032 0.026 0.042
[C] °% 4.64 4.66 4.66 4.72 4.72
(CaO+MgO)/SiO2 ед. 1.25 1.25 1.22 1.24 1.15
(ТiO2) % 0.6 0.6 0.8 1.6 2.6
Вязкость Па⋅с 0.330 0.365 0.316 0.405 0.285
коэффициенты
А 1.33 1.33 1.33 1.33 1.33 1.33
В -0.000496 -0.000496 -0.000496 -0.000496 -0.000496 -0.000496
С -0.0031 -0.0031 -0.0031 -0.0031 -0.0031 -0.0031
D -1.8 -1.8 -1.8 -1.8 -1.8 -1.8
E 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4
Таблица 2
Технико - экономические показатели доменной печи объемом 3200м3
Показатели Ед. изм. Варианты
1 2 3 4 5 6 7
Производительность т/сут 8607 8587 8593 8496 8611 8489 8590
Кокс кг/т чугуна 379.3 359 358 346 331 330 314
ПГ м3/т чугуна 140 168 168 200 200 220 220
Рудная нагрузка т/т 3.94 4.16 4.17 4.32 4.51 4.53 4.76
Коэффициент замены кг/м3 0.76 0.73 0.76 0.56 0.81 0.62 0.82
ТТГ °С 1958 1885 1885 1810 1810 1765 1765
Т чугуна °С 1458 1456 1456 1452 1452 1448 1444
[Si] % 0.58 0.55 0.55 0.52 0.52 0.48 0.48
[S] % 0.24 0.27 0.27 0.32 0.3 0.32 0.34
[C] % 4.66 4.72 4.72 4.76 4.76 4.78 4.78
(CaO+MgO)/SiO2 ед. 1.20 1.17 1.17 1.20 1.15 1.19 1.13
(ТiO2) % 0.8 0.8 0.8 1.0 1.0 1.2 1.2
Вязкость Па⋅с 0.303 0.289 0.289 0.313 0.283 0.309 0.276
коэффициенты
А 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25
В -0.000067 -0.000067 -0.000067 -0.000067 -0.000067 -0.000067 -0.000067 -0.000067
С -0.0001 -0.0001 -0.0001 -0.0001 -0.0001 -0.0001 -0.0001 -0.0001
D -2 -2 -2 -2 -2 -2 -2 -2
E 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1
Таблица 3
Технико - экономические показатели доменной печи объемом 5500м3
Показатели Ед. изм. Варианты
1 2 3 4 5 6
Производительность т/сут 11863 11850 11830 11802 11720 11795
Кокс кг/т чугуна 371.8 357.1 356.7 343.9 340.6 334.6
ПГ м3/т чугуна 140 160 160 178 192 192
Рудная нагрузка т/т 4.27 4.44 4.45 4.61 4.66 4.74
Коэффициент замены кг/м3 0.76 0.73 0.76 0.73 0.60 0.72
ТТГ °С 2030 1972 1972 1900 1855 1856
Т чугуна °С 1476 1472 1472 1469 1464 1464
[Si] % 0.45 0.44 0.44 0.45 0.45 0.45
[S] % 0.024 0.023 0.024 0.025 0.025 0.025
[C] % 4.69 4.7 4.7 4.71 4.72 4.72
(CaO+MgO)/SiO2 ед. 1.25 1.23 1.23 1.2 1.3 1.2
(ТiO2) % 0.6 0.6 0.8 0.8 0.6 1.2
Вязкость Па⋅с 0.266 0.261 0.259 0.251 0.323 0.254
коэффициенты
А 1.43 1.43 1.43 1.43 1.43 1.43 1.43
В -0.000125 -0.000125 -0.000125 -0.000125 -0.000125 -0.000125 -0.000125
С -0.0069 -0.0069 -0.0069 -0.0069 -0.0069 -0.0069 -0.0069
D -2.1 -2.1 -2.1 -2.1 -2.1 -2.1 -2.1
E 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1

Claims (10)

1. Способ выплавки чугуна, включающий загрузку в печь шихтовых материалов и кокса, вдувание комбинированного дутья, контроль теоретической температуры горения, определение температуры продуктов плавки и вязкости конечного шлака при различных температурах, отличающийся тем, что плавку ведут с расходом природного газа 140-250 м3/т чугуна, теоретическую температуру горения регулируют в диапазоне 1650-2100°С и при снижении теоретической температуры горения ниже 1900°С понижают вязкость конечного шлака на 0,002-0,015Па*с на каждые 50°С теоретической температуры горения.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что понижение вязкости конечного шлака обеспечивают за счет корректировки его основности по показателю (CaO+MgO)/SiO2 и повышения содержания в нем TiO2.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что понижение вязкости конечного шлака обеспечивают в соответствии с формулой:
η = A + B * ТТГ + C * TiO2 + D * Осн2, + E * Осн2 2,
где η - вязкость конечного доменного шлака, Па*с;
ТТГ - теоретическая температура горения, °С;
TiO2 - массовая доля оксида титана в конечном доменном шлаке, %;
Осн2 - основность конечного доменного шлака по показателю (CaO+MgO)/SiO2;
A, B, C, D, E - эмпирические коэффициенты уравнения вязкости, учитывающие объем и особенности работы доменной печи, находящиеся в пределах:
А = 1,0 ÷ 7,0, B = -0,0007 ÷ -0,00001, C = -0,009 ÷ -0,0001, D = -5,0 ÷ -1,0; E = 1,0 ÷ 2,0.
RU2023130327A 2023-11-22 Способ выплавки чугуна RU2813432C1 (ru)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2813432C1 true RU2813432C1 (ru) 2024-02-12

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020052391A (ko) * 2000-12-26 2002-07-04 이구택 코크스 입도에 의한 노하부 불활성 판단방법
RU2351657C2 (ru) * 2007-02-26 2009-04-10 Открытое акционерное общество "Нижнетагильский металлургический комбинат" (ОАО "НТМК") Способ доменной плавки титансодержащего железорудного сырья
RU2479633C1 (ru) * 2011-08-12 2013-04-20 Открытое акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат" Способ ведения доменной плавки
RU2798507C1 (ru) * 2022-10-12 2023-06-23 Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") Способ ведения доменной плавки

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020052391A (ko) * 2000-12-26 2002-07-04 이구택 코크스 입도에 의한 노하부 불활성 판단방법
RU2351657C2 (ru) * 2007-02-26 2009-04-10 Открытое акционерное общество "Нижнетагильский металлургический комбинат" (ОАО "НТМК") Способ доменной плавки титансодержащего железорудного сырья
RU2479633C1 (ru) * 2011-08-12 2013-04-20 Открытое акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат" Способ ведения доменной плавки
RU2798507C1 (ru) * 2022-10-12 2023-06-23 Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") Способ ведения доменной плавки

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104531923B (zh) 一种高炉冶炼原料及高炉冶炼方法
RU2813432C1 (ru) Способ выплавки чугуна
US4419128A (en) Continuous melting, refining and casting process
RU2386703C1 (ru) Способ выплавки стали в кислородном конвертере
CN113667781B (zh) 一种降低高炉燃料比的方法
JP4765723B2 (ja) 高炉への鉱石装入方法
RU2190667C1 (ru) Способ ведения доменной плавки
JPH1143710A (ja) 微粉炭多量吹き込み時の高炉操業方法
JPH0635604B2 (ja) 高炉操業方法
RU2119958C1 (ru) Способ промывки горна доменной печи
RU2722846C1 (ru) Способ загрузки доменной печи
RU2798507C1 (ru) Способ ведения доменной плавки
RU2295573C1 (ru) Способ доменной плавки
US20240167109A1 (en) Method for producing pig iron
RU2161204C1 (ru) Способ доменной плавки на магнезиально-глиноземистых шлаках
US2735758A (en) strassburger
SU1235899A1 (ru) Способ загрузки доменной печи
RU2157413C1 (ru) Способ выплавки литейного чугуна в доменной печи
RU2154672C1 (ru) Способ выплавки высококремнистого доменного чугуна
Kurunov et al. Washing the hearth of blast furnaces with briquets made from scale
KR100376479B1 (ko) 고로의 저실리콘용선 제조방법 및 장치
Stapleton et al. Ferromanganese Production with Oxygen Enrichment
JP3617464B2 (ja) 高炉操業方法
RU1790605C (ru) Способ доменной плавки на магнезиально-глиноземных шлаках
RU2135596C1 (ru) Способ выплавки чугуна