CC BY
65
МЕТАЛЛУРГИЯ ЧЕРНЫХ, ЦВЕТНЫХ И РЕДКИХ МЕТАЛЛОВ. ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО
УДК 669.162.16
Сибагатуллин С.К., Харченко А.С., Полинов А.А., СеменюкМ.А., Бегинюк В.А.
РЕЗУЛЬТАТЫ СОВМЕСТНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ДОМЕННОЙ ПЕЧИ КОКСОВОГО ОРЕШКА С ОДНОВРЕМЕННЫМ УЛУЧШЕНИЕМ КАЧЕСТВА СКИПОВОГО КОКСА
Применение коксового орешка в шихте доменной печи является одним из направлений снижения удельного расхода кокса [1-3]. В ОАО «ММК» это изучали в 1998 году, применяя в шихте коксовую фракцию 40-25 мм [4]. В 2009 году расширили ис-пользование с переходом на орешек крупностью 25-10 мм. Он имел следующий ситовый состав, %: фракция, мм +25 17,5-25 15-17,5 12-15 10-12
содержание, % 18,8 73,5 5,1 2,2 0,5
Пониженная крупность коксового орешка по сравнению с металлургическим коксом может приводить к ухудшению дренажа продуктов плавки в горне печи. Оценили изменение характеризующих его показателей на доменных печах № 4, 9, 10, оборудованных однотрактовыми загрузочными устройствами лоткового типа.
Использовали два типа показателей дренажной способности. Первый характеризует фильтрацию продуктов плавки через слой кокса в период их накопления в горне доменной печи. В это время изменение ряда показателей во второй половине межвыпус-кового периода относительно первой зависит от проницаемости коксовой насадки.
В качестве показателей этого типа использовали:
- нижний перепад давления газов;
- коэффициент сопротивления шихты движения газов для нижней части печи;
- длительность срабатывания шихговыхматериалов. Второй тип характеризует сформировавшиеся
продукты плавки. К показателям дренажной способности данного типа отнесли:
- вязкость шлака;
- количество шлака, остающегося в горне после выпуска;
- скорость выпуска чугуна;
- содержание кремния в чугуне;
- температура чугуна.
Основные показатели работы доменной печи № 9
По результатам исследования на доменной печи № 9 были выделены следующие периоды: без использования орешка (I), с расждованием его 400 кг в подачу (II) и 1000 кг (III).
В первом и втором периодах загружали кокс коксохимического производства ОАО «ММК». В третьем его полностью заменили кемеровским.
В табл. 1 представлены показатели качества кокса.
Показатель истираемости кокса М10 уменьшился в третьем периоде относительно базового на 6,1% отн. Реационная способность СЮ и горячая прочность С8Я увеличились на 25,2 и 2,6% отн. соответственно.
Печь работала, используя 25-30% неофлюсован-ных окатышей ССГПО при содержании железа в шихте 57,4-58,3%.
Основные технологические показатели работы печи представлены в табл. 2.
Коэффициент замены кокса коксовым орешком после приведения второго и третьего периодов к условиям базового составил 0,89 кг/кг.
Изменение нижнего перепада давления газов
В табл. 3 приведены значения нижнего перепада давления.
Из табл. 3 видно, что в период, когда не производилась загрузка коксового орешка, отношение АРНН/АРНК составляло 0,996. С добавлением в шихту коксового орешка в количестве 400 кг в подачу это отношение повысилось до 1. Стабилизация в межвы-пусковом периоде свидетельствовала об улучшении дренажной способности кокса в горне доменной печи. Увеличение коксового орешка до 1000 кг в подачу сопровождалось понижением отношения до 0,990. Это уменьшение произошло вследствие различного изменения интенсивности по дутью в первой и второй половинахмежвыпускового периода.
Из рис. 1 видно, что с введением в шихту коксового орешка в количестве 400 кг в подачу нижний перепад давления повысился относительно базового периода с 95 до 102 кПа. С последующим увеличением до 1000 кг он повысился до 103 кПа. Использование орешка с одновременным улучшением кокса позволило вести плавку с повышенным нижним перепадом давления при достаточно ровном сжде шихты.
Таблица 1
Технический анализ, прочностные показатели и реакционная способность кокса, %
Периоды А" V" Б" М10 М 25 СИ СБР
I 3,59 12,16 1,19 0,661 8,52 85,58 25,04 56,48
II 3,64 12,28 1,32 0,682 8,66 85,64 26,37 55,51
III 4,42 11,34 1,06 0,450 8,0 84,98 31,97 57,93
Таблица 2
Основные показатели работы доменной печи № 9
Наименование показателей Периоды
I II III
Расход коксового орешка (сухого), кг/г чугуна 0 10,9 26,9
Удельный расход кокса (сухого, скипового), кг/т чугуна:
фактический 452,3 444,0 415,5
приведенный 452,3 442,7 428,3
П роизведит ельносг ь, т/сут:
факт ическая 4542 4810 4736
приведенная 4542 4867 4709
Расход, м3/г чугуна:
дутья 1114 1115 1084
природного газа 97,4 104,8 106,1
Удельный расход всего топлива, кг/г чугуна: 523,3 531,2 519,7
фактический (кокс, природный газ, коксовый орешек) 452,3 454,9 442,2
втсмчиспесумма кокса и коксового орешка при веденный 452,3 453,6 455,2
Расход сырьевых материалов, кг/г чугуна 1660 1670 1686
Инт енси вност ь ход а, т/м3 сут:
по руде 3,744 3,988 3,963
по суммарному углероду 0,867 0,922 0,894
Рудная нагрузка, т/г кокса 3,588 3,660 3,928
Содержание железа в шихте, % 58,31 57,97 57,43
Содержание в чугуне, %: Б1 0,72 0,72 0,71
Мп 0,29 0,33 0,32
Б 0,023 0,020 0,020
С 4,675 4,670 4,742
Содержание в шлаке, %: БЮ2 36,3 35,5 36,1
М2О3 12,7 13,0 12,9
СаО 36,3 36,4 35,9
МдО 9,4 9,9 9,7
Б 0,882 0,913 0,855
Таблица 3
Нижний перепад давления газов
Наименование показателей Периоды
I II III
Величина нижнего перепад а давления, кПа: от конца предьщущего выпуска к середине межвыпускового периода ДРнн 94,09 101,14 103,68
от середины межвыпускового периода к началу следующего выпуска ДРнк 94,43 101,15 104,69
Отношение ДРнн/ДРНК 0,996 1 0,990
106
104
102
100
98
96
94
92
* к ■ А
\ Ґ
Г ■и- ш -в- ■ и- -я- ■яг * г* ■і.
* <§>
накопление выпуск
____________И ит ерв ал цикла, %_________
■ Безкогсового орешка
■ 1000 кг коксового орешка в подачу
“400 кг коксового орешка в подачу
Рис. 1. Изменение нижнего перепада давления в цикле при накоплении и выпуске жидких продуктов плавки: 3 и О - закрытие и открытие чугунной летки
Изменение коэффициента сопротивления шихты для нижней части печи
Определили коэффициент сопротивления шихты по формуле Стефановича МА. [5].
^шн -
(2хР -АР )хДР
_____Д______^_______I
V;
(1)
где Рд - давление горячего дутья, кПа; АРн -нижний перепад давления газов, кПа; Уд -расход холодного дутья, м3/м3-мин. В табл. 4 приведены значения коэффициента сопротивления шихты.
Из табл. 4 видно, что в период, когда не производилась загрузка коксового орешка, отношение ^шнЛшнк составляло 0,986. Во втором периоде это отношение повысилось до 1. Стабилизация его в межвыпусковом периоде свидетельствует об улучшении фильтрации жидких продуктов плавки в горне печи. В третьем периоде относительно первого отношение коэффициентов сопротивления шихты увеличилось до 0,987. В последнем периоде получили некоторое улучшение дренажной способности горна относительно первого периода.
Из рис. 2 видно, что в базовом периоде коэффициент сопротивления шихты составил 17025. Во втором и третьем он возрос на 5,6 и 13,1% соответственно. Но это увеличение оказалась допустимым для ровного схода шихты.
Длительность срабатывания шихтовых материалов
В первой половине межвыпускового периода шихтовые материалы загружались интенсивнее, чем во второй (табл. 5).
В периодах I и II отношение Атн/Атк составило 0,975. Разность Атк - Атн была равной 3 с. В третьем периоде это отношение увеличилось до 0,976, а разность уменьшилась до 2 с. Из этого следует, что фильтрация чугуна и шлака через слой кокса в третьем периоде улучшилась. В периоде 1 шихтовые материалы загружались с частотой 1 мин 55 с. С введением в шихту коксового орешка в количестве 400 кг в подачу и последующим доведением его до 1000 кг в подачу скорость загрузки шихтовых мате-риаловувеличилась на 0,87%.
Подвижность шлака
Оценили вязкость шлака (^ш) по степе -ни приближения фактического коэффициента распределения серы между чугуном и шлаком к равновесной величине [6], используя формулу
2,08 -
1§лш = К X------------------^ -1,
0,87
(2)
где К - коэффициент, учитывающий условия работы печи; ^^ - степень приближения фактического коэффициента распределения серы между чугуном и шлаком к равновесной величине, определяемая по формуле
лт =-*■ х100,
•Т т о ’
(3)
где Ц,Ь° - фактический и равновесный коэффициенты распределения серы, последний определяется по формуле И.С. Куликова [6]. Расчет дал следующие результаты:
период I II III
расчетная вязкость шлака, Па-с 0,49 0,47 0,51
В базовом периоде показатель подвижности шлака составил 0,49 Па-с.
С введением в шихту доменной печи коксового орешка в количестве 400 кг в подачу показатель подвижности шлака свидетельствовал об улучшении фильтрации жидких продуктов плавки через слой кокса. При доведении рас ж да орешка до 1000 кг в подачу показатель повысился до 0,51 Па-с, но, несмотря на это, происждило улучшение дренажной способности горна.
Количество шлака, остающегося в горне после выпуска
Определили количество остающегося в печи шлака [7] по формулам:
AV = AV =
2 2 2 ^ _ ЧVI _ ст
(4)
(5)
где су, ст, см - среднеквадратические отклонения числа ковшей шлака по выпускам, продолжительности цикла (мин), числа взятых за цикл подач соответственно; qvт - среднее количество шлака, образующегося в печи за одну минуту, в ковшах; qVN - среднее количество шлака, образующегося из одной подачи, в ковшах; 1,25 - коэффициент перевода среднеквадратического отклонения в абсолютное (среднеарифметическое).
Результаты представили в табл. 6.
В первом периоде количество остающегося в печи шлака составило 0,468 ковша. Во втором и третьем оно уменьшились до 0,270 и 0,266 ковшей соответственно. Это свидетельствует об улучшении дренажной способности горна.
Характеристики чугуна
В качестве таковых использовали скорость выпуска чугуна (табл. 7), содержание кремния в чугуне (табл. 8) и его температуру (табл. 9).
^ I ®
■©■ т <п ^ о н ^ о а.
19800
19300
18800
18300
17800
17300
16800
16300
л ■ д- -А А- •А,
Гг А -А' А * -А
Я ш- • ■ ■- ш -ш
ҐІ
<3° Д*
накопление в ыпуск
Интервал цикла, %
— Без кокссвсгосрешка — ——400 кгксксоюго срешкав пэдачу
■ 1000 кгксксоюго орешкавпсдачу
Рис. 2. Коэффициент сопротивления шихты в цикле при накоплении и выпуске продуктов плавки:
3 и О - закрытие и открытие чугунной летки
Таблица 4 Коэффициенты сопротивления шихты
Наименование показателей Периоды
I II III
Величина коэффициента сопротивления ших-ты в нижней части печи: от конца предьщущего выпуска к середи-не межвыпускового периода Ашнн 16840 18036 19203
от середины межвыпускового периода к началу следующего выпуска АШНк 17076 18042 19457
ОТ НОШеНИе Ашнн /Ашнк 0,986 1 0,987
Таблица 5
Длительность срабатывания шихтовых материалов
Наименование показателей Периоды
I II III
Длительность срабатывания шихтовых материалов, с: от конца предьщущего выпуска к середине межвыпускового периода Дтн 111 109 110
от середины межвыпускового периода к началу следующего выпуска Дтк 114 112 112
Отношение Дтн /Дтк 0,975 0,975 0,976
Дтк - Дтн 3 3 2
Таблица 6 Количество остающегося в печи шлака
Наименование показателей Период ы
I II III
Количество остающегося в печи шлака, ковши: вычисленного по ф-ле (4) (ДУ1) 0,490 0,270 0,286
тоже по ф-ле (5) (ДУ2) 0,446 0,270 0,246
Среднеарифметическое между ДУт и ДУ2 (ДУ) 0,468 0,270 0,266
Таблица 7
Скорость выпуска чугуна по леткам
Наименование показателя Периоды
I II III
Скорость выпуска чугуна, т/мин: из легки № 1 (VI) 6,05 6,14 6,18
из легки № 2 (У2) 6,12 6,06 6,53
Средневзвешенное между Ут и У2 6,10 6,11 6,30
Таблица 8
Содержание Si в чугуне по леткам
Наименование показателя Периоды
I II III
Содержание Б1 в чугуне, %: летка № 1 (ЭИ) 0,737 0,708 0,710
летка № 2 (Б2) 0,701 0,721 0,742
Отношение Би/БЬ 1,052 0,983 0,956
Средневзвешенное между Би и Б12 0,711 0,712 0,713
Таблица 9
Температура чугуна по леткам
Наименование показателя Периоды
I II III
Температура чугуна, °С:
поступающего из легки № 1 (Т1) 1480 1476 1488
тоже из легки № 2 (Т2) 1483 1473 1459
Средневзвешенное между Т1 И Т2 1482 1475 1485
Из табл. 7 видно, что в первом периоде скорость выпуска чугуна была равной 6,10 т/мин. При доведении орешка до 1000 кг в подачу она возросла до 6,30 т/мин. Таким образом, в третьем периоде дренажная способность кокса в горне была наилучшей.
Из табл. 8 видно, что в периоде I среднее содержание кремния составило 0,711%. С введением в шихту коксового орешка в количестве 400 кг в подачу и последующим доведении его до 1000 кг в подачу среднее содержание 81 увеличилось до 0,712 и 0,713 соответственно. Отношение Б^/Б^ в третьем периоде было ближе к единице, чем в базовом. Из этого следует, что дренажная способность горна в третьем периоде улучшилась.
Из табл. 9 видно, что в третьем периоде относительно первого температура чугуна повысилась с 1482 до 1485°С. По этому показателю видно, что в последнем периоде фильтрация жидких продуктов плавки в слое кокса улучшилась.
Заключение
Выявлено, что при загрузке в доменную печь, оборудованную бесконусным загрузочным устройством, кокса фракции 25-10 мм в количестве 26,9 кг/т чугуна с одновременным улучшением качества кокса по показателям М10, СЫ и СБЯ фильтрация жидких
продуктов плавки через слой кокса соответствовала
требованиям. Коэффициент замены кокса косовым
орешком составил 0,89 кг/кг.
Список литературы
1. Ярошевский С.Л., Ноздрачев В.А., Кузнецов А.М. Эффективность применения коксового орешка в доменной плавке // Металл и литье Украины. 2000. № 5. С. 9-13.
2. Ярошевский С.Л. Эффективностьтехнопогии доменной плавки при использовании в шихте коксового орешка // Сталь. 2006. № 3. С. 2-6.
3. Работа доменных печей с использованием кокса мелких фракций / Никитин Л.Д., Марьясов М.Ф., Горбачев В.П., Бугаев С.Ф., Денисов Ю.М. // Металлург. 1999. № 1. С. 38-39.
4. Оценка влияния на доменную плавку кокса фракции менее 40 мм / Сысоев Н.П., Сибагагуллин С.К., Кропотов В.К., Вейн-ский В.В, Терентьев В.Л., Ташлинцев В.П. // Труды V Между -нар. конгресса доменщиков. Днепропетровск: Пороги, 1999. С. 216-218.
5. Стефанович М.А. Анализ хода доменного процесса. Свердловск: Мегаллургиздаг, 1960. 284 с.
6. Металлургия чугуна / Вегман Е.Ф., Жеребин Б.Н., Похвиснев А.Н. и др. М.: Академия, 2004. 774 с.
7. Кропотов В.К. Оценка дренажной способности кокса в горне доменных печей // Производство чугуна: межвуз. сборник. Магнитогорск: МГМИ, 1987. С. 109-119.
List of literature
1. Yaroshevsky S.L, Nozdrachyov VA., Kyznetsov A.M. An efficiency of a coke nut use in a blast furnace smelting // Metal l and casting of Ukrainia. 2000. № 5. P. 9 - 13.
2. Yaroshevsky S.l. An efficiency of a blast furnace smelting technology while using coke nut in a burden // Steel. 2006. № 3. P. 2- 6.
3. The work of blast furnaces using small fractions coke / Nikitin L.D., Maiyasov M.F., Gorbachyov V.P., Bugaev S.F., Denisov Y.M. // Metallurg. 1999. № 1. P. 38-39.
4. An influence evaluation of a coke fraction not less than 40 mm on a blast furnace smelting / Sysoev N.P., Sibagatullin S.K., Kropo-tov V.K., Veinsky V.V., Terentyev V.L., Tashlintsev V.P. // The works of the fifth International Congress of blast iron makers. Dnepropetrovsk: Porogi, 1999. P. 216-218.
5. Stefanovich M.A. The operation analysis of the blast furnace process. Sverdlovsk: Metallurgizdat, 1960. 284 p.
6. Metallurgy of Iron / Vegman E.F., Zherebin B.N., Pokhvisnev A.N., Yusfin Y.S. M.: Akademiya, 2004. 774 p.
7. Kropotov V.K., An evaluation of a drainage capacity of coke in a hearth of blast furnaces // Production of iron: Mezhvuzovsky sbornik. Magnitogorsk MSMI, 1987. P. 109-119.
УДК 621.746.33
Вдовин КН., Феоктистов Н.А.
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШЛАКОВЫХ ЧАШ
Стальные изделия применяются в различных процессах металлургической отрасли в условиях повышенных температур. Одно из таких изделий - шлаковая чаша объёмом 16 м3, являющаяся одним из видов сменного оборудования, без которого невозможно представить цикл любого металлургического предприятия.
Шлаковая чаша предназначена для приёма жидкого
шлака из плавильного агрегата и транспортировки его на шлаковые отвалы. В силу того, что шлаковая чаша работает при высоких переменных температурах и подвергается действию больших нагрузок, к ней предъявляются высокие требования по механическим свойствам.
Технология изготовления чаши представлена на рис. 1.
