Підвищенню ефективності застосування окатишів сприятимуть чинники вдосконалення систем завантаження, дуттєвого і шлакового режимів [6].
Важливими перевагами металізованих окатишів є висока чистота по шкідливих домішках і невелика кількість порожньої породи, тому їх використовують, передусім, в електросталеплавильних печах, що спеціалізуються на виплавці якісних сталей.
На комбінаті НЛМК була проплавлена невелика партія металізованих окатишів в доменних печах №1 і №2, об'ємом відповідно до 1060 м3 і 1000 м3. Це дозволило вивчити вплив міри металізації шихти на техніко-економічні показники доменної плавки в умовах промислового виробництва.
При дослідженні металізованих окатишів було відмічено, що насипна вага окатишів складає 1,97 - 2,05 т/м3, зміст фракції коливається від 1,3% до 13,7%. Металізовані окатиші характеризуються високою пористістю, розвиненою питомою поверхнею пір (до 3 м2/г) і великим об'ємом (до 5 м3/г). Хімічний аналіз металізованих окатишів в середньому за період їх проплавлення в доменних печах НЛМК був наступним (%): Feмет = 81,80; SiO2 = 4.42%; З = 1,57; S = 0,004; Р = 0,014; MgO = 0,30; CaO = 0,15; Mn = 0,028; Міра металізації - 90,3 %.
Результати плавок з використанням в шихті металізованих окатишів і без них приведені в таблиці 1.1. За результатами проведених плавок складені матеріальний, загальний тепловий і зональні теплові баланси. Матеріальний баланс виявив високу збіжність результатів для усіх періодів: в середньому нев'язка прибуткової і витратної частини складала 2,2 %. Загальний тепловий баланс, складений за методикою [7] показав збільшення тепла у разі використання металізованих окатишів до 9,4 % з 7,3 % на звичайній шихті. Основні результати розрахунку зональних теплових балансів представлені в таблиці 1.2.
Таблиця 1.1 - Основні техніко-економічні показники роботи доменної печі № 1 НЛМК в період без використання металізованих окатишів (I) і з їх використанням (II)
| Показник | I | II |
| Тривалість періоду, сут | 16 | 18 |
| Продуктивність, т/сут | 2138 | 2187 |
| Витрата вологого коксу, кг/т | 490 | 454 |
| Приведена витрата коксу, кг/т | 490 | 462 |
| Рудне навантаження, т/т | 3,64 | 3,82 |
| Інтенсивність плавки, т/м3 сут: | ||
| по коксу | 0,982 | 0,940 |
| по сумарному вуглецю | 0,976 | 0,930 |
| Зміст заліза в шихті, % | 53,64 | 55,89 |
| Витрата шихтовых матеріалів, кг/т : | ||
| агломерат НЛМК | 1340 | 1182 |
| окатиші ЛебГОК | 430 | 351 |
| окатиші металізовані | - | 113 |
| руда криворізька | 5 | 3 |
| конвертерний шлак | 36 | 38 |
| Міра металізації шихти, % | 0,3 | 9,6 |
| Витрата природного газу, м3 /т | 110144 | 105130 |
| Витрата технологічного кисню, м3 /т | ||
| Дуття:витрата, м3 /мінтемпература, °Звміст кисню, %вологість, г/м3 | 1667116728,53,4 | 1601118328,44,6 |
| Колошниковий газ: | ||
| температура, °З | 239 | 237 |
| зміст, %: | ||
| С02 | 19,0 | 18,3 |
| З | 25,5 | 26,2 |
| Н2 | 8,3 | 8,3 |
| Міра використання відновної здатності газів, %:окисли вуглецюводню Міра розвитку процесів непрямого відновлення, % | 42,738,579,2 | 41,136,578,0 |
| Перепади тиску, кПа:верхнійнижній | 2386 | 2189 |
| Шлак:вихід, кг/т основність Сао/SiO2Простий, ч-мин | 4711,161-25 | 4581,152-40 |
Таблиця 1.2 - Зміна температури газового потоку у міру нагріву шихтових матеріалів в період плавки металізованих окатишів
| Температура шихти і продуктів плавки | Температура газового потоку, °З | |
| I | П | |
| 1500 | 2132 | 2074 |
| 1200 | 1631 | 1555 |
| 900 | 987 | 970 |
Ці таблиці 1.2 вказують на значне зменшення температури газового потоку внизу доменної печі при використанні металізованих окатишів і незмінність характеру теплообміну між шихтою і газом в шахті.
Таким чином, має місце розігрівання горна, про що свідчить і той факт, що в усі періоди використання металізованих окатишів спостерігається збільшення змісту кремнію в чавуні на 0,06-0,07 %, з одночасним збільшенням вмісту вуглецю на 0,1-0,2 %.
Описаний характер зміни теплового стану доменної печі і, передусім, збільшення змісту кремнію в чавуні вказують на недолік збільшення рудного навантаження в період плавки металізованих окатишів, тобто не була використана повною мірою можливість зниження витрати коксу.
В той же час, скорочення протяжності високотемпературних зон і зміщення їх вниз разом зі зменшенням кількості кисню, помітно позначається на зниженні використання відновної здатності водню, яка зменшується з 38,5 % до 36,5 % на металізованій шихті, тоді як міра використання відновної здатності окислу вуглецю знижується на 1,6 %.
1. Встановлена можливість істотного підвищення виробництва доменних печей і значного зниження витрати коксу при використанні в шихті металізованих окатишів. Отримані розрахункові дані добре узгоджуються з досвідченими.
2. Визначені можливі величини оптимальної міри металізації шихти; при мірі металізації шихти менш граничної - ефект від попереднього відновлення буде максимальним.
3. У умовах, що мають місце в доменних печах, відновлення окислених окатишів відбувається з більшою швидкістю, чим частково металізованих. Процес відновлення окислених окатишів супроводжується зниженням їх міцності.
4. Металізовані окатиші можна зберігати у відкритих складах довгий час.
5. Збільшення міри металізації шихти до 9,6 % привело до збільшення продуктивності доменної печі на 2,3 % і зниження витрати коксу на 5,7 %.
6. Використання металізованих окатишів при недостатньому збільшенні рудного навантаження і нижнього перепаду тисків в шахті печі супроводжується підвищенням напруги в роботі її горна.
При цьому скорочення протяжності високотемпературних зон привело до зменшенню долі участі водню у відновних процесах і погіршенню міри використання його відновних здібностей.
7. Збільшення міри металізації шихти призводить до значних змін співвідношення типів відновних процесів в доменній печі.
8. Підтверджено, що ефективність металізації залізорудної сировини проявляється при роботі доменної печі на високих параметрах комбінованого дуття у меншій мірі, чим при помірному збагаченні дуття киснем.
2. МЕТОДИКА ВИКОНАННЯ РОЗРАХУНКІВ
Завдання курсової роботи, спрямованої на вдосконалення доменної технології, являється вивчення впливу міри металізації окатишів в шихті на техніко-економічні показники доменної плавки. Для з'ясування цього впливу на показники доменної плавки дана зміна міри металізації окатишів.
Технологічний розрахунок можна розділити на розділи:
1. Розрахунок шихти.
2. Розрахунок кількості дуття.
3. Розрахунок кількості і складу колошникового газу.
4. Розрахунок температури колошникових газів.
5. Тепловий баланс.
6. Розрахунок теоретичної температури горіння.
7. Розрахунок міри прямого відновлення.
8. Розрахунок КИПО.
Розрахунок шихти визначає точну витрату окатишів, флюсу; кількість і склад шлаку, коефіцієнт розподілу сірки між шлаком і чавуном.
Розрахунок кількості дуття здійснює розрахунок збагаченого киснем вологого сухого дуття.
Розрахунок кількості і складу колошникового газу і включає баланс водню, розрахунок середньої міри використання Н2 і СО2 визначає кількість N2; Н2; СО2; З, що перейшли в колошниковий газ.
Розрахунок температури колошникових газів є розрахунком кількості Н2; О2; СО2; склад колошникових газів.
Тепловий баланс є розрахунком теплового балансу, усіма шлаками теплового балансу.
Розрахунок теоретичної температури горіння визначає об'єм фурмених газів і температури горіння (теоретичною).
Розрахунок міри прямого відновлення є розрахунком міри прямого відновлення заліза.
Розрахунок КИПО - розрахунок об'єму шматків різного фракційного складу, а також склад горнового газу, розрахунок КИПО і інтенсивності ходу доменної печі.
У таблиці 2.1 приведені найбільш змінювані техніко-економічні показники доменної плавки залежно від міри металізації окатишів.
Таблиця 2.1 - Вплив міри металізації окатишів на основні техніко-економічні показники
| Техніко-економічні показники | Міра металізації окатишів, % | |||
| 0 | 10 | 20 | 40 | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Витрата агломерату, кг | 1235,85 | 1220,56 | 1205,50 | 1189,99 |
| Витрата флюсу, кг | 114,657 | 114,966 | 115,291 | 115,617 |
| Вихід шлаку, кг/т чуг. | 503,688 | 500,225 | 496,833 | 493,334 |
| Вуглець коксу, кг | 408,04 | 407,49 | 407,07 | 406,60 |
| Витрата коксу, кг/т чуг. | 469,01 | 468,38 | 467,90 | 467,35 |
| Середня міра використання Н2 і З | 0,374 | 0,358 | 0,343 | 0,328 |
| Об'єм колошникового газу, м3/т чавуну | 1917,91 | 1918,98 | 1920,49 | 1921,92 |
| Температура колошникових газів, оС | 395,99 | 386,88 | 380,22 | 372,24 |
| Сумарна витрата тепла, кДж | 2634743,13 | 2582960,16 | 2533968,67 | 2481992,29 |
| Iх по сумарному вуглецю), кг/м3•сут | 921,133 | 921,315 | 921,375 | 921,484 |
| КИПО, м3•сут/т | 0,511 | 0,510 | 0,510 | 0,509 |
| Вихід шлаку, кг/т чуг. | 527,481 | 523,587 | 519,782 | 515,855 |
| Кількість SiO2, що вноситься шихтовими матеріалами, кг | 207,749 | 206,348 | 204,971 | 03,553 |
| Витрата дуття, м3/т | 1252,23 | 1250,08 | 1248,39 | 1246,47 |
| Об'єм горнового газу, м3/т чавуну | 1965,66 | 1962,88 | 1960,69 | 1958,22 |
3. АНАЛІЗ РЕЗУЛЬТАТІВ РОЗРАХУНКУ
При збільшенні міри металізації окатишів від 0 до 40 % витрата агломерату зменшується на 46 кг, що пояснюється вищим вмістом заліза в окатишах і є дуже важливим техніко-економічним показником (мал. 3.1.).