ФГБОУ ВО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова», Магнитогорск, Россия:
С. К. Сибагатуллин, докт. техн. наук, профессор кафедры технологии металлургии и литейных процессов (ТМиЛП)

А. С. Харченко, канд. техн. наук, доцент кафедры ТМиЛП, эл. почта: as.mgtu@mail.ru

В. П. Чернов, докт. техн. наук, профессор кафедры ТМиЛП

ПАО «Магнитогорский металлургический комбинат», Магнитогорск, Россия:
В. А. Бегинюк, ведущий специалист технологической группы доменного цеха

На доменной печи № 10 ПАО «Магнитогорский металлургический комбинат», работавшей с верхней лимитирующей зоной по газодинамике, в двух парных периодах исследовали действие на расход природного газа горячей прочности окатышей по LTD(+6,3) в интервале 66,5–84 %, что обеспечивали изменением в шихте доли окатышей ОАО «Михайловский ГОК» и АО «Соколовско-Сарбайское горно-обогатительное производственное объединение». В исследуемых периодах оценили изменение газодинамического режима, интенсивности по дутью, газу и шихтовым материалам, процесса восстановления железа из оксидов, состояния зоны горения и тепловой работы печи по зонам. Совместное увеличение горячей прочности железорудной части шихты на 1 % в интервале 59,8–64,1 % и расхода природного газа на 134 м³/ч улучшало работу доменной печи, не осложняя газодинамического режима в верхней части, на что указывает уменьшение степени уравновешивания шихты подъемной силой газового потока на 0,26 % (отн.). Это сопровождалось увеличением степени использования водорода на 1,66 % (отн.), степени восстановления Fe из FeO водородом на 1,91 % (отн.), соотношения степеней использования Н2 и СО на 1,46 %, соотношения теплоемкостей потоков шихты и газа в нижней части печи на 0,23 % при уменьшении в верхней ее части на 0,39 % и снижением суммарного расхода тепла на проведение всех процессов в определяющей зоне на 0,85 %. Коэффициент замены кокса природным газом составлял 0,7 кг/м³. В опытных периодах рост горячей прочности окатышей по показателю LTD(+6,3) на 1 % сопровождался снижением выноса пыли из печи на 0,59 кг/т чугуна. При этом минимальное изменение выноса пыли, равное 0,29 кг/т шихты, наблюдали в периодах, где ухудшение горячей прочности окатышей сопровождалось повышением их холодной прочности на сжатие от 204 до 243 кг/окатыш, уменьшением содержания фракции 0–5 мм в окатышах на 3,57 % (отн.) и агломерате на 2,5 % (отн.). Максимальное изменение выноса пыли, равное 1,05 кг/т шихты, наблюдали в периодах, где было одновременное увеличение горячей и холодной прочности окатышей. Выявлен режим работы печи, обеспечивающий уменьшение удельного расхода кокса, приведенного к условиям базового периода, от 452,8 до 449,3 кг/т чугуна.

Результаты были получены в рамках государственного задания Минобрнауки России № 11.8979.2017/БЧ.

1. Гостенин В. А., Пишнограев С. Н., Чевычелов А. В. и др. Интенсификация работы доменных печей подбором оптимального соотношения расходов природного газа и кислорода // Сталь. 2012. № 2. С. 7–11.
2. Сибагатуллин С. К. Оптимальная степень прямого восстановления железа из оксидов // Сталь. 1997. № 4. С. 1–5.
3. Bahgat M., Abdel Halim K. S., El-Kelesh H. A., Nasr M. I. Blast furnace operating conditions manipulation for reducing coke consumption and CO₂ emission // Steel Research International. 2012. No. 83(7). P. 686–694.
4. Закономерности движения шихты и газа в доменной печи : монография / под ред. С. К. Сибагатуллина. — Магнитогорск : Гос. техн. ун-т им Г. И. Носова, 2011. — 161 с.
5. Bahgat M., Abdel Halim K. S., El-Kelesh H. A., Nasr M. I. Enhancement of wüstite reducibility in blast furnace: Reaction kinetics and morphological changes // Ironmaking and Steelmaking. 2012. No. 39(5). P. 327–335.
6. Лялюк В. П., Товаровский И. Г. Выбор режимов доменной плавки на комбинированном дутье с оценкой параметров фурменных зон // Черные металлы. 2003. № 11. С. 13–16.
7. Товаровский И. Г., Лялюк В. П., Меркулов А. Е. и др. Анализ процессов доменной пл авки при обогащении дутья кислородом // Бюллетень «Черная металлургия». 2011. № 5. С. 20–33.
8. Mansheng Chu, Zhenggen Liu. Mathematical modeling and exergy analysis of blast furnace operation with natural gas // Steel Research International. 2013. No. 84(4). P. 333–343.
9. Гостенин В. А., Пишнограев С. Н., Штафиенко Н. С. и др. Интенсификация работы доменных печей путем оптимального соотношения расходов природного газа и кислорода // Черная металлургия. 2011. № 6. С. 16–22.
10. Товаровский И. Г., Меркулов А. Е. Анализ процессов доменной плавки при варьировании температуры дутья в широком диапазоне // Бюллетень «Черная металлургия». 2011. № 4. С. 36–49.
11. Фещенко С. А., Плешков В. И., Лизунов Б. Н. и др. Повышение эффективности доменной плавки с вдуванием природного газа за счет его подогрева // Металлург. 2007. № 11. С. 44–48.
12. Спирин Н. А., Гилева Л. Ю., Лавров В. В. и др. Оптимизация распределения природного газа в доменном цехе при изменении параметров плавки // Бюллетень «Черная металлургия». 2014. № 6. С. 45–49.
13. Abdel-Halim Khaled S, Andronov V. N., Nasr M. I. Blast furnace operation with natural gas injection and minimum theoretical flame temperature // Ironmaking & Steelmaking. 2009. No. 36(1). P. 12–18.
14. Abdel-Halim Khaled S. Effective utilization of using natural gas injection in the production of pig iron // Materials Letters. 2007. No. 61(14–15). P. 3281–3286.
15. Андронов В. Н., Белов Ю. А. Оценка эффективности распределения дутья и природного газа по фурмам // Сталь. 2002. № 9. С. 15–17.
16. Сибагатуллин С. К., Харченко А. С., Полинов А. А. и др. Стабилизация соотношения расходов природного газа и дутья по фурмам доменной печи // Теория и технология металлургического производства. 2014. № 1(14). С. 23–25.
17. Sibagatullin S. K., Kharchenko A. S., Beginyuk V. A. Processing solutions for optimum implementation of blast furnace operation // Metallurgist. 2014. No. 58(3–4) P. 285–293.
18. Sibagatullin S. K., Kharchenko A. S., Logachev G. N. The rational mode of nut coke charging into the blast furnace by compact trough-type charging device // International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2016. No. 86. P. 531–537.
19. Товаровский И. Г. Прогнозная оценка влияния шихтовых материалов по радиусу колошника на процессы и показатели доменной плавки // Металлург. 2014. № 8. С. 46–52.
20. Сибагатуллин С. К., Харченко А. С. Выявление рациональной последовательности набора компонентов сырья в бункер БЗУ лоткового типа физическим моделированием // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова. 2015. № 3 (51). С. 28–34.
21. Овчинников Ю. Н., Мойкин В. И., Спирин Н. А. Нестационарные процессы и повышение эффективности доменной плавки : монография. — Челябинск, 1989. — 120 с.
22. Сибагатуллин С. К., Харченко А. С., Харченко Е. О., Сибагатуллина М. И., Миникаев С. Р. Улучшение работы доменной печи кратковременным уменьшением расхода природного газа // Бюллетень «Черная металлургия». 2017. № 2(1406). С. 16–20.
23. Можаренко Н. М., Гладков Н. А., Нестеров А. С. и др. К вопросу о качестве железорудных материалов // Сталь. 1997. № 8. С. 3–5.
24. Chevychelov A. V., Pavlov A. V., Teplykh E. O., Kharchenko A. S., Sibagatullin S. K. Charging coke nuts in the batch bunker // Steel in Translation. 2013. No. 43 (7). P. 434–435.
25. Chukin M. V., Sibagatullin S. K., Kharchenko A. S., Chernov V. P., Logachev G. N. Influence of coke nut introduction in blast furnace charge on melting parameters // CIS Iron and Steel Review. 2016. Vol. 12. P. 9–13. DOI: 10.17580/cisisr.2016.02.02.
26. Kuzin A. V. Effect of introducing diff erent sizes of nut coke into the ore layer on the degree of reduction of iron oxides // Metallurgist. 2014. No 57(9-10). P. 783–791.
27. Gavel D. J. A review on nut coke utilisation in the ironmaking blast furnaces // Materials Science and Technology. 2017. No. 33. P. 381–388.