ОАО "Магнитогорский металлургический комбинат"
Центральная лаборатория контроля
ОТЧЕТ
О НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ
ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
КОКСОВОЙ МЕЛОЧИ В ДОМЕННОЙ ПЛАВКЕ
Начальник НТЦ В.В. Галкин
Начальник ЦЛК, к. т. н Б.А. Сарычев
Начальник доменного цеха А.В. Чевычелов
Старший менеджер группы
по аглодоменному производству, к. т. н В.А. Гостенин
Начальник лаборатории чугуна С.Н. Пишнограев
Магнитогорск 2010 г.
Ведущий инженер Н.С. Штафиенко
Ведущий инженер Г.Н. Логачёв
И. о. зам. начальника цеха С.А. Гришечкин
Реферат
КОКСОВЫЙ ОРШЕК, ИСТИРАЕМОСТЬ, КОЭФФИЦИЕНТ ЗАМЕНЫ, ДОМЕННАЯ ПЕЧЬ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОСТОИ.
Объектом исследования является влияние коксовой мелочи фракции 10 - 25 мм (коксового орешка) на технологические параметры доменного производства.
Цель работы - снижение удельного расхода кокса.
В результате выполненного анализа производственных данных о работе печей за 2009-2010 гг. получены оптимальные параметры расхода коксовой мелочи фракции 10 - 25 мм (коксового орешка) и влияние качественного показателя кокса М10 на расход коксового орешка. Определён коэффициент замены скипового кокса коксовым орешком.
Содержание
Список исполнителей
Введение
1. Использование коксовой мелочи фракции 10-25 мм (коксового орешка) на доменных печах
1.1 Доменная печь №1
1.2 Доменная печь №2
1.3 Доменная печь №4
1.4 Доменная печь №6
1.5 Доменная печь № 7
1.6 Доменная печь № 8
1.7 Доменная печь № 9
1.8 Доменная печь № 10
2. Влияние коксового орешка на работу цеха
3. Определение коэффициента замены скипового кокса коксовым орешком
4. Расчёт ожидаемого экономического эффекта по теме "Оценка эффективности использования коксовой мелочи в доменном производстве"
5. Охрана труда и экология
Заключение
Список использованных источников
Возрастающий дефицит коксующихся углей, стремление к уменьшению загрязнения окружающей среды, связанного с производством кокса, необходимость сокращать затраты на выплавку чугуна активизируют поиск путей снижения расхода металлургического кокса в доменной плавке. Одним из таких путей является загрузка в печь, кроме металлургического кокса, каменного угля или мелкофракционного кокса. Частичная замена ими металлургического кокса привлекает тем, что не требует для реализации этого мероприятия существенных дополнительных затрат.
В последние годы возрос интерес к использованию кокса фракции менее 40 мм (в основном 10 - 25 мм), так называемого коксового орешка, в доменной плавке, что объясняется возможностью снижения непроизводительных потерь кокса, оптимизации газодинамического режима доменной плавки и улучшения ее основных технико-экономических показателей.
Согласно аналитическим исследованиям [1], введение в доменную печь коксового орешка в смеси с железорудной частью шихты улучшает ее газопроницаемость. Оптимальные размеры коксового орешка составляют: нижний 10 - 15 мм, верхний 35 - 40 мм. Наиболее благоприятно влияет на газопроницаемость шихты введение первых 20 - 30 % от расхода кокса, обеспечивающих улучшение газопроницаемости шихты на 11,5 - 13,5 %. Аналитические расчеты показывают, что введение коксового орешка фракции 10 - 40 мм в смеси с железорудной шихтой в количестве 6,6 % (от расхода кокса) способствует снижению расхода металлургического кокса на 19,9 кг/т чугуна в основном за счет улучшения газораспределения и схода шихты. Исследование технологии доменной плавки при использовании коксового орешка проведено на печи №1 ОАО "ЕМЗ". Применение на печи №1 коксового орешка фракции 15 - 36 мм в количестве 25,0 кг/т чугуна способствовало снижению фактического расхода кокса на 10,7 кг/т чугуна, в том числе на 4,0 кг/т чугуна благодаря совершенствованию технологического режима доменной плавки.
Имеется успешный опыт замены до 30 % кокса орешком при выплавке ферромарганца [2].
Анализ работы доменных печей предприятий Европы с малым (до 300,0 кг/т чугуна) расходом кокса показал, что снижение его с 350,0 до 270,0 - 290,0 кг/т чугуна приводит к небольшому (на 10 %) увеличению толщины рудных линз при значительном сокращении толщины слоев кокса - с 48 до 34 см. Коксовый орешек загружается в смеси с рудой в периферийную зону во избежание опускания в нижние слои зоны когезии [3].
В мощные доменные печи фирмы "РОSCО" (Ю. Корея) смесь коксового орешка и мелкой железной руды дифференцированно загружают в зону гребня шихты с целью интенсификации процесса восстановления оксидов железа [4].
Вследствие острого дефицита кокса на доменных печах ОАО "ЗСМК" проведены промышленные плавки с использованием в шихте кокса мелких фракций (36-25 мм) [5]. При этом его содержание повышали до 30 % общей массы загружаемого кокса (переход осуществляли в период удовлетворительной работы печей). Для сохранения интенсивности процесса плавки предприняли ряд мер по стабилизации работы горна и поддержания ровного хода печей. Для предотвращения засоренности горна в печь загружали промывочные средства и обеспечивали выполнение заданного графика отработки продуктов плавки. Использование в шихте доменной печи, оборудованной типовым двухконусным загрузочным устройством, кокса мелкой фракции в количестве до 22 % в зависимости от условий плавки, приводило к снижению выплавки чугуна на 1,0 - 6,6 %, или на 0,2 - 0,4 % на каждый процент содержания мелкой фракции, увеличению удельного расхода кокса на 0,8 - 1,0%, или на 0,19 - 0,17% на каждый процент и снижению дренажной способности горна печи. Технико-экономические показатели печи, оборудованной роторным распределителем шихты, свидетельствует о возможности сохранения форсированного хода печи при использовании в шихте до 25% кокса фракции 36 - 25 мм. Применение мелкого кокса в количестве более 30% вызывает снижение интенсивности процесса плавки и ухудшение работы горна. Уменьшение производительности доменной печи достигает 3,3 - 3,6% или на 0,12 - 0,13% на каждый процент содержания в шихте кокса фракции 36 - 25 мм, увеличение удельного расхода кокса на 0,85 - 0,90% или 0,03 - 0,04% на каждый процент содержания в шихте кокса фракции 36 - 25 мм.
Опыт работы доменного цеха ОАО "Северсталь" также подтвердил возможность использования мелкого кокса в шихте [6]. Анализ работы печи в периоды загрузки коксового орешка не выявил нарушений газодинамического режима или ухудшения дренажной способности коксовой насадки в горне. Коэффициент замены кокса коксовым орешком составил 0,895 кг/кг.
При среднемесячном расходе коксового орешка 12 - 24 кг/т чугуна на доменных печах ОАО "Макеевский металлургический комбинат" приведенный коэффициент замены кокса коксовым орешком превысил 1,0 кг/кг при сохранении базовой производительности печей [7].
Опытно-промышленные плавки литейного чугуна с введением до 140 кг коксового орешка на 1 т чугуна проведены на доменной печи №2 полезным объемом 394 м3 ОАО "Константиновский металлургический завод". Коэффициент замены кокса орешком составил 1,0 - 1,2 кг/кг. При этом суточная производительность печи повысилась на 15,9 т (4,95%) [7].
На металлургическом комбинате "Криворожсталь" разработана и освоена на всех доменных печах технология плавки с загрузкой кускового антрацита до 70 кг/т чугуна с эффективностью замены кокса 0,8 - 1,1 кг/кг. В ходе освоения технологии установлена принципиальная возможность увеличения расхода антрацита до 100 кг/т чугуна с соответствующей заменой кокса [8].
По имеющимся у лаборатории данным проведён анализ использования коксового орешка в качестве заменителя металлургического кокса на заводах Германии, Франции, Бельгии, Нидерландов, России, Украины. Расход коксового орешка по заводам и по отдельным печам, а также качественные показатели кокса приведены в таблице 1, определены зависимости между расходом скипового кокса, коксового орешка и качественным показателем истираемости металлургического кокса М10. (рисунок 1, рисунок 2)
Наиболее низкие качественный показатель истираемости (М10=9,0%) имел кокс в период применения коксового орешка на доменной печи №6 НЛМК. Расход коксового орешка на данной печи составил 7,3 кг/т чугуна (1,8% от расхода кокса). По имеющимся данным максимальный расход коксового орешка составил 29 кг/т чугуна при М10=5,2% или 10,6% от расхода кокса (ArcelorPatural6).
Таблица 1 Использование коксовой орешка и показатели качества кокса
| Страна | Завод, доменная печь | Расход материалов, кг/т чугуна | Доля от расхода кокса, % | Показатели качества кокса, % | ||||||
| кокса | мелкого кокса | CRI | CSR | M40 | М25 | M10 | ||||
| Германия | TKS Schwelgern 1 | 263 | 36 | 13,7 | ||||||
| TKS Schwelgern 2 | 288 | 49 | 17,0 | |||||||
| EKO Stahl, ДП №5А | 279 | 87 | 31,2 | 31,0 | 56,2 | |||||
| EKO Stahl, ДП №1 | 405 | 14 | 3,5 | |||||||
| TKS Hamborn 9 | 229 | 95 | 41,5 | |||||||
| Франция | Arcelor Dunkerque 4 | 223 | 50,3 | 22,6 | 66-68 | 70,0-74,9 | 4,4-6,1 | |||
| Arcelor Patural 6 | 273 | 29 | 10,6 | |||||||
| Arcelor Fos sur Mer 1 | 277 | 47 | 17,0 | |||||||
| Бельгия | Sidmar Gent A | 264 | 50 | 18,9 | ||||||
| Sidmar Gent B | 280 | 53 | 18,9 | |||||||
| Нидерланды | Corus IJ mulden 7 | 267 | 34 | 12,7 | ||||||
| Россия | ЗСМК | 442 | 45,5 | 10,3 | 72 | 7,7 | ||||
| НЛМК, ДП №6 | 410 | 7,3 | 1,8 | 83,7 | 9,0 | |||||
| Северсталь, ДП №5 | 408 | 17 | 4,2 | 73,5 | 7,4 | |||||
| ОАО "ЕМЗ", ДП №1 | 466 | 25 | 5,4 | |||||||
| ОАО "Енакиевский МЗ" | 509,6 | 30,2 | 5,9 | 88,6 | 7,65 | |||||
| Украина | ОАО "Миталл Стил Кривой Рог" | Дп№1 | 464 | 16,9 | 3,6 | 88,2 | 7,3 | |||
| Дп№2 | 467,2 | 18,4 | 3,9 | 88,2 | 7,0 | |||||
| ОАО "МК Запорожсталь" | 500,0 | 28,0 | 5,6 | 87,1 | 7,6 | |||||
| ОАО "МЗ им. Петровского" | 595,0 | 38,0 | 6,4 | 87,0 | 7,4 | |||||
| ОАО "МК Азовсталь" | 504,6 | 21,1 | 4,2 | 87,8 | 7,57 | |||||
| ОАО "МК им. Ильича" | 527,5 | 25,8 | 4,9 | 87,8 | 7,61 | |||||
| ОАО "МК им. Дзержинского" | 482,7 | 24 | 5,0 | 87,9 | 7,21 | |||||
| ОАО "Алчевский МК" | 457,5 | 17,8 | 3,9 | 87,9 | 6,32 | |||||
| ОАО "Макеевский МЗ" | 508 | 24 | 4,7 | 87 | 6,97 | |||||
| ЗАО "Донецкий МЗ" | 403,6 | 19,2 | 4,8 | 87,84 | 4,28 | |||||
В анализ включены доменные печи, по которым имеется информация по показателю истираемости кокса М10. При оценке расхода коксового орешка по печам, где качество кокса определялось показателем CSR (горячая прочность), максимальный расход коксового орешка составил 50,3 кг/т чугуна или 22,6 % от расхода кокса при CSR=67 % (ArcelorDunkerque4). Необходимо отметить, что проводили эксперименты по увеличению расхода коксового орешка до 95 кг/т или 31,2 % от расхода кокса при CSR=56,2 % (EKOStahl, ДП №5А). Данных о постоянной эксплуатации доменной печи при таких расходах коксового орешка нет.