RU2185444C2 - Способ ведения доменной плавки - Google Patents

Способ ведения доменной плавки Download PDF

Info

Publication number
RU2185444C2
RU2185444C2 RU2000105672A RU2000105672A RU2185444C2 RU 2185444 C2 RU2185444 C2 RU 2185444C2 RU 2000105672 A RU2000105672 A RU 2000105672A RU 2000105672 A RU2000105672 A RU 2000105672A RU 2185444 C2 RU2185444 C2 RU 2185444C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
slag
coke
viscosity
heterogeneous
composition
Prior art date
Application number
RU2000105672A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2000105672A (ru
Inventor
В.Н. Логинов
С.Н. Зубарь
В.И. Нетронин
М.А. Гуркин
А.М. Брылин
Николай Никитович Изюмский
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Северсталь"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Северсталь" filed Critical Открытое акционерное общество "Северсталь"
Priority to RU2000105672A priority Critical patent/RU2185444C2/ru
Publication of RU2000105672A publication Critical patent/RU2000105672A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2185444C2 publication Critical patent/RU2185444C2/ru

Links

Images

Landscapes

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, конкретно к повышению устойчивости дренажа жидких продуктов плавки в коксовой насадке и в горне за счет регулирования высокотемпературных свойств гетерогенного шлака. Способ ведения доменной плавки включает загрузку шихты, изменение ее состава и расхода, контроль состава шлака и определение вязкости гомогенного шлака определение качества кокса по стандартному показателю "горячей" прочности (CSR)% и степени гетерогенности шлака (γ)% по зависимости γ = A(100-CSR)%, где А - удельное количество мелочи фракций до 3 мм в коксе, при этом производят оценку фактической величины вязкости гетерогенного шлака (η) Н•с/м2 по формуле
Figure 00000001

вязкость гомогенного шлака, Н•с/м2; FeO, MnO - содержание FeO, MnO в гетерогенном шлаке, %, и регулируют вязкость гетерогенного шлака изменением качества кокса, состава шихты и ее расхода. Использование изобретения обеспечивает снижение расхода кокса. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл.

Description

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, конкретно к повышению устойчивости дренажа жидких продуктов плавки в коксовой насадке и в горне за счет регулирования высокотемпературных свойств гетерогенного шлака.
Известны способы ведения доменной плавки, в которых регулирование шлакового режима ведут изменением основности, а общего нагрева печи - воздействиями "сверху" и "снизу".
Ни один из этих способов не предусматривает повышение управляемости доменной печи по изменению дренажных характеристик коксовой насадки и горна. В производственной практике эти характеристики существенно изменяются при колебаниях показателей качества кокса, соотношения окатышей, агломерата и добавок. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ ведения доменной плавки [1], в котором стабилизируется вязкость гомогенного шлака, определяемая в периоды работы печи с максимальным выходом кондиционного по кремнию и сере чугуна.
Недостатком известного способа является отождествление гомогенного шлака с реальным гетерогенным расплавом, включающим в себя изменяющееся количество мелких фракций кокса, восстанавливающихся окислов железа и марганца. Например, увеличение коксовой мелочи резко увеличивает вязкость, а добавка FeO или МnО, наоборот, повышает подвижность шлака, что не предусмотрено известным способом. Таким образом, в известном способе не учтены показатели качества кокса и отличия высокотемпературных характеристик окатышей, агломерата и рудных добавок в доменную шихту.
Технический результат изобретения заключается в снижении расхода кокса за счет более достоверного определения величин и регулирования вязкости реального доменного шлака с учетом его гетерогенности, путем изменения качества кокса, состава шихты и ее расхода по видам.
Поставленная цель достигается тем, что способ ведения доменной плавки, включающий загрузку шихты, изменение ее состава и расхода, контроль состава шлака и определение вязкости гоменного шлака, отличается тем, что определяют качество кокса по стандартному показателю "горячей" прочности (CSR)% и степень гетерогенности шлака (γ)% по зависимости
γ = A•(100-CSR)%,
где А - удельное количество мелочи фракций до 3 мм в коксе, производят оценку фактической величины вязкости гетерогенного шлака (η)H•c/м2 по формуле
Figure 00000004

где ηg - - вязкость гомогенного шлака, Н•с/м2;
FeO, MnO - содержанию FeO, MnO в гетерогенном шлаке, %;
и регулируют вязкость гетерогенного шлака изменением качества кокса, состава шихты и ее расхода.
Кроме того, предложенный способ отличается и тем, что вязкость гетерогенного шлака поддерживают в пределах 0,3-0,6 Н•с/м2.
Известны многочисленные методы и результаты испытаний высокотемпературных металлургических свойств агломерата, окатышей, руд и их смесей, имитирующих их размягчение и плавление под нагрузкой на слое кокса и в восстановительной среде газа СО. Методы испытаний предусматривают использование лабораторного или промышленного оборудования для определения ряда характеристик, в том числе содержания закиси железа FeO и MnO в первичных шлаках. Примером определения таких характеристик являются результаты, указанные в таблице 1 и отображенные на фиг.1.
В высокотемпературной зоне свойства окатышей уступают свойствам агломерата: так температура начала фильтрации окатышей согласно данным таблицы на 40 - 60oС ниже температур фильтрации у агломерата и при равной доле первичного шлака количество закиси железа в окатышах существенно выше, что приводит к прямому увеличению расхода кокса. В области высоких температур начало фильтрации жидких фаз и содержание FeO в первичном шлаке, как видно из фиг.1 и табл.1, зависит от основности материала. Причем с повышением основности агломерата, окатышей либо их смесей температура начала фильтрации увеличивается, а содержание закиси железа в первичном шлаке уменьшается. Отсюда следует, что локальное распределение окатышей и агломерата в доменной печи определяет профиль вязкопластичной зоны по высоте и сечению и за счет этого влияет на распределение газов в доменной печи.
Известно и практически подтверждено, что вязкость шлаков снижается с добавкой закиси FeO и Mno. Из обобщения экспериментальных данных авторами предлагаемого способа установлена зависимость, фиг.2, отношения вязкостей
Figure 00000005

где η4 - вязкость четырехкомпонентного шлака (СаО, SiО2, MgO, Аl2О3), определенная, например, по способу [1];
η5 - вязкость шлака, отличающегося от четырехкомпонентного добавкой FeO и MnO;
FeO, MnO - процентное содержание добавок соответствующих оксидов к исходному четырехкомпонентному шлаку.
Выражение (1) применимо к данным табл.1 для оценки как свойств первичного шлака, так и для зависающих его остатков в слое кокса. Характер изменения относительной величины вязкости ηотн также подтверждается известными положениями, что при степенях окисленности железа по FeO более 26% появляются высшие окислы Fe3O4, обладающие "основными" свойствами. Из зависимости (1) следует возможность оценки линий равной вязкости - изоком, при изменяющемся, общем и по радиусу доменной печи, соотношении масс агломерата и окатышей. Жидкий шлак ниже уровня плавления в коксовой насадке и в горне по мере движения захватывает мелкие частицы угольной пыли и мелкие фракции кокса, что влечет увеличение вязкости. Исходя из фундаментальных положений теории коллоидных растворов, для оценки влияния количества коксовой мелочи и пыли авторы рассмотрели практические данные об изменении степени гетерогенности доменного шлака. Механизм изменения вязкости гетерогенной жидкости в коллоидных растворах сводится к определению приращения K = (1+a1•γ+a2•γ2), характеризующего относительное увеличение вязкости гетерогенного раствора от процентного содержания твердых частиц. Фракционный состав частиц диаметром до 3 мм составляет часть раствора, в то время как более крупные фракции кокса составляют твердую фазу двухкомпонентной среды. Для частиц сферической и цилиндрической формы в диапазоне фракций до 3 мм известны теоретически обоснованные значения коэффициентов а1 и а2. Однако использование этих значений для реальных доменных шлаков невозможно из-за их существенных отличий от коллоидных растворов. Более сложная структура и механизм образования шлаковых включений определили необходимость обобщения экспериментальных данных по зондированиям горна, по разборке "замороженных" печей, по лабораторным исследованиям вязкости доменных шлаков с включениями пыли и мелких фракций кокса. При этом теоретически обоснованный тип аналитической зависимости был сохранен.
Свойства кокса сильно различаются в сечении и по высоте горна доменной печи, зависят от технологии доменного и коксохимического производств, от марочного состава исходных углей, химического состава золы, содержания серы и способа коксования (сухое, мокрое). Тем не менее, наличие показателя количества мелких фракций кокса и пыли до 3 мм позволяет определить степень гетерогенности γ, как интегральный показатель содержания твердых включений в гомогенный шлак. На фиг.3 показаны экспериментальные данные замеров вязкости гетерогенного шлака по отношению к гомогенному и их аппроксимация зависимостью
K = (1+0,48•γ-0,006•γ2) (2)
где степень гетерогенности γ определяется как величина процентного содержания примесей в гетерогенном шлаке в виде угольной пыли и коксовой мелочи фракций до 3 мм, %;
К - коэффициент относительного изменения вязкости реального гетерогенного шлака по отношению к вязкости исходного гомогенного шлака.
Анализ причин и характер образования коксового "мусора" в горне, ухудшения прочностных показателей качества кокса, образования неплавких масс на основе графита, извести, силикатов в центре горна и на стенах доменных печей в мировой практике привели к необходимости использования, на уровне мировых стандартов, пары показателей качества кокса CRI и CSR. При наличии показателя CSR приближенно определяется величина γ в выражении (2).
Показатель "горячей" прочности кокса определяется выражением
CSR= 100•m2/m1, %
где m1 - вес пробы кокса 19-21 мм после реакции с СO2 в нагревательной печи при t = 1100oС в течение 120 мин;
m2 - вес пробы кокса фракций +10 мм, полученной после обработки исходной массы m1 в стандартном барабане (производящем 600 оборотов в течение 30 минут).
Показатель реакционной способности кокса, в условиях того же опыта, определяется соотношением
CRI=100•(m0-m1)/m0, %
где m0 - вес пробы кокса до реакции с CO2.
"Горячая" прочность кокса, показатель CSR, определяется в более жестких лабораторных условиях, чем имеющиеся в доменной печи. В то же время показатель CRI дополняет его как интегральная характеристика химических реакций газификации и горения. Оба показателя тесно взаимосвязаны как между собой, так и с реальными показателями дробимости, истираемости, степени выгорания кусков горячего кокса в горне доменной печи. Тем не менее, CSR может принимать различные значения при одинаковых величинах CRI, как показатель более интегрирующий прочностные и химические характеристики кокса. В предлагаемом методе оценки количества мелких частиц кокса в шлаке наличие периодических замеров показателя CSR позволяет прогнозировать γ = A•(100•CSR), где А - удельное количество мелочи в коксе. Для практической реализации способа в таблице 2 приведены экспериментальные числовые значения CSR, γ и А в рабочем диапазоне их изменений для различных коксов.
Способ ведения доменной плавки включает в себя
1. Загрузку кокса и железорудных материалов с определением их технических и химических анализов, их расходов по видам.
2. Контроль химического состава конечного доменного шлака и определение его вязкости по химическим анализам, расходам и температуре, например, по известному способу [1].
3. Определение на стандартной лабораторной установке показателя горячей прочности кокса (СSR)%.
4. Определение степени гетерогенности шлака по зависимости γ = A•(100-CSR).
5. Оценку фактической величины вязкости гетерогенного шлака (η) H•c/м2 по формуле
Figure 00000006

где ηg - вязкость гомогенного шлака, H•c/м2;
FeO, MnO - содержание FeO, MnO в гетерогенном шлаке, %;
1; 0,48;-0,006;-0,075; 0,0016 - эмпирические коэффициенты.
6. В случае уменьшения новой величины η по сравнению с предыдущим ее значением, расход кокса снижается. При превышении нового значения η величины 0,6 Н•с/м2, повышают общий нагрев печи, а соответственно и температуру шлака корректировкой расхода кокса в подачу или воздействиями "снизу".
7. В случае изменения качества кокса состав шихты и ее расходы по видам регулируют таким образом, чтобы величина вязкости гетерогенного шлака находилась на заданном уровне.
8. Во избежание "подвисания" гетерогенного шлака верхний допуск на его вязкость поддерживают не выше 0,6 Н•с/м2, а для предупреждения активного размывания футеровки горна доменной печи подвижными агрессивными шлаками нижний предел на вязкость устанавливают на уровне 0,3 Н•с/м2. Регулировку фактической вязкости доменных шлаков в указанных пределах осуществляют комплексно, как изменением качества, состава и расхода шихтовых материалов по видам, так и общим их нагревом в доменной печи.
Пример практической реализации
На доменной печи объемом 5500 м3, при загрузке 25% окатышей в смеси с агломератом выход (FeO+MnO) в первичном шлаке составил 19,5%. Согласно зависимости (1), изображенной на фиг.2 отношение вязкостей ηотн = 0,2. При этом содержание мелких фракций частиц кокса в шлаке составило γ = 12%. При вязкости гомогенного шлака η9 = 0,45 H•c/м2, появление в нем добавок (FeO+MnO) и коксовой мелочи повлекло его изменение. Вязкость гетерогенного шлака по предложенному способу, в этом примере практической реализации, по первой части формулы изобретения составит
Figure 00000007

При этом согласно отличительной части формулы показатель "горячей" прочности кокса CSR для указанной печи от исходного уровня CSR1= 58% был улучшен до CSR2= 60% за счет замены низкосортной части угольной шихты на коксование более ценной маркой угля. Результатом этого было уменьшение количества мелочи от исходного уровня γ1 = 12% до γ2 = 0,25•(100-60) = 10%. Как следствие, вязкость гетерогенного шлака в доменной печи за счет улучшения качества кокса уменьшилась до
η2 = (1+0,48•10-0,006•102)•0,2•0,45 = 0,47
Появившийся резерв Δη = (0,53-0,47) H•c/м2 устойчивости шлакового режима по вязкости гетерогенного шлака позволили снизить расход сухого кокса с 420 кг/т до 415 кг/т и тем самым снизить общий нагрев печи (и шлака).
При последующем регулировании доли агломерата в смеси с окатышами от 75% до 70% в первичных шлаках увеличилось содержание (FeO+MnO) с 19,5% до 22%, а вязкость гетерогенного шлака соответственно уменьшилась до 0,46 Н•с/м2, что позволило дополнительно снизить расход кокса на 3 кг/т.
При кратковременном вынужденном снижении температуры дутья установленный шлаковый режим необходимо было скорректировать по причине снижения нагрева гетерогенного шлака и превышения его величины вязкости 0,6 Н•с/м2. В этом случае был скорректирован расход кокса для повышения общего нагрева печи и компенсации отклонения вязкости, с возвратом ее на заданный уровень.
Следовательно, приведенные примеры практической реализации доказывают отличительные возможности комплексно и более точно регулировать шлаковый режим по изменению качества кокса, соотношения железорудных компонентов и общего нагрева печи согласно предлагаемому способу по отношению к известным.
Литература
1. Авторское свидетельство СССР 1788016, кл. С 21 В 5/00, 1993 г.

Claims (2)

1. Способ ведения доменной плавки, включающий загрузку шихты, изменение ее состава и расхода, контроль состава шлака и определение вязкости гомогенного шлака, отличающийся тем, что определяют качество кокса по стандартному показателю "горячей" прочности кокса (CSR)% и степень гетерогенности шлака (γ)% по зависимости γ = A(100-CSR)%, где А - удельное количество мелочи фракции до 3 мм в коксе, производят оценку фактической величины вязкости гетерогенного шлака (η)H•c/м2 по формуле
Figure 00000008

где ηg - вязкость гомогенного шлака, Н • с/м2;
FeO, MnO - содержание FeO, MnO в гетерогенном шлаке, %,
и регулируют вязкость гетерогенного шлака изменением качества кокса, состава шихты и ее расхода.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что вязкость гетерогенного шлака поддерживают в пределах 0,3-0,6 Н • с/м2.
RU2000105672A 2000-03-07 2000-03-07 Способ ведения доменной плавки RU2185444C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000105672A RU2185444C2 (ru) 2000-03-07 2000-03-07 Способ ведения доменной плавки

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000105672A RU2185444C2 (ru) 2000-03-07 2000-03-07 Способ ведения доменной плавки

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2000105672A RU2000105672A (ru) 2001-11-20
RU2185444C2 true RU2185444C2 (ru) 2002-07-20

Family

ID=20231565

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000105672A RU2185444C2 (ru) 2000-03-07 2000-03-07 Способ ведения доменной плавки

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2185444C2 (ru)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2479633C1 (ru) * 2011-08-12 2013-04-20 Открытое акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат" Способ ведения доменной плавки
RU2558840C1 (ru) * 2014-03-31 2015-08-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Промышленные Инновационные Технологии Национальной Коксохимической Ассоциации" (Ооо "Проминтех Нка") Способ определения полноты истечения расплава при доменной плавке
RU2608004C1 (ru) * 2015-08-03 2017-01-11 Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") Способ ведения доменной плавки
RU2608524C1 (ru) * 2015-11-24 2017-01-19 Публичное акционерное общество "Северсталь" Способ формирования шихты для получения металлургического кокса с заданным показателем горячей прочности csr
CN112461885A (zh) * 2020-11-16 2021-03-09 包头钢铁(集团)有限责任公司 一种提高冶金焦炭热态性能检测准确度的方法
RU2770658C2 (ru) * 2020-08-24 2022-04-20 Публичное акционерное общество «Северсталь» (ПАО «Северсталь») Способ работы доменной печи на двух и более видах твердого топлива
CN115354093A (zh) * 2022-04-07 2022-11-18 中冶赛迪工程技术股份有限公司 一种低碳高炉的冶炼成本控制方法及系统
RU2843536C2 (ru) * 2021-07-27 2025-07-14 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН Способ прогнозирования температуры жидкого металла, способ руководства технологическими операциями, способ производства жидкого металла, устройство прогнозирования температуры жидкого металла, устройство для руководства технологическими операциями, система для руководства технологическими операциями доменной печи, сервер для руководства технологическими операциями доменной печи и оконечное устройство

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
РОМАНЕНКО А.Г. МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЕ ШЛАКИ. - М.: МЕТАЛЛУРГИЯ, 1977, с.18-25. ВЕГМАН Е.Ф. И ДР. МЕТАЛЛУРГИЯ ЧУГУНА. - М.: МЕТАЛЛУРГИЯ, 1989, с.206-209. *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2479633C1 (ru) * 2011-08-12 2013-04-20 Открытое акционерное общество "Магнитогорский металлургический комбинат" Способ ведения доменной плавки
RU2558840C1 (ru) * 2014-03-31 2015-08-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Промышленные Инновационные Технологии Национальной Коксохимической Ассоциации" (Ооо "Проминтех Нка") Способ определения полноты истечения расплава при доменной плавке
RU2608004C1 (ru) * 2015-08-03 2017-01-11 Публичное акционерное общество "Северсталь" (ПАО "Северсталь") Способ ведения доменной плавки
RU2608524C1 (ru) * 2015-11-24 2017-01-19 Публичное акционерное общество "Северсталь" Способ формирования шихты для получения металлургического кокса с заданным показателем горячей прочности csr
RU2770658C2 (ru) * 2020-08-24 2022-04-20 Публичное акционерное общество «Северсталь» (ПАО «Северсталь») Способ работы доменной печи на двух и более видах твердого топлива
CN112461885A (zh) * 2020-11-16 2021-03-09 包头钢铁(集团)有限责任公司 一种提高冶金焦炭热态性能检测准确度的方法
RU2843536C2 (ru) * 2021-07-27 2025-07-14 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН Способ прогнозирования температуры жидкого металла, способ руководства технологическими операциями, способ производства жидкого металла, устройство прогнозирования температуры жидкого металла, устройство для руководства технологическими операциями, система для руководства технологическими операциями доменной печи, сервер для руководства технологическими операциями доменной печи и оконечное устройство
RU2843870C2 (ru) * 2021-07-27 2025-07-21 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН Способ оценки уровня доменного шлака, способ руководства технологическими операциями, способ производства жидкого металла, устройство для оценки уровня доменного шлака и устройство для руководства технологическими операциями
CN115354093A (zh) * 2022-04-07 2022-11-18 中冶赛迪工程技术股份有限公司 一种低碳高炉的冶炼成本控制方法及系统
CN115354093B (zh) * 2022-04-07 2024-02-23 中冶赛迪工程技术股份有限公司 一种低碳高炉的冶炼成本控制方法及系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Babich et al. Coke in the iron and steel industry
RU2544979C2 (ru) Способ получения гранулированного металла
Wu et al. Dephosphorization stability of hot metal by double slag operation in basic oxygen furnace
RU2185444C2 (ru) Способ ведения доменной плавки
US4613363A (en) Process of making silicon, iron and ferroalloys
KR100212263B1 (ko) 고로조업방법
Monsen et al. Characterization of DR pellets for DRI applications
Deqing et al. Sintering behaviours of chromite fines and the consolidation mechanism
BRPI0920547B1 (pt) Método para operar alto forno usando péletes não cozidos contendo carvão
RU2558840C1 (ru) Способ определения полноты истечения расплава при доменной плавке
RU2136761C1 (ru) Способ промывки горна доменной печи
CN117403059B (zh) 一种钒钛烧结矿的生产工艺
Semenov et al. Efficiency of washing blast furnace hearth in case of pulverized coal injection
RU2069234C1 (ru) Способ производства агломерата
RU2083675C1 (ru) Способ доменной плавки
Ishiwata et al. Investigation of Reduction and Smelting Mechanism in the Hi‐QIP Process
JP4971662B2 (ja) 高炉操業方法
JP4093198B2 (ja) 高炉の操業方法
RU2829744C2 (ru) Способ получения чугуна
JPH0635604B2 (ja) 高炉操業方法
KR100286674B1 (ko) 고로내의 알칼리 성분 제어방법
RU2176272C1 (ru) Способ доменной плавки
JPH08231962A (ja) 冶金用コークス製造方法
JP7644352B2 (ja) 高炉の融着帯スラグ量の推定方法および操業方法
KR970003130B1 (ko) 고로내의 코크스 입도추정방법