П.5. Упрощенный расчет задувочной шихты доменной печи п.5.1. Исходные предпосылки для расчета

Достижение высоких технико-экономических показателей в работе до­менной печи и выход ее на проектную мощность в кратчайший срок в значи­тельной мере обусловливается тщательной подготовкой и четкой организаци­ей задувочного периода. Важная роль отводится правильному выбору состава задувочной шихты. Она должна обеспечить не только получение чугуна и шлака установленного состава, но и компенсировать дополнительные затраты тепла на протекание таких процессов, как нагрев плавильных материалов до темпе­ратур, при которых нормально осуществляются процессы восстановления, образуются чугун и шлак, восстановление оксидов железа железорудной час­ти шихты прямым путем, расплавление повышенного, в сравнении с обыч­ным, количества шлака. Кроме этого дополнительные затраты тепла необхо­димы для прогрева всей футеровки доменной печи.

Совокупностью всех этих условий и объясняется высокая суммарная затрата кокса б задувочной шихте, составляющая 2,5-3,5 т/т чугуна. Опреде­ление рудной нагрузки выполняется с таким расчетом, чтобы содержание крем­ния в чугуне первых выпусков составляло 3,0-3,5%. Затем, по мере прогрева массы шихты, продуктов плавки и огнеупорной футеровки доменной печи руд­ную нагрузку повышают для получения чугуна с содержанием кремния 2,5-2,0%. Обычная рудная нагрузка задувочной шихты составляет 0,4-0,75 т/т кокса.

С целью рационального использования кокса в задувочной шихте коли­чество его необходимо делить на две части: первая предназначается для ком­пенсации теплообмена и составляет так называемую «нулевую» шихту, а вто­рая часть рассчитывается на получение заданных составов чугуна и шлака, исходя из того, что тепло от сгорания кокса затрачивается только на потребно­сти металлургического процесса.

В первый период задувки необходимо прежде всего прогреть кладку и загруженные в доменную печь материалы. Для этого в нижнюю часть загру­жают один кокс. Обычно, горн и заплечики заполняются частью «нулевой» шихты, т. е. одним коксом. Избыточная часть «нулевой» шихты размещается в распаре и нижней части (до 10% объема) шахты. Кокс в этом случае загружа­ется вместе с материалами (известняк, доменный и конверторный шлак, квар­цит), предназначенными для получения заданной основности первого шлака. Кварцит, в зависимости от состава пустой породы, необходим также для полу­чения заданного содержания кремния в чугуне. Оставшуюся часть шахты до­менной печи заполняют промежуточными шихтами, в состав которых включа­ют железосодержащие материалы, при этом количество железосодержащих материалов увеличивается в шихтах, расположенных на более высоких горизонтах. Число промежуточных шихт с возрастающей рудной нагрузкой в об­щей задувочной шихте бывает различным. Для доменных печей полезным объемом 2000-5000 м³ оно составляет 5-13 в зависимости от количества ком­понентов в шихте и способа загрузки ее в доменную печь. При загрузке в печь железосодержащей части шихты из агломерата и железной руды число этих шихт может быть не более 5-6. Это обеспечивает достаточно плавные перехо­ды в тепловом режиме по высоте доменной печи.

Не менее важным при расчете задувочной шихты является определение состава и относительного количества шлака. Как правило, количество шлака в задувочной шихте изменяется от 0,8 до 1,9 т/т чугуна в зависимости от способа загрузки в доменную печь «нулевой» шихты, которая не содержит железорудных материалов. Важно, чтобы расчетный шлак, кроме соответству­ющей характеристики по вязкости, температуре плавления и устойчивости, имел состав, минимально влияющий на огнеупорную футеровку печи. Поэто­му основность шлака в зависимости от содержания серы в коксе должна быть в пределах CaO/SiO₂= 1,0/1,2.

Железосодержащие материалы должны обладать высокой механичес­кой прочностью, по возможности с повышенным содержанием железа, легко восстановимыми, с тугоплавкой пустой породой.

Долгое время считалось, что задувка доменной печи на сырой кусковой руде наиболее рациональна. Но современная практика показала, что даже час­тичная замена сырой руды и известняка офлюсованным агломератом приводит к улучшению условий образования и формирования необходимого состава шла­ка, облегчает регулирование теплового режима горна и получение чугуна за­данного состава. Использование окатышей в задувочной шихте не рекоменду­ется в связи с их недостаточной «горячей» прочностью при восстановлении. Введение в шихту и постепенное увеличение количества окатышей целесооб­разно после достижения нормального режима работы доменной печи. В заду­вочной шихте вынос пыли практически равен нулю и в расчете не учитывается.