RU2268947C2 - Method of blast-furnace smelting - Google Patents

Abstract

FIELD: ferrous metallurgy; blast-furnace process.

SUBSTANCE: proposed method includes loading coke, iron-ore materials and coal through furnace top; loading is performed at different feed of iron-ore materials and coke increasing the mass of coke feed from minimum permissible magnitude determined from the following relationship: MF≥MF_base·C_base(C_base-C·C_repl), where MF and MF_base are mass of coke feed in modes of replacement of coke by coal and in base mode, t; C_base is specific consumption of coke in base mode, kg/t of cast iron; C is amount of coal fed for replacement of coke, kg/t of cast iron; C_repl is coefficient of replacement of coke by coal, kg/kg to maximum magnitude of coke feed when smooth operation and better operational parameters of furnace are obtained. Coal is mixed with iron-ore materials in each feed at weight ratio more than 6.0 of iron-ore materials to 1 ton of coal.

EFFECT: reduced consumption of coke; increased output of furnace.

1 ex

Description

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к доменному производству, а именно к способам замены части кокса каменным углем.The invention relates to the field of ferrous metallurgy, in particular to blast furnace production, and in particular to methods of replacing part of coke with coal.

Известен способ доменной плавки, включающий загрузку через колошник подач, состоящих из кокса, рудной части шихты и каменного угля при заданном массовом отношении угля к коксу, при этом загрузку подач с каменным углем производят с периодом от времени пребывания шихты в печи до величины произведения времени пребывания шихты в печи на отношение насыпных весов кокса и угля [1].A known method of blast furnace smelting, including loading through the top of the feeds consisting of coke, ore part of the charge and coal for a given mass ratio of coal to coke, while feeding feeds with coal is carried out with a period from the time the charge is in the furnace to the product of the residence time charge in the furnace on the ratio of bulk weights of coke and coal [1].

Недостатком известного способа доменной плавки является расстройство хода доменной печи из-за ухудшения газопропускной способности зоны жидкопластического состояния (зоны "когезии") при замене кокса углем. В зависимости от последовательности набора материалов на большой конус и опускания их в печь различают несколько способов (порядков) загрузки: совместная подача (циклическая загрузка), раздельная подача и расщепленная подача [2, с.187-189]. В настоящее время на доменных печах применяют циклическую систему загрузки, например 3ААКК4↓2ККАА↓ и т.д., т.е. слой кокса в столбе шихты образуется из двух скипов кокса. При замене части кокса углем уменьшается толщина коксовых слоев и соответственно площадь коксовых "окон" в зоне размягчения материалов. При этом загрузка угля не прибавляет площади "окон", так как уголь при повышении температуры растрескивается и дает много мелочи, которая в смеси с размягченными материалами непроницаема для газа. Это приводит к увеличению газодинамического напряжения в указанной зоне и соответствующему ухудшению условий газораспределения в печи, которые способствуют повышению затрат тепла и топлива, а также снижению производительности печи.The disadvantage of this method of blast furnace smelting is the disruption of the blast furnace due to the deterioration of the gas transmission capacity of the zone of the liquid plastic state (zone of "cohesion") when replacing coke with coal. Depending on the sequence of collection of materials on a large cone and lowering them into the furnace, several loading methods (orders) are distinguished: joint feeding (cyclic loading), separate feeding and split feeding [2, p.187-189]. Currently, a blast furnace is used in blast furnaces, for example, 3ААКК4 ↓ 2ККАА ↓, etc., i.e. the coke layer in the charge column is formed from two skips of coke. When replacing a part of coke with coal, the thickness of coke layers decreases and, accordingly, the area of coke “windows” in the softening zone of materials. At the same time, the loading of coal does not add to the area of the “windows”, since coal cracks when the temperature rises and gives a lot of fines, which, when mixed with softened materials, are impermeable to gas. This leads to an increase in gas-dynamic stress in the specified zone and a corresponding deterioration in the gas distribution conditions in the furnace, which contribute to an increase in heat and fuel costs, as well as a decrease in furnace productivity.

Ставится задача снизить расход кокса и увеличить производительность доменной плавки при замене максимально возможной части кокса углем путем установления рациональных параметров загрузки, которые обеспечат повышение газопроницаемости не только в слоях железорудных материалов, с которыми смешивают уголь, а и в зоне их размягчения с улучшением таким образом газораспределения и тепло-массообмена в печи.The goal is to reduce the coke consumption and increase the productivity of blast furnace smelting when replacing the maximum possible part of coke with coal by setting rational loading parameters that will increase gas permeability not only in the layers of iron ore materials with which coal is mixed, but also in the zone of their softening, thereby improving gas distribution and heat and mass transfer in the furnace.

Поставленная задача решается следующим образом.The problem is solved as follows.

В отличие от известного способа доменной плавки с загрузкой через колошник подач, состоящих из кокса, железорудных материалов и каменного угля, в предлагаемом способе предварительно печь переводят на загрузку раздельными подачами железорудных материалов и кокса с увеличением массы коксовой подачи от минимально допустимой величины, определяемой из соотношения: МП≥МП_Б·К_Б/(К_Б-У·КЗ), где МП, МП_Б - масса коксовой подачи соответственно в режимах с заменой кокса углем и в базовом, т; К_Б - удельный расход кокса в базовом режиме, кг/т чугуна; У - количество поданного угля на замену кокса, кг/т чугуна; КЗ - коэффициент замени кокса углем, кг/кг; до максимальной величины коксовой подачи, при которой достигается ровный ход и лучшие показатели работы печи; при этом уголь смешивают с железорудными материалами в каждой подаче в соотношении более 6 т железорудных материалов на 1 т угля.In contrast to the known method of blast-furnace smelting with feeding feeds consisting of coke, iron ore materials and coal in the furnace top, in the proposed method, the furnace is preliminarily transferred to loading by separate feeds of iron ore materials and coke with an increase in the mass of coke feed from the minimum allowable value determined from the ratio : MP≥MP _B · K _B / (K _B -U · KZ), where MP, MP _B are the mass of coke feed, respectively, in the regimes with the replacement of coke with coal and in the base, t; K _B - specific consumption of coke in the basic mode, kg / t of pig iron; Y is the amount of coal supplied to replace coke, kg / t of pig iron; KZ - coefficient to replace coke with coal, kg / kg; up to the maximum value of coke feed, at which an even course and the best performance of the furnace are achieved; while coal is mixed with iron ore materials in each feed in a ratio of more than 6 tons of iron ore materials per 1 ton of coal.

Между существенными отличительными признаками изобретения и достигаемым техническим результатом имеется следующая причинно-следственная связь.Between the essential distinguishing features of the invention and the achieved technical result there is the following causal relationship.

Перевод доменной печи на систему загрузки, при которой можно увеличивать массу кокса в подачу, с определением минимально допустимой величины подачи при снижении удельного расхода кокса за счет его замены углем, а также предварительное смешивание угля с железорудными материалами в определенном весовом соотношении, способствует ровному ходу печи при больших расходах угля.The transfer of the blast furnace to the loading system, in which it is possible to increase the mass of coke in the feed, with the determination of the minimum allowable feed when reducing the specific consumption of coke by replacing it with coal, as well as preliminary mixing of coal with iron ore materials in a certain weight ratio, contributes to the smooth running of the furnace at high coal consumption.

Таким образом, существенные отличительные признаки заявляемого способа обеспечивают достижение технического результата, заключающегося в ровном ходе печи при больших расходах угля. Потребительский результат выразится в повышении производительности печи и снижении расхода кокса.Thus, the significant distinguishing features of the proposed method ensure the achievement of the technical result, which consists in the smooth running of the furnace at high coal consumption. The consumer result will be expressed in increasing the productivity of the furnace and reducing the consumption of coke.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

На колошник доменной печи загружают железорудные материалы, кокс, уголь флюсы. В горн доменной печи подают через воздушные фурмы комбинированное дутье. Из горна выпускают жидкие продукты плавки - чугун и шлак. С циклической системы загрузки, например 4KААK↓AAKK↓, печь переводят на раздельную подачу, например ААА↓ККК↓, АААА↓КККК↓, АААА↓ККК↓ и т.д. По формуле: МП≥МП_Б·К_Б/(К_Б-У·КЗ), где МП, МП_Б - масса коксовой подачи соответственно в режимах с заменой кокса углем и в базовом, т; К_Б - удельный расход кокса в базовом режиме, кг/т чугуна; У - количество поданного угля на замену кокса, кг/т чугуна; КЗ - коэффициент замены кокса углем, кг/кг, определяют минимально допустимую подачу кокса при замене его углем, чтобы не допустить уменьшения толщины коксовых окон в зоне "когезии". Максимальную величину подачи кокса находят опытным путем, последовательно изменяя массу подачи, обеспечивая постоянство или рост рудной нагрузки, ровный ход печи и лучшие показатели работы печи. Уголь загружают в скип с железорудными материалами, обеспечивая их смешивание в соотношении более 6 т железорудных материалов на 1 т угля. Это способствует расходованию основной массы угольной мелочи на процессы прямого восстановления железорудных материалов при недопущении прихода ее в горн, что снижает вероятность загромождения горна.Iron ore materials, coke, coal fluxes are loaded onto the top of a blast furnace. Combined blast is fed through the tuyeres to the furnace hearth. Liquid smelting products - pig iron and slag are released from the hearth. From a cyclic loading system, for example 4KAAK ↓ AAKK ↓, the furnace is transferred to a separate feed, for example AAA ↓ KKK ↓, AAAA ↓ KKKK ↓, AAAA ↓ KKK ↓, etc. According to the formula: MP≥MP _B · K _B / (K _B -U · KZ), where MP, MP _B is the mass of coke feed, respectively, in modes with coke replacement with coal and in the base, t; K _B - specific consumption of coke in the basic mode, kg / t of pig iron; Y is the amount of coal supplied to replace coke, kg / t of pig iron; KZ - coefficient of coke replacement with coal, kg / kg, determine the minimum allowable supply of coke when replacing it with coal, in order to prevent a decrease in the thickness of coke windows in the cohesion zone. The maximum value of the coke feed is found empirically, successively changing the feed mass, ensuring the constancy or growth of the ore load, smooth running of the furnace and the best performance of the furnace. Coal is loaded into skip with iron ore materials, ensuring their mixing in a ratio of more than 6 tons of iron ore materials per 1 ton of coal. This contributes to the expenditure of the bulk of coal fines for direct reduction of iron ore materials while preventing its entry into the furnace, which reduces the likelihood of clutter of the furnace.

Пример осуществления способаAn example of the method

На доменной печи объемом 2700 м³ КГГМК "Криворожсталь" в обычном режиме в печь загружали: местный кокс и агломерат аглофабрики комбината по системе 4KAAK↓, ААКК↓, на уровень засыпи 1,75 м, масса рудной сыпи в среднем 37,4 т, при рудной нагрузке 3,46 т/т (масса кокса в подачу 10,8 т). ВРШ работал на 6 станций. Данные периферийных термопар 4-го горизонта показывали неравномерную работу печи по окружности колошника. Производство было на уровне 3378 т/сут при расходе кокса 523 кг/т·чуг.On a blast furnace with a volume of 2700 m ³ at Krivorozhstal Mining and Metallurgical Plant, the following was normally loaded into the furnace: local coke and agglomerate of the sinter plant according to the 4KAAK ↓, ААКК ↓ system, to a bed level of 1.75 m, ore ore mass on average 37.4 t, at an ore load of 3.46 t / t (mass of coke in the feed of 10.8 t). VRS worked at 6 stations. The data of peripheral thermocouples of the 4th horizon showed uneven operation of the furnace around the top of the furnace top. Production was at the level of 3378 t / day with the consumption of coke 523 kg / t · cast iron.

Перешли на загрузку печи раздельными подачами железорудных материалов и кокса по системе АААА↓, КККК↓, на уровень засыпи 1,5 м. По формуле: МП≥МП_Б·К_Б/(К_Б-У·КЗ), где МП, МП_Б - масса коксовой подачи соответственно в режимах с заменой кокса углем и в базовом, т; К_Б - удельный расход кокса в базовом режиме, кг/т чугуна; У - количество поданного угля на замену кокса, кг/т чугуна; КЗ - коэффициент замены кокса углем, кг/кг, определили минимально допустимую подачу кокса при замене его углем 40, 80, 120, 160 и 320 кг/т чуг., что составило соответственно 11,5; 12,3; 13,2; 14,3 и 21,1 т соответственно. Обеспечивая ровный ход печи, увеличили массу рудной сыпи до 97 т при массе коксовой подачи 28 т, что по условиям сохранения газопропускной способности зоны "когезии" позволяет грузить в печь угля до 320 кг/т чугуна. Уголь, конкретно антрацит грузили из бункеров добавок на дозу агломерата и совместно в скип.За счет перегрузок антрацит хорошо перемешивался с агломератом. Антрацит фракции 25-50 мм грузили в печь последовательно в разные периоды в количестве 20, 40, 60 и 80 кг/т чуг., что составляло в подачу 0,85; 1,7; 2,5 и 3,4 т, в весовом соотношении с агломератом 28,5-114. Дальнейшее увеличение расхода угля ограничивалось недостатком его в бункерах. При увеличении подачи угля до 5, 7 и 14 т удельный расход угля можно довести до 115, 160 и 320 кг/т чуг., при этом весовое соотношение смеси агломерата с углем в каждой подаче составит 6,9-19,4. При колебаниях рудной сыпи 84-97 т в подачу это соотношение равно или больше 6 т железорудных материалов на 1 т угля. Указанные массы в 5, 7 и 14 т угля в смеси с агломератом при четырехскиповой системе загрузки вмещаются в скип, имеющий полезный объем 17 м³ и грузоподъемность 35 т.We switched to loading the furnace with separate feeds of iron ore materials and coke according to the AAAA ↓, KKKK ↓ system, to the mound level of 1.5 m. According to the formula: MP≥MP _B · K _B / (K _B -U · KZ), where MP, MP _B - mass of coke feed, respectively, in modes with the replacement of coke with coal and in the base, t; K _B - specific consumption of coke in the basic mode, kg / t of pig iron; Y is the amount of coal supplied to replace coke, kg / t of pig iron; KZ - coefficient of coke replacement with coal, kg / kg, determined the minimum allowable supply of coke when replacing it with coal 40, 80, 120, 160 and 320 kg / t of pig iron., Which amounted to 11.5, respectively; 12.3; 13.2; 14.3 and 21.1 tons, respectively. Ensuring a smooth running of the furnace, the mass of the ore rash was increased to 97 tons with a mass of coke feed of 28 tons, which, under the conditions of preserving the gas transmission capacity of the cohesion zone, allows loading up to 320 kg / t of pig iron into the furnace. Coal, specifically anthracite, was loaded from additive hoppers at a dose of agglomerate and together into skip. Due to overloads, anthracite was mixed well with agglomerate. Anthracite fractions of 25-50 mm were loaded into the furnace sequentially at different periods in amounts of 20, 40, 60 and 80 kg / t of cast iron, which amounted to 0.85; 1.7; 2.5 and 3.4 tons, in a weight ratio with an agglomerate of 28.5-114. A further increase in coal consumption was limited by its lack in bunkers. With an increase in coal supply to 5, 7 and 14 tons, the specific consumption of coal can be increased to 115, 160 and 320 kg / t of pig iron., While the weight ratio of the mixture of sinter with coal in each feed will be 6.9-19.4. With fluctuations in the ore rash of 84-97 tons per feed, this ratio is equal to or more than 6 tons of iron ore materials per 1 ton of coal. The indicated masses of 5, 7 and 14 tons of coal mixed with agglomerate with a four-skip loading system fit in a skip having a useful volume of 17 m ³ and a load capacity of 35 tons.

Печь при расходе угля 80 кг/т чуг. работала ровно, термопары 4-го горизонта показывали равномерную работу печи и по окружности. Производительность увеличилась до 3600 т/сут при снижении расхода кокса до 460 кг/т·чуг.The furnace with a coal consumption of 80 kg / t of cast iron. worked smoothly, thermocouples of the 4th horizon showed uniform operation of the furnace and around the circumference. Productivity increased to 3600 t / day with a decrease in coke consumption to 460 kg / t · cast iron.

Источники информацииInformation sources

1. А.с. СССР №1158591, МКИ⁴ С 21 в 3/00, 1985.1. A.S. USSR No. 1158591, MKI ⁴ C 21 to 3/00, 1985.

2. Ефименко Г.Г., Гиммельфарб А.А., Левченко В.Е. Металлургия чугуна. - Киев: Вища школа, 1981. - 496 с.2. Efimenko G.G., Gimmelfarb A.A., Levchenko V.E. Iron metallurgy. - Kiev: Vishcha school, 1981. - 496 p.

Claims (1)

Способ доменной плавки, включающий загрузку через колошник кокса, железорудных материалов и каменного угля, отличающийся тем, что загрузку осуществляют раздельными подачами кокса и смеси железорудных материалов с каменным углем в соотношении более 6 т железорудных материалов на 1 т каменного угля, при этом увеличивают массу коксовой подачи от минимально допустимой величины, определяемой из соотношения МП≥МП_Б·К_Б/(К_Б-У·КЗ), где МП, МП_Б - масса коксовой подачи соответственно в режимах с заменой кокса каменным углем и в базовом, т; К_Б - удельный расход кокса в базовом режиме, кг/т чугуна; У - количество поданного каменного угля на замену кокса, кг/т чугуна; КЗ - коэффициент замены кокса каменным углем, кг/кг, до максимальной величины коксовой подачи, обеспечивающей ровный ход и лучшие показатели работы печи.A blast furnace method comprising loading coke, iron ore materials and coal through a furnace top, characterized in that the loading is carried out by separate feeds of coke and a mixture of iron ore materials with coal in a ratio of more than 6 tons of iron ore materials per 1 ton of coal, while increasing the mass of coke feed from the minimum allowable value, determined from the ratio of MP≥MP _B · K _B / (K _B -U · KZ), where MP, MP _B is the mass of coke feed, respectively, in the regimes with the replacement of coke with coal and in the base, t; K _B - specific consumption of coke in the basic mode, kg / t of pig iron; Y is the amount of coal supplied to replace coke, kg / t of pig iron; KZ - the coefficient of replacement of coke with coal, kg / kg, to the maximum value of coke feed, providing a smooth running and the best performance of the furnace.