SU1049546A1 - Способ доменной плавки - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ, включаюгадй.загрузку жепезорудных материалов, кокса, подачу обогащенного до 50% кислородом дуть  и восстановительного газа на трех горизонтах печи: горн, средина и верх заплечиков , отличающийс  тем, что, с целью экономии коКса за счет увеличени  степени использовани  восстановительной способности газа, восстановительный газ, вдуваемый на двух горизонтах заплечиков, нагревают до 1100-1150с, а расхрд его сос;тавл ет 60-70% от общего количества.

Description

СО

СП

14;:

о Изобретение относитс  к металлур гии,, в частности к производству чугуна в доменных печах. Известен способ доменной плавки включающий вдувание восстановительного газа с .температурой 1000 С в .шахту доменной печи. При этом повышаетс  эффективность работы шахты доменной печи и снижаетс  расход кокса 13. . Недостатками .известного способа  вл ютс  произвольное распределение рабочего газа .по высоте доменной печи, отсутствие индивидуального регулировани  температуры в зонах восстановлени  и плавлени  шихты, отсутствие возможности регулировани  восстановительного процесса, что приводит к раст нутости зоны разм гчени  у плавлени  железорудных материалов в нижней части шахты и, в св зи .с этим, к неполному использованию резервов снижени  расх кокса. Наиболее близким к предлагаемом по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  способ д менной плавки, включающий загрузку железорудных материалов, кокса, по дачу обогащенного кислородом дуть  и восстановительного газа на трех горизонтах печи: горн, средина и верх заплечиков 2, Недостатком известного способа  вл етс  произвольное соотношение расходов и температуры восстановительных газов, что может вызвать н рушение нормального схода шихты вследствие избытка тепла и преждев менного плавлени  шихтовых материа лов в верхних и недостаточно ин тенсивный ход плавлени  в нижних горизонтах печи и недоиспользование восстановительного потенциала восстановительных газов. Цель изобретени  - экономи  кок са за счет увеличени  степени испо зовани  восстановительной способно ти газов. Поставленна  цель достигаетс  т что согласно способу доменной плав ки, включающему загрузку железоруд ных материалов, кокса, подачу обогащенного до 50% кислородом дуть  восстановительного газа на трех горизонтах печи: горн средина и верх заплечиков, восстановительный газ, вдуваемый на двух горизонтах - - , .-.«- - . . заплечиков, нагревают до 1100-1150 а расхбд его составл ет 60-70% от общего количества восстановительно Газа. При движении шихты от уровн  за грузки до уровн  низа заплечиков окислы железа восстанавливаютс  га зом (СО, Н). Восстановление железа окисью углерода в целом сопровождаетс  -небольшим выделением теп левой знергии (около 30 кка.л/кг Fe) / а водородом - сопровождаетс  поглощением также небольшой энергии (около 50 ккал/кг Fe). Тепловой эффект восстановлени  железа смесью СО и Ну колеблетс  около Н5л  с учетомих соотношени  (СОЖ), при этом восстановительна  работа в шах-те и заплечиках практически совершаетс  без участи  твердого углерода , что снижает расход энергии, св занный с процессами восстановлени  металлов, В действующих доменных печах на долю пр мого восстановлени , железа и других элементов приходитс  25-30% всего расхода тепла на процесс Из них 7-8%- приходитс  на долю восстановлени  таких трудновосстановимых элементов как кремний, фосфор, марганец. При восстановлении железа из его окисловгазом до степени 0,95-0,98 расход тепловой энергии на пр мое восстановление снижаетс  до 8-10%. Кроме того, за счет ввода восстановительного газа снижаетс  расход углерода как реагента. Дл  организации зоны восстановлени  выше уровн  середины заплечиков , где шихта долж.на .находитс  в состо нии, 60-70% восстановительного газа вводитс  в заплечики с температурой 1100-И50°С, 30-4.0S газа образуетс  в горне. Ввод 60-70% газа в заплечики извне св зан с тем, что при увеличении pyflHoftf нагрузки до 6-7% газопроницаемость в зоне плавлени  не позвол ет пропустить весь газ при существующем вводе его в т-орн и пропускании через зону плавлени . Необходимо разгрузить зону плавлени , исход  из услови  сохранени : газодинамической устойчивости. Е. то же .врем , во избежание снижени , интенсивности плавлени  материала, то минимальное количество газа, которое легко проходит через зону плавлени , должно содержать и передавать шихте необходимое количество тепла дл  плавлени  материала и перегрева жидких продуктов плавки в горне. По сравнению с существующей технологией в предлагаемом способе рудна  нагрузка увеличиваетс  в 1,5 2 раза. Во столько же раз,, уменьшаетс  порозность сло  в зоне плавленк ,, Определение сопротивлени  .сло  осуществл ют по формуле дР.Ли;2у(), где Д коэффициент сопротивлени  сло ; п - скорость движени  га;за м/с f удельный вес газа, и эквивалентный диаметр, частиц , м; - порозность сло . Значение показател  степени находитс  в пределах 1-2, обычно при нимают 1,2-1,5. Принима  и 1,5, а порозность 0,38 при относител ном посто нстве остальных величин и двукратном уменьшении порозности сло  0,38 0,234 и ,1 9 0,083, получаем , 234/ 0,083 2,82 :5; 3 - кратное увеличени перепада давлени  газа. Снизить пе репад давлени  газа и довести его до исходного уровн  можно путем уменьшени  скорости газа, т.е. объ ноге количества в 2 рада. Например , скорость движени  газа уменьшаетс  с 1,2 до 0,6 м/с. Тогда квад рат скорости ,2- 1,44; и)| 0,6 0,36. Отношение /JP2/ P 0,36/1,44 0,25, т.е пере пад Давлени  газа при этом уменьшаетс  в 4 раза. Но обогащение дуть кислородом приводит к повышению тео ретической температуры горени  топлива в очаге горени  до 2700°С. Тео ретическа  температура по существу ющей технологии равна Повы шение температуры с 1900 до 2700с 1;1риводит к. увеличению объема в 2700/1900 1,42 раза, т.е. приблизительно в 1,5 раза. В этом случае увеличение перепада давлени  газа о уменьшени  порозности сло  не компенсируетс  уменьшением количества горнового газа в 2 раза. Расчеты показывают, что дл  снижени  перепада давлени  газа в зоне плавлени  и обеспечени  стабильного схода шихты необходимо уменьшить объемное количество газа в 2,53 ,0 раза, т.е. поддерживать на уровне 30-40% о общего количества газа. Верхний предел (40%) ограничиваетс  услови ми стабильного схода шихты, а нижний предел (30%) изменением режима горени  у.окса (пе реходом циркул ционного режима в слоевой режим горени ). Пример. В печь загружают шихту, состо щую из 25,7 т офлюсованного агломерата и 4,3 т кокса в одной подаче. В горн вдуваетс  дутье с содержанием кислорода 40% и температурой нагрева , рас .ход которого определ етс  из расчета 0,256 нм -Укг шихты. Дутье данно (го состава и температуры нагрева, в таком количестве обеспечивает расход горнового газа в количестве 0,45 нм /кг шихты с .тео ретической температурой ЗбОО-С, При этом достигаетс  отношение вод нь1х эквивалентов шихты и газа в горне 1г8-2р0рпри котором температу ра газа на выходе из зоны ттлавлени  высотой 1,5 м снижаетс  до 1150с и riepexofiMT 33 восстановительную зону - Конверсированныйприродный газ или другой восстановительный газ, нагретый до 1100-1150°С, в количестве 60-70% от общего расхода газа ввод т в ззплечигсн через два  руса, расположенньле в верхнем и среднем горизонтах заплечиков. Общее количестЕо газа,, вход щее в заплечики извне и из горна, обеспечивает отношение вол кых эквивалентов шихты и газа 0,75 н шахте. При этих соотношени х шихты и газа врем  пребызак1-;л шихты в зоне восстановлени  с температурным интервалом 6001150С составит 5,0 ч и железо вос станавливаетс  до степени 0,98. Степень восстановлени  дополнительно регулируетс  изменением интенсивности плавки материала в горне и конце гтрацин восстановительных компонентой , Г р и м е р 2. В печь загружаетс  шихта,- состо ща  из 26,25 т офлюсованного агломерата и 3,75 т кок- са 5 одной подаче. В горн вдуваетс  дутье с содержанием кислорода д% и температурой нагрева 1000°С, расход которого определ етс  из рассчета Of2l7 нм /кг шихты. Такое количество дуть  с 50% кислорода и темгвратурой нагрева 1000°С обеспе- , чизаат. удельный расход, горнового газа 0,38 нм /кг шихты, теоретическую температуру горени  2800с и отношение вод ных эквивалентов шихты и газа в горне 2,5, при котором температура газа на выходе из зокн плавлени  высотой 1,2 м снижаетс  ло 1150°С, Об;гтчкые подготовленные железоруднсю материалы (офлюсованные агло-. ыерыгы :-; окатш-аи) в указанных соотношеки . х с коксом обеспечивают в печк газопроницаемость сло , соотвеют ующ ю скорости движени  газа на свободное сечекие шахты в пределах 1-0-1,2 м/с. При непрерывном нагреве и восстанов/ е; и; глихты в протйвоточном режиме концентрированным восстановительныг .-i .газом ко времени прихода шихты к те 1перагурной зоне 1000- 1150с .достигаетс  восстановлени  жглаза О :, 95-0,98. Простанство печи раздел ютс  на зоны Ео сстаковлени  железа и плавлени ., которые имеют границу раздела, обусловливаемую по 1150-1200°С и с гепенью восстановлени  железа 95-98%. ., Регулирование температуры восстановительного газа на входе в заплечики как извне., так и из горна в пределах 1150--1200 С обеспечивает сохранение шихты в твердом, сыпучем состо нии. Известно; что,- при существующих отношени . х во.д ных эквивалентов шихты

и газа .разница температуры газа и шихты (в зоне завершенного теплообмена ) поддерживаетс  в пределах -40-50с. В предлагаемом способерудна  нагрузка увеличиваетс  в 1,5-2 раза, что приводит к увеличению отношени  вод ных эквивалентов шихты и газа,-и следовательно, к снижению разницы температуры между газом и шихтой. В пределе эта разница температуры не превышает 40-50с. Тогда температура шихты в конце (низу) зоны восстановлени  находитс  на уровне 1080-1120 0, при которой шихта находитс  в твердом состо нии. Возможность слипани  шихты устран етс  наличием кокса в составе шихты и непрерывном движении материала. Увеличение температуры газа выше ограничено возможностью плавлени  железорудной части шихты, что резко снижает скорость восстановлени  железа в шахте, ухудшает газопроницаемость сло . Уменьшение температуры ниже ограничено снижением скорости восстановлени  в твердой фазе, что приводит к снижению производительности.

Подготовленный восстановительный газ, нагретый до 1100-H50°C в количестве 60-70% от общего расхода газа вводитс  в заплечики через два  руса- вверх и средина заплечиков. Общее количество газа в заплечаках

и шахте печи и его восстанозительный потенциал обеспечивают отношени вод ных эквивалентов шихты и газа 0,85f степеньвосстановлени  0,95 к концузоны температурного интервала 600-1150 С при времени пребывани  3,5 ч.Сход шихты регулируетс  изменением- удельного расхода- вдуваемого в горн кислорода в пределах 0,0970 ,169 материала.

Предлагаемый способ- производства чугуна снижает расход кокса на 50-60%, использует конверсированный природный газ или другой подготовительный восстановительный газ. Обогащение дуть  кислородом до 40-50% позвол ет повысить производитель-, ность агрегата на 25-30%. Расходы, св занные с подготовкой восстановительного газа и обогащением дуть  кислородом, компенсируетс  20% эко номии кокса, В св зи с обогащением дуть  до содержани  кислорода 40-50 температуру его нагре.ва можно поддеживать на уровне , Это сни жает напр женность работы воздухонагревателей и воздухопроводов, работающих в насто щее врем  на температуре 1200 С,.В св зи с этим повышаетс  надежность работы воздухонагревателей и. подвод щих гор чее дутье устройства.

Экономический эффект составит б млн.руб. на 1 млн. т чугуна.

Claims (1)

1. СПОСОБ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ, включающий.загрузку железорудных материалов, кокса, подачу обогащенного до 50% кислородом дутья и восстановительного газа на трех горизонтах печи: горн, средина и верх заплечиков, отличающийся тем, что, с целью экономии кокса за счет увеличения степени использования восстановительной способности газа, восстановительный газ, вдуваемый на двух горизонтах заплечиков, нагревают до 1100-1150°С, а расход его составляет 60-70% от общего количества.

   С

   4^

   СП