книги из ГПНТБ / Рябинький, Бронислав Яковлевич. Планирование и экономика металлургических заводов

устанавливаются на каждом заводе на основании изучения практики работы лучших печей, а также путем проведения спе­ циальных исследований.

Влияние на производительность доменной печи химического состава чугуна

Химический состав чугуна определяет состав шихты, дуть­ евой и температурный режимы процесса доменной плавки и тем самым влияет на производительность печи.

Особенно существенно влияет на производительность домен­ ной печи температурный режим процесса, обусловливающий удельный расход кокса на тонну чугуна, а тем самым в значи­ тельной мере и общий объем проплавляемых материалов.

При выплавке разных видов чугуна значительно отличается также и интенсивность процесса плавки.

По количеству тепла, расходуемого на процесс восстановле­ ния, основные элементы, обыкновенно входящие в чугун, распо­ лагаются в следующем порядке: кремний, фосфор, марганец, железо. Вследствие этого всякое повышение в чугуне первых трех элементов за счет основного элемента — железа — увеличи­ вает относительный расход кокса и снижает производительность печи. Принято считать, что дополнительный расход кокса состав­

расход кокса и снижается производительность печи при умень­ шении серы в чугуне. Снижение содержания серы в чугуне на 0,01% требует дополнительного расхода кокса от 10 до 20 кг/т чугуна.

Изложенное выше показывает, что химический состав выплав­ ляемого чугуна имеет существенное значение для экономики до­ менного производства. При определении химического состава чугуна для передела в своих цехах учитывается также его влия­ ние. на технологию и экономику сталеплавильного передела и на качество стали. Для иллюстрации влияния химического состава чугуна можно привести данные одного завода, на котором при снижении содержания марганца в чугуне с 1,6 до 0,52% произ­ водительность доменной печи повысилась на 2,6%, расход кокса снизился на 1,2%, а себестоимость чугуна уменьшилась на

22руб. на тонну.

Всоответствии со своим химическим составом различные виды чугуна по удельному расходу кокса и производительности

печи располагаются в следующем нисходящем порядке: марте­ новский, бессемеровский, литейный.

Производительность печи при выплавке литейного чугуна различных марок :(ЛК4—ЛК00) уменьшается по мере повыше­ ния в чугуне содержания кремния.

но отличаются. В расчете производственной мощности и в плане производства принимаются производительности печи при вып­ лавке разных чугунов, соответствующие существующим услови­ ям на данном заводе.

Однако пересчет чугуна в передельный производится всеми заводами обязательно по приведенным выше коэффициентам.

Основные методы повышения производительности доменных печей

Из изложенного видно, что решающее значение для повыше­ ния производительности доменных печей имеет подготовка сырых материалов: обогащение руды, усреднение ее, дробление крупных кусков железной руды до необходимых размеров, сортировка руды по крупности, окускование мелкой руды путем спекания, дробление известняка, повышение механической прочности кок­ са, снижение содержания золы и серы в коксе, дробление кокса и отбор мелких его фракций. Важное значение имеет также улуч­ шение распределения материалов в печи путем применения со­ вершенных колошниковых загрузочных аппаратов и соответст­ вующих систем загрузки сырых материалов в определенных ко­ личествах и последовательности.

Опытные и практические данные показывают, что макси­ мальная интенсивность плавки при прочих равных условиях всег­ да достигается только при ровном ходе доменной печи, а всякое нарушение ровного хода (работа печи с подвисаниями и осадка­ ми) увеличивает расход кокса и вынос колошниковой пыли, сни­ жает производительность печи, приводит к получению неконди­ ционного чугуна. Поэтому для повышения интенсивности плавки и производительности печи исключительно важное значение име­ ет постоянство всех факторов процесса доменной плавки: кусковатости и химического состава руды, флюса и кокса, системы загрузки, количества, а также влажности и температуры дутья.

Необходимым условием интенсивной работы печи является, кроме того, четкая организация всех работ по подаче сырых ма­ териалов, выпуску и уборке продуктов плавки по заранее состав­ ленному графику.

Ниже кратко изложены основные методы повышения произ­

повышению производительности доменных печей. Эффективность применения агломерата в шихте доменных пе­

чей обусловливается тем, что агломерат как кусковой материал,

разрыхляя столб плавильных материалов в печи, повышает га­ зопроницаемость шихты, улучшает распределение и использо­ вание газов, а также уменьшает вынос колошниковой пыли.

Агломерируются обычно колошниковая пыль, пылеватая ру­ да и концентраты обогащения бедных руд, а кусковая руда только в тех случаях, когда из нее необходимо удалить при агло­ мерации вредные примеси — серу или мышьяк.

По данным одного зарубежного завода, применение агломе­ рата вместо сырой руды следующим образом повлияло на рабо­ ту доменных печей (табл. 34).

На одном южном отечественном заводе в 1955 г. была прове­ дена опытная плавка на шихте, состоящей из 46,8% агломерата и в остальной части из сортированной кусковой криворожской руды. По сравнению с работой на рядовой сырой руде произ­ водительность доменной печи повысилась на 19,8%, а удельный расход кокса снизился на 12,8%.

На другом южном заводе на большой доменной печи были проведены опытные плавки е различным содержанием агломера­ та в шихте. Эти опыты показали, что с увеличением содержа­

содержания железа, восстановимости, механической прочности, основности, ситового состава.

На основании данных отечественной и зарубежной практики принято считать, что замена каждых 10% сырой руды агломе­ ратом повышает производительность доменной печи на 1—2% и несколько меньше снижает удельный расход кокса. Надо, од­ нако, отметить, что с увеличением содержания агломерата в шихте эффективность не растет прямо пропорционально.

154 Планирование доменного производства

нов существенно различается. Поэтому эффективность примене­ ния офлюсованного агломерата более правильно характерйзуется ростом производительности и снижением удельного расхода кокса на 100 кг сырого известняка, исключенного из доменной шихты.

По расчетам проф. Рамма А. Н., «...при исключении из шихты 0,25—0,4 т известняка на 1 т кокса снижение относительного рас­ хода кокса и увеличение производительности доменных печей могут достигать 10— 15%» '.

Эффективность производства и применения железомарганцовистого агломерата заключается главным образом в резком уменьшении выноса и потерь марганцевой руды.

Применение сортированной руды. Сортировка руды по круп­ ности на несколько классов и раздельная загрузка руды каждого класса в доменную печь значительно улучшают результаты до­ менной плавки.

Как указывает акад. М. А. Павлов, «...это объясняется не только тем, что сортированная руда занимает больший объем, чем смесь мелочи и крупных кусков, благодаря чему столб плавильных материалов в печи становится более рыхлым и луч­ ше проницаемым для газов, но также и тем, что при раздельной загрузке как мелкая, так и крупная руда, скатываясь в печи по углу естественного откоса, равномерно распределяется по все­ му ее сечению, в то время как при загрузке смеси руды разных размеров крупные куски скатываются в центр печи, а мелочь остается у стен шахты»12.

Проведенное на одном заводе исследование подтвердило высокую эффективность сортировки руды. Руда сортировалась на три класса (35—75 мм; 6—35 мм и 0—6 мм). При первом опыте раздельно загружалась руда всех трех классов, а при вто­ ром — только руда первых двух классов. По сравнению с рабо­ той на несортированной руде улучшились результаты плавки, приведенные в табл. 37.

Решением Всесоюзного совещания доменщиков в 1957 г. установлено, что окисленные руды надо дробить до размера кус­ ков 60—80 мм и сортировать их на три класса, а трудновосстано­ вимые руды (типа магнетитов) дробить до крупности не свыше 40 мм и сортировать на два класса. Нижний класс (отсев) дол­

Союзе. — Советская металлургия, 1937, № 3.

время все большее значение ха,к важнейшему фактору повыше­ ния производительности доменных печей.

Смешивание железной руды разных классов позволит устра­ нить колебания в ее химическом и минералогическом составах, достигающие иногда значительных размеров, и тем самым стаби­ лизировать качество шихты, что является одним из основных условий ровного хода доменных печей.

При непостоянном химическом составе руды повышение со­ держания железа влечет за собой похолодание печи, увеличи­ вает вязкость шлаков, угрожает подвисанием печи, а уменьше­ ние содержания железа понижает основность шлака и вызывает получение чугуна некондиционного по сере и кремнию. Во избе­ жание этого при непостоянном составе руды ведут печи с тепло­ вым резервом, перерасходуя кокс и понижая производительность.

Естественно, что усреднение руды тем эффективнее, чем более разнообразны по своему химическому и минералогическому со­ ставу железные руды, проплавляемые заводом.

В решениях Всесоюзного совещания доменщиков 1957 г. ука­ зано, что стандартность сырья должна быть обеспечена путем его усреднения, начиная с рудников, затем на складах и бунке­ рах обогатительных, дробильно-сортировочных и агломерацион­ ных фабрик, и кончая рудными дворами доменных цехов.

Кроме того, исключительно большое значение для выравнива­ ния химического состава руды имеет, как показывает практика передовых предприятий, ежесуточное планирование добычи руды по забоям и участкам с учетом ее состава.

На механизированных рудных дворах металлургических заво­ дов усреднение производится путем складирования руды в шта­ беля и забора ее из штабеля вразрез слоями, а на немеханизиро­ ванных рудных дворах — путем разгрузки руды под эстакадами попеременно в два закрома и забора руды вразрез из закрома только после его полного заполнения.

На одном заводе, где содержание железа в поступавших ру­ дах колебалось от 50 до 60%, было организовано усреднение

руды путем послойной укладки ее грейферным краном из разгру­ зочной траншеи в штабель на рудном дворе. После окончания укладки штабеля руду забирали из него вразрез двумя экскава­ торами и грузили в холры, доставлявшие руду на бункерную эстакаду.

Вначале, когда усреднение еще не было надлежащим обра­ зом организовано и производилось в судном штабеле (одна поло­ вина которого укладывалась, а другая забиралась), содержание железа в 57,26% проб, взятых из бункеров, колебалось в преде­ лах 55,5—55,9%. Во второй период, когда усреднение руды про­ изводилось в двух штабелях, содержание железа в 70% проб ко­ лебалось в пределах 55,5—55,8%.

Это улучшение усреднения руды в сочетании с лучшим ее увлажнением увеличило во второй период по сравнению с пер­ вым производительность доменной печи на 7,0%, уменьшило расход кокса на тонну чугуна на 4,0% и вынос колошниковой пыли в полтора раза.

Обогащение руды. В зависимости от характера руды для ее обогащения применяются в настоящее время магнитная сепара­ ция (сухая и мокрая) и мойка.

В связи с значительными капитальными вложениями и экс­ плуатационными расходами обогащению подвергаются главным образом бедные руды.

Обогащение руды экономически эффективно во всех случаях, когда добывается руда с содержанием железа меньше 55% и кремнезема больше 15%. При этом снижение капиталовложе­ ний в доменное производство (и смежные отрасли, например угольную, по добыче флюсов) и экономия на эксплуатационных расходах по выплавке чугуна должны компенсировать соответ­ ствующие затраты на обогащение.

При добыче богатых руд обогащению подвергаются обычно только руды, разубоженные породой. По данным отдельных ис­ следований увеличение железа на 1 % в руде, содержащей около 50% железа, повышает производительность доменной печи на 2—3% и соответственно снижает расход кокса.

В последнее время широкое применение получило также обо­ гащение известняка путем мойки с целью удаления сопутствую­ щих глиноземистых веществ.

Работа доменной печи на повышенном давлении газа под колошником. Разработанный впервые советскими металлургами режим доменной плавки с повышенным давлением газа под ко­ лошником позволяет значительно увеличить производительность

ко позволяет более полно использовать восстановительную спо­ собность газа, но и, главное, позволяет интенсифицировать про­ цесс плавки путем увеличения количества подаваемого дутья и сжигаемого кокса без нарушения ровного хода печи.

Как показывает опыт передовых предприятий, работа до­ менных печей на повышенном давлении газа дает значительный эффект только в том случае, если давление повышается не менее чем до 0,6—0,7 ати (вместо нормальных 0,1 ати).

Кроме того, необходимым условием эффективной работы до­ менных печей на повышенном давлении является увеличение прочности и герметичности колошникового аппарата.

Повышение производительности доменных печей при перево­ де на повышенное давление газа под колошником на различных заводах колеблется в значительных пределах в первую очередь в зависимости от давления подаваемого дутья и качества ших­ товых материалов.

В табл. 38 приведены данные об эффективности работы с по­ вышенным давлением газа под колошником доменных печей ря­ да заводов. ^

Принято считать, что в среднем перевод печей на повышен­ ное давление 0,5—0;7 ати повышает производительность печей на 5,5—8,5%, в том числе в результате увеличения интенсивности работы печей на 4,5—6,0% и снижения удельного расхода кокса на 0,5—2,5%.

На ряде заводов внедряется работа доменных печей с давле­ нием газа под колошником до 1,5 ати. Увеличение давления с 0,9 до 1,5 ати повышает производительность доменных печей на

3 -5 % .

Работа доменной печи на дутье постоянной влажности. Ув­ лажнение дутья путем подачи в него пара для стабилизации и повышения содержания влаги, освоенное впервые на передовых советских металлургических заводах, получило в настоящее вре­ мя широкое применение.

При работе на увлажненном дутье процесс восстановления железа из руды становится более интенсивным благодаря образованию в печи при разложении влаги водорода, являюще­ гося интенсивным восстановителем, а также благодаря обога­ щению дутья кислородом влаги.

Наконец, увлажнение дутья, стабилизируя содержание вла­ ги, устраняет отрицательное влияние на ход печи естественных колебаний влажности дутья.

Увлажнение дутья позволяет и вместе с тем делает необхо­ димым повышение температуры дутья до 800° и выше с целью компенсировать этим расход тепла в горне на разложение влаги.

Все это обеспечивает значительное повышение производи­ тельности печи при снижении расхода кокса.