Задувочная шихта и другие параметры задувки

К задувочной шихте предъявляются особые требования. Они состоят в следующем.

1. Железорудные материалы, входящие в состав задувочных шихт, должны быть легковосстановимыми. Это очень важно для снижения степени прямого восстановления в процессе задувки печи и снижения удельного расхода кокса.

2. Шихтовые материалы должны быть прочными, поскольку за­грузка материалов в печь осуществляется с большой высо­ты, что может вызвать увеличение мелких фракций шихты и вероятность ее подвисаний в процессе задувки, что яв­ляется недопустимым.

3. Количество мелочи (фракции менее 5 мм) в железорудном материале должно быть минимальным. Это обусловлено вы­шеуказанными причинами.

4. Кокс, входящий в состав задувочной шихты, должен быть малосернистым. Это, как будет показано ниже, связано с большим расходом кокса в задувочной шихте, что делает проблематичным получение чугуна, кондиционного по содержанию серы.

5. Шихтовые материалы должны содержать минимальное ко­личество гигроскопической влаги. Это связано с тем, что испарение влаги из шихты в процессе задувки в отличие от обычного режима доменной плавки происходит с допол­нительными затратами тепла и возрастанием расхода кокса.

Задувочную шихту характеризует прежде всего высокий удельный расход кокса. Это связано с необходимостью разогрева как столба шихты, так и огнеупорной кладки до рабочих тем­ператур. Кроме того, первоначально процессы восстановления оксидов железа происходят прямым путем, что требует затрат тепла и дополнительного расхода кокса. Поэтому удельный расход кокса в задувочной шихте достигает 2 т/т чугуна, а при задувке печи на холодном дутье он может увеличиваться и до 3 т/т.

Задувочная шихта рассчитывается на получение литейных чугунов с содержанием кремния 1,5-3,0 %. Это объясняется рядом причин. Во-первых, при расчете задувочных шихт возможны ошибки в определении удельного расхода кокса. В том случае, когда расход кокса оказывается заниженным, то получаются чугуны с заниженным содержанием кремния. Напротив, при повышенном нагреве горна (завышенном расходе кокса) в период задувки получаются литейные чугуны с высоким содержанием кремния. Во-вторых, при плавке литейного чугуна происходит графитизация огнеупорной кладки и образование устойчивого гарниссажа.

Задувочная шихта рассчитывается на основность шлака CaO/SiO₂ = 0,8-1,1. Несмотря на высокое содержание серы в задувочной шихте, увеличение основности шлака сверх указанной считается нецелесообразным из-за возрастания температур его плавления, а также из-за того, что основные шлаки относятся к типу “коротких”, все это может способствовать образованию настылей в начальный период работы доменной печи.

Задувочная шихта часто состоит из 4-5 шихт, каждая из которых обеспечивает заполнение определенного объема печи.

Имеется так называемая нулевая шихта. Она состоит только из кокса, не принимает участия в процессе горения и играет роль дренажной коксовой насадки. Этой шихтой заполняются рабочее пространство до верхней части распара..

Первая шихта состоит из кокса, известняка и шлакообразующих. Известняк загружается в количестве, необходимом для ошлакования золы кокса этой шихты с заданной основностью. В эту шихту необходим ввод шлакообразующих для снижения концентрации глинозема в шлаке, повышенная концентрация которого обусловлена составом золы кокса. Без ввода шлакообразующих возможно повышение содержания в шлаке Аl₂O₃ свыше 17 %, что делает шлаки тугоплавкими и вязкими. В качестве шлакообра­зующих материалов используется доменный шлак, кварцит, желез­ные руды. Первая шихта заполняет рабочее пространство примерно до середины шахты печи.

Вторая и последующие шихты помимо кокса и флюсующего материала включают и железорудный материал. Рудная нагрузка в каждой последующей загружаемой в печь шихте постепенно возрастает.

В последнее время появляются новые технологии задувки доменных печей. Так, согласно работе Б.Ф. Чернобривца, В.В. Капорулина и В.А. Завидонского, помимо “нулевой” шихты нужно загружать только две: первая из них должна быть представлена только коксом (без известняка и шлакообразующих), а вторая шихта включает в себя все компоненты и загружается в печь с не изменяющейся по высоте рудной нагрузкой, характерной для нормального технологического режима. Высота загружаемой в печь первой шихты должна быть не менее 10 метров и не должна содержать известняка и шлакообразующих. Этим, по мнению авторов работы, достигаются две цели: первая за­ключается в том, чтобы исключить приход в нижнюю часть железистого шлака и исключить вероятность его замораживания на коксовой насадке (для этого достаточно иметь слой шихты до 10 метров), а вторая – избежать раннего шлакообразования, предупредить приход в горн печи холодного шлака и исключить имеющиеся случаи затруднений с выпуском первых порций образовавшихся расплавов чугуна и шлака. Пример расположения задувочных шихт приводится на рис.10

Рассчитанную задувочную шихту проверяют, для чего по полученному конечному составу шлака определяют температуру его плавления, вязкость и устойчивость по диаграммам состоя­ния шлаковых систем.

Рис.10

К сожалению, следует отметить, что в настоящее время строгой, научно обоснованной методики расчета задувочных шихт нет. Технологический персонал доменных цехов пользуется в таких случаях приблизительными расчетами, которые основаны на практике задувки доменных печей других металлургических предприятий или же ранее задутых печей в своем цехе. Это приводит порой к необоснованным расходам кокса, что сопрово­ждается часто перегревом горна печи, к значительному превы­шению содержания кремния в чугуне относительно заданного, к возникновению термических ударов на огнеупорную кладку и т.п.