Современная доменная плавка

Андронов В.Н.
СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2001 г.

Ссылка доступна только зарегистрированным пользователям.
Современная доменная плавка

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

 

Периоды

 

Печь № 1

Печь № 2

Показатель

I кв. 1966 г.

I кв. 1955 г.

июнь-август 1955 г.

I кв. 1966 г.

Расход природного газа, м3/т чугуна

143

 

 

149

Расход технологического кислорода, м3/т чугуна

47

-

50

Производительность, т/сутки

фактическая

приведенная

1094

990

1136

1136

1149

1165

1084

981

Расход сухого кокса,

кг/т чугуна фактический приведенный

980

1083

1026

1026

1000

1007

984

1084

Выход шлака, т/т чугуна

0,989

1,033

1,121

0,998

Температура дутья, °С

920

656

770

920

Состав чугуна, % Si Μn S

1,01 0,88 0,046

0,73 1,85 0,043

0,76 1,67 0,054

1,07 0,99 0,050

Основность шлака (CaO/SiO2)

1,20

1,06

1,08

1,21

 

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).