автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Управление качеством чугуна в условиях расширения топливной базы доменной плавки на основе физико-химического анализа процессов шлакообразования



од

2 3 НОВ ¡^СУДАРСТВЕННАЯ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ УКРАИНЫ

Шатоха Владимир Иванович

УДК 669.162

УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ ЧУГУНА В УСЛОВИЯХ РАСШИРЕНИЯ ТОПЛИВНОЙ БАЗЫ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ НА ОСНОВЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ПРОЦЕССОВ ШЛАКООБРАЗОВАНИЯ

05 16 02 - «Металлургия черных метяппо?»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Днепропетровск -1998

Диссертацией является рукопись. Работа выполнена в Государственной металлургической академии Украины Министерства образования Украины

Научный консультант

Заслуженный работник Высшей школы Украины доктор технических наук, профессор

Воловик Георгий Антонович

Официальные оппоненты:

Член-корр. Национальной академии наук Украины доктор технических наук, профессор

Ефименко Георгий Григорьевич (Национальный технический университет «КПИ», профессор)

; Доктор технических наук, профессор

Яковлев Юрий Николаевич (Государственная металлургическая академия Украины, заведующий кафедрой)

Доктор технических наук, профессор

Довгалюк Борис Петрович (Днепродзержинский государственный технический университет, профессор)

Ведущая организация -

Институт черной металлургии им. З.И.Некрасова Национальной академии наук Украины (г. Днепропетровск)

Защита состоится << » ¡'ШнЯО/)^ 1998 г. в на заседании специализированного ученого совета Д СМ- &Ъ ПРИ Го сударственной металлургической академии Украины (320635, г. Днепропетровск, пр.Гагарина, 4.)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственной ме таллургической академии Украины (320635, г. Днепропетровск, пр.Гагарина, 4)

Автореферат разослан « ЯЬъ

1998 г.

Ученый секретарь специализированного ученого совета, д.т.н., профессор

В.К.Цапко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Концепция развития черной металлургии Украины предусматривает сокращение производства металла по сравнению с прежним уровнем при повышении его конкурентоспособности. Ее реализация требует улучшения качества чугуна и снижения расхода кокса в доменной плавке.

В 90-х годах условия работы металлургического комплекса Украины изменились. На большинстве предприятий сокращен объем вдувания природного газа в фурмы доменных печей, снижена температура дутья, растет расход кокса. Увеличение прихода серы в печь осложняет выплавку кондиционного чугуна. Актуален поиск новых эффективных путей экономии кокса. На ряде предприятий запланировано внедрение технологии вдувания пылеугольного топлива (ПУТ) в фурмы доменных печей. Прорабатывается вопрос газификации неспекающихся углей с целью получения горячего восстановительного газа (ГВГ) для вдувания в печь. Указанные проблемы характерны не только для Украины, они отвечают мировой тенденции к более широкому вовлечению неспекающихся углей в промышленное производство, выравниванию долевого участия энергоносителей в запасах и в потреблении.

Актуальность темы. Повышение конкурентоспособности продукции черной металлургии Украины требует поиска новых путей повышения качества чугуна и эффективности его производства в условиях расширения топливной базы доменной плавки. Увеличение прихода серы в печь, в нынешних условиях - с коксом, а в перспективе - в результате вдувания ПУТ, делает актуальной разработку рациональных шлаковых режимов. Эта задача затрагивает выбор состава железорудных материалов, вопросы оценки и учета их влияния на шлакообразование, формирование состава чугуна, тепловую работу печи.

С развитием технологий внепечной десульфурации чугуна растет актуальность рационального соотнесения технологических мер по борьбе с серой - в доменной печи и на установках внепечной обработки.

В перспективе, интенсивное использование заменителей кокса в доменной плавке, увеличение температуры дутья, приведут к росту рудной нагрузки на кокс, что выдвигает повышенные требования не только к качеству кокса, но и железорудных материалов. Особое значение имеют высокотемпературные характеристики сырья, определяющие газопроницаемость зоны вязкопластичного состояния.

Фундаментальными и прикладными исследованиями украинской научной школы доменщиков и научных школ других стран создана теоретическая база и найдены практические пути решения проблем улучшения качества чугуна и повышения эффективности доменной плавки.

Вместе с тем, ряд актуальных вопросов требует решения. Отсутствует оценка влияния состава и высокотемпературных свойств агломерата и окатышей на закономерности теплообмена в печи. При расчетном определении положения горизонта начала плавления не учитываются свойства железорудных материалов. Это затрудняет выбор их рационального состава для конкретных условий плавки и путей развития технологий производства окускованного сырья на предприятиях Украины.

Высокий уровень прихода серы в печь с коксом осложняет выплавку низкосернистого чугуна. Требуется оценка экономической целесообразности мер по борьбе с серой в чугуне в печи и при внепечной десульфу-рации. Представления о влиянии различных компонентов на свойства шлака! в основном базируются на экспериментальных данных. Научного объяснения требует влияние содержания оксида магния на серопоглоти-тельную способность шлака.

Состояние черной металлургии Украины будет зависеть от решения проблемы обеспечения энергоносителями. Вовлечение неспекающихся углей путем вдувания ПУТ или ГВГ в фурмы в условиях угольной базы Украины сопряжено с вопросами снижения содержания серы в чугуне. Отсутствуют опыт работы и прогнозная оценка условий выплавки низкосернистого чугуна при вдувании ПУТ из углей Донбасса в количестве более 100 кг/т чугуна. Не изучены возможности повышения эффективности использования ПУТ либо получаемого из углей восстановительного газа в доменной плавке путем управления составом и свойствами железорудных материалов.

Использование ГВГ из низкосортных твердых топлив для вдувания в фурмы расширяет топливную базу плавки, но его экономическая целесообразность зависит от эффективности преобразования углерода органической массы топлива в горючий газообразный продукт и требует поиска новых технологий газификации, в том числе с использованием вторичных тепловых ресурсов. С учетом концепции развития металлургии Украины представляет также интерес оценка возможности использования выводимых из эксплуатации доменных печей в качестве газогенераторов.

Выполнение работы связано с планами научно-исследовательских работ Государственной металлургической академии Украины (ГМетАУ), решениями координационных совещаний Министерства промышленности, программой «Розробка нових конструкцмних матерев I технолопй Ух виробництва на основ! енерго- \ ресурсозбер1гаючих одностадшних процеав з використанням сировинноТ бази \ техногенних вщходт Украши" Министерства образования Украины (постановление №68 от 03.03.92).

В диссертации выполнены новые научно обоснованные разработки в области металлургии чугуна, обеспечивающие решение важной при-

кладной проблемы - получения чугуна заданного состава в характерных для Украины условиях расширения топливной базы доменной плавки

Цель работы: на основе экспериментального и теоретического изучения процесса шлакообразования, факторов, определяющих эффективность использования имеющихся в Украине недефицитных видов топлива найти эффективные пути технологического управления качеством чугуна, обеспечивающие возможность расширения топливной базы доменной плавки.

Задачи, которые необходимо решить для достижения поставленной цели:

- выявление зависимости температурных характеристик процесса усадки и плавления слоя железорудных материалов при нагреве под нагрузкой от состава шлакообразующей части и разработка на этой основе путей управления высокотемпературными свойствами агломерата и окатышей при их производстве;

- разработка метода расчетной оценки изменения параметров тепловой работы печи и расположения горизонта начала плавления по высоте столба шихты с учетом высокотемпературных свойств используемых железорудных материалов;

- уточнение закономерностей распределения серы между чугуном и шлаком в условиях работы доменной печи при использовании кокса с разным содержанием серы без вдувания природного газа, а также выяснение причин и характера влияния содержания на серопоглотитель-ную способность шлака различной основности;

- обоснование рационального выбора технологических мер по снижению содержания серы в чугуне в доменной плавке и при внепечной обработке;

- разработка путей расширения топливной базы доменной плавки на основе различных вариантов вовлечения неспекающихся углей с учетом максимальной эффективности преобразования углерода твердого топлива в горючие газы и обеспечения выплавки чугуна с низким содержанием серы.

Научная новизна полученных результатов. Соискателем лично предложены следующие новые научные решения:

- получило дальнейшее развитие изучение закономерностей поведения железорудного материала в слое при плавлении под нагрузкой путем расчета и анализа температурной зависимости пластической вязкости образующейся массы;

- впервые расчетно-аналитически обоснованы пределы содержания оксида магния в шлаке при различной основности, в которых он улучшает серопоглотительную способность шлака, определявшиеся ранее только экспериментально;

- усовершенствован метод расчета температурных полей в столбе шихты и положения горизонта начала плавления путем учета высокотемпературных характеристик железорудных материалов и тепловых эффектов их плавления;

- впервые экспериментально установлено положительное влияние совместного помола угля и флюсов на связывание сернистых соединений по сравнению с их раздельным помолом;

- впервые теоретически и экспериментально обоснована целесообразность утилизации теплоты доменного шлака при аллотермической газификации твердого топлива с целью получения восстановительного газа.

Практическое значение полученных результатов:

- исследования закономерностей уплотнения, формирования металлической и шлаковой фаз в слое железорудных материалов при нагреве под нагрузкой позволили разработать рекомендации по улучшению высокотемпературных характеристик агломерата и окатышей путем изменения их состава, которые могут быть использованы в условиях горно-обогатительцых комбинатов и агломерационных фабрик Украины;

- разработанный метод расчета тепловых полей в столбе материалов, положения горизонта начала плавления и границы ступеней теплообмена по высоте печи может быть широко использован для инженерных расчетов; этот метод позволяет изучать закономерности доменного процесса в учебных целях и применяется в ГМетАУ при подготовке студентов по специальности 7.090401 - «Металлургия черных металлов»;

- разработанные на основе выполненных экспериментальных и теоретических исследований рекомендации, касающиеся выбора шлакового режима в условиях работы на коксе из донецких углей, в том числе при внепечной десульфурации чугуна, внедрены в 1993 году в доменном цехе №1 МК «Криворожсталь» (Акт от 29.11.95); в ходе их использования в 1993-1994 гг обеспечено повышение стабильности состава чугуна по кремнию на 20%, по сере - на 30% при увеличении производительности печи на 0,3% и снижении удельного расхода кокса на 0,25%; фактический экономический эффект составил 10,8 млрд. крб. в ценах января 1995 г;

- рекомендации по выбору шлакового режима в условиях вдувания ПУТ предложены МК «Криворожсталь» для внедрения в период планируемого освоения данной технологии, ожидаемый экономический эффект от их использования - 21,9 млрд крб в ценах января 1995 г (Акт от 29.11.95);

- предложения по газификации низкосортных твердых топлив Украины с использованием тепла доменного шлака разработаны на уровне исходных данных на проектирование опытной установки.

Личный вклад соискателя. В диссертации обобщены результа-

ты, полученные автором в ходе проведения научно-исследовательски* работ, выполненных в ГМетАУ под его руководством или при его непосредственном участии. В проведении промышленных и лабораторны> экспериментов, внедрении результатов работы автору помогали сотрудники ГМетАУ, Института черной металлургии HAH Украины им.З.И.Некрасова, Украинского государственного научно-исследовательского углехи-мического института, металлургического комбината «Криворожсталь», металлургического завода им. Петровского. Обобщение результатов выполнено автором самостоятельно. Основные идеи работы и методики исследования принадлежат автору.

Апробация результатов диссертации. Результаты исследований, включенных в диссертацию, доложены на: Симпозиуме по кинетике, термодинамике и механизму процессов восстановления (Москва, 1986 г); Республиканской научно-практической конференции «Союз науки и практики к 100-летию Петровки» (Днепропетровск, 1987 г); Всесоюзной конференции «Интенсивное энергосбережение в промышленной теплотехнологии» (Москва, 1991 г); Научно-техническом семинаре «Проблемы преобразования энергии и рационального использования органического топлива в энергетике» (Киев, 1992 г); Украинско-германском симпозиуме «Замена кокса путем вдувания угольной пыли и применения других энергоносителей в доменном процессе с учетом экологических требований» (Донецк, 1992 г); Всеукраин-ской (Днепропетровск, 1993 г) и Международной (Днепропетровск, 1995 г) научно-практических конференциях «Теория и практика решения экологических проблем в горнодобывающей и металлургической промышленности»; Международном конгрессе доменщиков «Современный опыт и перспективы доменного производства» (Новокузнецк, 1995 г); Международных научно-технических конференциях «Теория и практика производства чугуна и стали» (Липецк, 1995 г); «Теория и технология аглодоменного производства» (Днепропетровск, 1995 г); «Состояние и перспективы развития аглодоменного производства Украины» (Мариуполь, 1997 г).

Публикации. Результаты диссертации опубликованы в 1 монографии, 1 учебном пособии, 23 статьях в научных журналах, 1 депонированной статье, 16 материалах трудов и тезисов научно-технических симпозиумов, конгрессов и конференций, 1 патенте, 1 заявке на изобретение.

Структура диссертации. Работа состоит из введения, четырех разделов и выводов, изложена на 306 страницах, включая 28 таблиц, 92 рисунка, 3 приложения и список использованных литературных источников из 304 наименований.

Автор благодарит ведущего научного сотрудника Института черной металлургии HAH Украины И.Г.Товаровского за предоставленные им ма-

териалы о показателях работы доменных цехов Украины и обсуждение ряда затронутых в диссертации вопросов. Автор искренне благодарен сотрудникам ГМетАУ проф. Л.В.Камкиной, проф. Д.А.Ковалеву, проф. В.Е.Левченко, проф. С.Т.Плискановскому и доц. В.В.Бочке за советы и замечания, высказанные ими при ознакомлении с материалами работы.

РАЗРАБОТКА ПУТЕЙ УЛУЧШЕНИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СВОЙСТВ ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Формирование в 70-80-х годах представлений о строении столба материалов на горизонтах плавления доменной лечи способствовало разработке новых методов оценки свойств железорудного сырья, влияющих на параметры зоны вязкопластичного состояния, развитию моделирования теплообмена и газодинамики. Выбор состава железорудных материалов стал инструментом управления качеством чугуна.

Среди вопросов, требующих объяснения: взаимосвязь физико-химических превращений в материале с изменением интенсивности усадки при нагреве под нагрузкой; влияние на высокотемпературные свойства соотношения содержаний компонентов пустой породы, состава газовой фазы и др. Мало изучен собственно процесс приобретения железорудным материалом свойств вязкопластичной массы.

Состояние пластического потока в слое материала высотой Я и поперечным сечением Я, на который при нагреве действует сверху вниз сила ^ описывается уравнением Бингама:

где 9- предельное напряжение сдвига;

<Ый}2 - градиент скорости деформации по высоте слоя; ц - коэффициент пластической вязкости.

Если объединить величины 0 и т] в комплекс, который назовем условной вязкостью:

После разделения переменных, интегрирования (скорость усадки на нижней поверхности равна нулю; УМ, где (г - время):

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ

F/S- 0- j]-(dv/dh),

(1)

7fa= T]/(l-Sé&F), выражение (1) примет вид уравнения Ньютона:

F/S = T?"-(dv/dh)

(2)

(3)

Исследовали свойства агломерата и окатышей Украины (ЮГОК, НКГОК-1,2, МК им. Ильича, МК "Азовсталь", МК "Запорожсталь", ЦГОК, СевГОК), Урала (ГБРУ, ВЖР, ЧелМК, КачГОК, ММК-2) и Кавказа (РМЗ).

Методика включает предварительное восстановление в режиме; нагрев до 1000 °С со скоростью 15 К/мин и выдержка в течение 3 ч. Восстановитель - полученный продувкой кокса воздухом при 1100 °С газ, содержащий (% объемн.) 25-30 СО, 69-70 Ы2, 1-5 Н2, Е(Н20+С02)<3%; расход 3 л/мин, крупность материала 1-3 мм. Материал помещали в печь Тамма-на в графитовом тигле диаметром 35 мм со слоем кокса фракции 7-10 мм на перфорированном днище и нагревали со скоростью 5 К/мин до 1600°С при продувке газом того же состава, что и при предварительном восстановлении; начальная высота слоя - 30 лш, нагрузка на слой - 2-Ю5 Да.

При нагреве материала в слое различали периоды: 1 - высокая г?" в твердом состоянии; 2 -интенсивное размягчение, появление первичной шлаковой фазы; 3 - увеличение г?сл в связи с уплотнением слоя, формирование металлического каркаса; 4 - резкое уменьшение т/" в связи с расплавлением каркаса, разделение металла и шлака в текучие фазы.

В периоде 1 интенсивность уплотнения мала, однако с ростом температуры - в периоде 2- г?0" снижается - в материале развиваются процессы, обеспечивающие уплотнение слоя путем пластического течения. Для разных материалов в периоде 2 установлены близкие значения кажущейся энергии активации вязкого течения Еп по уравнению:

гГ= (Е„/Ш), (5)

где Е - постоянная, {Дж/молъ-Щ\ Т- температура, К.

Изменение т/™ в периоде 2, описывает совокупность процессов переноса, повышающих интенсивность уплотнения слоя и с повышением температуры сопровождающихся появлением первичной шлаковой фазы. Это меняет структурно-механический тип системы. Меняются геометрические размеры структурных элементов и пространственное расположение их центров тяжести, снижается г?'ся, скачкообразно растет перепад давления газа в слое. Фиксируемая в момент достижения минимума гСсл в конце 2-го периода температура начала плавления (Тнп) соответствует состоянию материала на верхней границе зоны когезии.

Интенсивное снижение т?" во 2-м периоде, сменяется в 3-м ее стабилизацией с тенденцией к росту. К началу периода 3 масса уплотнена, но ее продавливанию сквозь коксовую насадку препятствует сформировавшийся металлический каркас. Более тугоплавкие компоненты породы растворяются в первичном шлаковом расплаве.

При температурах, превышающих 1350°С (период 4), слой вновь

приобретает текучесть. Падение if* завершается истечением жидки* продуктов. Зависимость температуры резкого уменьшения tfш (граница периодов 3 и 4), от концентрации углерода в вытекшем металле практически совпадает с линией ликвидус диаграммы состояния Fe-C. Снижение rfa' обусловлено науглероживанием и расплавлением металлического каркаса, причем стекающий металл практически насыщен углеродом.

Температура разделения продуктов в текучие фазы (Тр), зависит oi основности шлака: с повышением температуры до значений, при которых шлак приобретает текучесть, становится возможной коагуляция отдельных капель металла. Протяженность зоны когезии по высоте печи характеризует интервал плавления ЛТт = Тр-Т„„. Зависимость ЛТт от основности для материалов из руд разных месторождений имеет экстремальный характер с минимумом при Ca0/Si02=1,35.

Применение ГВГ для вдувания в фурмы приведет к росту концентрации водорода в газовой фазе. Известные исследования влияния водорода на восстановимость материалов проводились в отсутствии нагрузки на слой и эффект уплотнения в результате размягчения материалов не учитывался. Оценка свойств агломерата МК «Запорожсталь» при продувке слоя продуктами углекислотной конверсии природного газа показала, что повышенная концентрация восстановителей, в частности, водорода (22-24 объемн.%), в газовой фазе повышает степень восстановления с 78 до 95%, а интервал плавления сокращается на 60°С.

Увеличение основности окатышей - одно из основных направлений повышения их металлургической ценности - в условиях использования кремнеземистых криворожских концентратов осложнено. Другая проблема - устранение из схемы производства бентонита, содержащего кремнезем и щелочи. Решением обеих проблем является применение флюсовых вяжущих. Степень восстановления опытных окатышей, технология производства которых разработана в Проблемной лаборатории подготовки металлургического сырья ГМетАУ составила 80-95%, а обычных -79-81%. Показатель Тт увеличился на 35-70 °С, а Тр - снизился на 5-20 °С, что привело к сокращению ЛТШ на 40-90 °С.

Для проверки адекватности результатов исследования выполнен расчет модельных параметров структуры шлаков, образующихся в процессе плавления агломерата и окатышей, с использованием компьютерной модели, созданной в ИЧМ HAH Украины на базе системы неполяри-зованных ионных радиусов, разработанной Э.В.Приходько. Определяли параметры р, Ле, d и tgа, характеризующие жесткость сочленений полиэдров анионного каркаса, взаимодействие между катионами и анионами, среднестатистическое межатомное расстояние и химическую индивиду-

альность сочетания компонентов. Получена надежная корреляция модельных параметров с основностью, а также с экспериментально установленными значениями высокотемпературных свойств материалов.

Минимальную протяженность зоны когезии по высоте доменной печи обеспечивает основность агломерата 1,35, отвечающая низкой холодной прочности агломерата, что связано с высокой хрупкостью и склонностью к полиморфизму двухкальциевого силиката, стабилизировать который можно, повысив содержания М§0 и А]203. При выборе содержания М§0 в агломерате следует соблюдать отношение 8Ю2/Ме(>-7, при котором 7'„„ максимальна и обеспечивается высокая прочность. Для агломерата из криворожских железных руд в диапазоне основности 1,2-1,4, содержание М£0 при этом составит 1,29-1,43%. Положительное влияние глинозема на высокотемпературные свойства отмечено при исследовании агломерата из руд разных месторождений, однако отсутствие данных о свойствах агломерата из криворожских руд, полученного с использованием глиноземсодержащих добавок, не позволяет конкретизировать выводы о рациональном содержании А120з.

Использование агломерата с основностью 1,5-1,6 и выше целесообразно при повышении содержания железа до 56-57%. Для производства такого агломерата требуется концентрат глубокого обогащения и применение соответствующих технологий агломерации.

Составом железорудных материалов определяются состав и свойства расплава, стекающего в коксовой насадке. Участок стекания в коксовой насадке между нижней границей зоны когезии и слоем шлака в горне играет решающую роль в науглероживании металла, распределении серы и кремния. Режим пленочного течения расплавов металла и шлака в коксовой насадке доменной печи характеризуется величиной критерия Яе^П, что отвечает ламинарному режиму. Рост производительности печи уменьшает удельную поверхность пленок, увеличивает их толщину и скорость стекания. Максимальной скоростью стекания и наиболее развитой удельной поверхностью характеризуются шлаковые пленки, образующиеся при плавлении агломерата основностью 1,3-1,4, что согласуется улучшением его высокотемпературных свойств.

Подобие скорости переноса вещества массопроводностью внутри фазы описывается диффузионным критерием Фурье Бод Если, для приближенной оценки, учесть только молекулярный перенос, то по отношению к величине Роддля слоев шлака и металла в горне: для капли металла в слое шлака Род = З50-Род; для пленок металла Роттлд=9-105 Ро1;, для пленок шлака Ро™мет|=7-1()7Род

Окончательное обоснование рекомендаций по выбору состава же-

лезорудных материалов требует учета влияния их свойств на теплообмен в доменной печи и состав чугуна.

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СВОЙСТВ ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ТЕПЛОВУЮ РАБОТУ ПЕЧИ И ПОЛОЖЕНИЕ ГОРИЗОНТА НАЧАЛА ПЛАВЛЕНИЯ

Для анализа влияния технологических факторов на характер температурного поля в печи и.расположение зоны когезии разработана модель, основанная на расчете теплоемкостей потоков шихты и газа по зонам столба шихты с учетом высокотемпературных свойств железорудного сырья. Столб материалов делится на пять зон по высоте печи:

Расположение Основные процессы

I Уровень засыпи - изотерма 900 °С Нагрев шихты, удаление влаги, косвенное восстановление

11 Изотерма 900 °С - верхняя граница зоны когезии Прямое восстановление, разложение карбонатов, нагрев шихты

III Зона когезии Рпллтаилрплшлп йот \ л 11 д-ги< о га "-»"г'-»г*1 к^и^ш ■ »>*<•»■/а • • , ^ iii 1 иши^у • »vii ловые затраты на плавление железорудных материалов и на нагрев

IV Участок стекания расплава в коксовой насадке Восстановление Бе, нагрев металла, шлака и кокса

V Фурменный очаг Окисление углерода кокса

Зависимость теплоемкости материалов от их температуры целесообразно выразить полиномиальной зависимостью, охватив температурный диапазон, соответствующий зонам I, II и началу зоны III. Полином второй степени и линейная функция неадекватно описывают изменение с повышением г«: около 900 °С зависимость Шм = /(У имеет перегиб^ Связанный с эндотермическими реакциями и должна описываться полиномом, для которого существует и может обращаться в нуль вторая производная - не ниже третьей степени. Кубическая модель дает заниженные значения в диапазоне 600-900°С, который чрезвычайно важен для анализа тепловой работы доменной печи, причем перегиб сдвигается в область низких температур. Полином четвертой степени -

= С]Ь4 + с21м3 + с31м2 + с4м + с5, Вт/К, (6)

наиболее точно описывает зависимость при температурах от 50°С до Тт.

Для теплоемкости потока газа принято:

Жг =ш, + Ь, Вт/К. (7)

Из постоянства разности энтальпий потоков шихты и газа в любом

сечении слоя и на входе шихты в противотоке следует:

tг 1М

(8)

Ч 'м

где ¡г и Гд, - температуры газа и материала на верхней границе слоя; 4 и - соотв. температуры в произвольном сечении слоя. После подстановки в (8) выражений (6) и (7), интегрирования получим корень квадратного уравнения для области приемлемых значений:

'г =

а

+ (9)

Большой интерес представляет отыскание |емпературы, при которой Шм = разделяющей верхнюю и нижнюю ступени теплообмена. В этой точке функция Лг = и - ь = /(У имеет минимум. Координата этой точки характеризует влияние различных факторов на тепловую работу печи.

Производя в (8) после интегрирования подстановку гг =гл, +Ас, дифференцируя по (м и учитывая, что в интересующей нас точке = по-

Жм

лучим уравнение, решение которого дает температуру материалов на границе ступеней теплообмена:

С1^+с2(м3+с3гм2+(сга)1м+(с5-Ь) = 0, (10)

Далее, и на данном горизонте может быть найдена из уравнения (9). Из основного закона теплопередачи

й(2 - (11)

теплообмен в противотоке газов и шихты описывается уравнением:

Р (и-г^-с, (12)

7

где ¿V - удельная поверхность шихты, м2/м3\ V- элементарный объем слоя, м3; у- насыпная масса шихты, кг/м3\ Р - производительность печи по чугуну, кг/с; г- время пребывания материала, с; к?-суммарный коэффициент теплопередачи, из выражения:

~=-1-~ + 7Гг,Вт/(м2-К), (13)

кр ар 5лм

где г - эквивалентный радиус куска, м;

К - удельная теплопроводность материала, Вт/(м-К); аР - коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2-К).

Время пребывания шихтовых материалов в слое выразим:

у. у

Т= - —, с, , (14)

М-Р к

где М- суммарный удельный расход компонентов шихты, кг/кг чугуна.

Интегрируя (12) и производя подстановку (14), получаем выражение

для расчета объема участка теплообмена в слое:

М-\1Гмам

У =-^--(15)

кр8р&ср

- вместо интегрирования разности - гм использовали значение средне-логарифмического температурного напора

Мср^'г~1м)~((г~*м) (16)

'г

Высота участка теплообмена может быть найдена с учетом геометрии элемента профиля доменной печи. Например, для шахты:

3м

н =-

у [4 - С ) +^-¡^ - С ] + - С ) ■+ - С | + с5\ гм - (м

лкр8ГМср(К2р + гКЯр + г1)

(17)

где Яр, гк - радиусы распара и колошника, м.

Коэффициент теплоотдачи рассчитывали из уравнения

N11=0, ШЯе0-83, (18)

справедливого для теплопередачи в стационарных условиях при движении газа при Ее = 50-2000 через слой с малой теплопроводностью.

Моделирование показало, что вывод известняка из шихты за счет увеличения основности агломерата при постоянной основности шлака (1,25 СаО/БЮг) расширяет верхнюю ступень теплообмена. При основности агломерата 1,1 горизонт плавления располагается в нижней части шахты, а при максимальной основности опускается в распар, что согласуется с результатами отбора проб из доменных печей. Отсюда, при ра-

боте на высокоосновных шлаках без участия окатышей в шихте основность агломерата необходимо повышать до 1,35 -1,40, что согласуется с улучшением высокотемпературных свойств агломерата. При работе с окатышами вывод не столь однозначен: повышение основности агломерата выше 1,4 расширяет температурный интервал плавления шихты.

Эффективность доменной плавки можно повысить, снизив основности шлака при внепечной десульфурации чугуна. Возникает вопрос, как изменятся расположение зоны когезии и параметры тепловой работы печи, если при необходимой для обеспечения заданных высокотемпературных свойств основности железорудных материалов в отсутствии известняка в шихте снижается основность шлака. Моделирование таких условий работы печи при различной основности шлака показало, что, несмотря на уменьшение Тт, отмечается незначительное перемещение горизонта начала плавления вверх. Разность температур газа и шихты на границе ступеней теплообмена также почти не меняется, что говорит о неизменном тепловом режиме работы печи. Снижаются выход шлака и расход кокса, растет производительность. Однако, следует учесть влияние шлакового режима на состав чугуна, технико-экономические показатели доменной плавки и затраты на внепечную десульфурацию.

ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНЫХ ШЛАКОВЫХ РЕЖИМОВ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ

При выборе шлакового режима возможны подходы, направленные на обеспечение:

- высокой серопоглотительной способности при удовлетворительных физических свойствах шлака с получением кондиционного содержания серы в чугуне на выпуске;

- удовлетворительной серопоглотительной способности и хороших физических свойств шлака с внепечной десульфурацией чугуна.

Сравнение показателей работы доменных цехов Украины за 1988 и 1995 г свидетельствует о росте прихода серы в печь с коксом - абсолютного (на 34,2%) и отнесенного к массе шлака (на 11,1%). Меняется и характер влияния этого фактора на условия десульфурации чугуна в горне. Ранее при увеличении прихода серы в печь обеспечивалось повышение коэффициента распределения серы между чугуном и шлаком Ls=(S)/[SJ. Теперь при увеличении прихода серы в печь Ls снижается.

Для оценки влияния прихода серы в доменную печь с коксом на ее распределение между чугуном и шлаком, а также прогноза изменения сернистости чугуна при увеличении прихода серы в печь, выполнены статистические исследования в широком диапазоне параметров плавки: для д.п. №8 МК "Криворожсталь" - на коксе разной сернистости (S? - от 0,9 до

1,4%; в т.ч. из польских углей), с вдуванием и без вдувания природного газа; для д.п. №5 завода им.Петровского - на коксе S? 1,3% (до 40% польских углей в шихте для коксования) и 1,8% (из донецких углей)/

Увеличение прихода серы в печь с коксом свыше 9,0-10,0 кг/т чугуна (наблюдается в условиях прекращения вдувания природного газа в фурмы при использовании кокса из донецких углей) качественно меняет условия распределения серы между чугуном и шлаком. В перспективе при внедрении технологий вдувания ПУТ из донецких углей в количестве более 100 кг/т чугуна также могут возникнуть затруднения при выплавке низкосернистого чугуна в связи с увеличением прихода серы в печь.

На распределение серы в доменной печи может влиять снижение содержания водорода в горновом газе в связи с уменьшением расхода природного газа. Формирование серосодержащих компонентов газовой фазы вблизи фурменных очагов моделировали с использованием программы Астра-4/рс при вдувании и без вдувания природного газа. Реагирующая смесь включала газообразную (02, Н20 и CHL,) и конденсированую (углерод и компоненты золы кокса - Si02, А1203, CaO, MgO) фазы.

При вдувании природного газа SiS доминирует при температурах выше 1450 °С, а при меньших температурах преобладает H2S, причем доля COS не превышает 10%. В условиях работы без вдувания природного газа при температурах выше 1350 °С преобладает SiS, а при температурах ниже 1350 °С - COS, доля CS2 достигает максимума - 24% при 1200 °С, а содержание H2S растет с уменьшением температуры до 32% при 1000 °С, составляя около половины концентрации COS.

Среди реакций поглощения серы наиболее термодинамически вероятно взаимодействие газообразного SiS со стекающим в коксовой насадке металлом при одновременном насыщении его серой и кремнием:

SiS+Fe=FeS+Si (19)

Решающая роль коксовой насадки в процессах распределения кремния и серы между продуктами плавки объясняется реализацией пленочного режима течения расплава, обеспечивающего наиболее эффективное протекание массообменных процессов.

При движении газов в вышележащие горизонты развиваются реакции поглощения серы из H2S и COS. Меньшие значения энергии Гиббса для реакций взаимодействия с H2S, чем с COS, позволяют предположить более активное поглощение серы из газа при вдувании природного газа (этому способствует и большая величина рудной нагрузки). Однако, при современной технологии плавки улетучивание серы не превышает 3-5% и влияние этого фактора на распределение серы не может быть сущест-

венным по сравнению с увеличением ее прихода с коксом на 30%.

Для выбора шлакового режима плавки необходим прогноз серопог-лотительной способности по данным о химическом составе и термодинамических параметрах чугуна и шлака. Статистической анализ производственных данных не дает универсальной зависимости. Один из путей прогноза - по величине сульфидной емкости шлака С,.

По Ф.Ричардсону и К. Финхэму:

Л;

= к

г \

V-

и-

(20)

где (Я) - содержание серы в шлаке, %;

Ро2, Р$2 ~ парциальные давления соответствующих газов; а02- - активность кислорода; /> - коэффициент активности серы в шлаке; К - константа равновесия реакции

'/г{82}+(02-) = (82-)+1/2{02} (21)

По Е.Туркдогану С, оценивается по равновесию другой реакции:

[S]+(02> [0]+(S2 )

CS=(S)

kl'

(22) (23)

Cs =

CS

KOS

(24)

где

[ao], [а?] -активности соответствующих элементов в металле; Kos - константа равновесия реакции

[S]+l/2{02)= [0]+l/2{S2}

(25)

Один из новых подходов - расчет по оптической основности, которую для многокомпонентной шлаковой системы можно рассчитать как

А^ТХгЛ, /=1

где Л -оптическая основность ¡-того оксида; XI - его эквивалентная катионная доля:

оги1

Xi = -

(26)

(27:)

ZOrNi /=1

где О, - число атомов кислорода в молекуле ¡-того оксида;

ЛГ/ - его мольная доля; суммирование - по всем оксидам.

На рис.1 даны линии равных значений А в горизонтальном сечении диаграммы Са0-1^0-8Ю2 0,3% МпОО.4% РеО для шлаков с А1203 9,3% (£СаО+М{гО+8Ю2= 90%) и 14,3% (ЕСаО+М^8Ю2= 8Я%)/соотв. Решающее влияние на А оказывает основность. Увеличение концентрации повышает А в значительно меньшей степени. Рост содержания А1203 в шлаке снижает величину А при постоянных значениях СаО/8Ю2 и МяО.

,3 СсЮйОг

Рис.1: Линии равных значений А при: а) 9,3% А1203; б) 14,3% А1203 для шлаков системы Са0-8Ю2-М§0-А1203-0,4% ГсО-0,3% МпО

Известна модель И.Соммервиля, связывающая с оптической основностью шлака в диапазоне температур 1400-1700°С:

= (22690-54640 -Л) -Г+43,6 -/1-25,2. (28)

Р.Юнгом с соавторами показано, что выражение (28) неточно описывает зависимость от л. При Л<0,8, что отвечает диапазону оптической основности доменных шлаков (коэффициент корреляции 0,98):

-13,913+42,84 -Л-23,82 -Л2-(11710/Г;--0,02223-(8Ю2) -0,02275-(А1203), (29)

где (А1203), (8Ю2) - массовое содержание соответствующих оксидов, %.

С использованием данных о сульфидной емкости шлаков можно рассчитать равновесное распределение серы в системе металл - шлак:

(^ 770

Используя уравнение для константы равновесия реакции (25)

\%К08 =-— + 1.375, (31)

а также соотношений (24) и (25) получаем зависимость:

К?] т

Величина I, может быть найдена после подстановки [05]= [Б]-/г. Коэффициент активности серы в шлаке можно найти по И.С.Куликову:

18/[5] 1.473 + 0,047[5/] + 0,0024[5/]2 (33)

Известны предложения оценивать [а0] из равновесия реакции

<ТеО)=[Ре] + [0]

1§^ = 181а01 = _^ + 2,7341 . (34).

вДг0 Т

Расчеты показали, что колебания содержания РеО в диапазоне 0,20,5%, характерном для доменных шлаков, очень существенно сказываются на величине Учитывая высокую погрешность при определении РеО в шлаке химическим анализом, надежность такого расчета следует признать неудовлетворительной.

В качестве индикатора активности кислорода использовали реакцию

[Мп]+0,5{02} =(МлО), (35)

определив активность МпО в шлаке, как

аМп0 = Ю'3(МпО)

1,6 4 5,9 (C"0) + l4(Mg0)A

(36)

(Si02)

Рассчитав далее с использованием параметров взаимодействия первого порядка (е&„ = - 0,07; = 0; = 0; =-0,035; eSMn =-0,043) величину коэффициента активности

"[С]+ еРш [Р]+ 4t„ [S], (37)

а затем активность Мп, как [аМп\- [Mn]-/Wn, можно найти величину активности кислорода [ао] = аИп(>'ам„-Кш, где

, 12760 „

--5,5. (38)

Погрешность определения МпО шлака при плавке маломарганцовистых чугунов мала и применение уравнений (37)-(39) предпочтительно. Адекватность моделей (29) и (30), а также уравнений И.С.Куликова

распределению серы в реальных условиях плавки оценена для периодов работы доменной печи №8 МК «Криворожсталь» на коксе из донецких углей и низкосернистом коксе. Наиболее адекватны модели И.С.Куликова и Р.Юнга и др. Поскольку модель Р.Юнга и др. аккумулирует намного более обширный эмпирический материал, а также учитывая, что в ее основе лежит количественный критерий физической природы шлака, ей отдано предпочтение. На рис.2 представлены построенные с использованием уравнения (30) линии равных значений при 1500°С в тройных диаграммах системы СаО-ЗЮг^О-АЬОз-ГеО-МпО.

По вопросу о степени приближения к равновесию распределения серы между чугуном и шлаком в доменной печи существуют разные мнения. Если распределение серы между чугуном и шлаком выразить, как

И <> (8), (39)

то степень отклонения данного процесса от равновесия оценивается

ЛСтТ = ]пП(а^)-\пК (40)

г по VI — — отит пойма |/ли! юитпя« май /^огч-г

К = (Б)р/[8]р - отношение равновесных концентраций.

Отсюда,

лот = (41)

На рис.3 показано изменение степени отклонения от равновесия распределения серы между чугуном и шлаком в горне, характеризуемой величиной ЛО/ЯТ, для разных периодов работы доменной печи №8 МК «Криворожсталь». Распределение отклонено от равновесия в 2,1-3,6 раза. То есть, резервы повышения коэффициента распределения серы между чугуном и шлаком в доменной плавке не исчерпаны.

Существуют разные мнения по вопросу выбора содержания N^0 в шлаке для доменных цехов, работающих на железорудных материалах с низким содержанием МяО в пустой породе. Магний вытесняется кальцием из сульфида, однако известно положительное влияние МдО на де-сульфурацию. Однозначного объяснения этому не дано и отсутствует на-дежне обоснование рационального содержания М§0 в шлаке.

Распределение серы между чугуном и шлаком в горне доменной печи моделировали с использованием программы Астра 4/рс при температуре 1500°С, давлении 0,3 МПа. Исходные фазы представлены: Бе, РеБ, С (металл); СаО, БЮг, А1203, N^0, БсО (шлак) и СО (газ). Охвачены следующие составы шлака, %: СаО 49,47-40,65; БЮг 41,88-34,32; А1203 8,987,95; М^О 3,0-14,0; РеО 0,50-0,44.

1.1 1 1.3 соо/5102

¿0 42 44 сао.%46 48 50 52 саа%

Рис.2. Линии равных значений ^С,? для шлаков системы СаО-БЮг-МвО-•А1203-0,4% РеО-О.ЗГо МпО при: а) 9,3% А1203; б) 14,3% А1203

0.7 ---

1.1 1.15 1.2 1.25 СаО/5Ю2

— - - работа на коксе из донецких углей с вдуванием природного газа

то же, без природного газа

— —работа на низкосернистом коксе с вдуванием природного газа

— - то же, без природного газа

Рис.3. Степень отклонения распределения серы между чугуном и шлаком от равновесия для разных условий плавки

С увеличением содержания М£0 до определенного предела растет концентрация Са^СЬ при снижении СаБЮз и А120з, увеличении М^БК!^ и М^204. Затем М{*0 выделяется как самостоятельный компонент, а дальнейший рост содержания МеО ведет к стабилизации содержаний А]20з, М&8Ю4 и М^204, СаБЮз и снижению Са38^07. Увеличение основности сдвигает указанный предел в область низких содержаний (ХМ^О): при основности 1,1, 1,2 и 1,31^0 появляется при 13,0, 9,0 и 6,0% (£1^0), соответственно. С изменением состава шлака согласуется изменение

экспоненциальный рост Ь5 резко обрывается при достижении содержани?

которое зависит от основности шлака и совпадает с выделениел его в качестве самостоятельного компонента.

Равновесный состав шлака при постоянной основности в системе СаО8Ю2-А1203-М^0 с увеличением Ъ^О контролируется реакциями

ЗСаБЮз +2М^О <-> Са^Оу + М&8Ю4 (42)

льоу+м^о-^мяльа, (43)

Сера шлака представлена только СаБ, а ее переход в шлак може-быть описан суммарной реакцией

(Са381207)+[Ре8]+[С]^(Са8)+[Ре]+{е0}+2(Са8103) (44)

и отсутствуют признаки вклада в процесс десульфурации реакции

(МЁ0)+[Ре8]+[С] -н- (MgS)+[Fe]+{CO} (45)

Положительное влияние М^О на процесс десульфурации объясня ется тем, что реакция (42), будучи сопряжена с реакцией (44), интенсифи цирует переход серы из чугуна в шлак за счет протекания процесса представляющего сумму реакций (42) и (44), характеризующегося наи меньшими значениями энергии Гиббса:

(Са8Ю3)+2(М80)+[Ре8]+[С] <-> (Са8>; [Ге]+ {СО}-КК^Ю,,) (46)

На рис.4 результаты расчетов показаны в горизонтальном сеченм системы Са0-8Ю2-А1203-М^0 при 10% А1203. Расчетные значения состав? шлака, при котором дальнейшее повышение содержания в них МиО со провождается выделением данного оксида как самостоятельного компо нента, показаны сплошной линией, почти совпадающей с пересечениел, поверхностей кристаллизации мёлилита и мервинита. Поверхность лик видус в области мервинита платообразна с температурой 1500 °С, в об ласти мелилита она наклонена под небольшим углом между изотермам! 1350-1500°С, а в области двухкальциевого силиката - круто поднимается.

Максимальной температурой плавления в данной системе облада ет 1^0 и повышение содержания М§0 до границы выделения в качеств« самостоятельного компонента, создает предпосылку образования шлака становящегося гетерогенным при понижении температуры.

Повышение содержания 1^0 в шлаке до составов, лежащих нг сплошной линии на рис.4, при постоянной основности улучшает серопог лотительную способность. При этом вязкость шлака остается практиче ски постоянной. Однако дальнейшее повышение содержания М§0 в шла ке не улучшит его серопоглотительной способности и может привести I потере шлаком устойчивости. По мере удаления от сплошной линии нг

рис.4 вниз и влево на данном участке диаграммы серопоглотительная способность падает, но улучшаются физические свойства шлака.

1.1 1.2 1.3 СаО

ЯО,

□ МК "Ильича" ф Днепровский МК <> МК "Запорожсталь" О МК "Азовстапь"

• МК "Криворожстапь"

* Донецкий метзавод

■ нлмк

♦ Тулачермет

аСаЭЮ.

5Ю2 40

СаО

_________ изотермы поверхности ликвидус

— — — — линии пересечения поверхностей ликвидус —оптимальные составы шлаков

Рис.4. Горизонтальное сечение четырехкомпонентной системы СаО, 5Ю2, А1203, М§0 при 10% А1203

Точками на рис.4 показаны фактические составы шлака для ряда доменных цехов Украины в условиях работы с относительно высоким содержанием ЗУ^О в шлаке (данные 1995 г), а также цехов России, работающих в сравнительно сходных шихтовых условиях. Установившиеся в производственных условиях составы шлаков располагаются вдоль расчетной линии, однако лежат ниже ее, что объясняется стремлением обеспечить резерв удовлетворительных свойств шлака в условиях колеблющегося состава шихтовых материалов. Ряд цехов работает при содержании М^О в шлаках до 4,0%, что не обеспечивает их высокую се-

ропоглотительную способность.

Альтернатива борьбы за низкое содержание серы в чугуне на выпуске из доменной печи - внепечная обработка. В Украине на предприятиях, где имеются установки десульфурации, эта технология чаще применяется для корректировки избыточного содержания серы в чугуне на отдельных выпусках, а также при производстве рафинированного чугуна. На многих зарубежных заводах внепечная десульфурация - обязательное технологическое звено для всего производимого чугуна. Для Украины, учитывая высокий выход шлака, такой вариант технологии требует технико-экономической проработки.

Для доменного цеха №1 «Криворожстали» выполнен расчет эффективности работы печи с пониженной основностью шлака и внепечной десульфурацией чугуна. При снижении основности шлака себестоимость чугуна меняется главным образом за счет изменения расходов кокса и магния. Доля изменения этих статей в величине абсолютного изменения себестоимости - 85-90%. Эффективность снижения основности шлака при внепечной десульфурации определяется соотношением цен магния и кокса, динамикой роста содержания серы в чугуне с уменьшением основности шлака и изменением при этом удельных расходов кокса в доменной плавке и магния при внепечной десульфурации.

Из рис.5 следует, что в рассмотренном диапазоне снижения основности шлака и содержания кремния в чугуне внепечная десульфурация выгодна. Технологическая целесообразность этого мероприятия несомненна: улучшается дренаж продуктов плавки, снижается расход кокса и приход серы с ним. Целесообразна работа печи с внепечной десульфурацией при основности шлака 1,15 и содержании в чугуне 0,8%.

Для доменного цеха №1 МК «Криворожсталь» рекомендован режим работы со средней основностью шлака 1,15 и удалением избыточного сверх 0,03% содержания серы на установках десульфурации. В результате внедрения и последующего использования этих рекомендаций на дп.№8 в течении 1993-1994 гг достигнуто повышение стабильности состава чугуна по кремнию на 20% (отн.), увеличение производительности печи на 0,3% и снижение удельного расхода кокса на 0,25%.

Работа на шлаках 1,15 СаСМЗЮг с внепечной десульфурацией наиболее рациональна при использовании около 20% окатышей основностью 0,7, что позволяет, используя обладающий наилучшими высокотемпературными характеристиками агломерат, вывести известняк из шихты. Содержание в агломерате на уровне 1,4%, примерно соответствующем отношению 8Ю2/М^О=7, обеспечит содержание 1^0 в шлаке 5,8%. Максимальные значения серопоглотительной способности при

этом достигнуты не будут. С учетом запаса устойчивости шлака, содержание М^О в нем при данной основности может быть путем использования магнезиальных добавок повышено до 8%.

-1.0%[S|] -08%[Sl] -0.6%[si)

Рис.5.

1,10 1.15 1,20 1,25 (СаСМЭЮг)

Изменение себестоимости чугуна при внепечной десульфура-ции до Ясст=0.03% (в ценах июня 1997 г) г? зависимости от основности шлака при различном содержании в чугуне

На шлаках основностью 1,25 с обеспечением кондиционного содержания серы в чугуне на выпуске наилучший вариант - работа без окатышей с использованием агломерата основностью 1,35 при MgO 1,4%. Содержание MgO в шлаке при этом составит около 5,5%, что при данной основности близко к линии, отвечающей максимуму серопоглотительной способности (рис.4).

РАЗРАБОТКА ПУТЕЙ ПОВЫШЕНИЯ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДОМЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА В УСЛОВИЯХ ВОВЛЕЧЕНИЯ В ЕГО ЭНЕРГОБАЛАНС НЕСПЕКАЮЩИХСЯ УГЛЕЙ

В Украине, при дефиците коксующихся углей и природного газа, проблема обеспечения энергоносителями должна решаться вовлечением неспекающихся твердых топлив в энергобаланс доменного производства путем: вдувания ПУТ; вдувания ГВГ - продукта газификации твердых топлив; использования доменных печей в качестве газогенераторов.

Угли, которые могут быть использованы в этих целях характеризуются высокой сернистостью (S? в среднем 2,34% для тощих и 2,63 -для малометаморфизованных) и зольностью {Ad 18,7 и 25,4%, соотв.). Результаты прогноза содержания серы в чугуне при вдувании ПУТ 150 {кг/т чугуна) представлены на рис.6. Вдувание ПУТ из донецких углей ведет к значительному росту содержания серы в чугуне.

Рис.6. Прогноз содержания серы в чугуне в зависимости от основности шлака при вдувании ПУТ: 1 - на коксе и ПУТ из донецких углей с содержанием серы 1,6 и 2,0 %, соответственно; 2 - на коксе с содержанием серы 0,95 % и ПУТ из донецких углей; 3 - на низкосернистых коксе и ПУТ

Выбор шлакового режима должен учитывать особенности тепловой работы печи. Расчеты показывают, что для тощего и газового углей при увеличении расхода ПУТ выход фурменного газа растет, в то время как выход колошникового газа уменьшается. Только для антрацита, характеризующегося минимальным выходом летучих, уменьшаются обе величины. Растут температуры газа и шихты на границе ступеней теплообмена, причем разность температур увеличивается для тощего угля и антрацита, но остается практически неизменной для газового угля. В результате перераспределения температур граница ступеней теплообмена и горизонт начала плавления перемещаются вверх.

Уменьшить эффект расширения высокотемпературной области в объеме печи можно в случае работы на шлаках пониженной основности (при сохранении основности агломерата на уровне 1,35): уменьшение те-плопотребности потока материалов за счет сокращения расхода известняка компенсирует сокращение массовой доли кокса в шихте.

Анализ ведет к противоречию: освоение режимов с вдуванием ПУТ более 100 кг/т чугуна может потребовать перехода на шлаки пониженной основности, но увеличение прихода серы в печь при вдувании ПУТ требует работы на шлаках с высокой серопоглотительной способностью.

Выбор шлакового режима должен учитывать наличие возможности работы с внепечной десульфурацией всего выплавляемого чугуна. Если такая возможность есть, рекомендована работа с использованием в шихте агломерата основностью 1,35 Ca0/Si02 и содержанием MgO 1,4%. При использовании в шихте до 30% окатышей основностью 0,7 Ca0/Si02 следует выбрать основность шлака 1,15. Тогда, в случае использования кокса и ПУТ из донецких углей (при вдувании около 150 кг/т чугуна) при содержании Si в чугуне 0,8% содержание в нем серы составит около 0,05%.

В случае использования ПУТ, а при возможности - и кокса, из низкосернистых импортных углей содержание серы в чугуне на выпуске при

1.10 1.15 1.20 1.25

Основность шлака, Ca0/Si02

указанной основности шлака находится на кондиционном уровне.

Если в условиях работы на коксе и ПУТ из донецких углей отсутст вует возможность внепечной десульфурации чугуна, следует работать не шлаках основностью 1,25 СаО/8Ю2 при содержании в них М§0 6,5%, при няв меры к сокращению теплопотребности потока шихты. Это может быть обеспечено повышением основности агломерата, а также - пр1> возможности - окатышей. Кроме того, вдувание совместно с ПУТ некоторого количества природного газа обеспечит сохранение температурногс поля в столбе материалов при сокращении прихода серы в печь с коксом.

Рекомендации по выбору шлакового режима плавки предложены не МК «Криворожсталь» применительно к планируемому внедрению вдувания ПУТ по технологии «Ноодоуепэ». Ожидаемый экономический эффект от их внедрения составляет 21,9 млрд крб в ценах 1995 года.

Одним из возможных путей предотвращения перехода серы в чугун является вдувание в фурмы доменной печи ПУТ вместе с известью. Для оценки возможностей связывания серы углей известью в условиях фурменного очага выполнены экспериментальные исследования и термодинамическое моделирование с использованием комплекса Астра-4/рс. При расходе извести, характеризующемся отношением Са/8=2,75, что соответствует примерно 11,0 кг извести на 1 от чугуна термодинамически обеспечивается связывание в сульфид кальция свыше 95% исходной серы, однако в реальных условиях фурменной зоны реакции будут далеки от равновесия.

Условия протекания реакций можно улучшить путем совместного помола реагентов. Экспериментальная оценка показала, что помол извести совместно с углем, позволяет существенно повысить эффективность связывания сернистых соединений угля. Так, при Са/Б=2,5 (расход извести 10,1 кг/т чугуна при расходе ПУТ 120 кг/т чугуна), в шлак может перейти до 60% серы в случае совместного и 40% - в случае раздельного помола.

Вдувание извести способствует перемещению горизонта начала плавления ниже по высоте печи и сокращению разности температур шихты и газа на границе ступеней теплообмена, что обусловлено сокращением теплопотребности потока материалов в связи с выводом из шихты известняка. В случае работы на высокоосновных шлаках замена известняка в шихте вдуванием извести через фурмы способствует сохранению температурного поля при увеличении удельного расхода ПУТ. Следовательно, этот вариант наиболее предпочтителен при отсутствии возможности внепечной десульфурации чугуна в условиях использования кокса и ПУТ из донецких углей.

Использование углей для получения генераторного газа с целью вдувания его в фурмы доменной печи позволяет расширить топливную

базу доменного производства. Одним из актуальных вопросов при выборе технологических параметров режима газификации является степень обогащения газифицирующего агента кислородом, от которой зависит, в частности содержание азота в продукте газификации. Расчеты показали, что для обеспечения стабильной тепловой работы доменной печи и подержания благоприятного расположения зоны когезии с ростом расхода ГВГ снижение содержания азота во вдуваемом газе ниже 40% нецелесообразно. Использование высокоосновного агломерата создает благоприятные условия при освоении технологии вдувания ГВГ.

Эффективность использования генераторного газа в доменной плавке можно повысить при условии роста химического кпд газификации топлива. В работе предложен вариант газификации твердого топлива с утилизацией теплоты доменного шлака. Газифицирующий агент (пар, паровоздушное или па-рокислородное дутье) подается тремя потоками - в гранулятор шлака, кипящий слой через слоевой охладитель гранулированного шлака и непосредственно в кипящий слой. В отличие от известных аналогов, теплота шлака используется в диапазоне температур от 1500 °С до 200-250 °С.

Исследование показало, что в контакте угля с расплавленным шлаком образуется более пористая структура коксового остатка, чем при обычном нагреве. Кинетику газификации угля при взаимодействии с С02 исследовали методом термогравиметрического анализа. Контакт со шлаком снижает энергию активации процесса газификации на 27% для газовых и 18% для бурых углей. Причина увеличения реакционной способности угля - повышение адсорбционных свойств поверхности. Адсорбционную способность коксовых остатков исследовали по водяному пару импульсным хроматографическим методом. Для коксового остатка, полученного в присутствии шлака, для газового угля показатель максимальной адсорбции на 19% выше, чем полученного без шлака.

Один из путей вовлечения низкосортных твердых топлив в энергобаланс доменного производства - использование относительно небольших доменных печей, для которых запланирован вывод из эксплуатации, в качестве газогенераторов. Переориентировать печь на производство генераторного газа можнс без капитальной реконструкции - если в качестве твердого топлива использовать не уголь, а твердый продукт коксования шихт с участием низкосортных углей. Проблема выдачи твердого продукта из коксовой батареи решается брикетированием слабоспекающейся части угольной шихты, либо смешиванием всей шихты с 3-4% смолы без брикетирования. Вмещающая часть шихть должна состоять в основном из углей марки Г.

Эффективность использования генераторного газа зависит от содержания в нем окислителей. Исследована степень отклонения от рав-

новесия реакции 2С0=С02+С для различных условий, оцениваемая как

AG RT

— 1п

(%СО)2-Робщ ("/»со2ут-к

(47)

где

К- константа равновесия реакции;

Робщ - общее давление, атм.;

(%СО), (%С(Ц - концентрации соответствующих газов, % объемн.

Фактические и равновесные составы газовой фазы для разных условий протекания данной реакции даны на рис.7. Даже на катализаторе (восстановленное железо агломерата), реакция распада СО отклонена от равновесия при 500°С примерно в 400 раз (ехрЛС/Л7), для условий доменной плавки в 1000, а для газогенератора - более чем в 20000 раз. С уменьшением температуры этот показатель растет. В слоевом газогенераторе реакция распада СО практически не получает развития.

100

Т,°с

300

500

700

900

1100

Рис.7. Состав газа по реакции 2СО <-> С+С02: 1-равновесный; 2-при продувке кокса диоксидом углерода (60 с); 3-при продувке монооксидом углерода восстановленного агломерата (90 мин)\ 4-в доменной печи (ок. 2 с); 5в слоевом газогенераторе (ок. 2 с)

Возможность завершения в объеме доменной печи теплообменных процессов проверена расчетом. В диапазоне температур 400-700 °С имеется минимум разности температур материалов и газа, что говорит о сходстве процессов теплообмена в печи при обычной работе и в режиме газификации. Производимый газ заменит по калорийности до 1 млрд м3 природного газа в год при побочной выплавке 0,84 млн м шлака, более ценного по свойствам для получения строительных материалов по сравнению с доменным, и 72 тыс т чугуна. Себестоимость газа значительно ниже, чем в случае сооружения газогенераторных станций.

ВЫВОДЫ

1. Решение проблемы эффективного управления качеством чугуна требует комплексного исследования процессов шлакообразования, формирования состава чугуна и связанных с ними параметров тепловой

работы печи, с учетом особенностей и перспектив развития топливной базы Украины. Актуальность этих разработок определяется концепцией развития металлургии, а также существенными изменениями условий работы металлургических предприятий Украины в 90-х годах.

2. Предложенный метод исследования поведения железорудных материалов в слое при нагреве под нагрузкой путем анализа температурной зависимости пластической вязкости образующейся массы позволил объяснить влияние состава железорудных материалов на их высокотемпературные свойства. Для материалов из криворожских руд разработаны рекомендации, предусматривающие использование агломерата основностью 1,35-1,40, повышение содержания магнезии до 1,4 %, сближение по высокотемпературным свойствам агломерата и окатышей, обеспечиваемое путем повышения основности последних.

3. Расчеты, выполненные с использованием разработанной математической модели тепловой работы печи, учитывающей высокотемпературные свойства железорудных материалов, позволили установить, что повышение основности шихты при выводе известняка расширяет верхнюю ступень теплообмена и перемещает горизонт начала плавления вниз по высоте печи; однако понижение основности шлака в условиях работы на самофлюсующейся железорудной шихте не ведет к существенному перемещению вверх по высоте печи границ раздела ступеней теплообмена и горизонта начала плавления. Полученные данные позволяют более обоснованно подходить к выбору параметров шлакового режима и состава железорудного сырья в различных технологических условиях плавки.

4. Расчет параметров пленочного течения расплава в коксовой насадке, сопоставление условий массообмена на различных участках существования жидких фаз в доменной плавке, термодинамическое моделирование процессов образования серосодержащих соединений газовой фазы и их поглощения при взаимодействии с металлом и шлаком свидетельствуют о решающем вкладе участка стекания расплава в коксовой насадке в процессах насыщения металла серой и кремнием.

5. Увеличение прихода серы в печь свыше 9-10 кг/т чугуна ведет к снижению коэффициента распределения серы между чугуном и шлаком в горне доменной печи. Расчет равновесного распределения серы между чугуном и шлаком в горне доменной печи, выполненный с использованием моделей, основанных на концепции оптической основности, а также оценка степени отклонения фактического распределения серы от равновесного свидетельствуют о наличии резервов повышения эффективности десульфурации чугуна в условиях доменной плавки.

6. Впервые рациональные значения содержания МяО в шлаке при различной его основности определены на основе термодинамического моделирования. В промышленных условиях показана технологическая и экономическая целесообразность снижения основности доменного шлака дс 1,15 в случае использования кокса из донецких углей при внепечной де-сульфурации выплавляемого чугуна. Внедрение в 1993 году в доменном цехе №1 МК «Криворожсталь» рекомендаций, касающихся выбора рациональных параметров шлакового режима, позволило получить в течение 1993-1994 гг экономический эффект в размере 10,8 млрд. крб. в ценах января 1995 года за счет увеличения производительности печи на 0,3% и снижения удельного расхода кокса на 0,25%.

7. Анализ процессов шлакообразования, закономерностей тепловой работы печи показывает, что в случае ориентации на получение кондиционного содержания серы в чугуне на выпуске с учетом оптимизации параметров зоны когезии при работе без окатышей можно рекомендовать основность агломерата 1,35-1,40. При этом основность конечного шлака составит около 1,25. Содержание М^О в материалах следует повысить до 1,4%, при этом содержание МйО в шлаке будет не более 6%. При использовании окатышей в отсутствии известняка в шихте применение агломерата с наилучшими высокотемпературными харак-, теристиками целесообразно при внепечной десульфурации.

8. Планируемое на ряде предприятий внедрение технологий вдувания ПУТ в фурмы доменных печей, требует решения вопросов обеспечения условий выплавки чугуна с заданным содержанием серы. Предложены методы выбора состава железорудных материалов, шлака, режима согласованной работы доменных печей и установок внепечной десульфурации, а также совместный помол углей и флюса, обеспечивающий более эффективное связывание серы углей. Ожидаемый экономический эффект от внедрения этих рекомендаций в период освоения технологии вдувания ПУТ на МК «Криворожсталь» составляет 21,9 млрд крб в ценах января 1995 года.

9. Впервые экспериментально доказано положительное влияние на связывание серы совместного помола угля и флюса в сравнении с их помолом отдельно. Результаты математического моделирования свидетельствуют о том, что замена известняка в шихте вдуванием извести через фурмы способствует стабилизации температурного поля в доменной печи при увеличении удельного расхода ПУТ.

10. Расширение топливной базы доменной плавки возможно за счет вовлечения неспекающихся твердых топлив с целью получения восстановительного газа, используемого для вдувания в фурмы. Математическим

моделированием показано, что эффективная тепловая работа и низкое расположение зоны когезии обеспечиваются при содержании азота е ГВГ не ниже 40% Использование агломерата повышенной основности создает благоприятные условия при освоении технологии вдувания ГВГ.

11. В предложенной аллотермической технологии получения ГВГ из угля с утилизацией теплоты доменного шлака обеспечивается повышение химического кпд газификации за счет увеличения доли пара в газифицирующем агенте и улучшения кинетических условий реагирования твердого топлива, что позволяет повысить эффективность вдувание получаемого газообразного продукта в фурмы доменной печи пс сравнению с автотермическими технологиями.

12. Обоснована технологическая возможность газификации в доменной печи кокса из необогащенных слабоспекающихся углей при офлюсо-вании известняком для получения газа используемого как восстановитель, энергетическое, технологическое топливо и сырье для химического синтеза. Получаемый газ по калорийности эквивалентен 1 млрд м3 природного газа в год.

Таким образом, в диссертации на основе исследования высокотемпературных свойств железорудных материалов, математического моделирования тепловой работы печи и расположения по ее высоте горизонта начала плавления, термодинамического моделирования процессоЕ образования сернистых соединений и их распределения между чугуном и шлаком, оценки степени отклонения физико-химических процессов от равновесия, определения параметров массообмена на разных стадия> существования жидких фаз разработаны технологические методы управ ления качеством чугуна, обеспечивающие улучшение технико экономических показателей плавки в условиях расширения ее топливной базы и повышение эффективности использования неспекающегосу твердого топлива в доменном производстве.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Шатоха В.И. Плавление, шлакообразование и формирование состава чугунг в доменном процессе: Монография. - Днепропетровск: Пороги, 1997.-111с.

2. Шатоха В.И. Охрана окружающей среды в доменном производстве: Кон спект лекций. - Днепропетровск: Пороги, 1996. - 86 с.

3. Шатоха В.И. Исследование закономерностей вязкопластичного течени$ деформируемого слоя железорудного материала //Изв. вузов. Чер. метал лургия. -1992. - №3. - С.13-16.

4. Шатоха В.И. Выбор оптимального состава доменного шлака на основе мо делирования химических и фазовых равновесий в системе чугун-шла! //Металлургич. и горнорудн. пром-сть.-1995.-№2-С.14-17.

5. Шатоха В.И. Влияние содержания АШз и MgO на вьнхжогемпературные свойства агломерата //Металлургич. и порнорудн. пром-стъ-1997.-Ne2.-C. 11-13.

6. Шатоха В.И. Проблемы выбора шлакового режима доменной плавки для металлургических предприятий Украины в современных условиях //Теория и практика металлургии. -1997. - №1. - С.18-24.

7. Шатоха В.И. Моделирование параметров теплообмена в доменной печи с учетом высокотемпературных свойств железорудных материалов ИТеория и практика металлургии. -1997. - №3. - С.45-48.

8. Шатоха В.И. Оценка коэффициента распределения серы между чугуном и шлаком в доменной печи по величине сульфидной емкости //Теория и практика металлургии. -1998. - №2. - С.37 - 40.

9. Кацман В.Х., Шатоха В.И., Емельянов ВА Формирование первичного ишака при плавлении агломерата//Изв. вузов. Чер. металлургия.-1986.-№3.-С.15-18.

10. Оценка металлургических свойств окатышей основностью 1,0, полученных с использованием различных флюсующих смесей /ГАВоло-вик, Н.А.Гладков, В.А.Емельянов, В.И.Шатоха, Н.А.Гребенкин //Ме-таплургич. и горнорудн. пром-сть. -1986. - №2. - С.2-3.

11. Кацман В.Х., Шатоха В.И., Емельянов ВА Закономерности разделения металла и шлака при плавлении агломерата и окатышей //Изв. вузов. Чер. металлургия. -1986. - №9. - С.11-13.

12. Кацман В.Х., Шатоха В.И., Емельянов В.А. Исследование влияния состава железорудных материалов на температуру начала плавления //Изв. вузов. Чер. металлургия. -1986. -№11,- С.7-11.

13. Кацман В.Х., Шатоха В.И., Емельянов ВА Оценка влияния высокотемпературных свойств железорудных материалов на газодинамический режим доменной плавки и содержание кремния в чугуне //Металлургич. и горнорудн. пром-сть. 1987. - №3 - С.3-5.

14. Емельянов В.А., Кацман В.Х., Шатоха В.И. Исследование восстановимое™ агломерата и окатышей //Изв. вузов. Чер. металлургия,-1989.-№7.- С. 16-17.

15. Емельянов В.А., Кацман В.Х., Шатоха В.И. Влияние химического состава на восстановимость железорудных материалов различных фракций //Изв. вузов. Чер. металлургия. -1989,- №9. - С.7-10.

16. Гиммельфарб A.A., Чорголашвили Г.А., Шатоха В.И. Условия десульфура-ции в доменной печи при работе на коксе, полученном из донецких и грузинских углей //Металлургич. и горнорудн. npOM-crb.-1990.-N93-C.3-4.

17. Обескремнивание передельного чугуна при взаимодействии с твердыми окислителями /В.И.Шатоха, АА.Гиммельфарб, В.М.Снаговский, О.В.Со-ценко, Ю.П.Мартынов //Изв. вузов. Чер. металлургия.-1991,- №9. - С.8-11.

18.3акономерности распределения кремния в доменной печи при выплавке чугуна с использованием в шихте ферросилиция /В.Х.Кацман, В.И.Шатоха,

С.Я.Стан, В.В.Дубов//Проблемы металлургом. пр-ва.-1991.-№104.-С.35-37.

19. Анализ закономерностей тепловой работы доменной печи при увеличении расхода природного газа /В.Х.Кацман, В.И.Шатоха, А.И.Галаганов, В.Н.Ма-слова, Н.В.Целуйко//Изв. вузов. Чер. металлургия.-1991.-№5.-С.10-12.

20. Симонов А.О., Шатоха В.И., Кирюхин О.В. О влиянии водорода на закономерности вязкопластичного течения деформируемого слоя железорудного материала//Изв. вузов. Чер. металлургия.-1992.-№4.-С.78-79.

21. Теоретические основы аплотермической технологии газификации твердого топлива с утилизацией тепла доменного шлака /ЮАНефедов, В.И.Шатоха, И.В.Соколовская, Ю.П.Пашков //Кокс и химия. -1994. - №10. - С.8-12.

22. Шатоха В.И., Шатоха И.З., Василенко Б.Я. Аналитическая оценка возможности использования доменных печей для газификации кокса из низкосортных углей //Металлургом, и горнорудн. пром-сть.-1994.-№4.-С.З-6.

23. Условия десульфурации чугуна при работе доменной печи без вдувания природного газа /С.Т.Плискановский, В.И.Шатоха, АЯ.Зусмановский, Н.М.Омесь //Металлургом, и горнорудн. пром-сть.-1995.-№1-С.1-4.

24. Шатоха В.И., Шепетовский И.Э. Получение низкосернистого доменного чугуна при использовании угольного сырья с повышенным содержанием серы //Металлург. -1996,- №6. - С.27-29.

25. Шатоха В.И., Шепетовский И.Э. К вопросу о выборе горизонта вдувания ГВГ в доменную печь //Чугун.-1996.-№5.-С.32-33.

26. Способ получения чугуна /В.И.Шатоха, В.М.Снаговский, ААГиммельфарб, И.И.Дышлевич, И.Б:Круглов, О.В.Соценко, Ю.П.Мартынов, А.Я.Зусмано-вский, В.В.Тарановскш, Д.Г.Артеменко, АИ.Галаганов, ВДСтецун: Патент СССР. №1801123, кл.С21С1/00. Заявл.10.12.90.0публ.07.03.93. Бюл.№9.

27. Способ утилизации тепла жидкого доменного шлака/ ЮА.Нефедов, В.И.Шатоха, И.В.Соколовская, В.Ф.Степаненко, И.Э.Шепетовский: Заявка №94052733, МКИ 5С 10 I 3/54. - Заявлено 23.05.94; Опубл. в Бюл.1-1 -1996 г. //Промислова власмсть. -1996 - №1-1.

28. Кацман В.Х., Шатоха В.И. Исследование закономерностей усадки агломерата и окатышей и анализ условий восстановления в вязкопластичном слое: Рук. деп. в УкрНИИНТИ. 2.01.86. №105-Ук86.

29. Шатоха В.И., Шепетовский И.Э. Исследование эффективности связывания серы углей капьцийсодержащими добавками в процессе газификации// Сб. тр. междунар. научно-техн. конф. «Теория и технология производства чугуна и стали» - Липецк, 1995. - С.221-224.

30. Анализ угольной сырьевой базы Украины для технологий черной метал-лургии/Ю А. Нефедов, В.И.Шатоха, И.В.Соколовская, ИДДроздник, М.Я.Ула-новский //Тр. Междунар. науч-техн. конф. «Состояние и перспективы развития аглодоменного производства Украины». - Мариуполь. -1997. - С.5-6.

Шатоха В.1. Управлжня яюстю чавуну за умов розширення паливно! бази доменноТ плавки на основ1 фшко-хшчного анал1зу процеав шлако-утворення. - Рукопис.

Дисертац!я на здобуггя наукового ступеня доктора техн1чних наук за спец1альнютю 05.16.02 - металурпя чорних метал1в. - Державна мета-лурпйна академ1я Украши, Днтропетровськ, 1998.

У дисертаци виршено проблему одержання чавуну заданого складу за умов розширення паливноТ бази доменноТ плавки. Дослщжено високо-температурн! властивост! сировини, вплив технолопчних фактор'1в на роз-ташування зони когези, склад чавуну та ефективнгсть використання не-кокавного вугтля у плавц1, обгрунтовано рацюнальний дгёпазон вмюту оксиду магжю у шлацк Запропоновано методи управлмня якютю чавуну шляхом виб|'ру складу сировини та шлаку, узгодження режимш плавки та позашчноТ обробки чавуну, виб1ру режим!в використання пиловуг'тьного палива та генераторного газу. Основа результати впроваджено при ви-значенж шлакового режиму доменноТ плавки.

Ключов1 слова: зал1зорудна сировина, доменна плавка, шлаковий режим, десульфурацш чавуну, теплообмш, математичне моделювання, некокавне вугтля.

Шатоха В.И. Управление качеством чугуна в условиях расширения топливной базы доменной плавки на основе физико-химического анализа процессов шлакообразования. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.16.02 - металлургия черных металлов. - Государственная металлургическая академия Украины, Днепропетровск, 1998.

В диссертации решена проблема получения чугуна заданного состава в условиях расширения топливной базы доменной плавки. Исследованы высокотемпературные свойства сырья, влияние технологических факторов на положение зоны когезии, состав чугуна и эффективность использования некоксующихся углей в плавке, обоснован рациональный диапазон содержания оксида магния в шлаке. Предложены методы управления качеством чугуна путем выбора состава сырья и шлака, согласования режимов плавки и внепечной обработки чугуна, выбора режимов использования пылеугольного топлива и генераторного газа. Основные результаты внедрены при определении параметров шлакового режима доменной плавки.

Ключевые слова: железорудное сырье, доменная плавка, шлаковый режим, десульфурация чугуна, теплообмен, математическое моделирование, некоксующийся уголь.

Shatokha V.I. Iron quality managing under the conditions of blast furnai process fuel basis widening based on phisyco-chemical analysis of slag fc mation process. - Manuscript.

Thesis for doctor's degree by speciality 05.16.02 - ironmaking ai steelmaking. - State Metallurgical Academy of Ukraine, Dnipropetrovsk, 199: The problem of iron producing with desired composition under the co ditions of blast furnace process fuel basis widening was solved in dissertatio High temperature properties of blast furnace burdens, influence of technoloi cal factors on the cohesive zone location, composition of iron and efficiency uncooking coals using were studied; optimal content of magnesia in slag w; grunted. Methods of iron quality managing with choosing of burdens and si; composition; corresponding of regimes of blast furnace and ladle treatme operating; choosing of pulverised coal and gaseous product of coal gasific tion injection regimes were proposed. General results were applied in indusl for blast furnace slag regime parameters estimation.

Key words: iron ore burdens, blast furnace operation, slag regime, ir< desulphurization, heat transfer, mathematical modeling, uncooking coal

Подписано к печати 22. 98 Формат 60x84/16 Бумага типогр.М»2 Печать ризограф. Уч -ичд п /?, Л? Зак. Ма ^2 Тираж ЮО экз.

ГНПП "Системные технологии" 320635, Днепропетровск, пр.Гагарина, 4