§ 2. Расход кокса

Кокс является наиболее дорогим и дефицитным шихтовым материалом доменной плавки, и удельный расход кокса служит характеристикой экономичности работы печи. Величина расхода кокса влияет на производительность печи и показывает использование химической и тепловой энергий топлива в рабочем пространстве печи. В удельном расходе кокса отражается уровень техники, степень подготовки сырья к плавке и мастерство ведения доменного процесса. За послевоенные годы средний удельный расход кокса на 1т передельного чугуна снизился с 931 до 540 кг. На лучших доменных печах он достигает 350–400 кг/т, а на различных заводах в зависимости от условий плавки он изменяется в пределах 350-600 кг/т чугуна.

Ниже приведены данные о влиянии различных факторов на расход кокса:

Фактор Изменение расхода,

%

Повышение содержания железа в шихте на 1 % . –(0,8–1,3)

Повышение температуры дутья на 100 °С ... –(2–2,5)

Вдувание 1 м³ природного газа на 1 т чугуна –(0,15–0,20)

Увеличение давления под колошником на 0,01 МПа –(0,1–0,3)

Вывод из шихты 100 кг известняка –(3–5)

Металлизация шихты на 10 % –(5–8)

Увеличение содержания в коксе:

золы на 1 % +(1,2–1,5)

серы на ОД % +(0,3-0,5)

Увеличение содержания в чугуне:

марганца на 0,1 % +(0,2–0,3)

кремния на ОД % +(0,6–1,2)

Увеличение количества мелочи (5 мм) в шихте на

1% +(1-2)

Существуют несколько методик приближенного расчета расхода кокса. Сравнительно простым является расчет по эмпирической формуле, полученной на основании обобщения опыта работы доменных печей Магнитогорского металлургического комбината:

К = 850 - 3,8Fe_ar + 2(О₂ - 21) - 0,8П - 0,09*_д + + 0,6Н₂О + 0,24И - 13,1,

где К - расход кокса, кг/т чугуна; Fe_ar - содержание железа в агломерате, %; О₂– содержание кислорода в дутье, %; П- расход природного газа, м³/т; t_a- температура

174

дутья, °С; Н₂О- влажность дутья, г/м³; И- расход известняка, кг/т.

Другая формула, полученная путем обобщения практических данных (формула В.Г.Воскобойникова), учитывает влияние ряда других факторов:

К = 1150 + 50(Si + S_K) + 5А_К + 2,5Я_М - 10Fe_KOH -- 0,1Г_д - 1000S - 0,811 - (2,6-И,1)т)_м.

В этой формуле помимо принятых выше обозначений: Fe_KOH – содержание железа в железорудном концентрате, %; Si и S-содержание кремния и серы в чугуне, %; S_K и А_к– содержание серы и золы в коксе, %; В_м– содержание мелочи (< 3 мм) в шихте, %; tj_m – степень металлизации шихты, %.

Следует обратить внимание на то, что в этой формуле Fe_KOH представляет собой содержание железа не в офлюсованной шихте (агломерате, окатышах), а в концентрате, из которого они получены.

Приведенная формула может быть применена при изменении температуры в пределах 1000–1300 °С, содержания железа в концентрате – в пределах 58–65 % и расхода газа – в пределах 0-120 м³/т.

§ 3. Основные технические показатели

Основными показателями, характеризующими работу доменной печи, являются: производительность в единицу времени и расход кокса на тонну выплавляемого чугуна.

Для оценки производительности доменных печей различного объема применяют показатель: коэффициент использования полезного объема (к.и.п.о.), представляющий собой отношение полезного объема печи V, к ее среднесуточной производительности Р, т/сут: к.и.п.о. = V/P. Единицей измерения к.и.п.о. является м³ • сут/т.

Для расчета к.и.п.о. пользуются не суточной выплавкой, а среднесуточной, т.е. средней за какой-либо представительный период (месяц, квартал, год) с исключением времени, затраченного на проведение капитальных ремонтов.

Чем ниже к.и.п.о., тем более производительно работает Доменная печь. За последние сорок лет коэффициент использования полезного объема улучшился почти вдвое, с 1,15 до 0,55, а на передовых заводах он достигав- 0,4 и ниже.

175

Иногда для характеристики работы доменной печи пользуются показателем, обратным к.и.п.о., – съемом чугуна с 1 м³ полезного объема.

Так как производительность доменных печей при выплавке чугунов и доменных ферросплавов различных видов и марок неодинакова, то при расчете к.и.п.о. суточную выплавку выражают в тоннах передельного чугуна. Для этого массу выплавки чугунов всех видов и марок пересчитывают на передельный при помощи переводных коэффициентов:

Чугун передельный 1,00

Чугун передельный высококачественный 1,34 Чугун литейный (в среднем) . . 1,26

То же по маркам 1,15–1,40

Ферромарганец доменный .... 2,5

Феррофосфор 4,0

Производительность доменной печи данного объема зависит от интенсивности плавки и удельного расхода кокса. Интенсивность плавки / может характеризоваться различными показателями:

отношением суточного расхода кокса к объему доменной печи;

отношением суточного расхода углерода топлива к объему печи;

количеством кокса, сожженного за 1ч на 1м² площади горна; .

отношением количества дутья за единицу времени к объему печи.

Наиболее распространенным в отечественной практике показателем интенсивности плавки является отношение количества углерода топлива, израсходованного за сутки, к полезному объему печи, т/(м³ • сут):

/_с = (C_KK + C_aQ_a)/lQQV,

где С_к и С_д– содержание углерода соответственно в коксе и углеродсодержащих добавках, %; К и Q_a– суточный расход соответственно кокса и углеродсодержащих добавок, т; V – полезный объем доменной печи, м³.

Интенсивность доменной плавки, вычисленная таким способом, достигает значений 0,95–1,25 т углерода в сутки на 1м³ объема печи.

Количество сожженного топлива в тоннах на 1 м² площади горна можно определить следующим образом:

176

/_с = (К + 0,0008Q_r)/A

где А- площадь сечения горна, м²; Q_T- расход природного газа, м³/сут.

Эта величина составляет обычно 20-25 т/(м² • сут).

Расход железосодержащих материалов определяется содержанием железа в них, выносом их в виде колошниковой пыли и потерей металла со шлаком, а также содержанием железа в чугуне.

Отношение количества железа, вносимого в печь с шихтовыми материалами, к содержанию железа в чугуне называют коэффициентом использования железа и его определяют на основе балансов железа.

В настоящее время расход железосодержащей части шихты на 1т чугуна составляет 1,5–1,9, а коэффициент использования железа 0,96–0,98.

Удельный расход кокса, как отмечалось, составляет 350– 600 кг/т. Количество подаваемого дутья находится в пределах 1,6–2,3 м³ в минуту на 1 м³ объема печи. Выход шлака составляет 300–600 кг/т, выход колошникового газа равен 120-200 м³ на 1 м³ объема печи в час (1400- 2000 м³/т).

Производительность труда выражают обычно годовой выплавкой чугуна, приходящегося на одного трудящегося (рабочего) доменного цеха. Ее выражают в тоннах передельного чугуна; на современных заводах она составляет более 8 тыс. т на одного трудящегося.

Г л а в а 6. СПОСОБЫ ВНЕДОМЕННОГО (БЕСКОКСОВОГО) ПОЛУЧЕНИЯ ЖЕЛЕЗА