Совершенствование технологии задувки агрегатов для выплавки чугуна

По мере развития мощностей по производству металла всё более обостряются вопросы экономии ресурсов и энергии в металлургии. Несовершенство технологий порождает, в частности, проблемы по утилизации образующихся отходов (табл. 1).

Таблица 1.

Источники образования и примерный удельный выход отходов.

Вид производства Вид отходов Удельный выход, кг/т продукции.

Агломерационный Шлам 30−60.

Пыль от газоочистки 20−50.

Шлам смывов и аспирационных систем 20−30.

Доменный Колошниковая пыль 15−90.

Доменный шлам 15−80.

Отсев: агломерата 80−150 окатышей 30−60.

Шлам: смывов и аспирационных систем 20−40 разливочных машин 5−10.

Сталеплавильный Шлам: мартеновский 5−25 конвертерный 15−30 электросталеплавильный 5−20.

Шлак: мартеновский 70−120 конвертерный 90−120 электросталеплавильный 60−100.

Графитная пыль миксерных отделений 0,2−0,4.

Отсев: извести (0−8 мм) 20−40 известняка (0−20 мм) 10−20.

Известковая пыль от газоочисток аспирационных систем 10−20.

Прокатный Окалина: первичных отстойников 20−40 вторичных отстойников 10−30.

Шлам нейтрализации 50−100.

Железный купорос 20−55.

Окалина и гранулят машин огневой зачитски металла 10−40.

Шлам газоочисток тех же машин 5−15.

Металлическая пыль 10−30.

Сварочный шлак 8−12.

Необходимо отметить высокую ценность железосодержащих отходов. Утилизация образующихся и уже накопленных отходов позволяет значительно снизить расход первичного сырья (табл.2).

Экономия первичных шихтовых материалов (кг) за счёт утилизации 1 т отходов.

Отходы концентра железная доменная марганц. известняк твёрдое производства т аглоруда железная руда РУДа аглотоплив о.

Колошниковая пыль 300 400 — 30 200 70.

Доменный шлам 450 300 — 30 180 40.

Окалина 1100 — - - ;

Сварочный — - 1000 — - шлак.

Конвертерный — - 250 — 750 шлак.

Доменная печь может частично решать эти проблемы, однако для этого необходимы большие затраты на подготовку материалов. Для процесса требуется окускованная железорудная шихта и кокс, хотя последние разработки дают возможность значительно снизить эту зависимость (например, вдувание пылеугольного топлива и железорудных материалов в доменную печь) /1/.

В дополнение к доменному процессу относительно недавно были разработаны технологии первого передела, которые не требуют затрат кокса в качестве восстановителя, — плавильно-восстановительные процессы /2/. Они дают, в конечном счёте, жидкий полуфабрикат для производства стали.

Плавильно-восстановительные процессы активно обсуждаются с точки зрения использования их на металлургических мини-заводах для производства металла. В таких агрегатах получается полуфабрикат, из которого можно выплавлять высококачественные стали. Разработка процессов бескоксового восстановления металлсодержащих материалов позволяет решать различные задачи, а именно: достижение технологической гибкости для того, чтобы даже при колеблющейся загрузке агрегатов и изменяющихся условиях в отношении исходных материалов обеспечить экономичное производствоиспользование дешёвых энергоносителей и восстановителейутилизация отходов различных производств с попутным получением требуемых продуктов, которыми могут являться не только металл, но и шлак, отходящие газы.

При производстве стали на базе железных доменная плавка имеет наибольшее значение, которое сохранит и в будущем. На основе жидкого чугуна, выплавленного в доменных печах, была разработана технологическая цепь производства стали, причём на отдельных этапах такой технологии хорошо согласованы между собой такие параметры, как производственная мощность, производительность и качество.

Начало кампании — задувка — доменной печи, определяет работу агрегата в течение всей кампании. Оптимальная технология позволяет выйти в кратчайшие сроки на рабочий режим при сохранении конструкций и оборудования печи. Задувка и раздувка относятся к периоду эксплуатации доменной печи, когда интенсивность плавки изменяют от минимальной до проектной путём постепенного наращивания основных технологических параметров: расхода дутья, его температуры, расхода дутьевых добавок, рудной нагрузки, давления под колошником.

Общепринятой оптимальной технологии проведения задувочного и раздувочного периодов на данный момент нет, так как существующие технологии имеют отдельные недостатки. Особенно это касается сверхмощных доменных печей.

Разработка технологии запуска промышленных агрегатов жид-кофазного восстановления также требует своего решения, так как имеется возможность использовать различные виды шихтовых мате-ралов. Необходимо отметить, что, несмотря на конструктивные различия печей, можно найти такие элементы технологий, которые можно использовать для запусков шахтного (доменная печь) и бесшахтного агрегатов (печь типа ИотеИ-). Поэтому разработка оптимальной технологии запуска чугуноплавильных агрегатов и взаимное использование элементов технологий работы шахтных и бесшахтных печей являются одним из основных направлений развития металлургических технологий.

Целью настоящей работы является разработка технологий задувки доменной печи и установки Яоте11, отвечающих современным требованиям и включающих последние достижения в области производства чугуна. Она содержит исследования существующих и разработку новой технологии задувки (запуска) чугуноплавильных агрегатов с применением современных методов управления ходом процесса. В рамках этой цели решалась задача о возможности взаимного применения элементов технологий получения чугуна в доменной печи и агрегате И. оте]^.

108 ВЫВОДЫ.

1. Проанализированы различные технологии задувок доменных печей различного объёма, включая сверхмощные (ДП № 5 АО «Северсталь» и ДП № 9 комбината «Криворожсталь»). Разработана перспективная технология задувки доменных печей с применением увлажнённого дутья при использовании в задувочной шихте марга-нецсодержащих материалов, что обеспечивает плавный нагрев незащищённой огнеупорной футеровки с исключением теплового удара, ровность хода печи в задувочный и раздувочный периоды, облегчение отработки первых продуктов плавки, постоянство химического состава чугуна по содержанию кремния и способствует интенсификации задувки. Предложена технология задувки чугуноплавильных агрегатов с использованием материалов, содержащих карбидообразующие элементы (Т1, Сг и др.), что даёт возможность форсировать ход задувки за счёт быстрого наведения защитного гарнисажа.

2. Предложены новые расчётные формулы для определения теоретической температуры горения кокса у фурм при задувке и по ходу задувочного периода для условий доменной печи. Показано, что изменением влажности дутья можно в широких пределах регулировать теоретическую температуру горения и обеспечивать необходимый температурный уровень в печи. Это позволяет получать хорошо прогретые первые продукты плавки при низком химическом нагреве чугуна.

3. Изучены существующие технологии пуска ПЖВ по опыту работы в течение 3 9- и 4 0-ой кампаний в 1997 г. На основании опыта работы доменных печей предложен ряд мер по улучшению работы агрегата ПЖВ за счёт конструктивных изменений печи. Создана расчётная методика по определению времени наведения жидкой шлаковой ванны. Предложена технология утилизации металлургических и бытовых отходов при задувке агрегата ПЖВ и доменной печи.

4. Обоснован выбор технологических параметров при задувке чугуноплавильных агрегатов. При этом при задувке доменной печи большого объёма ставится задача создания устойчивого гарнисажа и форсирование печи с целью скорейшего вывода агрегата на плановые показатели по производству чугуна и расходу кокса. При запуске агрегата ПЖВ основной целью ставится максимально быстрое наведение и прогрева жидкую шлаковую ванну с целью формирования устойчивого гарнисажа и вывода печи на оптимальные параметры по содержанию кислорода в дутье,.

5. Предложен новый критерий оценки хода задувки чугуноплавильных агрегатов, характеризующий шлаковый режим в заду-вочный период, — магнезиальный модуль (отношение глинозёма к магнезии А1203/Мд0) — показана его взаимосвязь с содержанием кремния в чугуне, определяющим величину теплового удара на кладку.

6. Предложены основные положения единой технологии запуска шахтных и бесшахтных печей для выплавки чугуна, учитывкаю-щие преимущества технологий задувки доменных печей и технологий запуска агрегата ПЖВ и обеспечивающие сокращение задувоч-ного и раздувочного периодов, с использованием современных методов управления процессом.