Исследование путей повышения качества чугуна

Исследование процессов теплообмена в доменной печи

Процессы теплообмена в доменной печи остаются все еще мало изученными. Они тесно связаны с общим ходом и развитием технологии доменной плавки и должны анализироваться совместно. Однако, тот факт, что в прошлом (1960 г) на выплавку 1 т чугуна по тепловому балансу расходовали до 14 ^. 10 ⁶ кДж тепла, а в настоящее время на многих заводах эта цифра еще не опустилась ниже 12 ^. 10 ⁶ кДж, свидетельствует о значении совершенствования процессов теплообмена в доменной печи и дальнейшего снижения затрат тепла на выплавку чугуна.

При исследовании процессов теплообмена наиболее важным является изучение теплопотребления в отдельных объемах доменной печи (на основании расчетов и анализа зональных балансов тепла); путей улучшения общей структуры теплового баланса печи с целью значительного сокращения расхода тепла на выплавку чугуна; уровня температуры газов и шихты в различных зонах печи при изменении состава шихты и дутья, что позволяет установить наиболее рациональный тепловой режим плавки; процессов тепломассопереноса в верхней и нижней ступенях теплообмена доменной печи; уровня температур в различных точках радиуса по оси воздушных фурм печи при использовании природного газа и кислорода, а также других топливных добавок; принципов регулирования теплового состояния доменной печи и особенно горна.

Решение перечисленных задач позволит улучшить структуру теплового баланса доменной плавки за счет снижения количества теряющегося тепла; увеличение общей степени использования углерода в печи; установления теплового режима плавки, обеспечивающего однородность состава и более высокое качество чугуна; повышения экономичности доменной плавки в результате снижения общих затрат тепла на процесс. Все это в целом преследует одну общую цель – максимально уменьшить удельный расход кокса без ущерба для качества металла.

Установлено, что качество доменного чугуна через так называемые «наследственные свойства» в какой-то мере влияет на качество выплавленной из него стали, а значит, и проката. Для потребителей доменного чугуна прежде всего необходимо, чтобы чугун был однородным по составу как в одной партии, так и от партии к партии.

В условиях форсированного ведения доменной плавки при колебаниях показателей качества исходного сырья выплавка однородного по составу чугуна для доменщиков-технологов оказывается довольно сложной задачей. Необходимо, чтобы постоянным было не только качество сырья, но и шлаковый и тепловой режим плавки, уровень газодинамики печи; следует также соблюдать график выпусков чугуна из печи и др. особенно трудно снижать содержание серы в чугуне, т.к. при работе на сернистом коксе, вносящем до 9 кг серы на тонну чугуна, в металле должно содержаться не более 400 г на тонну. Поэтому процессы десульфурации металла иногда выносят за пределы доменной печи. В настоящее время в качестве реагента-обессеривателя вне доменной печи используют магний, реже соду. Методы внедоменной десульфурации чугуна эффективны и позволяют снизить содержание серы в чугуне до приемлемого уровня.

В области повышения качества чугуна исследователи разрабатывают следующие темы.

1. Причины неоднородности состава чугуна одного выпуска.

2. Рациональный шлаковый режим доменной плавки, обеспечивающий минимальное содержание серы в выплавляемом чугуне.

3. Влияние теплового состояния горна доменной печи на качество выплавляемого чугуна.

4. Влияние общих условий ведения доменной плавки (температуры дутья, интенсификации хода, повышенного давления газов, применения топливных добавок – заменителей кокса и др.) на содержание газовых, сульфидных и прочих неметаллических включений, а также на другие характеристики чугуна.

5. Методы внедоменного обессеривания чугуна и других процессов внепечной обработки чугуна.

Названные выше направления, конечно, далеко не исчерпывают всех возможных мер борьбы за качество чугуна, но решение ряда указанных вопросов позволит обеспечить более высокое качество металла в процессе доменной плавки. Весьма перспективна в этом отношении внедоменная обработка чугуна. Развитие исследований, направленных на повышение качества чугуна остается одной из важнейших задач доменщиков-технологов.

В последние годы на металлургических предприятиях внедряется технология внедоменной десульфурации чугуна, основанная на вдувании через погруженные в металл фурмы смеси, состоящей из 20-30% гранулированного магния и порошкообразной извести. Эта технология является перспективной и требует дальнейших исследований с целью её совершенствования.