Патент на изобретение №2235788

(54) СПОСОБ ЗАДУВКИ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к черной металлургии, конкретно к задувке доменных печей после строительства и ремонтов 1 и 11 разрядов. Способ заключается в том, что в горн до уровня воздушных фурм загружают металлургический кокс, далее пековый кокс с содержанием серы менее 0,25% в количестве 1,156 V_зк, т, где V_з – объем заплечиков, м³, _к – насыпная масса металлургического кокса, т/м³, остальной объем печи заполняют задувочной шихтой с металлургическим коксом. С высоты Н=11-0,008(Т-800)м над уровнем воздушных фурм, где Т – температура, ° С, дутья в начальный период задувки, загружают шихту с постоянной рудной нагрузкой. Природный газ вдувают в количестве, обеспечивающем теоретическую температуру горения 1750-1800° С, концентрацию кислорода в дутье увеличивают с 21% до уровня, обеспечивающего теоретическую температуру горения 2000-2100° С. Использование изобретения обеспечивает сокращение прихода серы с топливом задувочной шихты. 1 з.п. ф-лы, 4 табл.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано для расчета задувочной шихты и разработки технологии задувка доменных печей после строительства, капитальных ремонтов первого и второго разрядов.

К основным технологическим приемам относят составление задувочной шихты и размещение ее в объеме доменной печи, а также дутьевой режим задувочного периода. При заполнении печи загружают обычно задувочную шихту, ступенчато повышая рудную нагрузку, чаще от 0,6 до 1,8. Дутьевой режим пускаемой печи характерен низкой температурой дутья (600-700 С после зажигания кокса), низким давлением и расходом дутья. Повышение параметров дутья производят медленно. Ввод углеводородных добавок, обогащение дутья кислородом, повышение давления на колошнике обычно обусловливают достижением стабильного теплового состояния, плавным сходом шихты и нормальной отработкой продуктов плавки, т.е. факторами, которые могут быть в достаточной мере оценены не ранее чем через двое суток от начала задувки.

В известных задувках принимаемые меры по снижению воздействия на окружающую среду (сокращение времени работы печи с выбросом газа через атмосферные клапаны колошника /см. таблицу 1/, сжигание газа, выходящего из чугунной летки для прогрева низа горна) остаются мало эффективными: выбросы загрязняют атмосферу помимо пыли, СО, СО₂, Н₂, Н₂О, СН₄, азота, также серой, цианистым водородом.

В нормально работающей печи до 50% органической серы кокса теряется до уровня фурм (1, Т.1, С.444). Содержание серы в фурменном газе печи, работающей без вдувания дополнительного топлива на коксе с исходным содержанием серы 0,7-0,78%, изменяясь по радиусу горна, составляет 0,4-1,0 г/м³, а колошниковом газе составляет 0,4 г/м³ (И.М.Галемин и др. О характере распределения серы в фурменной зоне доменной печи/ /Сталь. – 1966. – №11. – С.974).

^*) В расчетах принято: в первые часы задувки сера кокса /кроме сульфатной –2% от общей/ переходит в колошниковый газ.

Известен способ задувки доменной печи, в котором обеспечивают постепенное повышение температуры дутья до 700 С и рудной нагрузки от 0,5 до 3,0 т/т кокса, добавляют природный газ в зависимости от температуры колошникового газа причем рудную нагрузку и расход природного газа увеличивают соответственно на 0,01-0,15 т/т кокса и 0,05-0,2% природного газа на каждые 10% увеличения температуры колошникового газа в пределах 100-400 С (см. авт. св. СССР №519474, С 21 В 3/00, 1976).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при осуществлении известного способа относится то, что вдувание природного газа производится по прошествии 16 часов и более от начала задувки, когда температура колошникового газа начинает превышать 100 С, в шихте заполнения первого объема печи рудные нагрузки малы, выброс серы в атмосферу достаточно высок.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению является способ задувки доменной печи, включающий применение в верхней части шахты задувочной шихты с постоянной рудной нагрузкой, причем масса порции железорудных материалов составляет 0,85-0,95 от массы при нормальной работе печи, а первую порцию железорудных материалов размещают на высоте Н=11-0,008(Т-800)м над уровнем воздушных фурм, где Т – температура дутья, С, в начальный период задувки, природный газ вдувают в печь с момента задувки в количестве, обеспечивающем теоретическую температуру горения 1750-1800 С, а концентрацию кислорода в дутье повышают от 21% до уровня, обеспечивающего теоретическую температуру горения 2000-2100 С, после опускания первой порции железорудных материалов до распара (см. Б.Ф.Чернобривец, Л.В.Капорулин, В.Л.Завидонский. Практика доменного производства. – М.: Металлургия. – 1992. – С.40-56) – прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что выброс колошникового газа через атмосферные клапаны в первые часы задувки и горнового газа через трубы в чугунных летках (при таком способе прогрева низа горна) содержат значительные количества серы (см. таблицу 1) не всегда обеспечивается получение кондиционного по сере чугуна при возможных колебаниях основности шлака и состава чугуна.

Сущность изобретения состоит в сокращении прихода серы с топливом в задувочной шихте заполнения первого объема печи.

Технический результат – сокращение прихода серы с топливом задувочной шихты, размещенном между воздушными фурмами и колошником, сокращение расхода флюса, уменьшение выброса серы в атмосферу при работе с открытыми атмосферными клапанами на колошнике, уменьшение серы в чугуне.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе задувки доменной печи, включающем загрузку в горн металлургического кокса и в верхнюю часть шахты задувочной шихты с постоянной рудной нагрузкой, вдувание с момента задувки природного газа в количестве, обеспечивающем теоретическую температуру горения 1750-1800 С, размещение первой порции железорудных материалов на высоте Н=11-0,008(Т-800)м над уровнем воздушных фурм, где Т – температура дутья, С, в начальный период задувки, и после опускания первой порции железорудных материалов до распара повышение концентрации кислорода в дутье от 21% до уровня, обеспечивающего теоретическую температуру горения 2000-2100 С при массе порции железорудных, составляющей 0,85-0,95, при этом согласно изобретению горн до уровня воздушных фурм загружают металлургическим коксом, далее загружают пековый кокс в количестве М=1,156 V_зк, т, где V_з – объем заплечиков, м³, _к – насыпная масса металлургического кокса, т/м³, 1,156 – коэффициент, учитывающий уминку кокса в 13,5%, а в остальной объем печи загружают задувочную шихту с металлургическим коксом.

Другой особенностью способа является то, что в задувочной шихте применяют пековый кокс с содержанием серы не более 0,25%.

Пековый кокс имеет благоприятный для задувки показатель (см. Кокс пековый электродный. Технические условия. ГОСТ 3213-91):

Пековый кокс имеет высокую механическую прочность, высокую горячую прочность, низкую реакционную способность (таблица 2).

Реакционная способность (CRI), горячая прочность (CSR) коксов определены на установке итальянской фирмы RB Automasione. Указанные показатели пекового кокса соответствуют показателям лучшего в мире металлургического кокса из австралийских углей.

Возможность достижения заявленного технического результата подтверждает сравнение задувочной шихты печи объемом 3200 м³ НЛМК после ремонта первого разряда на металлургическом коксе согласно прототипу и по изобретению при одинаковом составе металлургического кокса и железорудных материалов (таблица 3).

Химический состав чугуна и шлака первых выпусков выполненной задувки на металлургическом коксе приведен в таблице 4.

Средневзвешенный состав чугуна (3,37% Si; 0,69% Mn; 0,023% S) первых четырех выпусков характеризует чугун из задувочной шихты без чугуна (около 370 т), находящегося в мертвом слое.

Сокращение прихода золы с пековым коксом и расхода флюса (конверторного шлака) позволяет увеличить массу железорудных материалов в шахте, сокращается приход серы с коксом на т чугуна из объема печи выше воздушных фурм. Допуская, что содержание серы в чугуне выше чугунных леток пропорционально приходу серы с коксом выше фурм, ожидаемое содержание серы в чугуне при задувочной шихте /II/

0,023% 6,31 кг/т чуг.:7,73 кг/т чуг.=0,0189%.

За 2 часа после задувки /I/ было сожжено около 29 т кокса, выброшено в атмосферу около 144 кг серы. При задувочной шихте /II/ выброс серы за первые 2 часа задувки будет в 2,6 раза меньше.

Формула изобретения

1. Способ задувки доменной печи, включающий загрузку в горн металлургического кокса и в верхнюю часть шахты задувочной шихты с постоянной рудной нагрузкой, вдувание с момента задувки природного газа в количестве, обеспечивающем теоретическую температуру горения 1750-1800° С, размещение первой порции железорудных материалов над уровнем воздушных фурм на высоте Н=11-0,008/Т-800/м, где Т – температура дутья, ° С, в начале задувки, и после опускания первой порции железорудных материалов до распара повышение концентрации кислорода в дутье от 21% до уровня, обеспечивающего теоретическую температуру горения 2000-2100° С, при массе порции железорудных материалов, составляющей 0,85-0,95 массы при нормальном ходе печи, отличающийся тем, что горн загружают металлургическим коксом до уровня воздушных фурм, далее загружают пековый кокс в количестве

М=1,156 V_зк, т,

где V_з – объем заплечиков, м³;

_к – насыпная масса металлургического кокса, т/м³;

1,156 – коэффициент, учитывающий уминку кокса в 13,5%,

а в остальной объем печи загружают задувочную шихту с металлургическим коксом.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют пековый кокс с содержанием серы не более 0,25%.