Кузін Андрій Вікторович. Удосконалення технології доменної плавки з використанням дрібнофракційного коксу

Краткое описание

Кузін Андрій Вікторович. Удосконалення технології доменної плавки з використанням дрібнофракційного коксу : Дис... канд. наук: 05.16.02 - 2006.

Кузін А.В. Удосконалення технології доменної плавки з використанням дрібнофракційного коксу. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.16.02 «Металургія чорних металів». Донецький національний технічний університет, Донецьк, 2006.
Дисертація присвячена удосконаленню технології доменної плавки з використанням дрібнофракційного коксу в суміші з залізорудною частиною шихти.
Удосконалено підхід щодо оцінки впливу введення дрібнофракційного коксу в залізорудний шар на газопроникність цієї суміші, а також на витрату коксу. Показано, що при введенні дрібнофракційного коксу в кількості 10-30 % (відповідно до витрати коксу) газопроникність рудної лінзи підвищується на 9,5-13,7 %. При цьому значне поліпшення газопроникності залізорудного шару шихти відбувається при збільшенні кількості дрібнофракційного коксу до 10 %. Збільшення кількості дрібнофракційного коксу більше 30 % вже не приводить до істотної зміни газопроникності залізорудного шару.
Встановлено, що при введенні 10-30 % дрібнофракційного коксу крупністю 10-40 мм в залізорудну частину шихти при розмірі отворів на нижніх ситах коксового грохоту 40 мм сумарна економія металургійного коксу на 1 т чавуну складає 23,8-36,9 кг (3,97-6,15 %).
Показано, що з метою збереження базової порозності коксової насадки необхідне використання дрібнофракційного коксу з гарячою міцністю (CSR) у 1,3-1,5 рази більшою, ніж у коксу, що завантажується.
Введення якісного дрібнофракційного коксу у кількості 25 кг/т чавуну в залізорудний шар на доменній печі № 1 ВАТ «ЄМЗ» сприяло економії металургійного коксу в кількості 10,7 кг на 1 т чавуну: 6,7 кг економії отримано за рахунок зниження втрат коксу з відсівом та відповідного підвищення ступеня використання металургійного коксу в доменній печі з 94,5 до 95,6 %, а 4 кг скіпового коксу за рахунок поліпшення газопроникності шихти і, відповідно, удосконалення технології доменної плавки.

У дисертації вирішене важливе науково-технічне завдання щодо удосконалення технології доменної плавки при введенні дрібнофракційного коксу у залізорудний шар з метою підвищення газопроникності стовпа шихти.
Основні наукові положення та результати полягають у наступному:

Для оцінки зміни перепаду тиску газу у шарі шихти при введенні дрібнофракційного коксу у її залізорудну частину запропоновано використовувати показник приведеної порозності матеріалів. Застосування даного показника дозволяє у широкому діапазоні зміни фракційного складу і витрати дрібнофракційного коксу розрахувати зміну газопроникності шару шихти з похибкою не більше 5-8 %.
Розрахунковим шляхом встановлені межі застосування коксового горішку і характер його впливу на газопроникність залізорудного шару шихти «сухої» зони доменної печі. Показано, що на газопроникність шихти істотно впливає введення перших порцій коксового горішку: зниження перепаду тиску газу в залізорудній лінзі склало 9,5-13,7 % при завантаженні із шихтою 10-30 % коксового горішку (від витрати коксу). Фізичним моделюванням підтверджене аналогічне зниження перепаду тиску газу в зазначеному шарі. Подальше збільшення витрати коксового горішку істотно не змінює газопроникність залізорудної лінзи шихти.
Визначено оптимальні розміри коксового горішку, що вводиться до складу залізорудної шихти: максимальний 40 мм, мінімальний 10 мм. При цьому кількість фракції 10-0 мм не повинна перевищувати 5 %.
Запропоновано більш універсальну залежність питомої витрати коксу від перепаду тиску газу у верхній частині доменної печі. Показано, що зменшення загального перепаду тиску газу на 1 % визначає зниження питомої витрати скіпового коксу на 0,23 %. Встановлено, що при введенні в залізорудну частину шихти 10-30 % коксового горішку крупністю 10-40 мм економія металургійного коксу на 1 т чавуну дорівнює 23,8-36,9 кг (3,97-6,15 %).
Оцінено зміну порозности коксової насадки доменної печі залежно від величини показника гарячої міцності коксу. З метою збереження базової порозності коксової насадки рекомендовано використовувати коксовий горішок з величиноюCSRу 1,3-1,5 рази більшим, ніж у коксу, що завантажується. Завантаження в піч вугілля в кількості до 18-27,5 % (від витрати коксу) можливо тільки за умовою підвищення показникаCSRкоксу, що завантажується, з 36,3 до 55-74,1 % відповідно.
Встановлено, що стійкість металевих і гумових нижніх сит коксових грохотів склала 2-4 і 8-12 місяців відповідно. Під час експлуатації розмір щілини гумових сит практично не змінювався; на металевих ситах розмір щілини зростав від 25-28 до 32-36 мм, що приводило до збільшення виходу відсіву коксу від 7-8 до 12 %. Гумові і металеві сита забезпечували низьку (0,73-0,89 %) кількість дрібняку 10-0 мм у скіповому коксі, однак кількість відсіву на гумових ситах була менше на 20,6 %, а кількість фракції 10-0 мм в 1,7 рази вище, ніж на металевих ситах.
Показано, що збільшення розміру отворів на нижньому ситі коксового грохоту з 25 до 40 мм забезпечує поліпшення якості скіпового коксу й газопроникності коксової насадки у печі: середньомасовий діаметр шматків скіпового коксу підвищується з 51,95 до 56,62 мм, коефіцієнт однорідності фракційного складу з 72,4 до 84,6 %, порозність коксової лінзи підвищується на 2,5 % (відн.).
Досліджена крупність коксового горішку, одержуваного на грохотах барабанного і вібраційного типів. Встановлено, що коксовий горішок, одержуваний на грохотах вібраційного типу, містив фракцію 10-0 мм близько 5 %, що в 2-4 рази менше, ніж при його виробництві на грохотах барабанного типу. У коксовому горішку кількість золи була практично рівною її кількості в металургійному коксі.
Для підвищення газопроникності шихти запропоновані способи завантаження коксового горішку і металургійного коксу в рудний шар у кількості до 25-30 % від загальної маси коксу. Запропоновано пристрій для виділення з металургійного коксу фракції +80 мм безпосередньо перед завантаженням його в скіп і повернення великих фракцій у коксовий бункер.
На доменній печі № 1 ВАТ «ЄМЗ» проведене промислове дослідження впливу на показники доменної плавки завантаження у піч якісного коксового горішку в суміші з залізорудною частиною шихти. Використання коксового горішку фракції 15-32(36) мм у кількості 25 кг/т чавуну сприяло економії 10,7 кг металургійного коксу на 1 т чавуну: 6,7 кг зекономлено за рахунок зниження втрат коксу з відсівом та відповідним підвищенням ступеня використання металургійного коксу в доменній печі з 94,5 до 95,6 %, а 4 кг скіпового коксу зекономлено за рахунок поліпшення газопроникності шихти і, відповідно, удосконалення технології доменної плавки.