СПОСОБ ПРОМЫВКИ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ
BLAST FURNACE WASHING METHOD

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству.
2
2
3
Известен способ промывки доменной печи, включающий периодическое введение в состав загружаемой шихты промывочных добавок, выпуск из печи по леткам чугуна и доменного шлака. По весу выпускаемого из леток доменного шлака за период 30-40 выпусков определяют величину неравномерности выпуска шлака по всем леткам и при достижении величины неравномерности в пределах 10-50% в загружаемую шихту вводят промывочную добавку в виде шлака, содержащего железо, кремний и марганец, и конвертерного шлака. Количество шлака, содержащего Fe, Si, Mn, устанавливают по зависимости M=K*ψ*P, где M - количество шлака, содержащего Fe, Si, Mn, кг/т чугуна; ψ - величина неравномерности выпускаемого доменного шлака по всем леткам, %; P - удельный выход доменного шлака по всем леткам за 30-40 выпусков, кг/т чугуна; K - эмпирический коэффициент, характеризующий физико-химические закономерности шлакообразования в доменной печи, равный 0,0067-0,0074, 1/%. Количество конвертерного шлака N устанавливают в пределах N=(0,5-1,05)*М. Шлак, включающий Fe, Si, Mn, содержит, мас.%: Mn=17-19; СаО=21-23; MgO=7-8; SiO=46-48; AlO=3,5-3,6; FeO=1,7-1,8; S=0,20-0,24 [Патент RU 2206622, МПК C21B 3/00, 2003].
Недостатком данного способа является то, что шлак указанного в известном изобретении состава, содержащий Fe, Si и Mn, как правило, является продуктом, образующимся при выплавке силикомарганца, и, соответственно, может содержать до 3,0% щелочных компонентов, внесение которых в доменную печь с промывочным материалом негативно влияет на прочность кокса и способствует увеличению образования коксовой мелочи в процессе восстановительно-тепловой обработки, существенно снижает «моющий» эффект используемых шлаков и ухудшает технико-экономические показатели доменной плавки в целом, в том числе вызывает повышение удельного расхода кокса.
2
2
3
Известен также способ промывки горна доменной печи, включающий загрузку в печь промывочного компонента доменной шихты, отличающийся тем, что в качестве промывочного компонента шихты используют брикеты, со следующими соотношениями содержащихся в них элементов и оксидов C:Fe=0,05…0,15, Mn:Fe=0,03…0,2, CaO:SiO=0,6…1,2, MgO:AlO=0,2…0,61, причем загрузку брикетов ведут в периферийную область колошника, ограниченную радиусами 0,85…0,5 радиуса колошника [Патент RU 2238329, МПК C21B 3/00, 2004].
Недостатки известного способа обусловлены использованием брикетов в качестве промывочного материала. К настоящему времени применяемые технологии холодного брикетирования не позволяют получить брикеты с характеристиками горячей прочности, соответствующими технологическим требованиям доменного производства. Низкая прочность брикетов в горячем состоянии приводит к их интенсивному разрушению в процессе восстановительно-тепловой обработки, образованию и выносу большого количества мелкодисперсной пыли, ухудшению газопроницаемости сухой зоны доменной печи и, соответственно, к снижению эффективности использования этого компонента для промывки горна, а как следствие, к снижению производительности и увеличению удельного расхода кокса.
2
3
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ промывки горна доменной печи, включающий дозирование, загрузку и распределение промывочного материала, проплавку его совместно с железорудными материалами и коксом, изменение состава дутья в период промывки, выдачу продуктов плавки, при этом в качестве промывочного материала используют смесь из железной руды, конвертерного шлака и сталеплавильного скрапа, загрузку смеси осуществляют в промежуточную кольцевую зону колошника, расположенную на расстоянии не менее 0,12-0,25 радиуса от стен и оси печи, а при выпуске продуктов плавки увлажняют дутье паром до содержания в нем HO в пределах 24-36 г/м [RU 2343199, МПК C21B 3/00, 2009].
Недостатком способа является то, что в нем не определяется необходимая масса промывочной смеси, а расплав, образующийся из загружаемой промывочной смеси, несмотря на удовлетворительную очистку промываемых зон печи от продуктов разрушения кокса («коксового мусора»), недостаточно эффективно воздействует на вязкие известковые образования, что ухудшает газопроницаемость и дренажную способность коксовой насадки и зоны малоподвижных материалов в доменной печи.
Технический результат изобретения - повышение производительности доменной печи и снижение удельного расхода кокса за счет эффективной очистки коксовой насадки и зоны малоподвижных материалов в доменной печи от продуктов разрушения кокса («коксового мусора») и тугоплавкого остатка (тугоплавкие шлаки и флюсовые включения), снижающих газопроницаемость и дренажную способность указанных зон доменной печи.
2
2
2
Указанный технический результат достигается тем, что в способе промывки доменной печи, включающем дозирование, загрузку рабочих и промывочных порций шихтовых материалов, распределение их на колошнике при помощи бесконусного загрузочного устройства, проплавку шихты и выдачу продуктов плавки, согласно изобретению в качестве промывочной порции шихтовых материалов загружают смесь агломерата, окатышей, кусковой железной руды и конвертерного шлака, в которой содержание SiO составляет 2,4-4,4 содержания SiO в рабочей железорудной порции, содержание MnO составляет 0,3-2,0 содержания MnO в рабочей железорудной порции, а основность (CaO/SiO) составляет 0,12-0,5 основности шихтовых материалов в рабочей железорудной порции, при этом массу промывочной порции определяют по формуле:
<mrow><msub><mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"><mi>m</mi></mstyle><mrow><mi>п</mi><mi>р</mi><mi>п</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"><mi>m</mi></mstyle><mrow><mi>ж</mi><mi>р</mi><mi>п</mi></mrow></msub><mo>⋅</mo><msub><mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"><mi>n</mi></mstyle><mrow><mi>з</mi><mi>п</mi><mi>р</mi></mrow></msub></mrow><mrow><msub><mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"><mi>k</mi></mstyle><mrow><mi>з</mi><mi>п</mi><mi>р</mi></mrow></msub><mo>⋅</mo><msub><mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"><mi>n</mi></mstyle><mrow><mi>max</mi></mrow></msub></mrow></mfrac></mrow>
,
где
прп
m - масса промывочной порции, т;
жрп
m - масса рабочей железорудной порции, т;
зпр
зпр
k - численный коэффициент, учитывающий особенности программы распределения промывочных порций (k=0,8-1,2);
max
n - максимальное количество угловых положений лотка бесконусного загрузочного устройства, которое может быть задействовано для распределения рабочих порций;
зпр
n - количество угловых положений лотка бесконусного загрузочного устройства, задействуемых для распределения промывочной порции.
Сущность способа заключается в формировании промывочной смеси материалов с широким варьированием промывочной способности в зависимости от технологического состояния и характера «замусоренности» горна доменной печи путем изменения состава смеси и массы промывочных порций с учетом требуемой области промывки.
Направленность промывок заключается в периодической загрузке в доменную печь смеси материалов определенного состава, образующих расплав, способный на технологически достижимом уровне растворить зависший на слое кокса тугоплавкий остаток и «коксовый мусор». Промывка позволяет повысить газопроницаемость коксовой насадки, уменьшить степень загромождения горна, повысить расход дутья и поддерживать заданное значение нижнего перепада давления в доменной печи. Промывочные порции загружают на колошнике в кольцевую зону заданной ширины. Эта зона может быть смещена к периферии или к оси печи при необходимости смыва настыли или в случае загромождения центра печи, соответственно.
2
2
Экспериментально установлено, что при соотношениях SiO, MnO и основности (CaO/SiO) в рабочих и промывочных порциях, выходящих за пределы диапазонов 2,4-4,4, 0,3-2,0 и 0,12-0,5 соответственно, снижается моющая способность промывочной порции, увеличивается количество не растворившегося тугоплавкого остатка на коксовой насадке в доменной печи и, как следствие, ухудшается газопроницаемость шихтовых материалов.
Также, экспериментально установлено, что при загрузке промывочных порций шихтовых материалов в количестве, определяемом по формуле:
<mrow><msub><mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"><mi>m</mi></mstyle><mrow><mi>п</mi><mi>р</mi><mi>п</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"><mi>m</mi></mstyle><mrow><mi>ж</mi><mi>р</mi><mi>п</mi></mrow></msub><mo>⋅</mo><msub><mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"><mi>n</mi></mstyle><mrow><mi>з</mi><mi>п</mi><mi>р</mi></mrow></msub></mrow><mrow><msub><mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"><mi>k</mi></mstyle><mrow><mi>з</mi><mi>п</mi><mi>р</mi></mrow></msub><mo>⋅</mo><msub><mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"><mi>n</mi></mstyle><mrow><mi>max</mi></mrow></msub></mrow></mfrac></mrow>
,
они концентрируется в тех зонах доменной печи, которые необходимо очистить. Это способствует нормализации хода доменной плавки за счет растворения тугоплавкого остатка и «коксового мусора».
Пример реализации способа.
3
Промышленные испытания заявляемого способа проводились на доменной печи объемом 2700 м, оснащенной бесконусным загрузочным устройством (БЗУ).
зпр
Для очистки горна доменной печи и столба малоподвижных материалов от «коксового мусора» и тугоплавкого остатка загрузка промывочных порций осуществлялась концентрированно в три приосевые кольцевые зоны печи, то есть, для распределения этих порций использовалось три угловых положения лотка БЗУ (n=3).
жрп
max
прп
зпр
Масса рабочих железорудных порций в период испытаний составляла m=54,0 т. Рабочие железорудные порции состояли из 35,0 т агломерата, 17,82 т окатышей, 0,54 т железной руды и 0,64 т конвертерного шлака. Для распределения рабочих порций в системе управления БЗУ доменной печи предусмотрено 10 угловых положений, то есть n=10. Масса промывочной порции (m), при k=0,97 составила:
В соответствии с указанными в предлагаемом способе соотношениями оксидов (в том числе, основности) в промывочных и рабочих железорудных порциях массы компонентов промывочной порции составили: агломерата - 2,5 т, окатышей Костомукшского ГОКа - 4,0 т, руды Михайловского ГОКа - 10,0 т, конвертерного шлака - 0,5 т.
Соответствующие фактические соотношения оксидов (в том числе, основности) в промывочной и рабочей железорудной порциях приведены в таблице 1.
Таблица 1
Соотношения оксидов в промывочной и рабочей железорудной порциях в период промывки
Показатель
Вид порции
Отношение показателей в промывочной и рабочей железорудной порции
Промывочная
Рабочая железорудная
Содержание SiO<sub>2</sub>, %
17,74
5,25
3,38
Содержание MnO, %
0,11
0,23
0,48
Основность (CaO/SiO<sub>2</sub>)
0,22
1,18
0,19
Общая продолжительность промывки составила 32 часа.
3
Проведенная по заявляемому способу промывка доменной печи объемом 2700 м позволила улучшить технико-экономические показатели работы агрегата. Основные параметры работы доменной печи в периоды до (базовый) и после (опытный) проведения промывки приведены в таблице 2.
Таким образом, использование предлагаемого способа промывки доменной печи позволяет снизить расход кокса и повысить производительность доменной печи.
Таблица 2
Технико-экономические показатели работы доменной печи до и после промывки, проведенной по заявляемому способу
Параметр
Базовый период
Опытный период
Производство, т/сутки
5924
6051
КИПО
0,456
0,446
Расход металлошихты, кг/т чугуна
1606
1596
Расход кокса, кг/т чугуна
440
437
Содержание Fe в шихте, %
59,66
59,90
Содержание окатышей в шихте, %
32,8
33,0
Степень использования СО, %
46,76
47,52
Расход дутья, м<sup>3</sup>/мин
4953
5182
Теоретическая температура горения,°C
2157
2141
Перепад общий, кгс/см<sup>2</sup>
1,74
1,70
Перепад верхний, кгс/см<sup>2</sup>
0,39
0,42
Перепад нижний, кгс/см<sup>2</sup>
1,35
1,28
Рудная нагрузка, т/т
3,75
3,84