Введение к работе
* \ .
ітіці:п І Актуальность работы. Со времени достижения независимости Индии до настоящего времени чёрная металлургия страны прошла долгий и трудный путь. В год достижения независимости на частных заводах выпускалось всего I млн тонн стали. В настоящее время эта цифра приближается к 15 млн тонн, включая около 3 млн тонн, производимых на минизаводах. С помощью СССР были сооружены металлургические заводы в Бхилаи, Бокаро, отроится завод в Визакхапатнаме а также сооружены заводы в г.г. Руркелле и Дургапуре. Общее производство чугуна на этих заводах составляет около 12 млн тонн, основная масса которого идёт на передел в сталь.
Поскольку чугун является основным продуктом для производства стали, то его качество определяет все показатели производства стали, как в мартеновском, так и в кислородно-конверторном переделах. На всех металлургических заводах Индии выплавляется передельный чугун с повышенным содержанием в нём кремния - 1,2 * 1,5% и выше. Это обусловлено особыми никальныыи в мировой практике шихтовыми условиями доменной плавки. При высоком содержании железа в рудах - 63,0+67,0%, в них содержится 1,5 *6,6% глинозёма, при близком к последним цифрам содержании кремнезёма. В сочетании с высоксзоль-ным коксом (24*30$), доменная плавка ведётся на шлаке с содержанием глинозёма 20*26%, который является чрезвычайно вязким и неустойчивым при колебаниях нагрева гсрна печи, что вынуждает вести плавку с перерасходом тепла.
Переработка чугуна с высоким содержанием кремния в сталеплавильной производстве не только затруднена, но и не экономична, т.к. приводит к увеличению выхода шлака, повышенному расходу флюсов и кислорода, увеличению времени плавки, снижению стойкости сталеплавильных агрегатов.
Вопросам теории восстановления кремния в чугуне при различных параметрах протекания процесса уделяли внимание А.Н.Любан, М.ЛЛавлов, И.А.Сскслов, Н.Вюртенберг, Ф.Ос-борн, А.А.Гиммельфарб, В.Г.Воскобойников. Они разработали
- г -
теоретические основы процесса восстановления кремния в доменной печи из шлаковых расплавов в высокотемпературной зоне. Условиями, при которых идут восстановительные процессы, такие как газодинамика, шлаковый режим, теплопередача в различных зонах печи занимались Л.П.Левин, В.и.Кападня, Р.Н. Оингх, И.М.Вурчесс, О.В.Шаврин и др. Теоретические основы газодинамики горна печи были разработаны A.H.Pauuou, Ю.И. Гохманом, Л.З.Ходаком, Е.Ф.Вегманон, А.К.Бисвасом. Возможности интенсификации процесса изучались К.Такаиурой, Ж.Ипш-кавой, В.К.Лу и другими.
Влияние качества кокса и железорудных материалов на процессы в печи исследовали Ы.Хитане, Т.Ниши, .Даршелл, Т.с;.Роберте, Ю.и.Юсфин, Ж.Ишикава, Р.Н.Шринивасан, С.К.Гуп-та. Ввод в мировую практику обогащения дутья кислородом послужил толчком к изучению процессов в фурменных очагах и обратил внимание исследователей на образование и возгонку моноокиси кремния. Этим занимались А.П.Любан, А.Н.Рамм, Е.Н. Тихомиров. Однако, влияние этих процессов на восстановление кремния в чугуне не попало в их поле зрения. Разработка и внедрение новых засыпных бес конусных устройств дало новый толчок к улучшению газораспределения в печи и к снижению расхода кокса. Эти вопросы исследовали Т.М.Ошнох, Г.Ведхио-ла, Н.Ы.Можаренко, Ю.О.Юсфин, Б.И.Аишин, В.А.Улахович. Все исследования доменного процесса проводились на основе материальных и тепловых балансов, которые составлялись М.А.Павловым, А.Н.Раммом, Л.Грюнером, М.А.Шаповаловым. Все эти работы были изучены и послужили разработке основных направлений исследования.
Целью данной работы явилось определение, исследование и разработка технологического комплекса мероприятий, позволяющих при определённых оптимальных условиях получить чугун с пониженным содержанием в нём кремния без ухудшения технико-экономических показателей доменного процесса, а такае внедрение этого комплекса в производство.
Научная новизна. Впервые проведены петрографические исследования аелезных руд месторождения Радкара с применением
для диагностики фаз рентгеноструктурного и термографического анализа. Определены: структура руд, основные рудные и нерудные материалы. Показан тип цементационной связи рудных и нерудных минералов, обеспечивающий крепость руд.
Проведены термодинамические расчёты возможных реакций восстановления кремния в заплечиках доменной печи из газовой фазы моноокиси кремния и на их основе показаны возможности замедления протекания указанных реакций, реализация которых позволяет понизить содержание кремния в чугуне. Теоретически также обоснована возможность подавления реакции образования из золы кокса моноокиси кремния э фурменной зоне. При этом на основе теоретических расчётов и экспериментов показано влияние на процессы восстановления кремния из его моноокиси параметров дутья, состава и физических свойств первичного и промежуточного шлаков, качества кокса.
Впервые указано на несоответствие между длиной вращающегося лотка бесконусного загрузочного устройства и диаметром колошника для доменных печей объёмом<3200 м3. Предложен метод расчёта длины лотка в зависимости от объёма печи.
Разработан и применён в данной работе алгоритм расчёта материального и теплового баланса доменного процесса только по фактическим данным режима плавки, определяемый в темпе самого процесса или за любой конкретный промежуток времени.
Статистическими методами определена зависимость между содержанием в чугуне кремния и показателями производства конверторной стали.
Практическая ценность работы. В состав комплекса мероприятий входят: оптимизация шлакового режима доменной плавки, с целью создания условий для снижения степени восстановления кремния из шлака; разработка мероприятий по обеспечению реализации процесса окисления уже восстановленного кремния из чугуна; определение благоприятных шихтовых условий процесса и подбор оптимальных систем загрузки печей с целью стабилизации газодинамических и тепловых параметров плавки для уменьшения необходимого теплового резерва нижней
- h -части печи, что позволит снизить расход конза; оптимизация дутьевого режима фурменной зоны для улучшения работы горна печи и повышения интенсивности горения углерода для повышения производительности.
Внедрение всех этих мероприятий обеспечило снижение содержания кремния в передельном чугуне, стабилизировало работу печей, привело к снижению расхода кокса, повышению производства чугуна и улучшению показателей работы сталеплавильных цехов.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались: на семинаре "Всеобщее управление качеством" в 1990 г. в г.Бхадравати, на Националь -ном семинаре "Автоматизация чёрной металлургии Индии" в 1990 г. в г. Бхилаи, на научном семинаре в Институте новой металлургической технологии ЦНИИчермета им. И.П.Бардина в 1990 г. в г. Москве.
Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 5-й печатных трудах на английском языке в технических изданиях Индии, в 1-ом печатном труде на английском языке в Бразилии, в 1-ом издании на русском языке в издающей организации, предусмотренной перечнем ВАК и в 1-см Патенте Индии на английском языке.
Объём работы. Диссертация состоит из введения, 15 глав, изложена на 161 стр. машинописного текста, включает 6 фотографий, I? рисунков, 39 таблиц, общие выводы и список использованной литературы из 82 наименований.