Современная доменная плавка

Андронов В.Н.

СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2001 г.

2.2.6. История освоения технологии

Технология доменной плавки с вдуванием в горн печей природного газа, как, впрочем, и подавляющее большинство других технологий, не была спрогнозирована теоретиками, а явилась результатом поисков практиков производства, их неуемной тяги ко всему новому. Однако отсутствие твердых теоретических посылок лишало технологов четких ориентиров и не могло не привести к грубым ошибкам при ее освоении.

Как уже упоминалось ранее, первая плавка с природным газом была осуществлена на Украине в 1957 г. Технология быстро была освоена практически всеми доменными цехами Украины, несмотря на то, что многие из них в то время (1959—1962) работали по устаревшей технологии с высоким удельным расходом кокса. Так, на Константиновском, Краматорском и Донецком заводах, работавших на сырых бедных рудах Криворожского бассейна, расход природного газа составлял 130—210 м³/т передельного чугуна, в то время как потребность плавки во внешнем источнике газообразного восстановителя на доменных печах этих заводов была минимальной или отсутствовала вообще.

На доменных печах, работающих на подготовленной шихте (90-100 % в шихте самоплавкого агломерата) расход природного газа не превышал обычно 80—100 м³/т чугуна. Дальнейшее повышение расхода газа сопровождалось трудностями в эксплуатации горна ("вялые" шлаки, прогары фурм).

Однако, судя по многочисленным публикациям в технической литературе, высокая эффективность вдувания газа в горн печей наблюдалась повсеместно. В условиях плавки на неподготовленной шихте с высоким расходом кокса это объяснялось двумя причинами. Во-первых, при применении природного газа на печах сложились благоприятные условия для повышения температуры дутья и снижения его влажности. На многих печах, работавших в плохих сырьевых условиях (бедные руды, высокий выход шлака и большой вынос колошниковой пыли) мощности воздухонагревателей использовались недостаточно и резервы по повышению температуры дутья были довольно внушительными. Реализация этих резервов при естественной влажности дутья давала существенную экономию кокса, но поскольку она была связана с новой технологией, то и этот побочный эффект включался в суммарный. Во-вторых, непрерывно совершенствующиеся сырьевые условия плавки (повышение в шихте доли агломерата, снижение расхода флюса и выхода шлака) улучшали показатели и, кроме того, повышали эффективность новой технологии. На ряде печей параллельно была освоена технология плавки при повышенном давлении газов, которая позволила резко улучшить ровность хода печей (резко сократить количество принудительных осадок шихты, выровнять окружное газораспределение, ликвидировав так называемый канальный ход печи и др.).

Увлеченность возможностями новой технологии мешала доменщикам дифференцировать достигнутые эффекты и реконструировать истинную картину влияния природного газа на показатели плавки. Не будь этих сопутствующих факторов, рентабельность новой технологии была бы сомнительной, что подтверждается данными, представленными

Η.Ε. Дунаевым [50] по Донецкому металлургическому заводу, а также результатами работы доменных печей Мариупольского металлургического завода на сырых рудах в 1955 и 1966 гг. (табл. 5; подробнее см. [47]).

Таблица 5

Показатели работы печей Мариупольского завода

Итак, ретроспективный анализ показывает, что в практике доменного производства Украины в течение многих лет нерационально использовались ресурсы природного газа при выплавке передельных чугунов.

Ясно, что еще большей ошибкой была выплавка литейных чугунов с использованием природного газа, так как плавка литейных чугунов требует и более высоких температур в горне, и большего расхода тепла (большего расхода кокса), но уж никак не нуждается в дополнительном источнике восстановителя.

Тем не менее на практике часто злоупотребляли вдуванием природного газа при выплавке литейных чугунов. Так, при выплавке литейных чугунов на Донецком металлургическом заводе с расходом кокса 1120— 1150 кг/т чугуна расход природного газа достигал 180 м³/т а на Мариупольском металлургическом заводе при удельном расходе кокса 1060— 1070 кг/т чугуна расход газа составлял 150 м³/т. Опубликованные данные по результатам этих плавок противоречивы и малоубедительны [52, 53J.

И уж совсем кажется невероятным... вдувание природного газа в горн печей, выплавляющих доменные ферросплавы! Тем не менее на Донецком металлургическом заводе выплавку доменного ферросилиция (Si > 10 %!) вели с вдуванием в горн печи до 145 м³ природного газа на 1 т сплава!

Известны попытки использовать природный газ при выплавке доменного ферромарганца (заводы им. Дзержинского и "Запорожсталь" на Украине).

Нельзя также согласиться с попыткой обосновать технологию с вдуванием природного газа в шахту печи Косогорского металлургического завода (Россия) при выплавке доменного ферромарганца [51 ].

Напомним, что доменный ферромарганец содержит около 80 % Мл, который, как известно, восстанавливается из закиси МnО исключительно прямым путем!

Выплавка доменного ферросилиция и ферромарганца производится при расходе кокса в 1,5—2,5 раза выше, чем при выплавке передельного чугуна. О каком дефиците газообразного восстановителя могла идти речь?

Тем не менее в течение десяти (!) лет выплавку доменного ферросилиция на Донецком металлургическом заводе производили с вдуванием в горн природного газа. Следует все же отметить, что авторы этой технологии, приступая к опытным плавкам и внедрению способа в производство, понимали полную бесперспективность этого начинания .

В заключение ответим на два естественно возникающих у читателя вопроса. Во-первых, почему столь резко отличались удельные расходы природного газа на различных печах, причем наблюдалась явная тенденция к повышению расходов газа на печах, работающих в самых неблагоприятных условиях? Ответ очень простой. Уже первая плавка показала: увеличение расхода природного газа до 4 % от расхода дутья не вызывает никаких осложнений в технологии плавки, что и приняло на вооружение большинство технологов. Удельный расход газа (м³/т чугуна) в этих условиях зависел от расхода дутья, т.е. от удельного расхода кокса: чем выше расход кокса, тем выше и удельный расход газа. Исключение составляли местные рекорды (например, 210 м³/ т  чугуна).