Влияние офлюсования шихты на процессы в доменной печи.

Использование в доменной плавке офлюсованных шизтовых материалов имеет ряд преимуществ:

1) Исключение из доменной плавки эндотермической реакции разложения карбонатов, т.е. СаСО3= СаО + СО2 - Q или MgCO3 = MgO + CO2 - Q, требующих тепла, а следовательно, расхода кокса. Этот процесс перенесен на аглоленту, где расходуется менее дефицитное и более дешевое топливо, чем кокс.

2) Улучшение восстановительной способности газов в самой доменной печи вследствие уменьшения разбавления их двуокисью углерода, получаемой от разложения карбонатов.

3) Улучшение восстановимости агломерата, так как известь вытесняет оксиды железа из трудновосстановимых силикатов железа.

4) Улучшение процесса шлакообразования, так как в офлюсованном агломерате оксиды плотно контактируют друг с другом.

5) Уменьшение числа материалов, загружаемых в доменную печь.

В конечном итоге, применение офлюсованного агломерата приводит к сокращению расхода кокса на 6-15 %.

Науглероживание железа в ходе доменной плавки и при внедоменном получении железа.

В доменной печи:

Металлическое железо появляется в нижней части шахты печи и распаре. При большом избытке углерода в печи получение чистого железа даже в начальный момент его появления затруднительно. При извлечении из шахты проб материалов в них находят губчатое железо, содержащее около 1-2% С. По мере опускания материалов в доменной печи и их дальнейшего нагрева, железо растворяет в себе углерод в увеличивающемся количестве. При этом температура плавления его снижается, металл плавится и в виде капель стекает в горн. Окончательный состав чугуна формируется в горне печи.

Первая стадия – выпадение сажистого углерода на поверхности свежевосстановленного железа (400–1000 oC): CO+H2=Cсаж+H2O, 2CO=Cсаж+CO2. Все факторы, способствующие протеканию этих реакций, вызывают увеличение содержания углерода в чугуне (рост давления в печи, высокая восстановимость шихт, рост основности, повышение содержания водорода в газовой фазе и др.). Вторая стадия - диффузия Ссаж в массу металлического железа (950–1150 oC): 2CO=Cсаж+CO (+) 3Fe+ Cсаж = Fe3C (=) 3Fe+2CO = Fe3C+CO2

Третья стадия – плавление металла с содержанием примерно 2% С (> 1150 oC) и стекание капель по коксовой насадке с растворением углерода кокса в металле: 3Fe+ Cк = Fe3C

Четвёртая стадия – это процесс, протекающий в горне. Здесь с одной стороны, продолжается растворение углерода кокса в жидком металле, а с другой – идёт окисление углерода чугуна в фурменных очагах. По аналогии с процессом восстановления первые 2 стадии науглероживания могут быть названы «косвенным» науглероживанием, а вторые две – «прямым» науглероживанием. Формула немецкого Союза литейщиков им. Тобиаса и Бринкмана: [C] = 4, 23 – 0, 312 • [Si] - 0, 33 • [P] + 0, 066 • [Mn]. Формула Готлиба: [C] = 4, 6 – 0, 27 • [Si] - 0, 32 • [P] + 0, 63 • [Mn], % (масс.) Окончательное содержание углерода в чугуне зависит от устойчивости карбидов, которая во многом определяется наличием в чугуне примесей. Марганец, хром, ванадий образуют карбиды, способствуя увеличению содержания углерода в чугуне. Кремний, алюминий, фосфор, медь, наоборот, способствуют снижению содержания углерода в чугуне.

Заменители кокса в доменной плавке.

Вдувание природного газа в горн печи.

Вдувание природного газа существенно меняет характеристики отдельных явлений доменной плавки и прежде всего тепловые и газоди-намические условия работы печи.

При горении углерода метана и других углеводородов на 1 кг С, сгорающего до оксида углерода, выделяется значительно меньше тепла, чем при горении углерода кокса. Это объясняется существенной затратой тепла на разложение углеводородов. Учитывают также, что природный газ подается в доменную печь холодным, так как при нагреве природного газа свыше 500—600 °С протекает реакция его пиролиза с разложением на водород и сажистый углерод. Последний осаждается в газопроводах, затрудняя дви-жение газа. Таким образом, при замене углерода кокса углеродом природного газа приток тепла в доменную печь снижается. Снижение прихода тепла в горне печи и рост количества газа в горне вызывают снижение температуры в горне. Увеличение количества газов, приходящихся на единицу сгорающего на фурмах углерода, должно вызывать снижение интенсивности плавки по коксу. Кроме того, снижение расхода кокса вызывает уменьшение порозности шихты, а следовательно, и повышение сопротивления ее проходу газа. Некоторое снижение интенсивности плавки компенсируется ростом рудной нагрузки на кокс, в результате чего производительность печи при плавке на природном газе не только не уменьшалась, но, напротив, даже несколько увеличивалась. Следствием использования природного газа является снижение степени прямого восстановления. Заметное влияние использование углеводородов оказывает на теплообмен в доменной печи. Прежде всего снижается отношение что вызывает повышение температуры колошникового газа. Снижение прихода тепла в горн и уменьшение температур в горне должно увеличивать размеры окислительной зоны, что благоприятно скажется на сходе материалов. Оценка воздействия вдувания природного газа в горн приводит к выводам: 1. Достигается экономия кокса 2. Снижение интенсивности плавки должно привести к уменьшению производительности печи, однако этого не происходит из-за роста рудной нагрузки на кокс. В результате имеют даже некоторое (небольшое) увеличение производительности. 3. Количество вдуваемого в печь природного газа ограничивается двумя факторами: нарушением газодинамических условий в печи и снижением температуры горна.

Вдувание мазута в горн печи.

Мазут оказывает аналогичное природному газу воздействие на доменную плавку. Отличие заключается в том, что мазут при горении у фурм вносит в печь больше тепла (из-за меньшей теплоты разложения и большего количества углерода), образует в горне несколько меньше горновых газов и вносит в печь меньше водорода. Теплота сгорания мазута у фурм составляет 6100—6400 кДж/кг, т. е. несколько меньше, чем для кокса, и значительно больше, чем для природного газа. Вдувание мазута в горн вызывает некоторое (но меньшее по сравнению с природным газом) снижение температуры в горне печи. Основной эффект воздействия мазута связан с прямой заменой углерода кокса углеродом мазута. По сравнению с природным газом и коксом мазут вносит в печь больше серы. Однако промышленный опыт показал, что на содержа-ние серы в чугуне это не влияет. Определенной проблемой являются транспортировка мазута в печи и его равномерная подача в зону горения. Высокая вязкость холодного мазута вызывает необходимость некоторого его подогрева.

Ограничения количества вдуваемого в печь мазута те же, что и в случае использования природного газа, а именно, ухудшение газоди-намики плавки и снижение температуры в горне печи. Вдуванию большого количества мазута в горн препятствует также то обстоятельство, что в фурменной зоне горит только часть мазута, а выделяющийся сажистый углерод нарушает ход плавки.

Вдувание угля в горн печи.

Большим преимуществом пылевидного угля по сравнению с другими видами топлива является его низкая стоимость. При вдувании измельченного твердого топлива затраты и тепла на процессы термического его разложения небольшие, что обеспечивает сравнительно высокий (особенно по отношению к при родному и коксовому газам) приход тепла в горн доменной печи.

Основным следствием воздействия измельченного угля на процесс является непосредственная замена углерода кокса углеродом угля. В отличие от газообразных и жидких восстановителей уголь практически не содержит водорода (кроме содержащегося в летучих и водяном паре), поэтому вдувание угля в горн оказывает слабое влияние на ход восстановительных процессов. Зола угля несколько увеличивает выход шлака в печи, что снижает экономию кокса при вводе угля в печь. Сера, вносимая углем, может частично переходить в чугун, что требует ограничения используемых углей по их сернистости. При вдувании угля газодинамические условия плавки практически не меняются. В связи с этим лимитирующим фактором количества используемого твердого топлива является нагрев горна. Уменьшение прихода тепла в горн из-за меньшей по сравнению с коксом теплоты сгорания угля и наличия водяных паров, претерпевающих в горне диссоциацию, приводит к снижению температуры горна. Поэтому в доменной плавке следует использовать высушенные угли. На основе результатов многочисленных исследований на горячих стендах и на доменных печах в настоя-щее время хорошо известны условия, которые обеспечивают замену до 40—45% кокса вдуваемым пылеугольным топливом. К ним относятся: 1. Высокое качество кокса, применяемого в доменной плавке. 2. Высокое качество угля, используемого для вдувания в доменную печь. 3. Применение специальной техники вдувания, обеспечивающей полноту сжигания угля в фурменной зоне. 4. Обогащение дутья кислородом и вдувание кислорода совместно с углем.

В связи со снижением газопроницаемости столба шихты при вдувании значительных количеств ПУТ и для поддержания производи-тельности печей на необходимом уровне расход дутья сокращают, обогащая его кислородом.

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться: