Патент на изобретение №2171846

(54) СПОСОБ ВЕДЕНИЯ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к выплавке чугуна в доменной печи. Способ доменной плавки включает подачу в доменную печь шихтовых материалов, вдувание в печь обогащенного кислородом, увлажненного и нагретого дутья, измерение и регулирование его расхода, подачу в печь дополнительного топлива через фурмы в горн печи, а также подачу в печь кокса. Расход дополнительного топлива устанавливают по зависимости V = (ZМ-К)/+, где V – удельный расход дополнительного топлива, м³/т чугуна; К – удельный расход кокса, кг/т чугуна; М – удельный расход железорудной части шихты, кг/т чугуна; Z – коэффициент, равный 1,5 – 2,2; – коэффициент, характеризующий количество кислорода, связанного с Fе в виде оксидов FеО и Fе₂О₃; – величина выхода оксида углерода СО из 1 м³ дополнительного топлива, равная 1,077 м³/м³; – величина выхода водорода Н₂ из 1 м³ дополнительного топлива, равная 2,06 м³/м³. При использовании изобретения обеспечивается снижение расхода дополнительного топлива при минимальном расходе кокса и максимальной производительности печи. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к черной металлургии, конкретнее к выплавке чугуна в доменной печи.

Наиболее близким по технической сущности является способ ведения доменной плавки, включающий подачу в доменную печь шихтовых материалов, вдувание в печь обогащенного кислородом, увлажненного и нагретого дутья, измерение и регулирование его расхода, подачу в печь кокса, а также дополнительного топлива через фурмы в горн печи.

В процессе ведения доменной лавки определяют массу углерода, замененного дополнительным топливом. При этом определяют фактическое соотношение Fe/C и сравнивают его с заданным значением, равным 1,6 – 2,3 кг/кг. В случае, если разница между ними превышает показатель “К”, находящийся в пределах 0,005 – 0,015, производят корректировку массы кокса в подаче, изменение которого определяют из следующего соотношения:

где К – величина коррекции массы кокса в подаче, кг;
Fe – содержание Fe в шихтовых материалах, кг/подача;
Z – заданное соотношение Fe/C;
C_к – количество углерода, поступающего в печь с коксом и замененного топливной добавкой, кг/подача;
C – содержание углерода в коксе с коррекцией по влаге, доля массы;
m_c – масса углерода, замененного топливной добавкой, кг/подача;
m_к – количество кокса в подаче, которое загружается в доменную печь в данный момент, кг
/см. патент РФ N 2017826, кл. C 21 B 5/00, 1994/.

Недостатком известного способа является перерасход дополнительного топлива в виде природного газа. Это объясняется тем, что расход дополнительного топлива устанавливают без учета соответствия количества связанного кислорода в виде FeO и Fe₂O₃ с необходимым количеством газов-восстановителей CO и H₂.

Технический эффект при использовании изобретения заключается в снижении расхода дополнительного топлива при минимальном расходе кокса и максимальной производительности доменной печи.

Указанный технический эффект достигают тем, что способ ведения доменной плавки включает подачу в доменную печь шихтовых материалов, вдувание в печь обогащенного кислородом, увлажненного и нагретого дутья, измерение и регулирование его расхода, подачу в печь дополнительного топлива через фурмы в горн печи, а также подачу в печь кокса.

Расход дополнительного топлива устанавливают по соотношению
V = (ZM-K)/(+);
где V – удельный расход дополнительного топлива, м³/т чугуна;
K – удельный расход кокса, кг/т чугуна;
M – удельный расход железорудной части шихты, кг/т чугуна;
Z – коэффициент, равный 1,5 – 2,2;
– коэффициент, характеризующий количество кислорода, связанного с железом в виде оксидов FeO и Fe₂O₃.

При этом = 0,01 (0,222FeO + 0,300Fe₂O₃);
где FeO и Fe₂O₃ – содержание оксидов железа в железорудной части доменной шихты, мас.%:
0,222; 0,300 – стехиометрические коэффициенты перерасчета оксидов железа в кислород;
0,01 – коэффициент перерасчета процентов в доли;
и – величины выхода соответственно CO и H₂ из дополнительного топлива, равные 1,077 и 2,06 м³/м³.

В качестве дополнительного топлива используют природный газ, и/или твердое, и/или жидкое топливо.

Снижение расхода дополнительного топлива будет происходить потому, что количество образующихся газов-восстановителей соответствует количеству кислорода, связанного железом в железорудной части шихты. При этом количество газов, образующихся в горне печи, будет соответствовать оптимальным параметрам газодинамического режима доменной плавки.

Анализ научно-технической и патентной литературы показывает отсутствие совпадения отличительных признаков заявляемого способа с признаками известных технических решений. На основании этого делается вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию “изобретательский уровень”.

Ниже дан вариант осуществления изобретения, не исключающий другие варианты в пределах формулы изобретения.

Способ ведения доменной плавки осуществляется следующим образом.

Пример. В процессе ведения доменной плавки в печь подают шихтовые материалы, вдувают в печь обогащенное кислородом, увлажненное и нагретое дутье, измеряют и регулируют его расход, подают в печь дополнительное топливо через муфты в горн печи, а также подают в печь кокс. В общем случае в качестве дополнительного топлива используют природный газ, твердое топливо или жидкое топливо.

Железорудная часть шихты состоит из 100-процентного агломерата следующего химического состава, мас.%: Fe_общ. = 58,33; FeO = 8,5; Fe₂O₃ = 73,86; CaO = 8,14; SiO₂ = 6,79; MgO = 1,81; Al₂O₃ = 0,67; Mn = 0,23.

В печи выплавляют чугун следующего химического состава, мас.%: Si = 0,62; Mn = 0,15; P = 0,08; S = 0,020; Fe = 94,63,
В процессе выплавки чугуна расход дополнительного топлива устанавливают по соотношению:
V = (ZM-K)/(+);
где V – удельный расход дополнительного топлива, м³/т чугуна;
K – удельный расход кокса, кг/т чугуна;
M – удельный расход железорудной части шихты, кг/т чугуна;
Z – коэффициент, равный 1,5 – 2,2;
– величина выхода оксида углерода CO из 1 м³ дополнительного топлива, равная 1,077, м³/м³;
– величина выхода водорода H₂ из 1 м³ дополнительного топлива, равная 2,06 м³/м³;
– коэффициент, характеризующий количество кислорода, связанного с железом в виде оксидов FeO и Fe₂O₃;
при этом = 0,01 (0,222FeO + 0,300Fe₂O₃):
где FeO и Fe₂O₃ – содержание оксидов железа в железорудной части доменной шихты, мас.%:
0,222; 0,300 – стехиометрические коэффициенты перерасчета оксидов железа в кислород;
0,01 – коэффициент перерасчета процентов в доли.

В процессе выплавки чугуна количество образующихся газов-восстановителей соответствует количеству кислорода, связанного железом в железорудной части шихты. При этом количество газов, образующихся в горне печи, будет соответствовать оптимальным параметрам газодинамического режима доменной плавки.

В таблице приведены примеры осуществления способа с различными технологическими параметрами.

В первом примере вследствие несоответствия технологических параметров процесса необходимым значениям происходит увеличение расходов кокса при снижении производительности доменной печи, а также увеличение расхода дополнительного топлива.

В пятом примере вследствие несоответствия технологических параметров процесса необходимым значениям не обеспечивается снижение расходов кокса, при этом происходит снижение производительности доменной печи, а также увеличение расхода дополнительного топлива.

В оптимальных примерах 2-4 вследствие необходимых значений технологических параметров обеспечивается снижение расходов кокса и дополнительного топлива при одновременном увеличении производительности доменной печи.

Формула изобретения

1. Способ ведения доменной плавки, включающий подачу в доменную печь шихтовых материалов, вдувание в печь обогащенного кислородом, увлажненного и нагретого дутья, измерение и регулирование его расхода, подачу в печь дополнительного топлива через фурмы в горн печи, а также подачу в печь кокса, отличающийся тем, что расход дополнительного топлива устанавливают по соотношению
V = (ZM-K)/(+);
где V – удельный расход дополнительного топлива, м³/т чугуна;
K – удельный расход кокса, кг/т чугуна;
M – удельный расход железорудной части шихты, кг/т чугуна;
Z – коэффициент, равный 1,5 – 2,2;
– величина выхода оксида углерода CO из 1 м³ дополнительного топлива, равная 1,077, м³/м³;
– величина выхода водорода H₂ из 1 м³ дополнительного топлива, равная 2,06, м³/м³;
– коэффициент, характеризующий количество кислорода, связанного с железом в виде оксидов FeO и Fe₂O₃, при этом = 0,01 (0,222 FeO + 0,300 Fe₂O₃), где FeO и Fe₂O₃ – содержание оксидов железа в железорудной части доменной шихты, мас.%; 0,222; 0,300 – стехиометрические коэффициенты перерасчета оксидов железа в кислород; 0,01 – коэффициент пересчета процентов в доли.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве дополнительного топлива используют природный газ и/или твердое и/или жидкое топливо.

РИСУНКИ