1.3. Составление задувочной шихты и загрузка доменной печи

Загрузке доменной печи предшествует расчет задувочной шихты, кото­рый ведут, как правило, на получение литейного чугуна, содержащего 2,0-3,0% Si; 0,3-0,8% Мn и < 0,1% S. Задувочную шихту рассчитывают на боль­шой расход кокса: 2,2-2,5 т на 1 т чугуна вместо 0,6-0,7 т при выплавке литейного чугуна в нормальных условиях. Высокий расход кокса в задувоч­ной шихте вызывается необходимостью нагрева холодных футеровки печи и столба шихтовых материалов, а также повышенным расходом тепла на восста­новление оксидов железа, которое в начальном периоде задувки протекает в основном прямым путем. В связи с тем, что тепло от сгорания первых порций кокса затрачивается на прогревание кладки горна и загруженных в него мате­риалов, первые подачи задувочной шихты состоят только из кокса и неболь­шого количества флюса, необходимого для ошлакования золы кокса. В после­дующих подачах по мере загрузки печи увеличивают количество железосо­держащих материалов так, чтобы в последних порциях шихты, загружаемых в доменную печь, расход кокса не превышал 1,2-1,3 т/т чугуна. Поэтому задувочная шихта состоит из нескольких шихт с различным расходом горючего.

В табл. 1.1 в качестве примера приведен состав задувочной шихты при задувке доменной печи объемом 1386 м³ одного из металлургических заводов Украины.

Шихта I состояла только из кокса, известняка и кварцита*, все последу­ющие - содержали все увеличивающееся количество руды, относительный расход кокса при этом уменьшался и составлял 3,0; 2,24; 1,6 и 1,22 т/т чугуна.

Выход шлака в задувочной шихте обычно колеблется в пределах 700-800 кг на 1 т кокса. Состав шлака задувочной шихты должен быть, по воз­можности, близким к составу шлака нормально работающей доменной печи. В задувочный период нежелательно получение как чрезмерно основных(CaO/SiO₂ > 1,45), так и очень кислых (CaO/SiO₂ < 1,0) шлаков. Как первые, так и вторые, значительно отличаясь от химического состава футеровки, будут разрушать ее. Шлаки задувочного периода должны иметь основность (CaO/SiO₂) в пределах l,10/l,20.

На некоторых заводах Украины задувочная шихта состоит из двух от­дельных шихт. Первая шихта состоит только из кокса и известняка, необходи­мого для ошлакования золы кокса. Вторая шихта состоит из кокса, известняка, сортированной железной руды и марганцевой руды II сорта. Постепенное уве­личение рудной нагрузки достигают изменением соотношения между холос­тыми и содержащими руду подачами с таким расчетом, чтобы в последующих подачах расход кокса на I т чугуна приближался к указанным выше пределам (1,2-1,3 т/т чугуна).

К физико-химическим свойствам материалов, идущих в задувочную шихту, предъявляют повышенные требования. Кокс должен быть механичес­ки прочным (показатель М₄₀ > 82%*) во избежание образования большого ко­личества мелочи при падении с большой высоты во время загрузки печи.

В задувочной шихте используют только кусковую сравнительно бедную (Fe = 45-50%), но легковосстанавливающуюся гематитовую железную руду. Это диктуется необходимостью получить большее количество шлака (650-800 кг) на единицу чугуна с тем, чтобы улучшить его десульфурацию при высоком расходе кокса и обеспечить нормальное протекание восстановительного про­цесса в столбе шихты после задувки печи.

До недавнего времени считали нецелесообразным задувать печи на аг­ломерате в связи с тем, что он имеет более низкие восстановимость и проч­ность по сравнению с сырой рудой и может вызвать затруднения при раздувке печи. Полагали, что повышенное содержание FeO в агломерате приведет к образованию большого количества железистого шлака и интенсивному разру­шению футеровки, а скопление мелочи (> 10% фракции 0-5 мм) - к тугому ходу и подвисаниям шихты. Однако в последние годы на некоторых заводах задули мощные доменные печи на шихте, железосодержащая часть которой состояла из прочного, отсеянного от мелочи офлюсованного агломерата с ос­новностью 1,27-1,3. Этот опыт показал, что задувка печи на агломерате значи­тельно упрощает подготовку шихты и облегчает ведение печи в задувочном периоде.

Перед загрузкой печи в отверстие чугунной летки вводят трубу диамет­ром 100-120 мм, один конец которой достигает оси горна, а другой выступает наружу на 2-3 м. Пространство между стенками летки и трубой забивают гли­ной. После задувки печи выделяющийся из печи газ поджигают, а трубу оставляют открытой до появления шлака Затем трубу удаляют, а летку забивают огнеупорной глиной. Такая подготовка обеспечивает хороший прогрев ниж­ней части горна и легкое вскрытие летки для выпуска первых порций чугуна и шлака

После установки в летке трубы горн заполняют коксом, загружая его через колошник печи Иногда для лучшего воспламенения кокса нижнюю часть гор­на заполняют дровами, а кокс загружают вручную или транспортерами через отверстия фурменных приборов; стены заплечиков после загрузки дров и кок­са обшивают шпалами для предохранения футеровки от ударов ссыпающихся с большой высоты шихтовых материалов. Однако опыт последних успешных задувок больших доменных печей показал, что нет необходимости заполнять горн дровами, загружать кокс через отверстия фурменных приборов и обши­вать стены заплечиков шпалами (траектории падающих с загрузочного уст­ройства кусков шихты не пересекаются с образующей заплечиков). Эти не­нужные операции лишь усложняют и затягивают пуск доменной печи.

На некоторых заводах при загрузке задуваемых печей выше горизонта фурм сооружают помост из бревен Устройство помоста способствует более полному выгоранию кокса в нижней части горна и прогреву кокса над помос­том. После обрушения помоста на лещадь опустится раскаленный кокс, что значительно улучшит работу горна и облегчит выпуск первых жидких продук­тов плавки

Горн и заплечики загружают обычно только коксом и необходимым ко­личеством известняка для офлюсования золы сгорающего кокса Остальной объем печи загружают задувочной шихтой в соответствии с предварительно выполненным расчетом

В период загрузки печи шихтой сопла всех фурменных приборов долж­ны быть сняты, а воздушные и шлаковые фурмы забиты глиной во избежание случайного воспламенения шихты до окончания загрузки При нормальной работе механизмов в печь загружают 70-80 подач в течение 7-8 часов, что соответствует объему печи. Начиная с момента загрузки доменной печи, все электросварные и другие огневые работы на всех горизонтах вокруг печи недопустимы.