Выбор, расчет и обоснование технологических параметров плавки

Температура и влажность дутья

 

В связи с непрерывным ростом производства чугуна и недостатком коксующихся углей – особенно остро стоит вопрос о снижении расхода кокса в доменных печах. Повышение температуры дутья является важным условием снижения расхода кокса и увеличением подачи в печь его заменителей (мазут, природный газ, угольная пыль).

Средняя естественная влажность воздуха – 12,5 г/м3. Увлажнение дутья позволяет быстро и эффективно регулировать тепловое состояние печи. С применением природного газа роль и значение увлажненного дутья изменилась. Поэтому при применении природного газа влажность дутья снижают, иногда до естественной, стремясь предельно увеличить теплосодержание дутья и подать в печь максимальное количество заменителей кокса. Но увлажнение дутья не только дает возможность работать с высоким нагревом дутья, но и позволяет устранить влияние колебаний атмосферной влажности на нагрев печи, эффективно регулировать тепловое состояние горна, повышать интенсивность плавки благодаря повышению содержания кислорода в дутье [3].

 

Степень обогащения дутья кислородом

 

Повышение концентрации кислорода в дутье сопровождается уменьшением расхода дутья на 1 кг сгорающего у фурм углерода, приблизительно обратно пропорционального, и несколько более медленным уменьшением выхода фурменного газа. Повышение концентрации кислорода в дутье, как и увеличение температуры дутья, сопровождается значительным ростом теоретической температуры горения. С увеличением концентрации кислорода уменьшается количество газов на единицу выплавляемого чугуна.

При выплавке передельного чугуна чрезмерные температуры в горне вызывают значительные затруднения в ведении плавки (систематические подвисания шихты) и препятствуют получению малокремнистого чугуна. Однако понижение теоретических температур горения может быть достигнуто путем понижения температуры дутья или значительного его увлажнения, (но оба эти способа связаны с перерасходом кокса), либо путем вдувания в горн природного газа и других углеводородов.

Для сохранения оптимальных тепловых и газодинамических условий в печи принимаю расход кислорода – 80 м³/т, природного газа – 104 м³/т.

 

Расход топливной добавки

 

В качестве топливной добавки широкое применение получил природный газ. Вдувание природного газа в доменную печь сопровождается увеличением количества продуктов горения, снижением температуры газа в горне, расширением косвенного восстановления и уменьшением расхода кокса. Совместное применение обогащенного дутья кислородом и природного газа дает возможность существенно сократить удельный расход кокса, повысить интенсивность плавки и производительность печи.

Однако во избежании неполадок связанных с переохлаждением горна и образовании сажистого углерода при горении газа у фурм, а также эффективного использования вдуваемого газа и рационального его расхода первостепенное значение имеет распределение газа по фурмам и хорошее смешение его с дутьем.

Давление дутья и колошникового газа

 

Увеличение давления газов на колошнике увеличивает интенсивность плавки и производительность печи. Кроме того сокращается существенно вынос пыли. С увеличением давления дутья понижается содержание серы в чугуне, кремния, а также увеличивается содержание углерода – все это улучшает качество чугуна. В данном расчете принято давление колошникового газа – 2,5 мПа.

 

Расход железорудных материалов    

 

Согласно расчету шихты (приложение А) на 1 тонну чугуна расходуется:

– агломерата 1099,5 кг;

– окатышей 452,9 кг.

 

Состав чугуна

 

Химический состав чугуна представлен в таблице 2 (приложение А):

 

Таблица 2 – Химический состав чугуна

Элемент	Si	S	Mn	C	P	Fe
Содержание, %	0.50	0.02	0.30	4.52	0.07	94.57

 

Полученный чугун (из расчета) удовлетворяет ГОСТу 805–80

Состав шлака и его физические и физико-химические свойства

 

Химический состав шлака представлен в таблице 3 (приложение А):

Таблица 3 – Химический состав шлака

Соединения	SiO2	CaO	FeO	S	Al2O3	MgO	MnO
Содержание, %	39.96	38.77	0.49	0.79	8.73	10.21	1.05

 

Основность шлака CaO/SiO2 = 0,97.

Температура плавления шлака tшл = 1400 град. С, вязкость – 0,4 нс/м2 или (4 пуаз).

 

Показатели тепловой работы

 

Согласно расчету шихты (приложение А) показатели тепловой работы следующие:

– Полезно используемое тепло q исп = 8549,10 МДж/т;

– коэффициент использования тепла Кт = 88,78%;

– количество тепла выделяющегося на 1 кг суммарного углерода qс = 13,36 МДж/кг;

– коэффициент использования энергии горючего Кс = 51,59%.

Показатели тепловой работы полученные в результате расчета шихты, соответствуют обычно встречающимся в практике и показывают, что величина удельного расхода кокса выбрана верно.