УДК 669.162.16     

Сибагатуллин С.К., Харченко А.С., Теплых Е.О.

ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет

им. Г.И. Носова»

Терентьев В.Л.

ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат»

 

Снижение потребления коксующихся углей путем повышения полноты использования производимого из них кокса

 

Доля скипового кокса от валового составляет 80-85 %. В виду этого происходит избыточное расходование углей, запасы которых в недрах земли малы. Для более продолжительного их использования необходимо рациональное расходование кокса. Одним из направлений снижения потребления углей является вовлечение в технологию производства чугуна коксового орешка, крупностью 10-25 мм. Но его потребление может ухудшать фильтрующую способность кокса в нижней части печи [1], Поэтому для эффективного использования орешка необходимы условия, которые компенсируют его негативное действие на дренажную способность горна печи.

Исследования по применению орешка с устранением его отрицательного действия на дренаж горна провели на доменной печи № 10 полезным объемом 2014 м3. Изменение дренажной способности горна изучили в периоды с расходом коксового орешка в количестве 295 (I) и 520 кг/подачу (II).

Негативное действие орешка компенсировали следующими мероприятиями:

– улучшением качества скипового кокса;

– увеличением количества промывочных материалов;

– обеспечением равномерного распределения коксового орешка по окружности колошника печи.

В периоде I использовали кокс коксохимического производства ОАО «ММК». Во втором его полностью заменили Кемеровским (таблица 1).

Таблица 1 – Технический анализ, прочностные показатели и реакционная способность кокса, %

Периоды

Wr

Ad

Vdaf

Sd

М10

М25

CRI

CSR

I

2,04

12,54

1,29

0,642

9,34

84,95

23,30

58,56

II

2,09

11,92

1,025

0,547

8,7

85,37

31,7

57,53

 

Во втором периоде показатель истираемости кокса М10 уменьшился на 6,9 % отн. Увеличение реакционной способности кокса CRI составило 26,5 % отн.

  Расход материалов, действующих в направлении улучшения дренажной способности горна, представлен в таблице 2.

Таблица 2 – Расход промывочных материалов

Наименование показателей

Периоды

I

II

Расход, кг/т чугуна:   кварцита

                                     руды марганцевой

                                     руды Михайловской

4,4

7,2

20,8

1,2

11,1

27,4

        

В периоде II увеличили расход марганцевой руды на 3,9 кг/т чугуна и Михайловской руды на 6,6 кг/т чугуна.

Увеличенный бункер БЗУ доменной печи № 10 вмещает большее количество шихтовых материалов, что позволяет выгружать их в колошниковое пространство печи за 9 оборотов, против трех оборотов на доменной печи № 4. Это создает условия для более тщательного перемешивания коксового орешка с шихтовыми материалами.

Проведенными исследованиями на физической модели однотрактового компактного загрузочного устройства, изготовленного в масштабе 1:5 по отношению к линейным размерам БЗУ доменных печей № 4 и 6 ОАО “ММК” [2], установлено, что при размещении коксового орешка в середине объема шихтовых материалов в бункере БЗУ коэффициент равномерности распределения орешка имеет максимальное значение. Расположение орешка в середине данного объема обеспечили забором его во второй рудный скип, обозначенный в матрице Рор (таблица 3).

 

Таблица 3 – Матрица загрузки доменной печи № 10 ОАО “ММК”

Содержимое бункера БЗУ

Станции лотка

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

3К

 

 

1

 

1

1

1

1

2

2

 

  3Рор

1

2

1

1

1

 

1

2

 

 

 

3К

 

 

1

 

1

1

1

 

3

2

 

  3Рор

1

2

1

2

1

 

1

1

 

 

 

3K

 

 

1

 

1

1

1

 

2

3

 

  3Рор

1

2

1

1

1

 

2

1

 

 

 

 

Производительность печи во втором периоде увеличилась (таблица 4).

Таблица 4 – Основные технологические показатели работы доменной печи № 10

 

Наименование показателей

Периоды

I

II

Расход коксового орешка (сухого), кг/т чугуна

7,7

13,9

Удельный расход кокса (сухого), кг/т чугуна:

   фактический

   приведенный

 

438,1

 

424,9

438,1

432,3

Производительность, т/сутки:

   по фактическому количеству загруженных подач

  приведенная

 

4728

 

4761

4728

4628

 

После приведения второго периода к условиям базового коэффициент замены кокса коксовым орешком составил 0,91 кг/кг.

Охарактеризовали изменения дренажной способности горна, используя следующие показатели:

- расчетное количество шлака, остающегося в печи после выпуска продуктов плавки;

- продолжительность выпуска с момента открытия летки до появления шлака.

Определили количество остающегося в печи шлака по формулам [3]:

;                      (1)

,                      (2)

 

где: σv, σT, σN – среднеквадратические отклонения числа ковшей шлака по выпускам, продолжительности цикла (мин), числа взятых за цикл подач соответственно;qVT – среднее количество шлака, образующегося в печи за одну минуту, в ковшах; qVN – среднее количество шлака, образующегося из одной подачи, в ковшах; 1,25 – коэффициент перевода среднеквадратического отклонения в абсолютное (среднеарифметическое).

Результаты представили в таблице 5.

Таблица 5 – Количество остающегося в печи шлака

Наименование показателей

Периоды

I

II

Количество остающегося в печи шлака, ковши:

   вычисленного по формуле 1 (∆V1)

   то же по формуле 2 (∆V2)

 

0,420

 

0,407

0,435

0,440

Среднеарифметическое между ∆V1 и ∆V2 (∆V)

0,428

0,423

 

Во втором периоде незначительно уменьшилось количество шлака, остающегося в горне печи после выпуска, из чего следует, что дренажная способность горна в этом периоде не ухудшилась.

Повышение расхода орешка с использованием компенсирующих мероприятий сопровождалось увеличением времени от начала выпуска продуктов плавки до появления шлака с 10,7 до 12,1 минут, что представлено в таблице 6.

Таблица 6 – Продолжительность выпуска от начала выпуска до появления шлака

Наименование показателей

Периоды

I

II

Время от начала выпуска до появления шлака, мин:

   из летки № 1 (τ1)

   из летки № 2 (τ2)

 

10,15

11,3

 

11,95

12,33

Отношение τ1/τ2

0,90

0,97

Среднеарифметическое значение между τ1 и τ2 (τ)

10,73

12,14

        

  Повышение τ во втором периоде свидетельствует об улучшении фильтрующей способности кокса в горне печи.  

Отношение τ1/τ2 в периоде с расходованием орешка 13,9 кг/т чугуна возросло с 0,9 до 0,97, что указывает на улучшение дренажной способности горна по окружности. 

Среднеквадратическое отклонение слитого чугуна по выпускам во втором периоде уменьшилось с 119 до 111, что связано с положительным влиянием компенсирующих мероприятий на выход чугуна по выпускам.

Заключение:

  Таким образом, загружая в доменную печь полезным объемом 2014 м3 коксовый орешек в количестве 14 кг/т чугуна, уменьшается потребление коксующихся углей. Расположением его в середине шихтового бункера БЗУ, с одновременным улучшением качества скипового кокса и увеличением количества промывочных материалов, обеспечили работу печи без ухудшения фильтрации жидких продуктов плавки через слой коксовой насадки в нижней части печи. Постоянное вовлечение орешка в технологию доменного производства с таким удельным расходом позволяет сократить потребление коксующихся углей по доменному цеху ОАО “ММК” до 130 тыс. тонн/год.

 

Библиографический список

 

1.       Ярошевский С.Л. Эффективность технологии доменной плавки при использовании в шихте коксового орешка // Сталь. 2006. № 3. С. 2–6.

2.        С.К. Сибагатуллин, А.С Харченко, С.И Гаврюшкин, А.В. Чевычелов Истечение материалов из шихтового бункера лоткового загрузочного устройства доменной печи по видам крупности. Межрегиональный сборник научных трудов. Теория и технология металлургического производства № 9. Магнитогорск, 2009. С. 21-25.

  1. Кропотов В.К. Оценка дренажной способности кокса в горне доменных печей // Производство чугуна: Межвузовский сборник. Магнитогорск: МГМИ, 1987. С. 109–119.