Патент на изобретение №2157413

(54) СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ЛИТЕЙНОГО ЧУГУНА В ДОМЕННОЙ ПЕЧИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано для регулирования шлакового режима доменных печей при производстве литейных чугунов. Способ выплавки литейного чугуна в доменной печи включает загрузку в печь железосодержащей шихты, состоящей из агломерата, окатышей, сырой руды, металлодобавок, топлива, флюсов, подачу дутья, проплавление материалов с получением чугуна и шлака, при этом железосодержащую шихту загружают в печь при соотношении в ней агломерата, окатышей и суммы сырой руды и металлодобавок, равном (2,0 -5,7) : (1,7 – 5,5) : 1,0 соответственно, при этом шихта содержит железа более 56%, полученный шлак имеет суммарную основность не более 1,2, а содержание кремния в чугуне до требуемых значений корректируют изменением теоретической температуры горения. При использовании изобретения снижается расход сухого скипового кокса и увеличивается производительность печи. 1 з.п.ф-лы, 2 табл. , 4 ил.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано для регулирования шлакового режима доменных печей при производстве литейных чугунов.

Известно изобретение, которое сокращает расход кокса за счет улучшения свойств шлака и ускорения процесса шлакообразования в доменных печах, работающих на 100% агломерата с содержанием железа 48-56, получаемого из железорудных компонентов с кислой пустой породой и магнезиальных флюсующих добавок (авт.свид. N 1328380, C 21 B 5/00 – аналог).

Работа доменных печей на таких шлаках сопровождается незначительным сокращением расхода кокса и повышением производительности.

Регулирование шлакового режима по данному способу заключается в поддержании содержания магнезии в агломерате на уровне, пропорциональном содержанию глинозема в доменном шлаке и обратно пропорциональном содержанию железа в агломерате. Указанный уровень содержания магнезии в агломерате определяют по зависимости между содержанием магнезии и железа в агломерате и содержанием глинозема в шлаке.

Наиболее близким по количеству совпадающих признаков и достигаемому техническому результату является способ выплавки литейного чугуна в доменной печи, который включает загрузку в печь топлива, флюсов, железосодержащей шихты, состоящей из агломерата, окатышей, сырой руды, металлодобавок, подачу дутья, проплавление материалов с получением чугуна и шлака (см. SU 1527269 A, C 21 B 5/02, 07.12.1989).

При уменьшении содержания FeO в агломерате расширяется температурный интервал его плавления, что приводит к снижению газопроницаемости зоны плавления шихты. Скомпенсировать ухудшение газопроницаемости зоны плавления железорудных материалов можно за счет уменьшения в шихте доли окатышей, расплавляющихся в более широком температурном интервале. При этом величина снижения доли окатышей в шихте зависит от основности агломерата. Данный процесс весьма сложен и не позволяет вести процесс с повышенным содержанием железа в доменной шихте.

Технической задачей изобретения является увеличение содержания железа в доменной шихте при выплавке литейных чугунов, снижение удельного расхода сухого скипового кокса и увеличение производительности печи.

Технический результат достигается тем, что способ выплавки литейного чугуна в доменной печи включает загрузку в печь топлива, флюсов, железосодержащей шихты, состоящей из агломерата, окатышей, сырой руды, металлодобавок, подачу дутья, проплавление материалов с получением чугуна и шлака, при этом, согласно изобретению, используют шихту с содержанием железа в ней более 56% и соотношением агломерата, окатышей и суммы сырой руды и металлодобавок, равным (2,0-5,7):(1,7 – 5,5):1,0 соответственно, при этом обеспечивают получение шлака с суммарной основностью не более 1,2 и корректируют содержание кремния в чугуне изменением теоретической температуры горения. Согласно изобретению, изменение теоретической температуры горения обеспечивают изменением влажности и температуры дутья.

Все верхние и нижние соотношения, а также содержание железа в шихте и суммарную основность выбраны экспериментальным путем.

На фиг.1 приведена зависимость содержания серы в шлаке от выхода шлака;
на фиг. 2 – зависимость коэффициента распределения серы между шлаком и чугуном от выхода шлака;
на фиг.3 – зависимость содержания серы в чугуне от выхода шлака;
на фиг.4 – зависимость содержания серы в чугуне от суммарной основности шлака.

Для решения технической задачи изобретения в течение 1998 года проведено несколько сравнительных периодов выплавки литейного чугуна с различным содержанием железа в доменной шихте. В качестве железосодержащих материалов доменной шихте использовались следующие материалы:
– агломерат собственной аглофабрики;
– окатыши Михайловского или Лебединского ГОКов;
– руда доменная Михайловского ГОКа;.

– металлодобавка, состоящая из привозной чугунной стружки, собственных металлоконцентрата и скрапа.

В качестве топлива использовалась в основном смесь коксов Московского КГЗ и Кемеровского КХЗ. Набор железосодержащей части шихты осуществлялся при помощи вагон-весов. Загрузка доменной печи производилась пятискиповыми подачами по системе . В каждой подаче железосодержащие материалы находились в заданном соотношении. Содержание железа в доменной шихте в разных периодах изменялось за счет изменения соотношения железосодержащих материалов в подаче.

В табл. 1 приведены примеры практической реализации выплавки литейного чугуна на ДП-2 АК “Тулачермет” при различных соотношениях железосодержащих материалов.

Сравнительные периоды выплавки литейного чугуна показали, что повышение содержания железа в доменной шихте улучшает технико-экономические показатели доменной плавки.

Для определения влияния содержания железа в доменной шихте на конкретные показатели доменной плавки литейного чугуна выбраны два наиболее представительных и близких периода, основные показатели которых представлены в табл. 2.

Сравнение периодов показывает, что увеличение содержания железа в доменной шихте на 9,4% за счет сокращения расхода сырой доменной руды и увеличения содержания железа в агломерате позволило снизить расход сухого скипового кокса на 80 кг/т чуг. или на 12,8% и увеличить производительность печи на 118 т/сут. или на 11,2%. При этом выход шлака сократился на 213 кг/т чуг. или на 54,7%.

Работа на “богатой” шихте (период 2) дала улучшение использования химической энергии газа. Содержание CO₂ в колошниковом газе увеличилось на 1,14% и в целом степень использования газа увеличилась на 7,1%.

Кроме того, во 2 периоде улучшилась обессеривающая способность шлака – коэффициент распределения серы L_s увеличился в 1,84 раза, содержание серы в чугуне снизилось на 0,003%, а в шлаке возросло на 0,589%. Проведенный статистический анализ по двум периодам показал, что получаемые результаты не случайны. Существует четкая взаимосвязь между выходом шлака и содержанием серы в нем (фиг. 1). Коэффициент корреляции составил 0,89. Установлена также тесная связь между коэффициентом распределения серы L_s и выходом шлака (фиг. 2) – коэффициент корреляции составил – 0,79. Отрицательный знак коэффициентов корреляции указывает на то, что с уменьшением выхода шлака использование его обессеривающей способности улучшается, а содержание серы в шлаке увеличивается.

Установлена достоверная связь (уровень вероятности > 99%) между выходом шлака и содержанием серы в чугуне (фиг. 3) – коэффициент корреляции составил 0,47. Положительный знак коэффициента корреляции указывает на то, что с уменьшением выхода шлака (или другим словом, чем богаче шихта) содержание серы в чугуне уменьшается.

Этот факт объясняется тем, что с увеличением содержания железа в шихте снижается приход серы с коксом и железорудным сырьем (агломерат, руда Михайловская), а также улучшается обессеривающая способность шлака.

Установлена достоверная связь (уровень вероятности >99%) между суммарной основностью и содержанием серы в чугуне при различном содержании железа в шихте (периоды 1 и 2).

Для 1 периода коэффициент корреляции составил 0,62, уравнение регрессии – [S]= 0,172-0,128 RO/SiO₂.

Для 2 периода коэффициент корреляции составил 0,69, уравнение регрессии – [S]=0,092 -0,06 RO/SiO₂.

Уравнение регрессии (фиг.4) показывают, что при высоком содержании железа в шихте (период 2) влияние суммарной основности шлака на содержание серы в чугуне существенно ниже, чем при низком содержании железа в шихте (период 1).

Полученные результаты статистического анализа говорят о том, что “богатая” шихта позволяет плавить литейный чугун на более низкой основности шлака и при этом получать кондиционный (по сере) чугун.

Рассчитанный по И.С.Туликову равновесный коэффициент распределения серы между шлаком и чугуном в периоде 2 увеличился, а степень достижения равновесия по сере в шлаке возросла существенно и составила более 100% (Куликов И. С. , Десульфурация чугуна. Металлургиздат, 1962, с 58-60, 110, 182, 249, 277).

Полученный результат подтверждает лучшее использование обессеривающей способности шлака. А также указывает на то, что при выплавке чугуна из “богатой” шихты распределение серы между чугуном и шлаком определяется другим равновесием, чем при выплавке из “бедной” шихты.

По И. С. Куликову в качестве другого равновесного окислительного потенциала, определяющего распределение серы между чугуном и шлаком, можно принять окислительный потенциал кремния чугуна по сравнению с кремнеземом шлака.

Заявляемое изобретение позволяет улучшить технико-экономические показатели доменного процесса.

Увеличение содержания железа в доменной шихте при выплавке литейного чугуна марок Л1 и Л2 привело к снижению удельного расхода сухого скипового кокса и увеличению производительности печи.

Экономия расхода кокса при уменьшении выхода шлака на 100 кг/т чугуна составила 37,6 кг/т чуг., увеличение производительности печи – 55,4 т/сут.

При увеличении содержания железа в доменной шихте улучшилось использование химической энергии газа.

С уменьшением выхода шлака улучшается обессеривающая способность шлака, снижается содержание серы в чугуне, что позволяет снижать суммарную основность шлака.

С увеличением содержания железа в доменной шихте снижается влияние суммарной основности шлака на содержание серы в чугуне.

С увеличением содержания железа в доменной шихте степень достижения равновесия по сере в шламе повышается, а распределение серы между чугуном и шлаком определяется равновесным окислительным потенциалом кремния чугуна по сравнению с кремнеземом шлака.

Формула изобретения

1. Способ выплавки литейного чугуна в доменной печи, включающий загрузку в печь топлива, флюсов, железосодержащей шихты, состоящей из агломерата, окатышей, сырой руды, металлодобавок, подачу дутья, проплавление материалов с получением чугуна и шлака, отличающийся тем, что используют шихту с содержанием железа в ней более 56% и соотношением агломерата, окатышей и суммы сырой руды и металлодобавок, равным (2,0-5,7) : (1,7-5,5) : 1,0 соответственно, при этом обеспечивают получение шлака с суммарной основностью не более 1,2 и корректируют содержание кремния в чугуне изменением теоретической температуры горения.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что изменение теоретической температуры горения обеспечивают изменением влажности и температуры дутья.

РИСУНКИ

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 18.06.2001

Номер и год публикации бюллетеня: 1-2003

Извещение опубликовано: 10.01.2003