УДК 669.162
ВЛИЯНИЕ КАЧЕСТВА ЖЕЛЕЗОРУДНОГО СЫРЬЯ И КОКСА НА ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ ДОМЕННЫХ ПЕЧЕЙ В УСЛОВИЯХ ОАО «НЛМК»
© Курунов Иван Филиппович, д-р техн. наук, проф.; Титов Владимир Николаевич, канд. техн. наук; Емельянов Вячеслав Леонидович; Логинов Алексей Михайлович; Басов Вадим Игоревич; Щеглов Эдуард Михайлович; Арзамасцев Александр Николаевич
ОАО «Новолипецкий металлургический комбинат». Россия, г. Липецк. E-mail: kurunov_if@nlmk.com
Статья поступила 18.11.2009 г.
Представлены результаты оценки влияния качества железорудного сырья и кокса на показатели работы доменных печей ОАО «НЛМК». Показано положительное влияние увеличения содержания окатышей в шихте, основности агломерата и содержания в нем фракции -5 мм на технико-экономические показатели доменной плавки. Анализ работы доменных печей на коксе с горячей прочностью СБК = 40^60% подтвердил качественное и количественное влияние этого показателя на производительность печи и на расход кокса, а также выявил зависимость этого влияния от интенсивности доменной плавки и от основности шлака.
Ключевые слова: доменная печь; доля окатышей; основность агломерата; горячая прочность кокса;, расход кокса; производительность; содержание фракции -5 мм.
Качество железорудного сырья и кокса является основным фактором, определяющим эффективность доменной плавки. Требования по качеству сырьевых материалов и кокса возрастают с увеличением объема доменных печей (ДП) и с переходом на вдувание пылеугольного топлива (ПУТ), особенно при увеличении его расхода свыше 100-130 кг/т чугуна. На Новолипецком металлургическом комбинате планируется освоение технологии доменной плавки с вдуванием ПУТ. С этой целью исследовали влияние на работу ДП качества применяемых агломерата (основности и содержания фракции 0-5 мм) и кокса (горячей прочности - CSR), а также доли окатышей в шихте.
Статистическую оценку влияния содержания фракции - 5 мм в «скиповом» агломерате на произво-
74,0-
♦ -авг. 08
&72,0- А - О о - сен. 08 А-май 08 дА
1 70,0- е ▲ ^ А---А
| 68,0-| 66,0 - ♦
•»1 S 0,64,0- с , -
62,0 1 ill
5 7 9 11 13 15 17 19 21 23
^^ »-авг. 08
о - сен. 08
♦ А-май 08
♦ А _____ — - ""* А
о А б
5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 Содержание фракции -5 мм в агломерате, %
Рис. 1. Влияние содержания фракции -5 мм в агломерате на производительность доменной печи (я) и на удельный расход скипового кокса (б)
Таблица 2. Уравнения статистических зависимостей производительности печи П и удельного расхода кокса К от содержания А-5 фракции -5 мм в агломерате
Таблица 1. Основные показатели работы ДП-6 в 2008 г.
Показатели Май Август Сентябрь
Производительность, т/(м2-сут) 68,9- -72,0 67,5- 70,5 67,3- 72,0
Расход кокса, кг/т 395- 404 398- 412 392- 410
Расход природного газа, м3/т 114- 122 104- 126 111- 123
Содержание Бе в шихте, % 58,26- 59,05 58,29- 59,09 58,19- 58,99
Общий перепад
давления (изб), 150- 158 144- 146 131- 141
кПА
Дутье:
расход, м3/мин 5430- 5560 5300- 5470 5150- 5430
содержание О2, % 29,4- 30,1 29,1- 30,2 28,9- 30,1
температура, °С гс;1 о/ 1154- 1179 П ТО 1151л гг 1166 1142- П ri 1161
И, % 0,560,010- 0,72 0,017 0,550,015- 0,65 0,017 0,510,012- 0,68 0,020
Давление под
колошником (изб), 201- 211 199- 212 201- 216
кПА
Месяц Уравнение Коэффициент аппроксимации R2
Май П = 71,294 - 0,0533А-5 0,1984
К = 393,95 + 0,7641А-5 0,2447
Август П = 71,967 - 0,3714А-5 0,1606
К = 382,86 + 3,2754А-5 0,4783
Сентябрь П = 74,014 - 0,5430А-5 0,2688
К = 385,87 + 1,5585А-5 0,1544
дительность печи и расход кокса выполнили с использованием среднесуточных показателей работы ДП-6 в мае, августе и сентябре 2008 г. за те сутки, в течение которых определяли ситовый состав «скипового» агломерата (табл. 1).
Производительность и расход кокса были приведены к одинаковым условиям работы печи с использованием метода пофакторного анализа. Из рассмотрения исключены сутки с простоями печи и с ее работой на тихом ходу. На рис. 1 представлены корреляционные поля, отражающие влияние содержания фракции -5 мм в агломерате на производительность ДП и расход кокса, а в табл. 2 — уравнения полученных статистических зависимостей.
Приведенные данные свидетельствуют о нестабильном влиянии содержания фракции -5 мм в агломерате на производительность печи и расход кокса. Более подробный анализ показал, что основным фактором, обусловливающим различное влияние фракции -5 мм в агломерате на показатели работы ДП, является характер радиального газораспределения. С увеличением центрального потока газа, следствием которого является снижение температуры периферийных газов, влияние содержания фракции -5 мм (коэффициенты регрессии в уравнениях, приведенные в табл. 2) на производительность ДП и на расход кокса уменьшается.
Изменения коэффициентов регрессии в уравнениях для производительности печи и расхода кокса при различных температурах периферийных газов приведены ниже:
Параметр
Температура периферии, °С Степень использования СО на периферии, % ДП, т/(м2-сут)" ДК, кг/т*
Май Август Сентябрь
394 506 486
49,1 46,8 48,3
-0,05 -0,37 -0,54
+0,8 +3,3 +1,6
* По отношению к содержанию фракции -5 мм, %.
Это связано с тем, что при усилении центрального потока газов шихтовые материалы эффективнее обрабатываются восстановительными газами, степень использования газа растет, и расходы углерода и тепла на прямое восстановление железа снижаются.
Влияние газораспределения на производительность печи носит экстремальный характер, что объясняется усилением газодинамической напряженности в печи при увеличении доли газов, проходящих через зону рудного гребня и осевую зону с усилением центрального потока газов. При этом влияние содержания фракции -5 мм в агломерате на производительность печи усиливается. При дальнейшем усилении центрального газового потока формируется центральная отдушина, способствующая снижению газодинамической напряженности и, как следствие, снижению влияния фракции -5 мм.
Влияние основности агломерата и доли окатышей в шихте. Снижение потребности в чугуне в IV кв. 2008 г. привело к снижению производительности до-
менных печей. В связи с избытком агломерата в этот период и для снижения себестоимости продукции печи были переведены на работу с использованием агломерата основностью Вагл = СаО^Ю2 = 1,0 и с полным выводом окатышей из состава шихты. Такое изменение основности привело к снижению температуры начала размягчения и плавления агломерата [1] и к перемещению вверх зоны когезии.
Согласно расчетным данным [2], снижение основности агломерата приводит к снижению температуры
□ дп-з
□ ДП-6
8 65-
60,32
58,86
65,06
435 430 425
£ 420 § 415
<
§ 410 405 400
433,1
□ дп-з
□ ДП-6
424,0
0-5% окатышей (В =1,00)
10-15% окатышей (В = 1,15)
15-20% окатышей (В = 1,23)
Рис. 2. Изменение производительности (я) и расхода кокса (б) в зависимости от изменения доли окатышей в шихте
66 л
-Р 644 62-| 60 -
О
5 580»
156-| 54-о си
С 5250 435
430
а
£ 420 *
□ м
§ 415 Й
64,43
□ ДП-З
□ ДП-6
0-5% окатышей
<В„=1Д5)
0-5% окатышей
(в =1,оо)
Рис. 3. Изменение производительности (я) и расхода кокса (б) в зависимости от изменения основности агломерата
75
70-
Е 60-
55
50
60,32
57,65
56,11
425
410
405
Таблица 3. Химический состав агломерата и температура начала и конца его размягчения
Компонент, параметр, Основность агломерата Вагл
1,23 1,15 1,00
Бе 58,21 58,35 59,73
БеО 13,06 12,99 16,07
ге2О3 MgO 1,64 68,92 1,57 67,47 1,41
SiO2 8,66 7,03 8,47 7,32 7,03 7,02
А12О3 МпО 0,14 0,67 0,10 0,68 0,10
Температура, °С:
начала размягчения 1228 1187 1089
конца размягчения 1292 1276 1238
Интервал размягчения, °С 64 89 148
начала размягчения и к увеличению его интервала (табл. 3).
В табл. 4 и 5 представлены результаты работы ДП-3 и ДП-6 на шихте с различной долей окатышей и с агломератом различной основности.
При уменьшении основности агломерата с пропорциональным уменьшением доли окатышей в шихте показатели работы печи ухудшались (рис. 2), что связано в первую очередь, с изменением металлургических свойств (температуры начала размягчения и его интервала) агломерата. Кроме того, вывод из шихты окатышей способствовал утолщению гарнисажа в нижней части шахты (из-за снижения «промывочного» эффекта от применения окатышей), что в совокупности с увеличением протяженности зоны плавления приво-
425,0
420,0 -
415,0
410,0
8 405,0
*
§ 400,0 -
е«
395,0
390,0
385,0
• СБЕ 548% -Линейный (СБЕ < А 48%) -- СБЕ > 48% Линейный (СБЕ > 48%)
▲
-- у = -1,3284* + 477,19 Е2= 0,3608
• у = -1,5749* + 479,14 Е2= 0,193 • • ▲ а
40,
0 42,0 44,0 46,0 48,0 50,0 52,0 54,0 56,0 58,0 СБЕ, %
♦ 51,02 ■ =1,03+1,05
А В™ >1,05 -Лкнейньш (Втл 51,02)
--Линейный (В _ =1,03+1,05) .... Линейный (Вт1 >1,05)
у = 10,063* + 7056,6 Е2= 0,215
7700 Л" 7600 -¡5 7500 | 7400-§ 7300 | 7200-
I'
7000 6900
40,0 42,0 44,0 46,0 48,0 50,0 52,0 54,0 56,0 58,0 СБЕ, %
Рис. 4. Влияние горячей прочности кокса на его удельный расход (я) и на производительность (б) на ДП-5
у = 18,578* + 6338,7 Е2= 0,3446
" А - "
..-■к у = 22,173* + 6064,9 . . -А Ъ Е2= 0,832
407,0
405,0
г 403,0
8
а 401,0
*
1 399,0
№
397,0
395,0
• СБЕ 548%
-Линейный 48 %)
А СБЕ >48% --Линейный {СБЕ >48%)
у = -0,414* + 421,55 Е2= 0,2527
у = -1,6452* + 478,3 Е2= 0,3768
45,0
47,0
49,0
51,0 СБЕ, %
53,0
55,0
57,0
8300 8200
е.
-р 8100 -В 8000 | 7900
§ 7800 -<
о
£ 7700
6
^ А
у = 38,802* + 5945,5 ■ Е2= 0,2664 А ^__
__• —--
___^—
у = 48,86* + 5450,9
--- ■ * Е2= 0,7805
>> ■ =1,оз+1,о5
-Линейный =1,03+1,05)
А >1,05
■ --Линейный (В^ >1,05)
45,0 47,0 49,0 51,0 53,0 55,0 57,0
СБЕ, %
Рис. 5. Влияние горячей прочности кокса на его удельный расход (я) и на производительность (б) на ДП-6
дило к повышению газодинамической напряженности и ухудшению показателей работы печи.
Снижение основности агломерата при постоянной доле окатышей в шихте также ухудшало показатели работы печи (рис. 3).
Сравнение показывает, что при основности агломерата 1,15 и
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.