НАУКА•ТЕХНИКА•ПРОИЗВОДСТВО
41
УДК 669.162.261.3
ПОКАЗАТЕЛИ ИНТЕНСИВНОСТИ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ В ЗАДУВОЧНЫЙ ПЕРИОД РАБОТЫ ПЕЧИ ОБЪЕМОМ 2000 м3 ОАО «НЛМК» ПОСЛЕ КАПИТАЛЬНОГО РЕМОНТА II РАЗРЯДА
© Щеглов Эдуард Михайлович; Титов Владимир Николаевич, канд. техн. наук; Ивлева Любовь Серафимовна
ОАО «Новолипецкий металлургический комбинат». Россия, г. Липецк. E-mail: titov_vn@nlmk.ru Иноземцев Николай Степанович, канд. техн. наук;
Михайлов Валентин Геннадьевич, канд. техн. наук; Дудина Вера Анатольевна, канд. техн. наук
ФГБОУ ВПО «Липецкий государственный технический университет». Россия, г. Липецк Статья поступила 24.10.2013 г.
В качестве показателей интенсивности доменной плавки в задувочный период предложены: время проплавки шихты заполнения и интенсивность по суммарному углероду.
Ключевые слова- доменная печь; задувка печи; интенсивность плавки; задувочная шихта.
Практически на каждом заводе разработаны и опробованы свои, специфические, способы задувки доменных печей после капитальных ремонтов I и II разрядов, обеспечивающие прогрев футерованных конструкций и задувочных шихт, получение прогретых, подвижных продуктов плавки, ускоренное перемещение температурных полей на характерные для нормальной работы печи уровни. По технологии, разработанной и освоенной на Новолипецком металлургическом комбинате1, нижнюю часть печи до уровня 6-7 м выше оси воздушных фурм заполняют коксом без флюсов, а затем загружают кокс с конвертерным шлаком. С высоты 11-13 м от оси воздушных фурм объем печи до колошника заполняют рудными подачами. В таблице приведены количественные характеристики шихты заполнения доменной печи вместимостью 2000 м3 после капитального ремонта II разряда.
Расположение первых рудных подач в доменной печи определяют по уравнению1 Н = 11 -- 0,008(£д - 800) м от горизонта воздушных фурм, где £д - максимальная температура дутья (°С), которая может быть обеспечена при задувке печи по состоянию воздухонагревателя. При таком расположении задувочных шихт (коксовой и рудной) условия тепловой и восстановительной обработки уже первых рудных подач оказываются близкими к нормальному режиму: они находятся в температурном интервале 600-1200 °С в тече-
Характеристики «холостых» офлюсованных и рудных подач шихты заполнения доменной печи вместимостью 2000 м3 после капительного ремонта II разряда*
Подача
Параметры «холостая» с флюсом рудная 1-го объема заполнения
Состав подачи, т:
кокс 10 (Л 10 1/1 Г\
агломерат НЛМК стойленская руда 0 0 (Л 24,0 4,0 о с
марганцевая руда конвертерный шлак 0 1,35 (3,0)** 2,5 2,5
Состав шлака, %:
CaO 40,70 on d 43,20 /11 Q С.
S1O2 MgO Д 1 1 } 39,51 2,26 41,85 6,32
AÍ2O3 Основность CaO/S1O2 15,53 1,03 6,63 1,03
Выход чугуна, т/под 0,387 (0,751)** 17,821
Выход шлака, т/под 1,872 8,270
Удельный выход шлака, т/т 4,836 0,464
Рудная нагрузка с учетом флюса, т/т 0,135 (0,30)** 3,30
Расход кокса, т/т 25,840 (12,316)** 0,561
Объем подачи, м3 (с учетом 15% уминки) 18,0 (18,8)** 33,2
* Содержание кремния и железа в чугуне принято 3 и 92%
соответственно.
** В скобках расчетная величина на кокс «холостой» подачи,
загруженный выше распара.
1 Чернобривец Б.Ф., Капорулин В.В., Завидонский В.В. Практика доменного производства. М. : Металлургия, 1992. 109 с.
42
НАУКА • ТЕХНИКА • ПРОИЗВОДСТВО
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Время от начала задувки, ч
СР
н
СР
с
<
1210- [ 8- ' 6420В
Расход природного газа
Расход технологического кислорода
я* 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Время от начала задувки, ч
Рис. 1. Динамика изменения параметров комбинированного дутья в задувочный период
ние 3,5-4 ч. Поэтому рудная нагрузка при расчете рудных подач задувочной шихты принимается равной обычной при выплавке литейного чугуна - 3,2-3,5 т/т.
Важнейшим параметром газодинамического режима задувочного периода является общий перепад давления газа. Максимальный перепад давления «горячее дутье - колошниковый газ» определяют по массе шихтовых материалов, находящихся в печи выше уровня воздушных фурм.
Соотношение параметров комбинированного дутья после зажигания кокса определяют из расчета установления теоретической температуры горения на уровне 1700-1800 °С без обогащения дутья кислородом при максимальной температуре дутья и вдувании некоторого количества природного газа сразу же после начала циркуляции кокса у фурм. При подходе первых рудных подач в зону плавления (распар) теоретическую температуру горения повышают до 2050-2150 °С за счет обогащения дутья кислородом путем добавки технологического кислорода (рис. 1).
Для сравнительной оценки работы доменных печей в нормальном технологическом режиме используют удельные значения показателей интенсивности доменной плавки, такие как интенсивность по коксу (суммарному углероду), по руде и по дутью, время пребывания шихты в печи и другие2. В задувочный период работа печи отличается нестабильностью технологического режима, что
600 500 400 300 200 100 0
Количество сожженного кокса, т Количество загруженного кокса, т
7 13
Время от начала задувки, ч
17
Рис. 2. Изменение количества загруженного и сожженного кокса в задувочный период
является отражением нестационарности всех, без исключения, массо- и теплообменных процессов. Рассчитать показатели интенсивности по массе загружаемых материалов, особенно за период проплавки шихты заполнения, не представляется возможным. Например, масса проработанного в печи кокса (углерода) не соответствует его количеству, загруженному через колошник печи (рис. 2), особенно за период до подхода рудных подач в распар печи, по вполне понятным причинам.
Для оценки степени форсирования задувки печи в начальный период предлагаются два показателя: время проплавки шихты заполнения и интенсивность плавки за это время по количеству углерода, окисляемого на воздушных фурмах. Время проплавки тш определяют по соотношению
Тш = Сф/Сф, ч, (1)
где Сф, т - масса окисляемого на воздушных фурмах углерода кокса шихты заполнения, расположенной выше распара, имея в виду, что скорость возобновления массы верхней коксовой насадки неизмеримо меньше скорости продвижения материалов в шахте печи; С - средняя скорость окисления углерода кокса (т/ч) в период работы печи от начала подачи горячего дутья до момента достижения температуры колошникового газа 250-300 °С, вслед за чем обычно принимают меры к стабилизации, а затем и к уменьшению температуры колошника. Это время соизмеримо с временем проплавки шихты заполнения и составляет 15-20 ч. При вдувании дополнительного топлива в этот период учитывают кислород, расходуемый на окисление углерода вдуваемого топлива.
Массу окисляемого углерода кокса Сф определяют по уравнению
С -Ч
ш.з к ш.з
[С] + И-0,857 +
12
+ [Мп] • 0,218 + [ [Бе] • 0,214 + Ф • С02ф • — ]г,
(2)
где Кш.з - масса сухого кокса шихты заполнения,
2 Кортиков Г.В. Энциклопедический словарь-справочник по металлургии. Липецкое изд-во Госкомпечати РФ, 2000. С. 220-224.
3
НАУКА • ТЕХНИКА • ПРОИЗВОДСТВО 43
расположенного выше распара, т; Ск - содержание углерода в коксе, доли ед.; Чш.з - выход чугуна из шихты заполнения, выше оси воздушных фурм, т; [С], [Бе], [31], [Мп] - содержание элементов в литейном чугуне, доли ед.; Ф - расход сырых флюсов в шихте заполнения, т/т чугуна; СО2ф - содержание СО2 во флюсе, доли ед.; rd -степень прямого восстановления, доли ед.
Исследование работы доменных печей ОАО «НЛМК» в задувочный период1 показало, что при загрузке рудных подач шихты заполнения с отметки более 10 м выше оси воздушных фурм время прохождения рудными материалами зоны умеренных температур соизмеримо с этим показателем для условий работы печи в нормальном режиме. С учетом качества проплавляемой шихты величину ^ принимают в пределах 0,25-0,4.
Интенсивность доменной плавки по суммарному углероду (/ХС) за время проплавки шихты заполнения (тшз) определяют по уравнению
кс = Сш3 +уА'Т ■ 24> т/(м3 • ^ (3)
где Сд.т - масса углерода вдуваемого топлива, т; Vп - полезный объем доменной печи, м3.
Пример расчета показателей интенсивности приведен ниже. Исходные измеряемые
и заданные параметры работы печи в период от начала подачи горячего дутья на фурмы до момента достижения температуры колошникового газа 266 °С; это время равно 17 ч. Расход дутья, природного газа и технологического кислорода (О2 = 95%) 2175, 93,3 и 80 м3/мин соответственно. Масса кокса 600 т; выход чугуна из шихты заполнения 368 т. Содержание в чугуне С, и Мп 4,5; 3,0 и 2,0% соответственно. Расчетные показатели интенсивности доменной плавки: время проплавки шихты заполнения 15,65 ч; интенсивность по суммарному углероду 0,41 т/(м3-сут.).
На численные значения этих показателей наибольшее влияние оказывают параметры газодутьевого режима и восстановительных процессов, рудная нагрузка. Значения традиционных показателей интенсивности для приведенного примера таковы: время проработки объема шихты заполнения 26 ч; интенсивность доменной плавки за это время составила, т/(м3-сут.): 0,263 по коксу и 0,256 по суммарному углероду.
Заключение. Предложенные показатели интенсивности плавки в сравнении с традиционными более полно отражают ход доменного процесса и более точно характеризуют интенсивность плавки в раздувочный период работы печи.
INDICES OF BF SMELTING INTENSITY AT BLOWING-IN OF BF WITH VOLUME OF 2000 m3 OF JSC NLMK AFTER OVERHAUL OF CATEGORY II
© Shcheglov E.M.; Titov V.N., Cand. Sci. (Eng.); Ivleva L.S.; Inozemtsev N.S., Cand. Sci. (Eng.); Mikhaylov V.G., Cand. Sci. (Eng.); Dudina V.A., Cand. Sci. (Eng.)
As indices of the intensity of BF smelting in blowing-in period are offered: time of charge- filling melting and intensity on the total carbon.
Keywords: blast furnace; BF blowing-in; intensity of smelting; blowing-in charge.
ЭКСПРЕСС-ИНФОРМАЦИЯ
ВМЗ объявляет производственные итоги работы в 2013 г.
Выксунский металлургический завод (ОАО «ВМЗ», Нижегородская обл., входит в состав ЗАО «ОМК») в 2013 г. произвел 1,5 млн т труб различного сортамента, в том числе 797 тыс. т труб большого диаметра, 661 тыс. железнодорожных колес и 542
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.