3.1 Интенсификация доменной плавки

В последнее время существенно выросла производительность доменных печей, постоянно снижается расход кокса — наиболее дорогого компонента доменной шихты. Эти результаты явились следствием комплекса мероприятий, называемых обычно методами интенсификации доменной плавки. Методы совершенствования процесса, связанные с улучшением качества шихты, и их влияние на процессы- плавки изложены для отдельных процессов. Это же относится к влиянию на ход печи повышенного давления на колошнике. В настоящей главе рассмотрены изменения в ходе печи, связанные с использованием высоконагретого комбинированного дутья и применением различных добавок, вводимых в нижнюю зону доменной печи.

3.1.1 Нагрев дутья

Нагрев дутья является эффективным средством интенсификации плавки. Температура дутья для печей непрерывно повышается. Так, средняя температура дутья в 1964, 1970 и 1986 гг. соответственно составила 930, 1009 и 1099 С. Первые исследования нагрева дутья относятся к концу XVIII в. В 1828 г. Нельсон получил патент на нагрев дутья в воздухонагревателе, а в 1829 г. применил горячее дутье на заводе «Клайд» в Шотландии ^х. Тепло дутья заменило тепло, выделяющееся при горении топлива у фурм, что позволило сэкономить горючее. В результате нагрева воздуха до 149 °С расход горючего снизился с 8,06 до 5,16 т/т чугуна при росте суточной производительности печи с 15,7 до 23 т. При этом на нагрев воздуха затрачивалось топлива всего 0,4 т/т чугуна. Таким образом, уже первый опыт использования нагрева дутья показал позднее многократно подтвержденный вывод, что дутье сберегает больше тепла, чем само вносит.

При повышении температуры дутья увеличиваются требования к фракционному составу шихты, поскольку в этих условиях снижается газопроницаемость слоя, так как при повышении нагрева дутья возрастают объем и давление газов в горне, т. е. увеличивается давление газов снизу, затрудняющее плавный сход шихты. Это вызывает дальнейшее повышение давления и затруднения в сходе шихты.

Расход кокса вследствие повышения нагрева дутья уменьшается, т. е. его объемная доля в шихте сокращается, а объемная доля рудных материалов увеличивается. Поскольку газопроницаемость кокса выше, чем рудной части шихты, то газопроницаемость слоя шихты при выводе кокса ухудшается.

В определенной мере сказывается и связанное с нагревом дутья уменьшение величины окислительной зоны доменной печи.

Таким образом, достижение высоких температур дутья связано с определенными мероприятиями, главным образом с улучшением качества шихтовых материалов и особенно с их восстановимостью и сохранением прочности при восстановлении.

Проведенные расчеты показали, что в настоящих условиях дальнейшее повышение температуры дутья по-прежнему является эффективным средством интенсификации доменной плавки. Опыт комбината «Азовсталь» в период 1959—1971 гг. показал, что повышение средней температуры дутья в доменном цехе с 838 до 1181 °С, т.е. на 343 °С, привело к снижению расхода кокса на 8,4 %, или 2,6 % на каждые дополнительные 100 °С нагрева дутья. Роль нагрева дутья особенно возросла с использованием углеводородов, приводящих к снижению температуры горна печи.