SU1154332A1 - Способ доменной плавки - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ, включающий вдувание нагретого дуть  и восстановительного газа в горн доменной печи и подвод электроэнергии, отличающийс  тем, что, с целью снижени  расхода кокса и увеличени  производительности, электроэнергию ввод т в количестве 285510 вКт-ч/т чугуна в коксовую насадку при соотношении объемных расходов воздушного дуть  и природного газа

Description

Изобретение относитс  к черной металлургии , в частности к производству чугуна, и может быть также использовано в цветной металлургии при выплавке металлов в шахтных печах. Известен промышленный способ получени  чугуна (доменна  плавка), прин тый за базовый объект, при котором основным восстановителем и источником тепла  вл етс  кокс. При подаче нагретого дуть  в горн доменной печи на фурмах формируютс  высокотемпературные зоны горени  кокса. Эти зоны обеспечивают интенсивный сход и плавление материалов, а отход щие из них газы - подогрев и частичное восстановление окислов. В лучших услови х плавки при использовании подготовленной шихты с содержанием железа 56-58%, нагретого до 1100-1200°С дуть  с повышенным содержанием кислорода (25,7-34,6%) и с подачей в печь 100-149 чугуна природного газа расход кокса в базовом объекте снижают до 418-438 кг/т чуугуна 1. Недостатком способа  вл етс  высокий расход кокса (коксующиес  угли очень дороги и запасы их ограничены). Известен способ доменной плавки с вдуванием нагретого до 1200°С конвертированного газа и технологического кислорода , позвол ющий снизить степень пр мого восстановлени  до минимального уровн  0,1 и уменьшить расход кокса до 365 кг/т чугуна 2. Недостатками способа  вл ютс  высокотемпературный нагрев восстановительного газа и большой расход кокса. Дальнейшее снижение расхода кокса возможно только при замене его как источника высокопотенциального тепла другими видами энергии. Известен также способ подачи высокопотенциального тепла, при котором в нижней части печи устанавливают графитовые электроды и электроэнергию преобразуют в тепло на электросопротивлении шихтовых материалов. Расход кокса снижают до 175 кг/т чугуна путем рециркул ции 50- 75% колошникового газа, вдувани  нагретого до 1200-1500°С генераторного газа и подачи 890 кВт- ч/т чугуна электроэнергии 3. Недостатками способа  вл ютс  большой расход электроэнергии (890 кВт-ч/т чугуна) при относительно .высоком расходе кокса (175 кг/т чугуна) и низка  производительность печи, что обусловлено размещением легкоокисл емых углеродистых электродов в объеме печи. При наличии графитовых электродов невозможно присутствие окислителей в зоне нагрева, а следовательно , исключаетс  существенное развитие в ней процессов восстановлени  и частичный подвод тепла за счет горени  кокса. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому  вл етс  способ доменной плавки, включающий использование нагретого дуть , восстановительного газа и ацектроэнергии, вводимых в горн 4. Недостатком известного способа  вл етс  очень мала  величина максимального снижени  расхода кокса, достигаема  при регулировании теплового состо ни  горна, составл юща  по расчетным данным не более 2,5%. Вследствие высокого расхода кокса производительность печи при работе-остаетс  низкой, близкой к величине, получаемой в базовом объекте. Цель изобретени  - снижение расхода кокса и увеличение производительности способа . Поставленна  цель достигаетс  тем, что при способе доменной плавки, включающем вдувание нагретого дуть  и восстановительного газа в горн доменной печи и подвод электроэнергии, электроэнергию ввод т в количестве 285-510 кВт-ч/т чугуна в коксовую насадку при соотношении объемных расходов воздущного дуть  и природного газа (2,8-3,8):. Максимальные снижение расхода кокса и увеличение производительности печи при выбранных пределах расхода электроэнергии (285-510 кВт-ч/т чугуна) и величины отношений расходов дуть  и природного газа (2,8-3,8) :1 достигаетс  при предлагаемом способе тем, что электроэнергию используют только в качестве высокопотенциального тепла в высокотемпературной зоне (горне печи) при максимальном использовании теплосодержани  дуть  и восстановительной способности газа. При расходе электроэнергии меньше нижнего предела (285 кВт ч/т чугуна) расход кокса возрастает на величину, обусловленную не только уменьшением расхода электроэнергии, но и дополнительными затратами тепла на пр мое восстановление, св занное с увеличением расхода кокса. При этом производительность печи снижаетс  обратно-пропорционально выходу колошникового газа. При расходе электроэнергии свыше верхнего предела (510 кВт ч/т чугуна) расход кокса уменьшаетс  незначительно, поскольку избыток высокопотенциального тепла передаетс  в этом случае из горна печи в низкотемпературные зоны при одновременном снижении прихода тепла за счет теплосодержани  дуть . Производительность при этом также возрастает незначительно. Оптимальные соотношени  расходов дуть  и природного газа (2,8-3,8): обусловлены обеспечением максимальных степеней использовани  восстановительной способности газов. Величина соотношени  определ етс  в основном содержанием железа

в проплавл емых материалах. При этом нижний предел 2,8 соответствует шихте с содержанием железа 58%, а верхний 3,8- 50/о. При величине отношени  расхода дуть  к расходу природного газа меньше нижнего предела (2,8) возникает дефицит тепла в низкотемпературной зоне печи, покрываемый за счет увеличени  расхода электроэнергии.

При величине отношени  больше верхнего предела (3,8) возрастают затраты тепла на пр мое восстановление окислов железа .

На чертеже изображена схема осуш,ествлени  способа предлагаемой доменной плавки.

Подвод электроэнергии к расплавленному металлу 1 осуществл етс  от токоподвода 2 через углеродистую леш,адь 3, не имеющих пр мого электрического контакта с кожухом печи. Вторым электродом служат покрытые металлизованным гарнисажем холодильники 4 заплечиков и распара и металлизованна  щихта. Электрическа  энерги  преобразуетс  в тепловую на электросопротивлении коксовой насадки 5, частично заполненной расплавом.

Пример. Доменна  плавка с применением электроэнергии на печи № 5 объемом 212 м Серовского металлургического завода им. А. К. Серова.

Дл  проверки возможности нагрева коксовой насадки при пропускании через нее электрического тока провод т эксперимент на вагранке производительностью 3 т/ч в фасонночугунолитейном цехе ММК. Слой кокса и чушкового чугуна толщиной до 1,5 м за 85 мин нагрет от 1000 до 1400°С. При по влении жидкой фазы отмечают резкое падение сопротивлени  насадки и возрастание тока

При среднем диаметре доменной печи объемом 212 М 4 м и среднем рассто нии от металла до зоны плавлени  металлизованной шихты 3 м общее сопротивление зоны составл ет 4,810 Ом. (Удельное сопротивление зоны, заполненной коксом и щлаком, равно 0,2 Ом см). Вследствие малого сопротивлени  зоны нагрева (4,8-« ) дл  выбранной печи используют трансформатор с низким выходным напр жением 40-70 В мощностью 10000 кВА, выпускаемый промышленностью дл  установок электрошлакового переплава.

Дл  работы печи по предлагаемому способу используют существующее оборудование доменных цехов с дополнительной установкой трансформатора и токоподводов. Применение в качестве токоподводов внутри печи холодильников с металлизованной. щихтой и углеродистой лещади с металлом, обладающим низким электросопротивлением (примерно на два пор дка меньшим, чем сопротивление насадки), позвол ет

передать электроэнергию в коксовую насадку и практически без потерь на ее сопротивлении преобразовать в высокопотенциальное тепло. Используемые токоподводы имеютс  в каждой доменной печи, и в св зи с этим они не накладывают каких-либо ограничений на технологию доменной плавки (например, не исключают подачу окислительного газа в горн печи), а следовательно , позвол ют при малом расходе кокса реализовать все преимущества доменного процесса, например высокую степень использовани  восстановительной способности газа, большую производительность печи и другие.

При задувке доменной печи углеродистую лещадь и холодильники заплечиков закрывают слоем огнеупорного кирпича дл  защиты от разрушени . С целью получени  токопровод щего гарнисажа плавку начинают по доменной технологии, используемой в базовом варианте, т.е. без применени  электроэнергии с подачей нагретого до 1100-1200°Своздущно-кислородного

дуть  с вдуванием 100-149 чугуна природного газа. При плавке офлюсованного агломерата с содержанием железа 57% с вдуванием в горн 1300 м нагретого до 1200°С дуть  с содержанием кислорода 25% и подаче в горн 100 м природного газа расход кокса составл ет 420 кг/т чугуна , а выход влажного колошникового газа - 1980 чугуна. При этом производительность печи равна 560 т/сут.

Через мес ц работы печи после формировани  токопровод щего железистого гарнисажа на холодильниках заплечиков и вымывани  изолирующего сло  кирпичей на углеродистой лещади в коксовую насадку подают электроэнергию при минимальном напр жении (30 В) на вторичной обмотке трансформатора. Затем напр жение постепенно (ступен ми по 5 В) поднимают до оптимальных расходов 285-510 кВт-ч/т чугуна , однако без превышени  номинальной мощности трансформатора (10000 кВА). При этом отношение расходов дуть  к природному газу устанавливают в пределах (2,8-3,8):.

В таблице прииведены показатели работы доменной печи при различных способах плавки.

При плавке офлюсованной железорудной щихты, содержащей 50-58% железа; с вдуванием нагретого до 1000-1300°С воздушного дуть  с подачей 300-340 м/т чугуна природного газа расход кокса при предлагаемом способе уменьшаетс  по сравнению с базовым объектом в среднем на 63% (с 420 до 120-190 кг/т чугуна) при увеличении производительности печи по сравнению с базовым объектом на 3,6% (с 560 до 570-590 т/сут). При работе печи по предлагаемому способу экономи  расхода кокса на единицу затраченной электроэнергии имеет максимальное значение..

Таким образом, установленные пределы по расходу электроэнергии 285-510 кВт-ч/т

чугуна и соотношению расходов дуть  к природному газу (2,8-3,8): 1 соответствуют максимальному использованию электроэнергии в доменной плавке.

По известному способу расход кокса свинца снижен по сравнению с базовьм на 13 кг/т чугуна, т.е. на величину, максимальную из полученных при регулировании теплового состо ни  доменной печи. Расход злектроэнергии 44 кВт ч/т чугуна получен дл  синусоидального характера изменени  нагрева печи. Производительность увеличена пропорционально снижению выхода газа.

Claims (4)

1. СПОСОБ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ, включающий вдувание нагретого дутья и восстановительного газа в горн доменной печи и подвод электроэнергии, отличающийся тем, что, с целью снижения расхода кокса и увеличения производительности, электроэнергию вводят в количестве 285510 вКт-ч/т чугуна в коксовую насадку при соотношении объемных расходов воздушного дутья и природного газа (2,8-3,8):1.

   нина (53) 669.162.263.2(088.8) (56) 1. «Сталь», 1981, № 8, с. 11 — 16.
2. 2. «Сталь», 1970, № 4, с. 290—293.
3. 3. Патент СРР № 67480, кл. С 21 В 5/06, 1978.
4. 4. Авторское свидетельство СССР № 132651, кл. С 21 В 5/00, 1959.

   SU ...Л 154332